2.2. Водотеплове оброблення зерна, його режими. Переваги і недоліки вто круп'яного зерна

Технологічні властивості зерна можуть бути підвищені різними способами, наприклад, відбиранням дрібного зерна, розділення зерна на фракції, подаванням зерна на виробництво визначеної вологості, яка забезпечує отримання найкращого технологічного ефекту перероблення.

Найбільш важливий засіб підвищення технологічних властивостей зерна – це його водотеплове оброблення, яке включає сумарну дію на зерно вологи та пари. В результаті такої дії відбувається направлена зміна властивостей складових частин зернівки – ядра та оболонок. При використанні раціональних способів та режимів ВТО оболонки легше відділяються від ядра, ядро менше подрібнюється, що призводить до підвищення виходу крупи кращої якості.

Особливо висока ефективність ВТО при підготовленні зерна круп’яних культур, з яких отримують цілу крупу. Але і в випадку виготовлення подрібненої крупи (наприклад, з пшениці та кукурудзи) в результаті більш легкого відділення оболонок менше стирається ендосперм, підвищується вихід крупи та зменшується вихід мучки. Окрім того, ВТО покращує споживчі властивості крупи – зовнішній вигляд, смакові та харчові якості, підвищує стійкість при зберіганні.

2.2.1. Способи вто зерна

Існує два основних способи ВТО зерна круп’яних культур. Перший спосіб включає наступні операції: пропарювання зерна, нетривале відволожування, сушіння та охолодження. Цей спосіб застосовують для трьох культур – вівса, гречки та гороху.

Другий спосіб включає операції: зволоження зерна (пропарювання) та відволожування. Цей спосіб використовують для пшениці та кукурудзи, а останнім часом і для вівса.

Перший спосіб. Мета процесу досягається за рахунок укріплення ядра при дії вологи та тепла при під час пропарювання, підвищення крихкості плівок в результаті різкого зниження їх вологості при висушуванні.

В процесі пропарювання при температурі пари понад 100 ºС зерно зволожується та пропарюється. Зерно пропарюють в спеціальних апаратах – пропарювачах. Тиск пари на цих апаратах досягає 0,25…0,30 МПа. При пропарюванні пара конденсується на оболонках, зволожує їх, проникає в простір між плівками та ядром. Конденсація супроводжується виділенням теплоти, яка прогріває зерно. Дія вологи та тепла сприяє відшаруванню плівок від ядра. Подальше проникнення вологи в ядро та його прогрівання роблять ядро більш вологим та пластичним, тобто менш крихким. Особливо значні зміни відбуваються при високому тиску пари та більшій тривалості пропарювання. При більшому тиску температура пари вища, тому зерно прогрівається інтенсивніше. В ядрі проходять глибокі фізико-хімічні зміни В першу чергу зміна структури ядра зумовлюються змінами двох компонентів – крохмалю і білка.

Ступінь зволоження зерна залежить від тиску і тривалості пропарювання, початкової вологості та температури зерна. З підвищенням тиску та експозиції пропарювання вологість зерна збільшується, відбуваються більш суттєві перетворення. Але надмірно високий тиск та тривалість пропарювання можуть призводити до псування ядра, крупа буде темною, погано розварюваною. Граничні режими оброблення зерна встановлені на основі багаторічних досліджень та практичних навичок.

Після пропарювання зерно направляють в невеликі бункери для відволожування. При відволожування закінчуються процеси, які розпочались під час пропарювання. Бункери для відволожування встановлюють над сушарками. Сушіння зерна є важливою стадією ВТО. В сушарках зерно нагрівається, видаляється волога, в результаті чого зерно набуває оптимальної вологості для подальшого перероблення. Але сушіння не тільки знижує вологість зерна, а також посилює перетворення структурно-механічних властивостей оболонок та ядра. Оболонки мають структуру з крупними капілярами, тому вони сушаться швидше, ядро втрачає вологу значно повільніше. Тому завжди в процесі сушіння і після нього оболонки мають нижчу вологість, ніж ядро. При низькій вологості оболонки стають крихкими, легше розколюються і відділяються від ядра. Крихкість оболонок підвищується не тільки в результаті зниження вологості, але і в наслідок часткового розтріскування під час зневоднення. Більш вологе ядро зберігає свою пластичність і порівняно мало подрібнюється при лущенні.

Сушіння необхідно проводити досить швидко, для того щоб волога з вологого ядра не встигала переходити до оболонок.

Як правило, після сушіння зерно охолоджують. Охолодження супроводжується подальшим зневодненням оболонок і в меншій мірі ядра, тому холодне зерно лущиться легше.

Сушать зерно при ВТО в вертикальних парових сушарках. Нагрівання зерна в таких сушарках здійснюється шляхом контакту з горизонтальними паровими трубами, в які подають пару під тиском 0,2…0,5 МПа, при температурі 133…158 ºС. Охолодження здійснюють на спеціальних охолоджувальних колонках, або в повітряних сепараторах із замкненим циклом повітря.

Другий спосіб. Включає дві операції – зволоження (пропарювання) та відволожування. Зволоження зерна проводять в зволожувальних апаратах, які широко застосовуються в борошномельному виробництві. Кількість води, що додається зазвичай невелика, і відразу після зволоження вода зосереджується в оболонках зерна, заповнює його капіляри, лише потім починає проникати в ядро. Оболонки пом’якшуються, дещо відшаровуються від ендосперму. Сам процес зволоження досить нетривалий, проходить на протязі кількох десятків секунд.

Кінцева вологість зерна після відволожування залежить від його виду та кінцевої мети перероблення. Наприклад, вологість кукурудзи після оброблення може бути 15…16 % або 19…22 %. Це пояснюється тим, що в першому випадку необхідно отримати дрібну крупку для виробництва паличок, тому при первинному подрібненні для відділення зародку ендосперм може подрібнюватись до порівняно дрібних частинок. У другому випадку задачею перероблення є отримання крупної крупки для виробництва пластівців. Відповідно, у цьому випадку необхідно подрібнювати більш вологе зерно для отримання крупних частин ендосперму.

Зволоження зерна можна замінити пропарюванням використовуючи відносно м’які режими, тобто невисокий тиск пари та малу експозицію пропарювання. Під час такого оброблення зерно зволожується та порівняно незначно нагрівається.

Після зволожування або пропарювання зерно відволожується в бункерах. Цей процес необхідний для проникнення вологи в простір між оболонками та ядром, в результаті чого відбувається відшаровування оболонок за рахунок нерівномірності набухання складових зернівки, розм’якшення оболонок та зовнішніх шарів зерна. Нетривалість процесу відволожування пов’язана саме з цими чинниками. У всіх випадках тривалість відволожування не перевищує 2…3 год. Даний спосіб використовується також під час оброблення вівса у випадках, коли його лущать способом однократного удару в відцентрових лущильниках.

Основні способи та режими ВТО зерна круп’яних культур наведені в [11, с. 16].

Таблиця 2