книги из ГПНТБ / Егоров Г.А. Влияние тепла и влаги на процессы переработки и хранения зерна

Влияние продолжительности отволажнвания на свойства зерна пшеницы при скоростном кондиционировании

его в течение 30—40 с, а отволаживать 1—2 ч; влаж­ ность ржи на I драной системе должна быть 14,5— 15,0%. А. И. Кондратьев установил, что денатурация белков ржи начинается уже при температуре 40° С [69].

Технологические свойства крупяных культур также существенно зависят от режимов гидротермической об­ работки. Так, по данным Скляренко [128], при опти­ мальном режиме пропаривания кукурузы выход круп­ ной крупы в дробильном процессе увеличивается на 9%, эффективность отделения зародыша повышается на

20—25%. Положительно влияет пропарйванйе и на по­ требительские достоинства и качество крупы: время развариваемое™ ее сокращается на 20%, содержание водорастворимых веществ в ней возрастает на 20—30%, а содержание жира снижается на 25—35%. Зародыше­ вый продукт, полученный при переработке пропаренно­ го зерна, отличается повышенной стойкостью при хра­ нении, что связано с инактивацией его липолитических ферментов.

Высокотемпературная быстрая сушка овса и гречи­ хи существенно улучшает процесс шелушения этих куль­ тур [81, 82].

Это обусловлено преимущественным извлечением влаги из цветочных пленок овса или же плодовых обо­ лочек семян гречихи; они становятся хрупкими, легко раскалываются при механическом воздействии, в то время как ядро сохраняет достаточно высокую влаж­ ность и эластичность.

Заметно улучшаются и кулинарные достоинства кру­ пы из зерна указанных культур, прошедшего гидротер­ мическую обработку. Однако этого нельзя сказать о ри­ совой крупе, которая приобретает желтоватый оттенок в результате воздействия пара или даже прогрева при повышенной температуре. Но, видимо, и для риса со временем будут разработаны рациональные режимы ги­ дротермической обработки.

Г л а в а XI ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ МАШИН

ИАППАРАТОВ ДЛЯ СУШКИ

ИГИДРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА

Как следует из изложенного выше материала, внут­ ренний перенос тепла и влаги в зерне имеет характер­ ные особенности, определяемые сложной формой, анато­ мическим строением зерновки и неравномерностью рас­ пределения химических веществ по сечению зерна, а также физиологическими потребностями его как живого организма. Установлено также, что особенности тепловлагопереноса и особенности преобразования различных свойств зерна достаточно тесно взаимосвязаны.

При построении процесса тепловой или же воднотепловой обработки зерна технолог решает различные задачи в зависимости от поставленной конечной цели. Если это сушка, то конечная цель заключается в сниже­ нии влажности зерна до значения, равного параметрам внешней среды в период последующего хранения зерна. При этом важно быстро извлечь влагу при условии максимально возможного использования энергии непо­ средственно на этот процесс. Таким образом, требуется обеспечить высокую интенсивность внутреннего влаго­ переноса на протяжении всего периода нахождения зер­ на в сушильном аппарате. Это является основным ус­ ловием экономичности процесса сушки.

При гидротермической обработке зерна также тре­ буется поддерживать интенсивность этого процесса на высоком уровне. Однако в этом случае движение влаги имеет различное направление; вначале происходит ее проникание внутрь зерна, а на заключительном этапе может появиться необходимость частично переместить влагу из эндосперма в оболочки, с тем чтобы обеспе­ чить ее дифференцированное распределение. Высокая интенсивность процесса переноса влаги при гидротерми­ ческой обработке выполняет не столько экономическую, сколько технологическую задачу: чем выше эта интен­ сивность, тем значительнее изменения технологических свойств зерна.

чение 15—20 мин. Считается, что разогрев зерна со­ провождается интенсификацией переноса влаги из по­ верхностных слоев зерна в эндосперм; видимо, это от­ вечает действительности.

В следующей секции зерно обрабатывается нагре­ тым воздухом, вследствие чего поверхностные слои его обезвоживаются. Поэтому секция получила название сушильной. Задача этого этапа технологического про­

влажности оболочек вызовет перенос влаги из внутрен­ ней области зерна наружу, что будет способствовать разрыхлению эндосперма.

Третья секция по конструкции аналогична первой, но зерно в нее поступает прогретым до заданной темпера­ туры. В секции осуществляется тепловая обработка зер­ на. Поэтому она получила название секции кондициони­ рования. Это название следует признать условным, так как все секции кондиционера предназначены для воз­ действия на свойства зерна — исключение любого этапа вызовет нежелательные последствия.

После тепловой обработки происходит охлаждение зерна потоком холодного воздуха. Из кондиционера зер­ но поступает в закрома для отволаживания.

кондиционере ЗК-Ю показан на рисунке 84. Расположе­ ние коллекторов для подвода воздуха условно показано с одной стороны аппарата. Сплошная линия графика со­

(или паровом шнеке), установленной над кондиционе­ ром. Подобное усовершенствование аппарата осущест­ влено на Новомосковском мелькомбинате.

Предварительный нагрев зерна имеет значительные преимущества, так как уже в первой нагревательной секции в полной мере развивается весь комплекс слож­ ных процессов, определяющих преобразование физикохимических, биохимических и технологических свойств зерна. Особенно важно то, что при этом производитель­ ность кондиционера может быть существенно повыше­ на. Учитывая это, фирма «Бюлер» серийно выпускает в настоящее время воздушно-водяные кондиционеры с

этих процессов определена не полностью. Считают, что наибольшее влияние на свойства зерна оказывают пропаривание и мойка. В первом случае зерно испытывает воздействие струи пара, в результате чего влагосодержание и температура его быстро возрастают; дополняю­ щее на этом эгапе темперирование закрепляет проис­ шедшие изменения свойств зерна. Затем нагретое до температуры 45—55°С зерно попадает в ванну моечной машины и быстро охлаждается до 25—30° С. Это влечег за собой резкую деформацию поверхностных слоев зер­ на. В результате образуются сети микротрещин в суб­ алейроновом слое, что приводит к повышенному извле­ чению низкозольного эндосперма, т. е. к повышению об­ щего выхода муки и высоких сортов ее.

Однако эти рассуждения основаны на предположи­ тельном рассмотрении причин изменения технологиче­ ских свойств зерна при скоростном кондиционировании. Прямого исследования воздействия этого метода на микроструктуру зерна в необходимом объеме не про­ ведено.

Итак, обеспечение высокой интенсивности внутрен­ него переноса тепла и влаги приводит к достаточно эф­ фективному воздействию на мукомольные свойства зерна.

Дальнейшее совершенствование процессов гидро­ термической обработки зерна и обслуживающих этот процесс аппаратов требует тщательного изучения кон­ кретных изменений в зерне в зависимости от степени изменения влагосодержания, температуры и других фак­ торов. -

Г л а в а XII

ПРОБЛЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ ЗЕРНА ПРИ ГИДРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ

Решение этой проблемы заключается в отыскании

и регулировать посредством создания некоторой авто­ матической системы. Изложенный выше материал сви­

структурно-механическими, биохимическими и другими свойствами, изменение которых в процессе гидротерми­ ческой обработки и определяет конечный результат. Между развитием различных процессов в зерне объек­ тивно должна существовать взаимосвязь вследствие подчиненности их регулирующему влиянию биологиче­ ской системы зерна как живого организма. Анализ этой взаимосвязи, определение взаимообусловленности и за­ висимости различных процессов друг от друга и от па­ раметров внешней среды должны дать необходимый материал для разработки теоретических основ управ­ ления свойствами зерна посредством гидротермической обработки, что приведет к практическому разрешению этой проблемы.

Некоторые данные о взаимосвязи характеристиче­ ских величин приведены выше. В частности, кривые раз­ рыхления эндосперма для данного образца зерна раз­ виваются идентично независимо от режима его увлаж­ нения. Установлена также взаимосвязь между кинетикой процессов разрыхления эндосперма, увлажнением зерна и выделением теплоты гидратации. Проанализирована взаимосвязь между приростом влажности зерна и сте­ пенью разрыхления его эндосперма. При этом взаимо­ связь может быть принята функциональной. Высоким коэффициентом корреляции оказались связаны коэффи-

циенты регрессии описывающего эту взаимосвязь урав­ нения с такими показателями свойств зерна, как его стекловидность и плотность.

Практически прямопропорционально связаны также величина контракции зерна и прирост его влагосодер­ жания, прирост удельного объема зерна и его контрак­ ция. Большое значение имеет установленное взаимное

свойств зерна также имеется тесная взаимосвязь. Уве­ личение плотности связанной воды от 0,9 до 1,2 г/см3 приводит к повышению извлечения крупок и дунстов в драном процессе по закону прямой линии.- Начиная с этого момента свойства зерна стабилизируются.

Таким образом, прослеживается цепочка взаимосвя­ занных характеристических величин: изменение влаго­ содержания AW, температуры At, контракции АС, удельного объема зерна АУУ Д , мукомольных характе­ ристик (извлечения и зольности промежуточных, ко­ нечных продуктов и расхода энергии на процесс раз­ мола). Главным при этом является интенсивность про­ цесса внутреннего тепло-влагопереноса.

Следовательно, регулировать степень изменения му­ комольных свойств зерна можно посредством заданной интенсивности этого процесса.

Однако регистрация этой величины на практике представляет значительные трудности. Проще в реали­

с интенсивностью внутреннего влагопереноса. С нашей точки зрения, наиболее подходящим параметром являет­ ся изменение температуры зерна в закромах для отво­ лаживания. Для измерения температуры в настоящее время существует простая, надежная и точная аппара­ тура, что позволяет контролировать ее в любых усло­ виях производства.

Нами предложена установка для контроля и регули­ рования процесса отволаживания зерна при «холод­ ном» кондиционировании (рис. 85).

Зерно после увлажнения через распределяющее уст­ ройство 1 поступает в один из закромов для отволажи-

ройство 2; подготовленное к размолу зерно выпускается из закрома.

Контроль за опорожнением и загрузкой закрома осу­ ществляет следящий прибор СП, получающий инфор­ мацию от датчиков уровня ДУ. После разгрузки закро­ ма прибор СП передает сообщение на командо-аппа- рат КА-2, ведающий загрузочными устройствамиПро ­ исходит заполнение закрома, что завершает цикл.

Предлагаемая принципиальная схема относится к типу системы с прямой командой или же к типу систе­ мы с разомкнутой цепью.

В настоящее время разрабатывают также системы автоматизации процессов увлажнения зерна и других этапов «холодного» кондиционирования, а этап доувлажнения зерна перед I драной системой автоматизи­ рован посредством разработанной П. В. Артимовичем установки, которую успешно эксплуатируют на мельни­ це ВНИИЗ. Автоматизированы также контроль и ре­ гулирование процессов обработки зерна в аппарате АСК при скоростном кондиционировании. «Горячее» конди­ ционирование пока что системой автоматического конт­ роля не обеспечено.