2. Водотеплова обробка зерна на крупозаводах.

В залежності від виду зерна і асортименту виробляємої продукції застосовують різні методи водотеплової обробки. Основним при виробництві крупи з цілого ядра (вівсяна, гречана, горохова) являється пропарювання зерна з послідуючим підсушуванням. Обробка парою приводить до швидкого зволоження і прогріву зерна. При цьому в результаті фізико-хімічних змін перетворюється структура ендосперму, відбувається пластифікація, знижується крихкість, зростає опір руйнуванню. Внаслідок нерівномірного набухання складових частин зерна послаблюється звя’зок плівок і ядра.

При послідуючому сушінні зерна оболонки обезводнюються в більшій ступені, ніж ядро, внаслідок чого значно зростає їх крихкість, вони легко руйнуються і відділяються при лущенні. Після пропарювання зерно проходить нетривале (до 30хв.) відволоження, протягом якого волога проникає в ядро.

Завершується водотеплова обробка охолодженням зерна. При цьому додатково обезвожуються оболонки, що покращує їх відділення при лущенні зерна. Після водотеплової обробки зерно необхідно направити в переробку якнайшвидше, поки збереглись зміни, викликані водотепловою обробкою.

При варці круп, які пройшли ВТО :

• збільшується коефіцієнт привару;

• краще зберігається форма крупинок;

• каша получається ароматичною і розсипчастішою;

значно скорочується час варіння.

Технологічна схема гідротермічної обробки круп'яних культур

1 - пропарювач; 2 - сушарка; 3 - охолоджувальна колонка

3. Фактори, що впливають на ефективність воднотеплової обробки зерна

Фактор зволоження.

Волога, що вноситься в зернівку при воднотеплової обробці, поглинається насамперед поверхневими (периферичними) шарами зернівки, а потім, через деякий час, переміщується до центральних шарів. При цьому волога в зернівці розподіляється нерівномірно. Найбільш зволоженими стають периферичні частини зернівки (пло­дові і насіннєві оболонки), вологість яких досягає 18..20 % при во­логості центральної частини зернівки - 13...15%. Волога погли­нається і утримується гідрофільними біополімерами зерна (вугле­водами і білками) і таким чином переходить із вільного стану у зв'язаний.

В умовах воднотеплової обробки зерна в умовах достатньої кількості води при зволоженні зерна чи його митті на поверхні зернівки може з'явитись значна кількість води, яку можна віднес­ти до механічно-зв'язаної через низький рівень її зв'язку з біополі­мерами зерна. Така вода з'являється по поверхні зернівки і утри­мується на ній недовгочасне силами змочування і поверхневого натягу.

Багатьма авторами встановлено, що при зволоженні зерна поглинання вологи проходить ступінчасто. Залежно від умов зво­ложення (кількість води, температура) уже в перші кілька секунд поглинається зерном біля 2...4 % вологи, а далі протягом деякого часу поглинання води припиняється, після чого знову спостері­гається зростання вологи в зерні. Такий механізм ступінчатого поглинання води пояснюється тим, що в початковий період зво­ложення волога інтенсивно поглинається плодовою оболонкою, яка має рихлу капілярно-пористу структуру і значну поверхи контакту з водою. При повному насиченні її водою подальше поглинання на деякий час припиняється, оскільки наступні анатомічні частини зернівки, насіннєва оболонка і алейроновий шар, мають більш щільнішу структуру, то поглинання ними води проходи при підвищеному градієнті потенціалу вологи між ними і плодовою оболонкою. Такий потенціал і утворюється максимальним насиченням плодової оболонки, при якому з'являється можливість подальшого переміщення вологи у внутрішні шари зернівки - насіннєву оболонку, алейроновий шар, ендосперм. Поява градієнта вологовмісту між сусідніми шарами оболонок, алейронового шару і ендосперму сприяє не тільки переміщенню вологи у внутрішні шари зернівки, але і створює внутрішню напругу в зернівці, релаксація якої призводить до порушення структури зернівки і появ мікротріщин, які сприяють прискоренню переміщення вологи зовнішніх у внутрішні шари зернівки.

Тепловий фактор. Дія цього фактора заснована на прискоренні усіх фізико-хімічних і біохімічних процесів у зерні при його водно-тепловій обробці. Особливість прискорення вказаних процесів полягає в тому, що переміщення вологи в зернівці відбувається не тільки під впливом градієнта вологовмісту між різними шарами зер­нівки, але й завдяки наявності температурного градієнта між тими ж шарами (явище - термовологопровідності). Температурний фактор сильно впливає на зміну біохімічних властивостей зерна і насампе­ред на вихід і якість клейковини, а також на активність ферментів, що призводить до поліпшення хлібопекарських властивостей зерна. Це особливо важливо для зерна із слабкою клейковиною, яка при цьому значно укріплюється. В той же час ВТО зерна з міцною клейковиною може викликає її погіршення через підвищення пруж­ності, зменшення розтяжності. Тому вибір теплових режимів ВТО зерна залежить від якості клейковини вихідної партії зерна.

Таким чином, завдяки тепловому фактору, можна, прискори­ти процеси ВТО зерна і вплинути на його біохімічний комплекс з метою поліпшення хлібопекарських властивостей зерна.

Час ВТО зерна. Час воднотеплової обробки зерна залежить від вихідних технологічних властивостей зерна, таких як скловидність, кількість і якість клейковини, вологість і ін. Час ВТО пов'язаний із швидкістю протікання структурно-механічних і біохімічних про­цесів у зернівці.

Загальний час ВТО зерна складається із двох частин. Перша частина використовується на зволоження зерна і протікання пер­винних структурних змін в кожній зернівці, а друга частина - на протікання і завершення усіх структурно-механічних і біохімічних процесів у зернівці, які відбуваються при відволоженні зерна.

Умови повітряного середовища. ВТО зерна відбувається в пев­ному повітряному середовищі, параметрами якого є температура, відносна вологість і тиск. Ці параметри суттєво впливають на ефек­тивність ВТО зерна. Важливо застабілізувати параметри ВТО на певному рівні, відповідно до вихідних властивостей зерна, але це не завжди вдається досягти.

За станом повітряного середовища розрізняють наступні ме­тоди: при атмосферних умовах, при надлишкову тиску пари і у ва­куумі. ВТО при атмосферних умовах найбільш проста, але не за­безпечує стабільність параметрів повітряного середовища, які змінюються протягом доби, місяця та пори року і впливають на стійкість режимів ВТО зерна та знижують ЇЇ ефективність. При надлишкову тиску пари практично виключається нестабільність параметрів ВТО в будь-який час, що забезпечує стійкість протікан­ня структурно-механічних і біохімічних процесів у зерні. До цього ж зволоження зерна у даному випадку відбувається в умовах па­роповітряного середовища, яке сприяє рівномірному зволоженню кожної зернівки по всій її поверхні і прискоренню проникання во­логи у внутрішні шари зернівки. ВТО у вакуумі є найбільш ефек­тивною через понижену температуру кипіння води і пароутворен­ня, але створення певного рівня вакууму пов'язане із значними витратами енергії і тому цей метод практичного використання не знайшов.