Технология муки (последн. Ч.1) (Восстановлен)


Введение
В агропромышленном комплексе Республики Беларусь значительное место принадлежит зерноперерабатывающей промышленности. Мукомольную, крупяную и комбикормовую промышленности считают важным звеном этого комплекса, поскольку они обеспечивают производство основных продуктов питания людей – муки и крупы, а также обеспечивают получение комбикормов для кормления животных, птицы и т. д.
Основным сырьем для производства муки, крупы и комбикормов служит зерно. Производство зерна и его переработка с древнейших времен занимали важное место в жизни людей. На основе современных технологий и оборудования достигнут высокий уровень реализации технологического потенциала зерна. Дальнейшее развитие зерноперерабатывающей промышленности направлено на создание многофункционального технологического оборудования, упрощение технологических схем, сокращение процесса, снижение эксплуатационных и энергетических затрат. Рыночные условия диктуют расширение ассортимента муки и крупы, в том числе специальных сортов: для диетического питания, детского питания, для мучных кондитерских изделий и т.п.
В конспекте лекций по дисциплине «Технология муки, крупы и комбикормов» описаны основные свойства сырья, влияющие на качество готовой продукции; теоретические научные основы процессов, происходящих при переработке зерна и других видов сырья в готовую продукцию; основы технико-экономической оценки технологических процессов производства муки, крупы и комбикормов; рассмотрены технологические схемы переработки зерна в муку и крупу, технологические схемы производства комбикормов.
1 Технология муки
1.1 Продукция мукомольного производства
Вырабатываемая на мукомольных заводах Республики Беларусь продукция делится на три категории: основные продукты, побочные продукты, и отруби. К основным продуктам относят: мука, крупа, крупка, отруби пищевые, хлопья зародышевые пшеничные пищевого назначения.
Мука вырабатывается из зерна пшеницы, ржи, тритикале, а также из смеси двух зерновых культур – пшеницы и ржи, ржи и тритикале. В небольших количествах вырабатывают муку из овса, гречихи, кукурузы, ячменя и других культур. Вырабатывают следующие виды и сорта муки.
Из зерна пшеницы вырабатывают:
– муку пшеничную общего назначения следующих сортов: крупка, экстра, высший отборный, высший, крупчатка, первый отборный, первый, второй отборный, второй, обойная;
– муку пшеничную с высоким содержанием отрубянистых частиц;
– муку макаронную – высшего сорта (крупку), первого сорта (полукрупку) из твердой и мягкой пшениц;
– муку второго сорта из твердой пшеницы.
Из зерна ржи: – муку ржаную хлебопекарную сеяную, обдирную, обойную;
Из зерна тритикале: – муку хлебопекарную сеяную, обдирную, обойную; муку тритикалевую высшего и первого сорта.
Наиболее высокие сорта пшеничной и ржаной муки содержат меньше белка, жира, клетчатки, пентозанов, золы и сахаров, чем мука второго сорта и обойная. Это объясняется тем, что мука высоких сортов формируется из внутренних слоев эндосперма, которые состоят в основном из крахмала и некоторого количества, белков высокого качества.
Мука высоких сортов имеет наименьший средний размер частиц. В ней меньше содержание водорастворимых веществ, учитывая повышенное качество белка. Мука высоких сортов пшеницы и ржи содержит минимальное количество витаминов группы В и минеральных веществ, которые находятся в периферических частях зерна и в нее не попадают.
Качество пшеничной и ржаной муки по химическому составу и другим показателям отличается, так ржаная мука содержит на 10...15 % меньше белков, которые в обычных условиях не образуют клейковину. Меньше в ржаной муке и крахмала в результате увеличения количества клетчатки, пентозанов, сахаров, слизей.
Основным отличительным признаком муки является цвет, который выражается в единицах белизны или органолептической оценкой. Цвет муки меняется в зависимости от содержания в ней периферийных частей – оболочек, которые отличаются от эндосперма цветом. Чем больше в муке частиц оболочек, тем ниже сорт муки и хуже ее качество.
Качество муки оценивают также крупностью, количеством и качеством клейковины, а также рядом других показателей. Хлебопекарные свойства пшеничной муки оцениваются количеством и качеством клейковины и числом падения.
Рассмотренные выше показатели качества индивидуальны для различных сортов муки из пшеницы, ржи и тритикале. Помимо индивидуальных существуют признаки и показатели качества, которые носят общий характер, т. е. они свойственны для муки любого сорта, назначения, независимо из какого сырья она получена. Так, влажность муки должна быть не более 15,0 %.
Запах муки должен быть свойственен данной муке, без посторонних запахов, не затхлый, не плесневелый.
Вкус должен быть свойственен продукции из данного сырья и не должен иметь посторонних привкусов. Содержание минеральных примесей определяется путем разжевывания пробы муки. При этом не должно ощущаться хруста. Качество клейковины в муке должно быть не ниже II группы.
На мукомольных заводах также вырабатываются хлопья зародышевые пшеничные пищевого назначения и отруби пищевые.
К побочным продуктам мукомольных заводов относят: отруби, зернопродукты кормовые. Отруби получают при помолах пшеницы и ржи и тритикале после извлечения эндосперма.
Зернопродукты кормовые и отходы зерновые получают в подготовительном отделении мукомольного завода.
1.2 Характеристика сырья как объекта переработки в муку
Зерно является дорогим сырьем. В общих затратах на производство муки и крупы на долю зерна приходится более 90 %. Поэтому важно использовать зерно с наивысшей эффективностью, т. е. обеспечить максимальный выход готовой продукции, наилучшее ее качество при минимальных удельных эксплуатационных расходах.
Технологические свойства зерна в значительной степени определяются его структурой, соотношением масс анатомических частей, а также распределением по ним химических веществ: белков, крахмала, клетчатки и др. Особенности анатомического строения зерна оказывают решающее влияние на организацию и ведение технологии муки, крупы и комбикормов. Например, наличие глубоко проникающей бороздки у зерна пшеницы, ржи и тритикале существенно влияет на организацию избирательного измельчения крахмалистой части эндосперма при сортовом помоле. Все значения существенно варьируют. Например, содержание крахмалистого эндосперма в зерне пшеницы у разных партий различается на 8 %, в зерне ржи почти на 7 % и т.д. Поэтому неодинаковы и потенциальные мукомольные достоинства зерна. Для пшеницы можно принять, что в среднем содержание крахмалистого эндосперма равно 82,5 %, плодовых и семенных оболочек (в сумме) 7 %, алейронового слоя 8 %, зародыша со щитком 2,5 %.
На содержание эндосперма значительное влияние оказывает крупность зерна. Чем крупнее зерно, тем содержание эндосперма выше.
На рисунке 1 представлены продольный и поперечный разрезы зерновки пшеницы.
Анатомически зерновка делится на три части: эндосперм, зародыш и оболочки – защитный покров зерна. Каждая из этих частей, в свою очередь, также имеет сложное строение и состав. При производстве сортовой муки и крупы наружные покровы необходимо выделить в виде побочных продуктов (отрубей, мучки, лузги), а эндосперм зерна (ядро) превратить в готовую продукцию. Алейроновый слой – это часть (краевой слой) эндосперма. У пшеницы и ржи он обычно сформирован из одного ряда клеток, но иногда встречаются двойные клетки. Установлено, что зерно пшеницы с более развитыми оболочками отличается пониженными, мукомольными свойствами. С одной стороны, у такого зерна меньше эндосперма, с другой – затрудняется разделение эндосперма и наружных покровов зерна при помоле (ухудшается так называемая вымалываемость зерна).
При сортовом помоле требуется отделить внутреннюю часть эндосперма от алейронового слоя. Клетки алейронового слоя и зародыша сохраняют жизнедеятельность, в то время как клетки оболочек и крахмалистой части


Продольный разрез зерна-риса:
1 – цветковые пленки; 2 — ядро; 3 — плодовые и семенные оболочки; 4 — алейроновый слой; 5 — крахмалистая часть эндосперма; 6 — зародыш.
Продольный (а) и поперечный (б) разрезы зерновки пшеницы:
1 — плодовые оболочки; 2 — семенные оболочки; 3 — алейрововый слой;
4 – крахмалистая часть эндосперма; 5 — зародыш
Рисунок 1 – Продольный и поперечный разрезы зерновки пшеницы
эндосперма омертвели. Эта особенность существенно влияет на все свойства зерна, что подробнее рассматривается при анализе его биохимических свойств.
Но особенно важное технологическое значение имеет микроструктура крахмалистой части эндосперма зерна, т. е. той части, которая является источником сортовой муки или крупы.
При формировании зерна в клетках эндосперма накапливаются запасные питательные вещества, главным образом крахмал и белок. Крахмал формируется в виде гранул сферической, эллипсоидальной или ограненной формы. Промежуток между гранулами полностью или частично заполнен белковыми веществами, которые образуют матрицу для гранул крахмала и цементируют их.
Физические свойства сыпучих материалов оцениваются большим числом показателей, определяющих различные стороны этих свойств.
Форма и линейные размеры зерна влияют на выбор сит воздушно-ситовых сепараторов, триеров, а также на характеристику рабочих органов измельчающих или шелушильных машин, определяет плотность укладки его при формировании слоя и особенности перемещения зерна при транспортировании. Важное значение эти показатели имеют при гидротермической обработке зерна.
Крупность является важной характеристикой зерна. Чем крупнее зерно, тем больше относительное содержание эндосперма, тем выше потенциальный выход муки или крупы.
Многочисленные данные показывают, что мукомольные свойства зерна мелкой фракции ниже, чем зерна крупных фракций. С уменьшением размеров (толщины) зерна закономерно снижается общий выход муки.
Выравненность зерна по крупности также играет важную роль в технологии муки и крупы, в особенности в последнем случае.
Характеристику рабочих органов сепарирующих и измельчающих машин можно подобрать точнее для более однородного по крупности зерна.
Натура зерна. Натурой называется масса 1 л семян в граммах. Она зависит от многих факторов: сферичности, плотности, крупности, состояния поверхности зерен, наличия примесей в зерновой массе, их вида и т. д.
Масса 1000 зерен – важный показатель технологических свойств зерна. Она положительно коррелирует с крупностью зерна, его стекловидностью, плотностью, содержанием эндосперма (ядра).
Стекловидность используют при оценке зерна пшеницы, ржи, ячменя, риса. Считается, что зерно более высокой стекловидности отличается и более высокими технологическими свойствами.
С повышением стекловидности зерна его мукомольные свойства улучшаются. В мукомольном производстве принята следующая классификация зерна пшеницы по стекловидности: менее 40 % – низкостекловидное, от 40 до 60 % – средней стекловидности, выше 60 % – высокостекловидное. При формировании помольных партий рекомендуется стекловидность поддерживать в пределах 50...60 %.
Плотность можно рассматривать как комплексную характеристику, суммарно отражающую такие показатели физико-химических свойств зерна, как структура, химический состав, масса 1000 зерен, стекловидность и т. п. Величина, обратная плотности, есть удельный объем. Мукомольные свойства зерна с повышением плотности улучшаются.
Структурно-механические свойства увязывают структурные особенности материала с его реакцией на механическое воздействие. Эти свойства определяют процесс измельчения зерна, шелушения и шлифования семян крупяных культур, выход и качество продуктов дробления, расход электроэнергии на измельчение зерна и различных компонентов комбикормов.
Главными критериями оценки механических свойств материалов служат их прочность и твердость. Для зерна измеряют микротвердость. В последнее время в практику входит оценка пшеницы по твердозерности.
Твердозерность является условным показателем структурно-механических свойств зерна. Она отражает особенности измельчения зерна и связана со структурой и прочностью эндосперма.
Твердозерная пшеница хорошо вымалывается, отруби содержат мало крахмала. Мягкозерная пшеница отличается более прочной связью клеток субалейронового слоя с алейроновым, что обеспечивает плохую вымалываемость отрубей.
Химический состав зерна и его анатомических частей. Зерно хлебных и крупяных культур характеризуется высоким содержанием крахмала, семена бобовых культур богаты белком, а иногда и жиром. Химические вещества неравномерно распределены по анатомическим частям зерна, что связано с различной органической функцией зародыша, эндосперма и оболочек, а также цветковых пленок.
Оболочки отличаются повышенным содержанием клетчатки, зародыш и алейроновый слой – белков и липидов, крахмал присутствует только в эндосперме (без алейронового слоя). Заметно различаются анатомические части зерновки по зольности, что используют на практике для контроля качества сортовой муки.
Таблица 1 – Содержание основных химических веществ в зерне, % с. в.
Культура Белок Крахмал Клетчатка Жиры Зольность
Пшеница 10....20 60...75 2...3 2...2,5 1,5...2,2
Рожь 8.. .14 58...66 1,8...3,2 1,7...3,5 1,7...2,3
Тритикале 11...23 49...57 2...3 3...5 1,8...2,2
В оболочках содержатся главным образом не усваиваемые человеческим организмом вещества. Зародыш и алейроновый слой содержат много белка, но в них много и жира, присутствие которого в муке резко уменьшает возможный срок ее хранения. Поэтому алейроновый слой и зародыш должны быть удалены в отруби в процессе размола зерна. Крахмал, как основное запасное питательное вещество для нового растения, формируется только во внутренней части эндосперма, расположенной под алейроновым слоем.
Белки, способные образовывать клейковину, также расположены только в крахмалистой части эндосперма пшеницы, ячменя, ржи, тритикале. В оболочках много клетчатки, лигнина, пентозанов.
Неравномерно распределены химические вещества и в пределах эндосперма. Анализ показывает, что по мере продвижения от его центра к периферии возрастает содержание биологически ценных соединений: белков, витаминов, минеральных веществ. Клетки алейронового слоя имеют толстые стенки, не поддающиеся ферментам пищеварительного тракта человека, поэтому включать алейроновый слой в муку практически бесполезно. Кроме того, в нем велико содержание липидов, что при хранении муки отрицательно влияет на ее качество.
Резко неравномерно распределены по анатомическим частям зерновки и ферменты. Например, если принять активность липоксигеназы для целого зерна за единицу, то для зародыша она составит около 7, а для крахмалистой части эндосперма только 0,40. Активность протеиназ в зародыше в 8...13 раз выше, чем в эндосперме, а в алейроновом слое в 50...70 раз. Несомненно, это связано с сохранением жизнедеятельности клеток алейронового слоя и зародыша.
Основное количество витаминов сосредоточено в алейроновом слое и зародыше, т. е. в тех частях зерна, клетки которого сохранили жизнедеятельность и обеспечивают развитие нового растения из семени. В связи с удалением зародыша и алейронового слоя в побочные продукты, крупа и сортовая мука имеют невысокое содержание витаминов и других биологически важных веществ.
В процессе помола на отдельных технологических системах мука формируется из различных областей эндосперма зерна, поэтому химический состав индивидуальных потоков муки и их технологические свойства заметно варьируют.
1.3 Подготовка зерна к помолу
Основные этапы переработки зерна: подготовка зерна к размолу, размол зерна в муку, хранение и упаковка муки в тару.
Для получения кондиционной муки необходима тщательная подготовка зерна, которая включает следующие основные операции: формирование помольных партий, очистку зерна от примесей, очистку поверхности зерна сухим или влажным способами, гидротермическую обработку зерна.
1.3.1 Формирование помольных партий
Его проводят для поддержания стабильности технологического процесса переработки зерна в течение длительного времени и получения муки с заданными хлебопекарными свойствами. Стабилизация технологических свойств зерна достигается посредством гидротермической обработки, а также при смешивании разнородных по характеристике отдельных партий в одну так называемую помольную смесь.
Кроме того, формирование помольных партий позволяет экономно использовать зерно сильной пшеницы, расходуя его в определенной пропорции с нормальным по качеству зерном, а иногда и с зерном слабой пшеницы. Смешивание зерна перед помолом позволяет частично использовать и зерно пониженного качества, при самостоятельной переработке которого нельзя получить стандартную муку. Переработка высококачественного зерна без добавления партий пониженного качества приводит к нерациональному использованию сырья и получению муки со значительными колебаниями хлебопекарных свойств.
При смешивании партий зерна значения стекловидности, зольности, содержания клейковины подчиняются закону аддитивности, то есть могут быть определены посредством расчета средневзвешенных величин. Однако показатели, определяющие хлебопекарные свойства, могут быть неаддитивными. Так, например, объемный выход хлеба, как правило, превышает расчетную среднюю величину. В особенности характерно это при смешивании зерна сильной и слабой пшеницы; при некоторых соотношениях, индивидуальных для каждой пары компонентов, объемный выход хлеба превышает даже его величину для муки, полученной только из зерна сильной пшеницы.
Формируют партии либо на элеваторах, либо непосредственно в подготовительных отделениях мукомольных заводов.
Для выпуска продукции высокого и стабильного качества рекомендуется определять рецептуру помольных смесей на возможно большие сроки работы мукомольного завода, но не менее чем на 10 дней на крупных предприятиях. Рецептуру помольной смеси зерна составляют на основе имеющихся данных о количестве и качестве зерна, находящегося на предприятии и подлежащего переработке.
Важное значение имеет обеспечение в помольной смеси необходимого количества и качества клейковины, позволяющих выработать муку в соответствии с требованиями действующей нормативно-технической документации. Помольную партию составляют из разного числа компонентов. Чаще всего встречаются смеси из двух компонентов, реже из трех и четырех. Количество каждого компонента находят расчетным путем. При этом исходят из того, что компоненты равномерно смешиваются, образуя однородную смесь. Количество каждого компонента находят методом определения средневзвешенной величины.
При смешивании по стекловидности удовлетворительных результатов добиваются, если средневзвешенная стекловидность партии зерна будет не менее 50,0 %. При смешивании зерна по количеству сырой клейковины для сортовых помолов клейковина смеси должна быть не ниже 25,0 %.
1.3.2 Очистка зерна от примесей
Поступающие на перерабатывающие предприятия партии зерна обязательно содержат некоторое количество посторонних примесей, которые
должны быть удалены из него в подготовительном отделении.
В зерновой массе кроме основной культуры содержатся примеси органического и минерального происхождения. Все примеси разделяют на три группы: сорную, зерновую и металломагнитную.
1 Сорная примесь, в свою очередь, подразделяется на минеральную (земля, песок, галька, пыль); органическую (солома, полова, части стеблей и листьев, ости) и сорные семена дикорастущих растений (бодяк, василек синий, гречишка вьюнковая и развесистая, костер ржаной, куколь, марь белая, овсюг, осот полевой, подорожник ланцетный, ромашка непахучая,. синеглазка,, щавель малый, щетинник зеленый, гречиха татарская и т. п.).
К группе, входящей также в сорную примесь, относят вредную примесь, обладающую ядовитыми свойствами и горьким вкусом: головню, спорынью, вязель, горчак, куколь, угрицу и др.
2 Зерновая примесь – битые и изъеденные зерна, проросшие, сильно недоразвитые, щуплые, прогнившие, заплесневевшие, испорченные сушкой и самосогреванием, захваченные морозом и зерна неосновной культуры.
3 Металломагнитная примесь – гвозди, гайки, болты, шурупы, детали оборудования, частицы руды, игольчатые и пылевидные частицы различных металлов (попадающие при уборке и транспортировке).
Рассмотренные примеси отличаются от зерна основной культуры одним или совокупностью признаков: морфологией (состояние поверхности, окраска), геометрией, формой, физическими свойствами (плотностью, аэродинамическими свойствами и т. д.).
Существенные геометрические и физические отличия примесей зерна использованы в создании машин, задача которых – освободить зерновую массу от примесей до размола ее в муку.
Сепарирование – это процесс разделения исходной смеси на составляющие ее компоненты, более однородные по признаку разделения. В соответствии с этим любая машина, в которой осуществляется разделение смеси по одному признаку или более, называется сепаратором.
Сепарирование сыпучей смеси, возможно, если:
– в исходной смеси есть делимые компоненты, которые могут быть выделены в данном сепараторе;
– смесь, находящаяся в сепараторе, постоянно разрыхляется, чтобы внутри ее могли образоваться полости достаточного размера для прохождения отделимых частиц из внутренних слоев в периферийный слой, граничащий с поверхностью разделения, например ситом, триерной поверхностью и т. п.;
– получаемые в результате разделения фракции непрерывно удаляются из сепаратора; в противном случае образуются технологические завалы.
Физические признаки, по которым частицы смеси существенно отличаются, например геометрические размеры, скорость витания, можно с наибольшей эффективностью использовать при организации процесса сепарирования.
В практической технологии муки, крупы и комбикормов для организации процесса сепарирования в основном используют следующие физические признаки, по которым различаются сепарируемые материалы: длину, ширину, толщину, форму, плотность, упругость, трение о поверхность, магнитную восприимчивость, цвет.
В технологии муки, крупы и комбикормов преобладает ситовое сепарирование.
Ситовое сепарирование. Процесс ситового сепарирования состоит из двух взаимосвязанных стадий. Вначале проходовые частицы сепарируемой смеси извлекаются из внутренних слоев и концентрируются в нижнем слое сыпучего материала, затем осуществляется соответственно просеивание проходовых частиц через отверстия сита. Следовательно, просеивание будет эффективным, если выполняются в полной мере обе стадии. Эффективность просеивания также зависит от влажности сортируемого продукта, содержания в нем проходовых фракций и т. п. Рабочее отверстие сита может закупориваться сходовыми частицами или частицами, размер которых равен рабочему размеру отверстия сита, поэтому дальнейшее просеивание продукта делается невозможным. В связи с этим сепарирующие средства должны снабжаться эффективными механизмами для удаления застрявших частиц в отверстиях сита.
По условиям работы мукомольных, крупяных и комбикормовых предприятий процесс сепарирования должен осуществляться непрерывно.
Под действием периодически возникающих сил зерновая смесь на колеблющемся сите разрыхляется, пространство между частицами увеличивается, что приводит к самосортированию смеси. При этом частицы с большей плотностью перемещаются вниз слоя, а частицы с меньшей плотностью – вверх. Возникает так называемое явление стратификации (слоистое строение зерновой насыпи, обусловленное различием физических свойств слоев по плотности, температуре, влажности и т. п.). В результате взаимного перемещения частиц сыпучая смесь сортируется не только, но плотности, но и по крупности. Более мелкие и тяжелые частицы проваливаются между крупными и концентрируются в нижнем слое.
Зерновая масса и промежуточные продукты технологии переработки зерна состоят преимущественно из частиц, отличающихся геометрическими размерами, формой. Поэтому, ситовое сепарирование наиболее эффективное средство выделения примесей и разделения исходной смеси на более однородные фракции. Сита как основной рабочий орган используются в зерноочистительных сепараторах, буратах, рассевах, крупосортировочных и ситовеечных машинах и т. п. Понятие «сито» можно определить как плоскую рабочую поверхность, имеющую множество одинаковых отверстий определенных форм и размеров. Скользя по поверхности сита, исходный продукт делится на фракции: проход, состоящий из частиц меньше отверстия сита, и сход, состоящий из частиц размером больше отверстий сита.
Наибольшее распространение для комплектации сепараторов имеют металлические сита – штампованные. В технологии муки, крупы и комбикормов используют сита с круглой, продолговатой и треугольной формой отверстий в полотнах решетных, а также с квадратной формой отверстий в тканых ситах. При ситовом сепарировании в операциях подготовки зерна к помолу эффективнее применять сита с круглыми, продолговатыми и треугольными отверстия: а при сортировании частиц измельченного зерна, имеющих или неправильную фор или форму, близкую к кубикам, эффективнее использовать тканые сита с квадратной формой отверстия.
Номер сита – это условная величина, определяющая рабочий размер отверстия сита. Как правило, записывается арабскими цифрами и входит составной частью в условное обозначение сита в соответствии со стандартом.
Полотна решетные штампованные металлические изготавливают трех типов: тип 1 – с круглыми отверстиями; тип 2 – с продолговатыми отверстиями прямоугольной формы; тип 3 – с отверстиями в виде равносторонних треугольников.
Полотна решетные 1 - го типа. Круглые отверстия пробивают в металлических листах в шахматном порядке, каждое из них находится в центре правильного шестиугольника, вершины которого составляют центры смежных отверстий (рисунок 2).
L – длина полотна; В – ширина полотна; d – рабочий размер отверстия;t – шаг отверстий средний; m – кромка поля по длине полотна;mо – кромка поля по ширине полотна
Рисунок 2 – Характеристика полотен решетных 1-го типа
Полотна решетные второго типа. Полотна решетные второго типа имеют отверстия прямоугольной формы, расположенные рядами.
Решетные полотна второго типа с прямоугольными отверстиями (рисунок 3) изготавливают в двух исполнениях: а – с отверстиями, расположенными на одной оси с прямыми рядами отверстий; б – с симметрично смещенными отверстиями.

L – длина полотна; В – ширина полотна; m – кромка поля по длине полотна; mо– кромка поля по ширине полотна; а – размер рабочего отверстия по ширине; I – длина отверстия; t1 – средний шаг отверстий в ряду; t2 – средний шаг между рядами отверстий.
Рисунок 3 – Характеристика полотен решетных 2-го типа
Сита располагают в машине так, чтобы продольная ось отверстий совпадала с направлением движения продукта.
Полотна решетные третьего типа. Полотна решетные третьего типа имеют отверстия в виде равносторонних треугольников (рисунок 4).
Рабочим размером отверстия является сторона равностороннего треугольника А, которая определяет номер полотна.

L – длина полотна; В – ширина полотна; m – кромка поля по длине полотна; mо – кромка поля по ширине полотна; А – размер стороны равностороннего треугольника (номинальный рабочий размер отверстия);t1 – шаг (средний); t2 – шаг (средний).
Рисунок 4 – Характеристика полотен решетных 3-го типа
Сита для сепараторов подбирают на основании результата просеивания образца очищаемого зерна в лабораторных условиях при пропуске через сепаратор пробной партии зерна. Рекомендованные размеры отверстий сит приведены в таблице 2.
Таблица 2 – Размер отверстий (мм) сит
Культура Сито
Сортировочное Разгрузочное Подсевное
Пшеница Ø8-7-6,5 Ø5-6 1,7х20
Рожь Ø8-6,5-6 Ø5-6 1,5х20
Ячмень Ø10-9-8 Ø6-7 2,0х20
Овес Ø11-10-9 Ø6-7 1,8х20
Кукуруза Ø12-10-8 Ø7-8 Ø3,0
Просо Ø6,5-5,4 Ø4-5 1,4х20
Гречиха Ø8-7-6 Ø5-4 Ø3,0
Горох Ø10-12 Ø6-7 Ø4,5
Ситовые сепараторы. Простой сепаратор – условное понятие, не связанное с конкретным устройством оборудования. В простом сепараторе смесь разделяется только по одному признаку на две фракции. Например, сито, при использовании которого получаются сход и проход. При объединении только сит получают ситовой сепаратор, а при объединении сит с пневмосепарирующими каналами – ситовоздушный сепаратор.
Воздушно-ситовые и ситовые сепараторы имеют, как правило, горизонтально с небольшим уклоном расположенные сита.
В соответствии с рисунком 5 в воздушно-ситовом сепараторе сепарируемое зерно делится на два схода и один проход с помощью сит, и выделяется легкая примесь с помощью пневмосепарирующего канала.
По технологической схеме при традиционном подборе сит первым сходом верхнего сортировочного сита выводятся крупные примеси, вторым сходом нижнего подсевного сита – основное зерно, а проходом подсевного сита – основная масса мелких примесей. Зерно попадает в пневмосортирующий канал, где потоком воздуха выделяются легкие примеси, которые осаждаются в горизонтальном циклоне. Таким образом, можно выделить крупную, мелкую, легкую примесь и основное зерно.
Сепарирование по длине. Для выделения из зерновой смеси коротких и длинных примесей применяют машины с ячеистой вращающейся рабочей поверхностью – триеры.
Для очистки зерна от коротких и длинных примесей используют цилиндрические или дисковые рабочие органы. На современных мукомольных заводах применяют в основном дисковые. Основными рабочими органами дисковых триеров служат кольцевидные диски с ячейками на боковых поверхностях. Диски закреплены на горизонтальном валу и вращаются в вертикальной плоскости. Нижняя часть дисков погружена в зерновую смесь (рисунок 6).
Форму и размеры ячеек, частоту вращения дисков подбирают так, что короткие компоненты обрабатываемой смеси захватываются ячейками, поднимаются вверх и при определенном угле поворота вываливаются из ячеек и через специальные лотки выводятся из машины. Длинные компоненты смеси практически не захватываются ячейками или занимают в них неустойчивое положение, при малом угле поворота дисков эти частицы выливаются из ячеек и снова направляются в исходную зерновую смесь.
Диски имеют гонки, перемещающие зерновую смесь в осевом направлении к разгрузочному устройству. В куколеотборочных машинах поднимаются и отбираются куколь и дробленое зерно, а в овсюгоотборочных роль коротких компонентов выполняет основная культура – зерно.
Размер ячей триера зависит от размеров зерна, например, для выделения коротких примесей из пшеницы ячеи имеют размер 4…5 мм, а длинных 8...10 мм.
Наряду с цилиндрическими триерами широко применяют дисковые, рабочими органами которых являются ячеистые диски, расположенные на горизонтальном валу.

1 – сортировочное сито; 2 – подсевное сито; 3 – аспирационный канал;
4 – пневмосепарирующий канал; 5 – горизонтальный циклон; П – проход; 1СХ – первый сход; 2СХ – второй сход; 0 – относы
Рисунок 5 – Технологическая схема сепаратора

1 – ячеистый цилиндр; 2 – лоток; 3 – шнек для вывода короткой фракции; I – длинная фракция; II – короткая фракция
Рисунок 6 – Принципиальная схема цилиндрического триера
Сепарирование по аэродинамическим свойствам. Его используют для выделения легких и пылевидных примесей, как из зерновой массы, так и из продуктов его переработки. В основу разделения смеси по данному методу положено различие аэродинамических свойств компонентов, составляющих сепарируемую смесь.
На рисунке 7 представлена схема действия воздушного потока на частицы.

Рисунок 7 – Схема действия воздушного потока на частицы
В вертикальном воздушном потоке силы Р и G всегда направлены в противоположные стороны, поэтому возможны три состояния частицы в воздушном потоке: Р > G – частица транспортируется воздушным потоком вверх; Р = G – частица находится в состоянии витания; Р < G – частица падает вниз. Скорость воздушного потока, при которой частица находится в состоянии витания, называется скоростью витания, или критической скоростью. Скорость витания служит приближенной комплексной характеристикой аэродинамических свойств зерна различных культур, продуктов их переработки и примесей.
Поскольку в воздушном потоке пневмосепарирующего канала находится не одна частица, а зерновая смесь, состоящая из частиц, имеющих различные скорости витания, то, подобрав соответствующую скорость воздушного потока, можно их разделить на две фракции – легкую (уносимую воздушным потоком) и тяжелую (выпадающую вниз).
Используя этот метод, выделяют из зерновой массы легкие примеси, состоящие из цветковых пленок, оболочек, щуплых и недоразвитых зерен, части колосьев, органической и минеральной пыли. Сепарирование по аэродинамическим свойствам смеси широко используют также в комплексе с другими методами.
Сепарирование по плотности и состоянию поверхности. В зерне, передаваемом из подготовительного отделения в размольное, минеральных примесей не должно быть, поскольку даже незначительное их количество в готовой продукции вызывает ощущение хруста при разжевывании и вредно для здоровья.
Состав минеральных примесей разнообразен: мелкая галька, кусочки угля, руды, земли, крупный песок и т. п.
Основным свойством, по которому возможно выделить минеральные примеси из зерна, является плотность. Различие этих компонентов по коэффициенту трения также способствует их разделению.

I – зерно исходное; II – зерно очищенное; III – примеси минеральные;
IV – воздух с легкими примесями
Рисунок 8 – Схема разделения зерна и минеральных примесей в вибропневматической камнеотделительной машине
Процесс выделения минеральных примесей из зерна осуществляется в камнеотделительной машине на рабочем органе – наклонной сортирующей поверхности (деке) в условиях восходящего воздушного потока (без просеивания). Его можно условно рассмотреть (рисунок 8) как три одновременно протекающих процесса. При совместном воздействии вибраций сортирующей поверхности и восходящего потока воздуха происходит разрыхление слоя зерна, при котором снижается коэффициент внутреннего трения и зерновая смесь переходит в состояние псевдоожижения. В таком слое создаются условия для эффективного самосортирования разнородных компонентов: тяжелые частицы опускаются вниз, достигая сортирующей поверхности, а частицы с меньшей плотностью стремятся вверх. В расслоенной смеси происходит процесс вибрационного перемещения разнородных компонентов в противоположных направлениях.
Сепарирование по магнитным свойствам. В зерновой массе, поступающей в переработку, нередко содержится трудноудаляемая металломагнитная примесь. Она может попадать в зерновые продукты и при неудовлетворительной эксплуатации оборудования на самом предприятии. Ее выделяют в магнитных сепараторах.
Для сепарирования смеси используют различие магнитных свойств компонентов смеси, заключающееся в том, что металломагнитные примеси, попадая в магнитное поле, притягиваются к полюсам магнитов в результате электростатических сил. Причем эти силы намного превышают силы взаимосвязи частиц свободной сыпучей среды, какой является зерновая масса.
Поверхность магнитных блоков очищают ежесменно, а выделенные металломагнитные примеси взвешивают и сдают в лабораторию, где ведут ее учет.
Сепарирование по цвету. Сортирование по цвету для извлечения из сыпучих материалов примесей осуществляется в фотоэлектронном сепараторе. Это зерновки, испорченные самосогреванием, сушкой, микроорганизмами: фузариозные, розовоокрашенные, пожелтевшие, обесцвеченные и др. Они не отличаются oт основного зерна иными признаками, кроме цвета, но представляют иногда опасность для организма человека.
Фотоэлектронный сепаратор действует по принципу обнаружения зерновок, отличающихся цветом от основной массы продукта, с помощью фотоэлемента и выведения их из потока жестко направленной воздушной струей.
Эффективность очистки зерна от примесей выражают показателем относительного извлечения примесей, которые могут быть выделены на данном сепараторе. Рабочая формула для оценки эффективности имеет вид
Е=А-ВА*100, (1)
где Е – эффективность сепарирования, %;
А – содержание отделимых примесей в зерне до сепарирования, %;
В – содержание отделимых примесей в зерне после сепарирования, %;
А > В, если сепарирование произошло.
1.3.3 Обработка поверхности зерна
На поверхности, в бороздке и бородке зерен, прошедших через сепараторы и триеры, остается большое количество пыли и микроорганизмов, а также комочки грязи, приставшие к зернам. В зерноочистительном отделении мукомольного завода для очистки поверхности зерен, частичного удаления бородки, зародыша, а также снятия (шелушения) верхних плодовых оболочек применяют машины ударно-истирающего действия – обоечные, реже щеточные.
В обоечных машинах зерно обрабатывают бичами, которые подхватывают его и отбрасывают к рабочей поверхности, выполненной из абразивного материала или специальной металлотканой сетки. Между бичами и цилиндром устанавливают определенный зазор.

1 – корпус; 2 – сетчатый цилиндр; 3 – диск; 4 – пружина; 5 – приемный патрубок; 6 – загрузочная воронка; 7 – нижний конус; 8 – питающее устройство; 9 – розетка; 10 – ротор; 11 – бич; 12 – дверь; I – отходы (продукты шелушения); II – очищенное зерно; III – поступление зерна
Рисунок 9 – Технологическая схема вертикальной обоечной машины
Конструкции обоечных машин разнообразны, но их воздействие на зерно практически одинаково. В последнее время наиболее широко применяют обоечные машины с цилиндром из металлической сетки, установленным горизонтально или вертикально. Принципиальная схема обоечной машины показана на рисунке 9. Зерно, попадая в пространство между бичевым ротором и стальной сеткой, подвергается интенсивному трению о сетку, бичи и другие зерна. Часть отделившейся пыли, грязи проходит через сетку и выводится из машины. Очищенное зерно выводится из машины через выпускное отверстие в конце ситового цилиндра.
Для более мягкой очистки и частичного извлечения пыли и грязи из бороздки применяют щеточные машины, в которых зерно обрабатывается щетками вращающегося щеточного барабана и неподвижными щетками щеточной деки.
1 – приемный патрубок; 2 – диск; 3 – втулка; 4 – полость; 5 – выпускной патрубок;
6 – отражательное кольцо; I – исходное зерно; II – очищенное зерно
Рисунок 10 – Технологическая схема энтолейтора РЗ-БЭЗ
Обеззараживание зерна производится в машинах ударного действия – энтолейторах. В энтолейторах-стерилизаторах РЗ-БЭЗ (рисунок 10) основным рабочим органом служит ротор в виде двух горизонтальных дисков 2, между которыми по концентрическим окружностям расположены два ряда втулок 3. Ротор установлен в неподвижном цилиндрическом корпусе. Рабочий процесс в энтолейторе происходит следующим образом. Исходное зерно через приемный патрубок 1 поступает в пространство между дисками ротора, отбрасывается в зону втулок, где получает первое ударное воздействие. Затем зерно захватывается и разгоняется втулками и центробежными силами отбрасывается на отражательное кольцо 6, где получает второе ударное воздействие. В результате живые вредители уничтожаются, поврежденные зерна с личинками разрушаются, а личинки в основном погибают. Зерно выводится через полости 4 в выпускной патрубок 5.
1.3.4 Гидротермическая обработка зерна
Гидротермическая обработка (ГТО) – это обработка влагой и теплом с целью направленного изменения свойств зерна.
Зерно, поступающее на мукомольный завод, имеет невысокую влажность, что предопределяет ряд негативных для технологии свойств:
– зерно прочно и измельчение идет с повышенным расходом энергии;
– невысокая влажность оболочек предопределяет их повышенную дробимость и попадание в муку;
– разделяемые в технологии анатомические части (наружные, внутренние оболочки, эндосперм) прочно связаны, что препятствует их эффективному разделению;
– биологически активные вещества зерна сосредоточены в большом количестве по периферии, что способствует их потере в побочные продукты.
В связи с этим гидротермическая обработка в первую очередь направлена на уменьшение негативных свойств зерна. В технологии муки необходимо обеспечить высокую эластичность и прочность оболочек, чтобы не допускать их излишнего дробления при измельчении. Если при этом удается разрушить связь оболочек и эндосперма, то наружные оболочки должны отделяться в виде крупных «лопатистых» отрубей, что считается положительным при оценке эффективности гидротермической обработки и ведении технологии в целом. Кроме этого эндосперм должен быть предразрушен микро – и макротрещинами, что должно снизить его прочность.
Процесс гидротермической обработки осуществляется в результате многоступенчатого воздействия на зерно влаги и тепла во времени, что и приводит к оптимизации технологических свойств, а также к улучшению питательности и перевариваемости продукции.
К параметрам воздействия или режимным параметрам процесса гидротермической обработки относят: cтепень увлажнения, время отволаживания, температурный режим воздействия.
Это наиболее общие показатели режимных параметров.
Степень увлажнения, % количественно определяется как разность между оптимальным значением влажности зерна и начальным значением влажности, %. Степень увлажнения зерна зависит от вида перерабатываемой культуры, типа технологии, качества зерна (типовой состав, стекловидность, начальная влажность и т. п.). Величина степени увлажнения колеблется в реальных условиях в пределах 3…7 %.
Время отволаживания – необходимое время для преобразования свойств увлажненного зерна. Этот параметр зависит также от вида перерабатываемого зерна, его качества, типа технологии, а также от принятого способа гидротермической обработки.
Температурный режим процесса в основном определяется целевой задачей технологии и качеством зерна. При переработке дефектного зерна пшеницы или пшеницы со слабой клейковиной рекомендуется пропаривание и т. п.
Существуют различные способы гидротермической обработки – это холодное и скоростное кондиционирование.
Холодные способы гидротермической обработки применяют при подготовке мягкой пшеницы и ржи к хлебопекарным сортовым и обойным помолам, при подготовке твердой и высокостекловидной мягкой пшеницы к макаронным помолам, а также при подготовке к переработке пшеницы в крупу.
Сущность метода состоит в том, что зерно увлажняется водой комнатной температуры на заданную величину и определенное время отволаживается. При сортовых помолах пшеницы обязательной операцией является или мойка зерна, или мокрое шелушение, так что первое увлажнение осуществляется в этом оборудовании. При помолах ржи мойку зерна исключают, чтобы избежать нежелательного переувлажнения. При сортовых помолах высокостекловидной мягкой пшеницы в хлебопекарную и макаронную муку, а также при помолах твердой пшеницы в макаронную муку и при низкой влажности зерна технология должна включать три этапа увлажнения и отволаживания (два основных и один – перед первой измельчающей системой). При помолах низкостекловидного зерна пшеницы и влажности, увеличение которой до технологической возможно за один этап, второе основное увлажнение и отволаживание исключают из технологической схемы.
Независимо от качества зерна при всех сортовых помолах пшеницы и ржи в технологии гидротермической обработки всегда присутствует доувлажнение зерна и кратковременное отволаживание с целью пластификации оболочек перед измельчением. Необходимость этой операции объясняется тем, что при отволаживании после основных этапов увлажнения влага перемещается в глубину зерна, оболочки обезвоживаются и теряют пластичность. Режимные параметры доувлажнения и отволаживания приблизительно одинаковы для всех помолов. Степень увлажнения 0,3…0,5 % и отволаживание 0,3…0,5 часа. Такого количества влаги достаточно для пластификации оболочек, а кратковременность процесса не позволяет влаге переместиться вглубь зерна и таким образом выполнить функцию пластификатора оболочек.
Режимы основных этапов увлажнения и отволаживания диктуются, прежде всего, видом перерабатываемого зерна, типовым составом, качеством, особенно стекловидностью или твердозерностью, а также типом технологии.
В таблице 3 приведено рекомендуемое время отволаживания для зерна пшеницы при сортовых помолах.
Таблица 3 – Время отволаживания зерна пшеницы при сортовых помолах, в часах
Тип зерна Стекловидность, %
менее 40 40-60 более 60
I 4-8 6-12 10-16
III 4-6 6-10 8-12
IV 6-10 10-16 16-24
При сортовых помолах ржи основное увлажнение и отволаживание проводят в один этап и доувлажняют перед измельчением. Рекомендуется при влажности ржи до 13,5 % принимать продолжительность отволаживания основного этапа 3…6 ч и доувлажнять зерно перед измельчением на 0,3…0,5 % при отволаживании 0,25…0,3 ч.
Скоростной метод гидротермической обработки относится к интенсивным, что связано с пропариванием зерна на начальном этапе. Наиболее эффективен метод для пшениц со слабой клейковиной и для мукомольных заводов с ограниченной вместимостью емкостей для отволаживания. Благодаря тепловому воздействию при пропаривании, а также прогреву зерна во влагоснимателе интенсифицируется влагоперенос и процесс разрыхления эндосперма зерна. В связи с этим преобразования свойств заканчивается намного быстрее, чем при обычных (холодных) способах гидротермической обработки. После пропаривания зерно кратковременно (в течение 10 мин) отволаживается в емкости с теплоизоляционными стенками. Этого времени достаточно, чтобы выровнять в некоторой степени температуру зерна и создать, таким образом одинаковые условия для зерновой массы при проведении второго увлажнения. Второе увлажнение совмещают с интенсивной обработкой поверхности зерна в моечной машине. При этом влажность зерна еще повышается, снижается его зольность, и удаляются тяжелые и легкие примеси. В результате мойки температура зерна снижается до 25…30 °С.
Отволаживание при данном способе гидротермической обработки составляет 180 мин, т. е. значительно сокращено в сравнении с холодным способом. Таким образом, в результате чередующихся увлажнений с различными температурными параметрами тепловой обработки и кратковременного отволаживания разрушается структура зерна, ослабляются связи между разделяемыми оболочками и эндоспермом. Одновременно тепловое воздействие положительно воздействует на зерно с ослабленной клейковиной.
1.3.5 Технологические схемы подготовки зерна к помолу
Технологический процесс подготовки зерна к помолу должен обеспечить: очистку зерна от примесей; обработку поверхности зерна;гидротермическую обработку; дозирование и смешивание компонентов помольной смеси; снижение зольности зерна не менее чем на 0,06 %; выделение и формирование потоков зернопродуктов кормовых и отходов.
Технологическая схема подготовки зерна пшеницы к помолу представлена на рисунке 11.
Подготовка зерна к помолу осуществляется двумя потоками – отдельно высокостекловидной пшеницы и отдельно низкостекловидной.
Процесс подготовки зерна к помолу состоит из трех этапов:
– первый (предварительная очистка зерновой массы) – отделение примесей по ширине, толщине, длине и аэродинамическим свойствам, отделение минеральной примеси, обработка поверхности зерна;
– второй – кондиционирование зерна пшеницы;
– третий (окончательная очистка) – обработка поверхности зерна, обеззараживание зерна, отделение примесей по аэродинамическим свойствам.
Предусмотрен тщательный отбор металломагнитных примесей.
Каждый этап имеет свои принципиальные отличия. Первый этап характеризуется наличием большого количества зерноочистительного оборудования. Второй этап служит для направленного изменения технологических свойств зерна под воздействием влаги. Третий же этап содержит в себе, как машины, предназначенные для очистки зерна, так и увлажнительные аппараты.
Зерно из элеватора транспортируется по конвейеру и подается в закрома для неочищенного зерна. Они служат для запаса зерна и ритмичной работы оборудования (рассчитанных на длительность нахождения зерна в бункерах до 50 часов).
Из силосов зерно направляют через регулятор потока УРЗ-1 в один из двух конвейеров. Далее зерно проходит магнитную защиту на магнитном сепараторе У1-БМЗ-01, взвешивается на автоматических весах порционного действия АВ-50-ЗЭ, которые служат для оперативного учета зерна, поступившего в зерноочистительное отделение.
Первичная очистка зерна от примесей осуществляется в воздушно-ситовом сепараторе. Сепаратор предназначен для очистки зерна от примесей, отличающихся от него шириной, толщиной и аэродинамическими свойствами.
Основным рабочим органом сепаратора являются плоские наклонные сита, совершающие круговое поступательное движение в горизонтальной плоскости. Сита установлены в два яруса и образуют простую технологическую схему: сход верхнего сита с отверстиями размером 4,25х25 мм – крупные примеси, сход нижнего сита с размером отверстий диаметром 2мм – зерно, а проход – мелкие примеси. Крупные и мелкие примеси через патрубки выводятся из машины. Зерно, очищенное от всех примесей, поступает в аспирационный канал, где отделяются легкие примеси.
Очищенную от сорных примесей зерновую массу направляют на камнеотделительную машину. Наличие камней в зерновой массе вызывает опасность искрообразования и взрыва пылевоздушной смеси.
Зерно после камнеотделительной машины направляется в триеры. Зерно поступает через приемное устройство в триер-куколеотборники и направляется в рабочее отделение между дисками. При вращении дисков длинные зерна неустойчиво заполняют карманообразные ячейки (размером 5x5 мм, глубина 2,5 мм) и при небольшом угле поворота дисков выпадают из ячеек в лотки, откуда очищенное зерно через патрубок выводится из машины. Короткие примеси устойчиво размещаются в ячейках, выносятся из зерновой массы и под действием сил тяжести и инерции при значительно большем угле поворота дисков выпадают из ячеек в лотки и направляются в бункер для отходов.
Затем зерно поступает в триер-овсюгоотборник. Принцип его работы такой же, только размеры ячеек составляют 8-10 мм и поэтому при вращении дисков длинные примеси (овсюг) выпадают из ячеек в лотки, откуда через патрубок выводятся из машины. Очищенное зерно выпадает из ячеек в лотки и направляются на дальнейшую очистку в магнитный сепаратор.
Зерно, пройдя магнитную защиту, направляется на 1-ю обработку поверхности зерна в горизонтальную обоечную машину. Эта машина предназначена для очистки зерна от пыли, надорванных в процессе обработки плодовых оболочек, а также частичного отделения зародыша и бороздки.
Основным рабочим органом машины является бичевой ротор, вращающийся в сетчатом цилиндре. Обработка поверхности зерна происходит вследствие трения зерна о ситовую поверхность, межзернового трения и ударов бичей ротора о зерно.
В результате интенсивного шелушения отделяются частицы оболочек, зародыша, бородки, пыли. Очищенное зерно и отходы выводятся из машины. Для увеличения эффективности зерно продувается потоком воздуха.
Очисткой зерновой массы в обоечной машине заканчивается первый этап подготовки зерна к помолу. Далее зерно направляется на второй этап. Этот этап включает гидротермическую обработку зерновой массы в увлажняющих аппаратах с последующим отволаживанием его в силосах.
На мукомольном заводе применяют метод холодного кондиционирования. Сущность этого метода заключается в увлажнении зерна холодной водой с последующей отволаживанием его в бункерах. В результате этого зерно поглощает воду, набухает, плотность его снижается, т.е. возрастает его удельный объем, происходит разрыхление эндосперма, в нем развиваются микротрещины.
Рисунок 11 – Схема технологического процесса подготовки зерна к помолу на мукомольном заводе производительностью 250-300 т/сут (с применением машин мокрого шелушения)
Данной схемой предусмотрено трехэтапное проведение ГТО для высокостекловидной пшеницы и двухэтапное проведение ГТО для низкостекловидной пшеницы.
Первое увлажнение зерна пшеницы происходит в машине мокрого шелушения и при необходимости оно может доувлажняться в увлажнительной машине.
В машине мокрого шелушения обеспечивается равномерное и интенсивное увлажнение поверхности каждой зерновки до 2,5…3,0 %. В этой же машине происходит частичное шелушение и очистка поверхности зерновок в результате взаимного трения их поверхностей.
Проведение ГТО осуществляется по гибкой технологической схеме, позволяющей оперативно изменять величину увлажнения, время отволаживания.
После увлажнения зерно поступает в винтовой конвейер, который тщательно перемешивает его и распределяет по бункерам для отволаживания.
Пройдя первый этап ГТО, зерно высокостекловидной пшеницы через магнитную защиту на магнитном сепараторе направляется на второй этап ГТО. Затем зерно двух потоков объединяется и поступает в обоечную машину.
Происходит второй этап очистки поверхности зерна. После обоечной машины, зерно через магнитный сепаратор поступает в энтолейтор-стерилизатор. Он необходим на заключительном этапе очистки зерна для механического обеззараживания зерна, где в результате ударных воздействий происходит удаление скрытой зараженности, и уничтожаются живые вредители зерна.
Полученные отходы выделяются в воздушном сепараторе. В этой машине основным параметром, определяющим возможность разделения зерновой смеси по аэродинамическим свойствам является различие скорости витания у компонентов зерновой смеси.
Далее зерно, пройдя магнитную защиту в магнитном сепараторе, поступает на этап доувлажнения и направляется в размольное отделение мукомольного завода на вальцовый станок I драной системы.
Зернопродукты кормовые и отходы, полученные при очистке зерна, взвешиваются и поступают в бункера.
1.4 Теоретические основы технологии размола зерна в муку
Основные технологические операции размольного отделения мукомольного завода – измельчение зерна и промежуточных продуктов, сортирование промежуточных продуктов по крупности и сортирование продуктов измельчения по качеству (обогащение).
1.4.1 Измельчение зерна и промежуточных продуктов
Измельчение одна из важнейших операций при производстве муки. На этот процесс приходится 55…70 % всей энергии, расходуемой в размольном отделении.
Различают два метода разрушения твердых тел: простое и избирательное измельчения. При простом измельчении стремятся весь продукт измельчить одинаково до определенной крупности, при избирательном – преимущественно наименее прочные его части. В мукомольной промышленности простое измельчение применяют при производстве обойной муки, когда необходимо измельчить и эндосперм, и оболочки до одинаковой крупности.
При производстве сортовой муки осуществляют избирательное измельчение, т. е. стремятся измельчить эндосперм, сохранив оболочки в виде крупных частиц, с тем, чтобы в дальнейшем разделить эти компоненты смеси просеиванием.
Основной измельчающей машиной на мукомольном заводе является вальцовый станок. Дополнительные операции измельчения осуществляют в вымольных машинах, энтолейторах, деташерах.
Измельчение в вальцовых станки осуществляется в межвальцовом зазоре, образованном парой вращающихся навстречу друг другу цилиндрических валков. Для обеспечения оптимальных условий измельчения валки вращаются с разной скоростью, обеспечивая деформацию сжатия и сдвига в рабочей зоне. Деформация сдвига интенсифицирует процесс измельчения, делая его менее энергоемким.
Поверхность валков может быть рифленой или гладкой, микрошероховатой. При прочих равных условиях рифленые валки обеспечивают более интенсивное измельчение в сравнении с валками с микрошероховатой поверхностью. Поэтому применение валков с микрошероховатой поверхностью наиболее эффективно при измельчении мелких фракций круподунстовых продуктов в муку. Отсутствие рифлей на поверхности валков не приводит к интенсивному измельчению оболочек, что позволяет получить муку с минимальной зольностью.
В мукомольной промышленности используются несколько основных типов станков, как отечественного производства, так и импортных.
Рабочая часть вальцов представляет собой выполненный из специального чугуна цилиндр диаметром чаще всего 250 мм и длиной 800, 1000 и 1250 мм. С целью предотвращения чрезмерного нагрева продуктов размола валки охлаждаются.
На рисунке 12 приведена схема вальцового станка А1-БЗН.
Вальцовый станок состоит из рабочих органов (мукомольные вальцы), питающего механизма, механизмов управления процессом измельчения, выпускного устройства, привода и системы управления, станины. Вальцы полые и их охлаждают во время эксплуатации водой. При этом температура поверхности вальца снижается, примерно на 15...20 °С.

1 – щетки–очистители; 2 – мелющие вальцы; 3 – механизм подачи продукта; 4 – чувствительный элемент сигнализатора уровня; 5 – приемная труба; 6 – шторки–датчики; 7 – заслонка; 8 – ножи–очистители; 9 – выпускной конус
Рисунок 12 – Технологическая схема вальцового станка А1-БЗН
Нижний валец каждой половины станка может перемещаться относительно верхнего. Это дает возможность регулировать величину зазора между ними, а также обеспечивает мгновенный отвал нижнего вальца при прекращении подачи продукта.
Питающий механизм (приемно-распределительное устройство) должен обеспечивать равномерную подачу продукта в рабочую зону вальцового станка по всей ее длине.
Выход измельченного продукта осуществляется через соответствующие разгрузочные устройства: патрубок для гравитационного вывода продукта и внутренний трубопровод забора продукта. Вальцы очищаются щетками или скребками, автоматически отводящимися от вальцов, когда они переходят в режим отвала.
Эффективность процесса измельчения характеризуется совокупностью количественных, качественных, энергосиловых показателей и производительностью операции.
Наиболее характерными показателями интенсивности процесса измельчения являются степень измельчения и извлечение. Прочие показатели получаются в качестве промежуточных результатов при вычислении степени измельчения.
Степень измельчения i – это безразмерный показатель (множитель), показывающий, во сколько раз возрастает суммарная поверхность частиц FK в результате измельчения продукта с начальной поверхностью Fн
i=FkFн, (2)
Аналогичный результат получается, если вместо показателей поверхности использовать средневзвешенные размеры частиц продуктов до (Дн) и после (Дк) измельчения. В практике величины F и Д находят наиболее доступным методом ситового анализа.
Так как определить средний размер частиц достаточно сложно в мукомольной промышленности для оценки интенсивности измельчения (режима измельчения, режима работы системы измельчения) используют оценочный критерий под названием извлечение.
Общим извлечением называют выраженную в процентах разность между количеством проходовой фракции в продукте до и после машины при просеивании измельченного продукта на сите определенного номера.
И = П – Н, (3)
где П – количество проходовых частиц в продукте после измельчения, %;
Н – количество проходовых частиц в продукте до измельчения, %.
Определяют извлечение проходом сита, номер которого регламентирован Правилами организации и ведения технологического процесса на мукомольных заводах для данной технологической системы и вида помола.
Режим работы системы (режим измельчения) оценивают извлечением продуктов определенной крупности.
Для многосортных помолов пшеницы извлечения на драных системах, рекомендуемые Правилами организации и ведения технологического процесса на мукомольных заводах, приведены в таблице 4.
Таблица 4 – Рекомендуемые режимы извлечения на драных системах при многосортных сложных помолах пшеницы
Показатели Драные системы
I II III
№ контрольного сита 1 1 08
Извлечение от массы продукта, поступившего на данную систему, % 25-35 50-60 35-45
Номер контрольного сита при оценке общего извлечения подбирают с таким расчетом, чтобы в проходе оказался самым крупный из извлекаемых продуктов.
Качество продуктов измельчения определяют по зольности продуктов измельчения зерна; цвету, содержанию клетчатки в различных продуктах; содержанию крахмала в оболочечных продуктах.
На эффективность измельчения зерновых продуктов оказывают влияние многие факторы. Важнейшими из них являются: вид помола, технологические свойства зерна, геометрические и кинематические параметры измельчающих машин, нагрузки на измельчающие машины.
Большое влияние на эффективность процесса измельчения в вальцовых станках оказывают стекловидность и влажность зерновой массы.
При измельчении пшеницы с мучнистой и стекловидной консистенцией эндосперма наблюдается их различная сопротивляемость разрушению. Зерно с более высокой стекловидностью обладает повышенной прочностью и требует больших энергетических затрат на измельчение.
С повышением влажности зерна возрастает его сопротивляемость разрушению, повышается удельный расход энергии на единицу вновь образованной поверхности. Это явление объясняется увеличением пластичности зерна. Особенно заметно пластические деформации возрастают в оболочках, которые оказывают значительное сопротивление разрушению. Поэтому при измельчении увлажненного зерна требуется затратить больше энергии, чем при измельчении сухого зерна.
К геометрическим параметрам вальцов относят: характер рабочей поверхности вальцов – нарезные (рифленые) или микрошероховатые; характеристику поверхности рифленых вальцов; плотность нарезки рифлей; уклон рифлей; профиль рифлей; диаметр вальцов; длину вальцов; взаимное расположение рифлей парноработающих вальцов. К кинематическим параметрам относят: величину окружной скорости быстро и медленно вращающихся вальцов; отношение окружных скоростей быстро и медленно вращающихся вальцов.
Рифля мелющего валка (рисунок 13) представляет собой треугольник со срезанной вершиной. Боковые грани треугольника имеют неодинаковые по размерам стороны и характеризуются углами наклона боковых граней к плоскости основания. Меньшая сторона называется острием рифли, большая – спинкой. Острие и спинка рифли соединяются под некоторым углом, который называется углом заострения. Наверху рифлей имеются площадки шириной в несколько десятых миллиметров, что снижает износ рифлей. Рифля располагается под некоторым углом к образующей цилиндра и имеет несколько большую длину, чем длина цилиндра валка.
Форму рифли, ее конфигурацию определяют углы острия α и спинки β, а также высота рифли, которая определяется ее размером.
Плотность нарезки рифлей характеризуется количеством рифлей на один сантиметр длины окружности мелющего валка. Плотность нарезки рифлей зависит от задачи технологической системы. С увеличением крупности измельчаемого продукта количество рифлей на сантиметр длины окружности валка уменьшается. В драном процессе применяют рифленые вальцы с плотностью нарезки от 3,5 до 8 рифлей на 1 см окружности вальца в зависимости от крупности частиц измельчаемого продукта. На системах шлифовочного и размольного процессов применяют рифленые вальцы с плотностью нарезки от 9 до 15рифлей на 1 см.
Уклон рифлей. Рифли нарезают под некоторым углом к образующей цилиндра вальца, который обеспечивая плавность воздействия рифлей на продукт. Уклон измеряется в процентах и равен тангенсу угла наклона рифли к образующей цилиндра, умноженному на 100. Уклон рифлей колеблется от 4 до 10 % в зависимости от назначения системы. При начальном измельчении принимаются меньшие значения, а на конечном этапе – большие.
Взаимное расположение рифлей вальцов оказывает существенное влияние на эффективность процесса измельчения. В соответствии с рисунком 14 возможны четыре варианта взаимных расположения рифлей: «спинка по спинке» (Сп по Сп), «острие по острию» (О по О), «спинка по острию» (Сп по О), и «острие по спинке» (О по Сп).


t – шаг рифлей; h – высота рифли; α – угол острия; β – угол спинки; φ1, φ2 – углы резания
Рисунок 13 – Конфигурация рифлей мелющего валка
Двумя стрелками на рисунке обозначен быстровращающийся валок, одной – медленновращающийся. При расположении рифлей «острие по острию» преобладает деформация скалывания (сдвига и среза), а при расположении «спинка по спинке» – деформация сдвига. Расположение рифлей «острие по острию» дает возможность повысить степень измельчения зерновых продуктов при минимальном удельном расходе электроэнергии. Однако качество извлекаемых продуктов при этом ухудшается в результате измельчения оболочек на всех системах технологического процесса.
Расположение рифлей «спинка по спинке» вызывает снижение степени измельчения, рост удельного расхода электроэнергии и значительное улучшение качества извлекаемых продуктов, так как оболочки при этом измельчаются незначительно. Промежуточное расположение рифлей мелющих валков «острие по спинке» или «спинка по острию» дает промежуточное значение по интенсивности измельчения и по энергозатратам.
При размоле зерна ржи, отличающегося большей пластичностью, рекомендуется взаиморасположение рифлей «острие по острию».

Рисунок 14 – Взаиморасположение рифлей мелющих валков
В вальцовом станке один из парноработающих вальцов вращается с большей окружной скоростью, а другой – с меньшей.
Повышение окружных скоростей быстровращающегося вальца приводит к увеличению степени измельчения. Однако при этом ухудшается качество промежуточных продуктов и муки, и увеличиваются энергозатраты. Скорость быстровращающегося валка vб изменяется от 4 до 9 м/с, а на большинстве предприятий, перерабатывающих зерно в сортовую муку, она составляет 6 м/с.
Отношения скоростей или дифференциал Д – это отношение окружных скоростей быстровращающегося и медленновращающегося вальцов:
Дифференциал – показатель, который изменяется от 2,5 до 1,5 и выбирается в зависимости от этапа технологического процесса. С увеличением отношения окружных скоростей вальцов повышается степень измельчения. При этом качество извлекаемых продуктов ухудшается, особенно продуктов, содержащих значительное количество оболочек, что указывает на их более интенсивное измельчение.
При размоле зерна в муку принимают соотношения окружных скоростей вальцов 2,5:1, на системах, где требуется осторожное измельчение промежуточных продуктов, рекомендуется 1,5…2:1, для вальцов с микрошероховатой поверхностью 1,25:1.
При сортовых помолах пшеницы величина межвальцового зазора является единственным оперативно-регулируемым параметром, влияющим на эффективность измельчения зерновых продуктов. Величину межвальцового зазора устанавливают в соответствии с крупностью измельчаемых продуктов и требуемым режимом данной системы.
Измельчение в машинах ударно-истирающего действия. В размольном отделении мукомольного завода такими машинами являются: бичевые машины, виброцентрофугал, энтолейторы и деташеры. В технологическом процессе они чаще всего выполняют функции доизмельчителей, разрыхлителей и просеивателей продуктов измельчения основных вальцовых станков.
Бичевые машины используются на последних драных системах для вымола эндосперма из высокозольных сходов, которые содержат основное количество оболочек и остатки сросшихся с ними частиц эндосперма. При ударно-истирающем способе измельчения остатки эндосперма более эффективно отделяются от оболочек без их интенсивного измельчения, что имеет большой технологический эффект.
Другой вариант использования доизмельчителей и разрыхлителей применяется в размольном процессе сортового помола пшеницы.
Он применяется в том случае, когда для измельчения крупок и дунстов используют мелющие валки с микрошероховатой поверхностью. При этом осуществляется двухступенчатое измельчение: основное в вальцовых станках и дополнительное – в энтолейторах РЗ-БЭР или деташерахА1-БДГ. Достоинством таких валков является минимальная дробимость оболочек в продуктах измельчения, что позволяет получать низкозольную муку, т. е. муку высокого качества. Однако в результате измельчения при минимальных рабочих зазорах возможно образование предразрушенных частиц и конгломератов частиц. Энтолейторы, имеющие высокую окружную скорость ротора, работают в более интенсивном ударном режиме, и их используют для дополнительного измельчения продуктов высшего качества с относительно малым содержанием оболочечных частиц после 1, 2 и 3-й размольных систем. Поэтому в результате интенсивного измельчения продуктов в энтолейторах практически не происходит изменения зольности муки.
На последующих размольных системах, где установлены вальцы с микрошероховатой поверхностью, наблюдается тенденция агрегатирования, сплющивания частиц более высокой зольности и большей влажности. Эти продукты, хотя и состоят из отдельных частиц, но достаточно прочно соединены друг с другом и при сортировании на ситах для высева муки могут оказаться в сходе, что снижает эффективность процесса измельчения и помола в целом. Поэтому для окончательного разрушения таких структур «лепешек» после вальцового станка необходимо дополнительное воздействие. При этом наиболее эффективным является использование деташеров А1-БДГ с более низкой, чем у энтолейторов окружной скоростью.
1.4.2 Сортирование продуктов измельчения по крупности
Продукты измельчения, получающиеся после вальцовых станков, содержат частицы различных размеров. Разделение этой смеси на фракции, различающиеся геометрическими признаками, физическими свойствами и качеством называется сортированием (просеиванием). Оно занимает важнейшее место в технологическом процессе.
Измельченную смесь разделяют просеиванием на ситах. В качестве просеивающих машин используют рассевы, рабочими органами которых являются тканые сита.
Сита представляют собой плоскую рабочую поверхность с отверстиями определенных форм и размеров. Для сортирования продуктов размола зерна на мукомольных заводах используются металлотканые, синтетические и шелковые сита.
За номер металлотканого сита принят размер стороны квадратного отверстия в мм, образуемого простым переплетением проволочных нитей. При обозначении номера сетки в технологических схемах знак номера «№» не проставляется. Например, номер сетки «1,114» означает, что это металлотканое сито с размером стороны квадратного отверстия 1,114 мм.
Шелковые сита практически не используются в технологическом оборудовании и заменены ситами из искусственных материалов, которые более износостойкие, негигроскопичны, имеют большой коэффициент живого сечения, более дешевые. Однако сита шелковые рекомендуются как контрольные при проведении лабораторных анализов продуктов измельчения и муки.
Сита из синтетических нитей для высева муки бывают полотняного и полуложноажурного переплетения. Номер сита с полотняным переплетением определяется по числу отверстий на один погонный сантиметр в направлении основы или утка.
Номер ткани полиамидных сит полуложноажурного переплетения записывается в виде условного обозначения, состоящего из двух групп цифр, разделенных косой линией и через пробел букв. При полуложноажурном переплетении сита имеют не строго квадратные отверстия, а слегка продолговатые, поэтому количество отверстий дается в двух направлениях. Первая группа цифр обозначает число отверстий на один погонный сантиметр по нитям основы, вторая группа цифр – количество отверстий на один погонный сантиметр по нитям утка. Например, условное обозначение номера сита с количеством отверстий по основе 45 и по утку 50 будет записана следующим образом 45/50 ПА.
Промежуточные продукты, получаемые при измельчении зерна при сортовых помолах, принято разделять на группы или классы. При этом за основу приняты крупность и качество продукта.
Границы классов определяются размером отверстий сит, проходом и сходом которых высеяны соответствующие продукты. Крупность продуктов выражают дробью, в числителе проставляется номер сита, проходом которого получен продукт, а в знаменателе номер сита, сходом с которого получен продукт.
Для обозначения крупности промежуточных продуктов применяют сита, которые используются в размольном отделении мукомольных заводов.
В таблице 5 представлена крупность промежуточных продуктов сортового помола пшеницы, выраженная ситами из различных материалов и разных модификаций.
Таблица 5 – Крупность промежуточных продуктов сортового помола
Наименование продукции Сита
Металлотканые Полиамидные
Крупная крупка 1,114/0,562 6,5 ПА/12 ПА
Средняя крупка 0,562/0,421 12 ПА/15,5 ПА
Мелкая крупка 0,421/0,306 15,5 ПА/21 ПА
Жесткий дунст 0,306/0,248 21 ПА/27 ПА
Мягкий дунст 0,248/46 27 ПА/46 ПА
Просеивание в рассевах. Основной машиной для просеивания промежуточных продуктов является рассев, рабочие органы которого – набор горизонтально установленных ситовых рамок. Число ситовых рамок в рассевах разных марок составляет от 14 до 30. Большое число рамок позволяет увеличить просеивающую поверхность и разделять продукты на три-шесть фракций.
Площадь сит рассевов 13,5…94,7 м2. Привод обеспечивает круговое поступательное движение рассева, которое характеризуют амплитудой и частотой колебаний. При определенных параметрах колебаний возникающие инерционные силы превышают силы трения, и начинается перемещение продукта по ситу, происходит его самосортирование и просеивание проходовых фракций.
В корпусах рассева имеются каналы, позволяющие передавать продукты с одних сит на другие, выводить полученные фракции. Каждая ситовая рамка имеет под ситом специальные очистители для очистки от застрявших в отверстиях сит частиц.
Существует три варианта сортирования продуктов измельчения: последовательное, параллельное и смешанное (рисунок 15). При последовательном способе сортирования исходный продукт последовательно перемещается по ситам, когда сход верхнего сита попадает на нижележащее сито, а проходы или выводятся каждый индивидуально, или объединяются, а потом выводятся.
При параллельном просеивании исходный продукт должен быть разделен на некоторое количество фракций с приблизительно одинаковой массой и параллельными потоками направлен на сита. При таком способе сортирования увеличивается производительность операции

а) последовательное просеивание, б) параллельное просеивание,
в) вариант смешенного просеивания
Рисунок 15 – Принципиальная схема сортирования продуктов измельчения
Так как продукты измельчения представляют собой смесь различных по крупности и качеству частиц, то для их эффективного разделения используют комбинацию последовательного и параллельного просеивания. В практике такая схема получила название комбинированной.
Вариантов технологических схем с комбинацией последовательного и параллельного просеивания множество и они образуют технологическую схему рассевов.
Ситовой корпус рассева имеет ту или иную технологическую схему, которая представляет собой порядок движения продукта по ситам. Различные технологические схемы применяют, исходя из крупности продуктов. Если продукт крупный, то на фракции его делят в основном сходами сит с постепенно уменьшающимися размерами отверстий. Если продукт мелкий, то на фракции его делят в основном проходами сит с постепенно увеличивающимися размерами отверстий.
На современных мукомольных заводах используются цельнометаллические шкафные рассевы четырех-, шести-, восьми- и десятисекционные. На рисунке 16 приведен пример технологической схемы № 1 секций рассевов ЗРШ-М. Секции этих рассевов имеют 16 ситовых рам.

Рисунок 16 – Технологическая схема №1 рассевов ЗРШ-4М
В рассеве со схемой № 1 имеется четыре группы сит (по четыре сита в группе). Продукт поступает на сита верхней группы четырьмя параллельными потоками благодаря распределительному устройству при приеме. Сходы со всех четырех сит объединяются и по каналам выводятся из машины (1-й сход). Проходы всех сит также объединяются на сборном днище и двумя параллельными потоками поступают на два верхних сита II группы, сходовые продукты с которых попадают на два следующих сита и затем выводятся из машины (2-й сход).
Проходовые фракции сит II группы объединяются на сборном днище и двумя потоками поступают на два верхних сита третьей группы. Далее сходовые продукты движутся так же, как и по II группе сит. Однако дальнейший путь сходовых продуктов иной: они не выводятся из рассева, а поступают одним потоком на верхнее сито IV группы. Проход сит III группы выводится из машины (1-й проход).
В IV группе сходовые продукты движутся последовательно по всем четырем ситам. Сход выводится с последнего сита (3-й сход); проходы всех сит также выводятся из машины (2-й проход).
Приведенная на рисунке схема рассева № 1 предназначена для сортирования сравнительно крупных продуктов, так как большинство фракций отделяется сходом.
При разработке технологических схем размола зерна в муку или при их анализе важно уметь правильно расстанавливать сита в рассевах для выделения необходимых продуктов.
В технологических схемах переработки зерна схемы рассевов изображают значительно проще. Схемы рассевов ЗРШ-М, включая ранее рассмотренную схему № 1, приведены на рисунке 17. Первая цифра в каждой строке означает число сит в группе, вторая – номер сита. Иногда вместо номера записывают размер отверстия сита в микрометрах.
Сх.1 Сх.2 Сх.3 Сх.4

Рисунок 17 – Упрощенные изображения схем рассевов ЗРШ-М
Каждую из технологических схем используют на соответствующих системах технологического процесса переработки зерна в муку.
Схема № 1 предназначена для сепарирования продуктов I…IV драных крупных, 1 и 2 шлифовочных систем. Схема № 2 служит для сепарирования продуктов V драной, сортировочных, размольных, вымольных, сходовых и 3, 4 шлифовочных систем. Схема № 3 предназначена для контроля муки, а также может быть использована на сортировочных и размольных системах. Схема № 4 предназначена для разделения продуктов измельчения при обойных помолах ржи и пшеницы.
Ситовые рамки и поддоны во всех группах имеют одинаковую высоту, что обеспечивает простоту эксплуатации машин.
На предприятиях республики используются современные рассева фирм «Окрим», «Прокоп», «Спомаш», «Совокрим». Технологические схемы секций рассевов на них изготавливаются по заказу предприятий в зависимости от вида помола, производительности завода и ассортимента вырабатываемой продукции.
Оценка эффективности процесса сортирования. В условиях реального сепарирования не все проходовые частицы достигают поверхности сита и вместе с более крупными сходовыми окажутся в сходе. Такое явление получило название недосева.
Для количественной оценки недосева рассчитывают коэффициент недосева как относительное содержание проходовых частиц в сходовых продуктах к их начальному содержанию в исходной смеси.
Тогда коэффициент недосева
φ н= mпнmпп*100, QUOTE (4)
где mnн – содержание проходовой фракции в сходовом продукте;
mnn – содержание проходовой фракции в исходном продукте, %.
Оценивают эффективность сортирования также и по коэффициенту извлечения

μи=mпmпп*100, QUOTE (5)
где mп – содержание проходовой фракции, выделенной в рассеве, %;
mпп – содержание проходовой фракции в исходном продукте, %.
1.4.3 Обогащение промежуточных продуктов
После просеивания продуктов измельчения зерна в рассевах, полученные фракции крупок по геометрическим размерам достаточно однородны. Однако отдельные частицы значительно отличаются друг от друга по добротности, то есть по содержанию эндосперма. Если частицы крупок в процессе дробления зерна образовались из внутренних слоев крахмалистого эндосперма, то они представляют собой низкозольные «чистые» крупки. Если же частицы образовались из поверхностных слоев, то они содержат также алейроновый слой и оболочки зерна. Такие крупки называются «сростками». В массе крупок могут присутствовать также частицы зародыша.
При размоле такой разнокачественной смеси частиц оболочки измельчаются и, попадая в муку, повышают ее зольность, делая ее темной, и снижают ее товарную ценность. Поэтому должны быть выделены чистые частицы крахмалистого эндосперма, которые можно сразу размолоть в муку, а оставшиеся продукты измельчения зерна («сростки», легкие частицы и др.) направить на дальнейшую обработку.
Так как плотность чистых крупок выше, чем сростков, они опускаются вниз. Если продукт поместить на сито, произойдет его расслоение, и через него будут просеиваться сначала частицы чистого крахмалистого эндосперма и лишь затем частицы, содержащие на своей поверхности алейроновый слой или оболочки (сростки). Эффективность разделения по качеству круподунстовых продуктов повысится, если помимо колебательных движений сита на продукт дополнительно воздействовать воздушным потоком. Воздушный поток должен пронизывать слой продукта снизу вверх, что облегчает расслоение продукта по плотности и вертикальное перемещение частиц.
I – поступление продукта; II– воздух
Процесс повышения содержания эндосперма в круподунстовых продуктах или сортирование их по качеству называется процессом обогащения. Для разделения продуктов на фракции по добротности используют ситовеечные машины (рисунок 18), принцип их действия основан на просеивании частиц на ситах в восходящем потоке воздуха.
I – поступление продукта; II– воздух
Рисунок 18 – Технологическая схема ситовеечной машины А1-БСО
Основной рабочий орган ситовеечной машины – сито, совершающее возвратно-поступающее движение на подвесках, наклоненных к вертикали в восходящем потоке воздуха. Крупки, одного класса крупности, поступают на
лоток ситовеечной машины, совершающий колебания вместе с ситом, а из лотка в виде непрерывной ленты ровной толщины и ширины направляется на сито. Крупки по наклонному ситу непрерывно движутся от начала первого к концу последнего сита. Сита продуваются восходящим воздухом. На сите образуется движущийся рыхлый слой продукта. В течение каждого цикла колебаний скорость рыхлого слоя и его компонентов относительно сита не постоянна. У частиц с большей плотностью под действием гравитационных и инерционных сил появляется возможность опуститься к низу слоя продукта, выталкивая кверху частицы, у которых плотность меньше. Протекает процесс расслоения слоя продукта по объемной массе, по плотности. Одновременно мелкие частицы с большей плотностью опускаются между более крупными, и подпирают их снизу.
Тяжелые частицы (чистые крупки, состоящие только из эндосперма) преодолевают сопротивление воздуха и просеиваются через отверстия сит. Более легкие частицы (сростки, частицы эндосперма, содержащие на поверхности оболочки) не могут преодолеть сопротивление воздуха и просеяться и идут сходом. Восходящий поток воздуха препятствует просеиванию частиц. Самые легкие частицы оболочек уносятся потоком воздуха.
Все три яруса сит работают последовательно, причем на каждое нижележащее сито поступает проход вышележащего сита. Таким образом, в процессе обогащения продуктов получают с каждого яруса сит сходовые фракции, проходовые фракции получают только с нижнего сита. На последующее нижележащее сито поступают продукты все с меньшим содержанием оболочечных частиц.
Крупки, полученные проходом первых двух-трех сит нижнего яруса ситовеечных машин, должны состоять преимущественно из частиц эндосперма; крупки, получаемые проходом последнего сита и сходом нижнего яруса, – из частиц эндосперма со сростками оболочек; сход верхнего яруса сит должен состоять преимущественно из оболочек с остатками эндосперма; сход среднего яруса сит в зависимости от качества можно объединить с верхним сходом.
В ситовейках применяют полиамидные сита, причем размер отверстий сит несколько больший по сравнению с ситами рассева, с которых получен продукт. Такое разрежение сит необходимо проводить в связи с затруднением процесса просеивания в восходящем потоке воздуха. Разница в размерах отверстий сит ситовеечных машин и рассевов зависит от крупности обогащаемого продукта: чем мельче продукт, тем больше разница.
При установке сит в ситовейках последовательно устанавливают в начале яруса более частые сита, в конце – самые редкие. Последнее сито верхнего яруса принимают такое же, как первое приемное, а последующие сита сгущают на 1-2 номера в сторону приемного сита. Сита нижнего яруса сгущают на номер в сравнении с соответствующими ситам верхнего яруса, так как на нижний ситовой ярус просеивается более мелкий продукт.
Технологическая эффективность сепарирования по добротности определяется производительностью ситовеечной машины и совокупностью количественных и качественных показателей.
Основным количественным показателем служит степень выделения крупок, состоящих из частиц эндосперма. Выделение крупок происходит на ситах, поэтому используют коэффициент извлечения прохода:
рх
η=------ 100, (6)
ро
где рх – выделенное количество обогащенных крупок, %;
р0 – общее количество исходного продукта, поступающего на ситовеечную машину, %.
Качественный показатель – снижение зольности проходового продукта в сравнении с зольностью поступающего продукта:
Z1 – Z2
∆Z = ----------- 100, (7)
Z1
где Z1 – зольность поступающего на обогащение продукта;
Z2 – средневзвешенная зольность проходового продукта.
Для объективной и полной оценки технологической эффективности сепарирования по добротности используют количественные и качественные показатели одновременно.1.5 Технологические схемы размола зерна в муку.
1.5.1 Виды помолов пшеницы, ржи и тритикале
При производстве муки различного ассортимента применяют разные помолы зерна. Под названием «помолы зерна» следует понимать технологический процесс, состоящий из отдельных операций обработки зерна, в ходе которого получают муку заданного выхода и ассортимента.
Каждый помол имеет свою структуру, а также характеристику и режим систем и этапов. Система помола или система технологического процесса – этот часть помола, выполняющая заданную технологическую операцию. Режим системы определяется выходом и качеством характерного для данной системы продукта.
Системы, обрабатывающие однородные продукты с определенным характером их измельчения, сортирования или обогащения, объединяются в взаимосвязанные между собой этапы технологического процесса производства муки.
Все виды помолов отличаются выходом и качеством муки, а также определенным соотношением побочных продуктов и отходов.
Всего предусмотрено девять помолов пшеницы с развитой технологической схемой – многосортные помолы с выходом муки 73, 75 и 78 % и двухсортные помолы с выходом муки 75 и 78 %.
Сортовые помолы пшеницы с сокращенной технологической схемой предусматривают два вида помолов пшеницы с общим выходом 75 и 78 % с отбором муки первого и второго сорта и помол пшеницы в муку второго сорта с общим выходом 85 %.
Для всех вышеперечисленных помолов планируется одинаковый выход зернопродуктов кормовых – 2,2 % и отходов с механическими потерями – 0,7%. Выход отрубей зависит от общего выхода муки, чем меньше выход муки, тем больше отбирается отрубей. Так, например, при помоле с общим выходом муки 78 % выход отрубей составил 19,1 %, а при помоле с общим выходом муки 75 %...22,1 %. Таким образом, сумма выходов муки, отрубей, кормовых зернопродуктов и отходов с механическими потерями составляет 100 %.
Обойный помол пшеницы предусматривает выход обойной муки 96,0%. При этом отрубей отбирают всего 1,0 %, что свидетельствует о наличии в муке подавляющей части оболочек, алейронового слоя и зародыша.
Виды помолов ржи и тритикале, а также из смеси пшеницы, ржи и тритикале подразделяются на сортовые и обойные помолы.
Всего предусмотрено шесть сортовых помолов зерна ржи – два односортных и четыре двухсортных. При односортных помолах вырабатывают сеяную муку с общим выходом 63 % и отбором 33,6 % отрубей, или обдирную муку с общим выходом 87 % и отбором 9,6 отрубей.
При двухсортных помолах в различных соотношениях вырабатывают сеяную, обдирную или сеяную и обойную муку с общим выходом муки 70, 80 и 85 %. При обойных помолах ржи вырабатывают муку обойную с общим выходом 95 % и отбором 2 % отрубей.
1.5.2 Помолы пшеницы и ржи в обойную муку
Обойная мука из пшеницы и ржи представляет собой практически цельносмолотое зерно. Ее получают проходом через металлотканое сито № 067.
Технология производства обойной муки заключается в измельчении зерна, отсеивании муки и последующего размола сходовых продуктов до почти полного их измельчения в муку.
Технологическая схема размола зерна в обойную муку включает три-четыре системы, называемые драными, состоящими из вальцовых станков и рассевов. Основная задача каждой системы – максимальное извлечение муки, содержащей как частицы эндосперма, так и оболочек.
Процесс получения обойной муки достаточно прост. На первой драной системе зерно, а на последующих остатки от зерна интенсивно измельчаются в муку, продукты измельчения сортируют для извлечения муки, а остатки направляют на следующую драную систему. На последней драной системе получают отруби, количество которых при помолах пшеницы не должно превышать 1 % от массы переработанного зерна, при обойных помолах ржи и тритикале 2 %.
Все сита в рассевах предназначены для отсеивания муки, при этом обычно применяют металлотканые сетки как более прочные и долговечные. Так как на первых системах происходит измельчение в основном эндосперма в относительно мелкие частицы, сосредоточивающиеся в результате самосортирования в нижних слоях продукта, для их лучшего просеивания первые сита несколько разрежают, нижерасположенные сита применяют более частые. На последующих системах, обрабатывающих более отрубянистые продукты, сита сгущают. При обойном помоле практически все зерно должно быть измельчено в муку.
Все полученные потоки муки объединяют в один и направляют на просеивание в контрольный рассев, в котором выделяются крупные частицы, случайно попавшие в муку.
Режим работы вальцовых станков определяют по показателю извлечения муки на каждой системе, т. е. по количеству прохода через сито № 067. Работу систем считают нормальной, если на I драной системе извлекается не менее 40...50 % муки, на II – 50...70 %. Режим работы остальных систем должен обеспечить максимальный выход муки.
1.5.3 Технологические схемы переработки зерна пшеницы в сортовую муку
1.5.3.1 Сортовые помолы пшеницы с развитым процессом обогащения
Технологические схемы сортовых помолов отличаются разной сложностью, причем, чем больше стремятся получить муки высоких сортов, тем более развита технологическая схема.
Эти помолы наиболее распространенные, их объединяют в общую группу по признаку применения развитого процесса обогащения промежуточных продуктов.
Принципиальная схема сложных помолов пшеницы с развитым процессом обогащением промежуточных продуктов (рисунок 19) включает шесть этапов:
– драной процесс (этап первичного измельчения зерна);
– сортирование промежуточных продуктов;
– ситовеечный процесс (этап обогащения;
– шлифовочный процесс;
– размольный процесс (этап тонкого измельчения промежуточных продуктов);
– контроль муки.
Драной процесс – это процесс первичного измельчения зерна. Он предназначен для максимального извлечения в процессе измельчения промежуточных продуктов в виде крупок и дунстов, а также вымола оставшихся оболочечных продуктов и получения отрубей. Мука в драном процессе сложных сортовых помолов является не основным, а попутным продуктом.
Драной процесс включает 4…5 систем и подразделяется на два этапа: драной крупообразующий (I…III драные системы) и драной вымольный (IV…V драные системы).
На первой группе систем, которая состоит, как правило, из трех драных систем, происходит крупообразование продуктов первого качества, состоящих в основном из частиц эндосперма с примесью оболочек. На второй группе систем, которая состоит из одной-двух драных систем, вымалываются оболочечные продукты от оставшихся частиц эндосперма. При этом получаются продукты второго качества, содержащие больше оболочек, чем продукты первого качества.
В драном процессе последовательно измельчается зерно и его остатки с извлечением после каждого этапа измельчения круподунстовых продуктов и муки путем ситового сепарирования. Как правило, на первых двух-трех системах получают все виды промежуточных продуктов, включая крупную крупку. На последующих системах, обрабатывающих сходовые продукты с высоким содержанием оболочек, невозможно получить крупные фракции промежуточных продуктов хорошего качества, поэтому на данных системах выделяют сначала мелкие крупки и дунст, а затем только дунст.
Остатки зерна после измельчения крупок, дунстов и муки направляют на следующую драную систему и там снова повторяют тот же цикл – измельчение с последующим ситовым сепарированием и на последней системе получают отруби. Таких последовательных циклов может быть от четырех до пяти.
На этапе вымола осуществляется отделение от оболочек остатков эндосперма. Вымол оболочечных продуктов осуществляется в вальцовых станках IV и V драных систем и бичевых машинах.
При обработке в бичевых машинах частицы эндосперма отделяются от оболочек без их значительного дробления, что позволяет повысить эффективность процесса драного вымола.
Этап сортирования промежуточных продуктов предназначен для дополнительного разделения, полученных в драном процессе промежуточных продуктов, на однородные по крупности фракции. При измельчении зерна на первых драных системах получают всего около семи-восьми продуктов разных по крупности и качеству – муку, жесткий и мягкий дунст, мелкие, средние и крупные крупки, а также остатки от зерна. Возможности современных схем рассевов позволяют разделить поступивший продукт максимум на пять-шесть фракций. Поэтому сортирование продуктов измельчения зерна необходимо проводить в два этапа. На первом этапе сортирование осуществляется на основной драной системе, где выделяют остатки зерна в виде двух продуктов разных по крупности, крупные и средние крупки раздельно, а также смесь мелких крупок, дунстов и муки. Смесь мелких крупок, дунстов и муки направляют на второй этап сортирования, где и происходит окончательное их разделение.
Этап сортирования подразделяется на две – три группы систем. Полученные на этапе сортирования однородные фракции промежуточных продуктов первого качества – крупные крупки, средние крупки, мелкие крупки и жесткий дунст направляют на обогащение в ситовеечный процесс, мягкие дунсты в размольный процесс соответствующего качества, а муку – на контроль. Продукты второго качества и вымола, как правило, направляют на соответствующие группы систем размольного процесса.
Режимы измельчения в драном процессе должны обеспечить получение максимального количества крупок и дунстов высокого качества при минимальном выходе муки. В таблице 6 приведены показатели режимов измельчения на I…III драных системах, рекомендуемые Правилами организации и ведения технологического процесса на мукомольных заводах.
Таблица 6 – Рекомендуемые режимы измельчения на I – III драных системах
Система Номер контрольного сита Извлечение от массы продукта, поступающего
из сетки проволочной из синтетических нитей на данную систему, % на I драную систему, %
I драная 1 6,5 ПЧ-340 25-35 25-35
II драная 1 6,5 ПЧ-340 50-60 35-45
III драная 08 9,3ПЧ-270 35-45 10-13
Всего с I по III драных систем - - 78-80
Режим работы вымольных машин должен обеспечить максимальное отделение эндосперма от отрубянистых частиц при минимальном их дроблении.
В драном процессе при переработке зерна пшеницы базисных кондиций извлечение круподунстовых продуктов первого качества и муки (с первых трех драных систем) составляет 78-80% и 7-10% продуктов второго качества и муки. Общее извлечение круподунстовых продуктов и муки к массе зерна на I драной системе составляет ориентировочно 85 – 87 %.
Основное количество отрубей получают в драном процессе – 15 – 18 % отрубей, что составляет примерно 70 – 80 % от их общего количества. Мука получается на всех системах. Качество муки по мере удаления от начальных систем постепенно ухудшается.
На рисунке 20 представлен вариант схемы драного процесса при сложных помолах пшеницы. Схема включает четыре драные системы и пять систем сортирования.
В схеме драного процесса предусмотрено разделение III и IV драных систем на крупные и мелкие для измельчения первого и второго схода предыдущих драных систем. При этом просеиванием продуктов измельчения крупных и мелких систем осуществляется раздельно. В этой схеме первые три драные системы первого качества, а IV драная система вместе с бичевыми машинами вымалывающая.

Рисунок 19 – Принципиальная схема сложных помолов пшеницы с развитым процессом обогащения промежуточных продуктов

Рисунок 20 – Схема драного процесса при сложных помолах пшеницы
Крупную крупку извлекают непосредственно в рассевах I и II драных систем раздельно проходом сит номеров 1,114…0,908 и сходом сит номеров 12. Среднюю крупки извлекают в рассевах I, II и III драных систем также раздельно проходом сит номеров 12…13,3 и сходом сит номеров 15,5…17,5. Эти продукты направляют на ситовеечные системы для обогащения. Смесь мелкой крупки, дунстов и муки (проход сит номеров 15,5…17,5) после каждой драной системы общим потоком подают на соответствующие системы сортирования (1,2 и 3) для разделения на фракции. На IV драной системе получают мелкую крупку, дунст и муку, которые направляют общим потоком в сортировочную систему 4.
Верхние сходы рассевов I и II драных систем последовательно передаются с одной системы на другую (крупные сходовые продукты на крупную систему, мелкие на мелкую), а с III и IV драных систем в бичевые машины. Таким образом, вымол сходовых оболочечных продуктов начинают после III драной системы, первый сход которой поступает в бичевую машину номер 1, а другие, более мелкие сходовые продукты, на IV драную систему, которую считают основной вымалывающей системой. В бичевые машины номер 1 и номер 2 поступают раздельно крупные и мелкие сходовые продукты с рассевов IV драной системы.
Сход с бичевой машины номер 1 направляют для дополнительного вымола на IV драную систему, а с бичевых машин номер 2 и 3 в отруби. Проходы бичевых машин направляются на сортировочные системы номер 4 и 5.
Ситовеечный процесс
Процесс сортирования промежуточных продуктов по добротности в ситовеечных машинах называют обогащением. Процесс обогащения может осуществляться с высокой эффективностью, только в том случае, если на ситовеечную систему поступает продукт, однородный по крупности.
На рисунке 21 представлена наиболее распространенная схема ситовеечного процесса, которая включает семь систем обогащения. Две системы для обогащения крупных крупок с I и II драных систем, три – для обогащения средних крупок с I, II и III драных систем и по одной системе для обогащения мелких крупок и жестких дунстов с I…III драных систем.
Рисунок 21 – Схема ситовеечного процесса
В ситовеечной машине по мере движения продукта сначала будут просеиваться самые мелкие и самые тяжелые частицы, а затем более крупные и более легкие. У более мелких фракций выход обогащенных продуктов больше, так как они содержат большее количество эндосперма по сравнению с крупными фракциями.
В результате обогащения в ситовейках исходный продукт разделяется на сходы и проходы. Как правило, сходы должны представлять собой частицы оболочек зерна и эндосперма, первые проходы – частицы почти чистого эндосперма, а вторые проходы – частицы эндосперма и сростков оболочек и эндосперма.
Дальнейшее направление полученных в результате обогащения продуктов на последующие системы определяется соотношением в них оболочек и эндосперма. Крупки и дунсты, содержащие преимущественно частицы чистого эндосперма, направляют на размольные системы первого качества для получения муки высших сортов. Крупки, содержащие частицы эндосперма и сростков оболочек и эндосперма, должны направляться на системы шлифования крупок.
Распределение продуктов осуществляется следующим образом. Обогащенные продукты – первые проходы ситовеечных машин, представляют собой продукты лучшего качества (частицы почти чистого эндосперма) направляются на размол. Более крупные фракции (крупная и средняя крупка) – на 1 размольную систему, мелкие фракции (мелкие крупки и дунсты) – на 2 размольную систему.
Вторые проходы ситовеечных машин (частицы эндосперма и сростков оболочек и эндосперма) и третьи сходы, которые по качеству мало чем отличаются от вторых проходов, направляются на шлифовочные системы. Крупные фракции (крупная и средняя крупка) на 1 шлифовочную систему, мелкие фракции (мелкие крупки и дунсты) на 2 шлифовочную систему.
Первые и вторые сходы ситовеечных машин (сростки оболочек зерна и эндосперма) представленные крупными фракциями (крупная и средняя крупка), направляют на следующую драную систему мелкую.
При обогащении мелких фракций (мелкие крупки и дунсты) их направляют в размольный процесс на системы размола продуктов 2-го качества. Первый сход на седьмую размольную систему, второй – на четвертую или пятую размольные системы.
Манная крупа получается из частиц чистого эндосперма, ее формируют из наиболее высококачественных крупных и средних крупок первой или второй драных систем после их обогащения в ситовеечной машине. Манную крупу отбирают в зависимости от нужд потребителя.
Шлифовочный процесс – это процесс измельчения крупок на вальцовых станках с целью разделения оболочек и эндосперма зерна. Шлифование – это легкое воздействие вальцов на крупки, в результате чего они разрушаются на более фракции с получение небольшого количества муки.
При шлифовании продукта разрушают в первую очередь эндосперм – как более хрупкий, оболочки измельчаются мало и, являясь самой крупной фракцией продуктов размола, могут быть легко выделены на ситах. Кроме того, получают небольшое количество муки и промежуточные продукты, направляемые на размол.
Количество шлифовочных систем может колебаться от двух до пяти. Измельчение в шлифовочном процессе можно осуществлять в вальцовых станках с рифлеными и гладкими вальцами с микрошероховатой поверхностью. При использовании гладких валков с микрошероховатой поверхностью в продуктах измельчения появляются так называемые предразрушенные частицы и конгломераты частиц. Поэтому вальцовые станки используют в сочетании с деташерами-разрыхлителями. После измельчения продукт сортируют в рассеве.
Таким образом, промежуточные продукты, полученные в драном процессе, обогащают и подвергают шлифованию, что позволяет отделить значительную часть оболочек.
На рисунке 22 приведена сокращенная технологическая схема шлифовочного процесса с использованием двух систем измельчения.

Рисунок 22 – Сокращенная технологическая схема шлифовочного процесса
На 1-ю шлифовочную систему поступают крупные и средние крупки. На 2-ю шлифовочную систему поступают мелкие крупки и жесткий дунст. На 1-й шлифовочной системе происходит подготовка к размолу крупок, выравнивание их размеров, получение сравнительно небольшого количества муки. На 2-й шлифовочной системе проводится интенсивный размол крупок и дунстов, получается большое количество муки.
В процессе сортирования в рассевах выделяется мука, а оставшиеся продукты разделяются на две фракции в зависимости от их крупности и качества.
Верхний сход с рассевов шлифовочных систем, направляют на 4-ю размольную систему, выполняющую роль сходовой в размольном процессе. Нижние сходы, смесь мелкой крупки и дунста, направляют с 1-й шлифовочной системы в вальцовый станок 2-й шлифовочной системы, со 2-й шлифовочной системы – в вальцовый станок 5-й размольной системы.
В шлифовочном процессе получают 3,5...5,5% муки зольностью 0,50...0,65.
Размольный процесс (процесс тонкого измельчения промежуточных продуктов) предназначен для интенсивного измельчения обогащенных и необогащенных крупок и дунстов в муку, а также вымола оставшихся оболочечных продуктов до получения отрубей. В технологических схемах сложных помолов пшеницы размольный процесс является завершающим в нем получают основное количество муки.
Размольный процесс включает 8 – 12 систем Его подразделяют на три основных этапа по качеству обрабатываемых на них продуктов:
– первый – включающий 1, 2, 3 системы, предназначен для интенсивного измельчения продуктов первого качества и получения муки экстра и высшего сорта;
– второй – включающий 4, 5, 6, 7 системы, предназначен для получения муки высшего и первого сортов;
– третий – включающий 7, 8, 9, 10, 11, 12 системы, предназначен для вымола сходовых продуктов и получения муки первого и второго сортов.
Измельчение продуктов в размольном процессе осуществляют на вальцах с нарезной или микрошероховатой поверхностью, возможно, их сочетание по системам. После измельчения на станках с микрошероховатой поверхностью, полученные после них продукты, рекомендуется дополнительно обрабатывать в энтолейторах на первом этапе размольного процесса и в деташерах – на втором и третьем этапах.
Размольный процесс осуществляется путем последовательного измельчения круподунстовых продуктов, в результате которого образуется мука и недоизмельченные круподунстовые продукты. Извлеченную муку направляют на контроль, а недоизмельченные крупки и дунсты поступают на повторное измельчение. Операции последовательного измельчения и сортирования повторяются до тех пор, пока эндосперм и часть оболочек не превратятся в муку, а оставшиеся оболочки с минимальным содержанием эндосперма – в отруби.
Технологическая схема размольного процесса состоит из систем измельчения круподунстовых продуктов в муку высшего и первого сортов, специальных систем обработки полученных сходов (сходовые системы) и систем вымола остатков эндосперма из высокозольных продуктов.
Так как размольный процесс предназначен для получения муки, поэтому режим систем размольного процесса должен обеспечить максимальный выход муки высокого качества на каждой из этих систем, а также эффективный вымол сходовых оболочечных продуктов от оставшегося в них эндосперма.
Продукты измельчения размольных систем представляют собой смесь муки и недоизмельченных крупок и дунстов различного качества, оставшихся после измельчения. Поэтому в задачу процесса сортирования на каждой системе входит разделение этих компонентов. В рассевах выделяется мука, а оставшийся продукт делится по крупности и качеству, как правило, на две фракции – более крупную, где качество ниже, так как там содержатся оболочечные продукты и более мелкую, лучшего качества, содержащую в основном чистые крупки. Крупная фракция направляется на специальные сходовые системы или на размольные системы, предназначенных для обработки сходов, а мелкая на последующие размольные системы для измельчения. Такой способ распределения продуктов размола по крупности и качеству позволяет использовать для них различные режимы извлечения – более интенсивный на размольных системах и менее интенсивный на сходовых. Качество извлекаемой муки при этом улучшается.
На рисунке 23 представлена технологическая схема размольного процесса.
Рисунок 23 – Технологическая схема размольного процесса
После измельчения и сортирования продуктов размола первого качества на 13 р.с. проходами первых трех групп сит рассевов извлекается мука высшего сорта, а круподунстовой продукт, полученных сходом с этих сит, направляется на четвертую группу сит для разделения на крупную и мелкую фракции. Крупная фракция круподунстового продукта (сход нижнего яруса дунстовых сит) с каждой системы направляется на 4 р. с., которая служит для обработки сходов, а мелкая фракция (проход нижнего яруса дунстовых сит) направляется на следующую систему для дальнейшей обработки.
На системах второго качества после извлечения муки крупная фракция круподунстового продукта (сход нижнего яруса дунстовых сит) с каждой системы направляется на 7 р. с., которая также служит для обработки сходов, а мелкая фракция (проход нижнего яруса дунстовых сит) направляется на следующую систему для дальнейшей обработки.
В вымалывающих системах в размольном процессе при направлении продуктов принят конвейерный метод, при котором проход нижнего яруса сит поступает на следующую систему, а сход – через эту систему.
Муку, извлеченную на различных этапах и системах, направляют отдельными или сгруппированными потоками на контрольные рассевы. При этом муку высшего сорта формируют в основном из потока 1, 2 и 3-й р. с, а при повышенном ее выходе и из других систем, получающих муку, близкую по качеству к муке высшего сорта. Муку первого сорта формируют из потоков 4, 5, 6, (7,8) р. с. Муку второго сорта формируют с остальных систем.
Контроль муки – это процесс выделения из готовой продукции, полученной на рабочих системах, случайно попавших примесей. Попутно решаются задачи придания однородности продукции.
1.5.4 Помолы пшеницы с выработкой муки для макаронных изделий.
Муку для макаронных изделий вырабатывают из твердой или мягкой высокостекловидной пшеницы. Наиболее качественные макароны получают из зерна твердой пшеницы.
Макаронная мука высшего сорта состоит из внутренних слоев эндосперма, а мука первого сорта – из периферийных слоев эндосперма с примесью небольшого количества отрубянистых частиц. Содержание белка в макаронной муке 15...16% и более. Количество клейковины в муке достигает 35 %.
Особенность макаронной муки высшего и первого сортов – ее более высокая крупность. Так, мука высшего сорта, по сути, представляет собой смесь средней, мелкой крупки и жесткого дунста. Мука первого сорта более мелкая и состоит в основном из дунстов. Макаронная мука второго сорта соответствует по крупности хлебопекарной муке второго сорта. Эту муку применяют для улучшения хлебопекарных показателей обойной муки и для других целей.
По общей структуре технологический процесс макаронного помола состоит из шести этапов: первичного измельчения зерна (драной процесс); сортирования промежуточных продуктов; обогащения промежуточных продуктов на ситовеечных системах; обогащения промежуточных продуктов на шлифовочных системах; вымола оболочечных продуктов и размола дунстов низкого качества (размольный процесс); контроля муки. Технологическая схема характеризуются развитыми процессами – драным, обогащения, шлифовочным и коротким размольным процессом.
Этап первичного измельчения зерна (драной процесс) является основным крупообразующим этапом. Его основное назначение состоит в получении максимального количества промежуточных продуктов в виде крупок и дунстов. По структуре этап состоит из 5...6 драных систем, из которых II, III, IV и V драные системы подразделяют на крупные и мелкие подсистемы.
Так как при производстве макаронной муки требуется максимально повысить выход промежуточных продуктов и снизить выход тонкой муки, в драном процессе необходимо последовательное осторожное измельчение зерна и сходовых продуктов. Для этого протяженность драного процесса увеличивают до шести систем, а интенсивность измельчения продуктов по системам снижают.
Режим систем драного процесса должен быть таким, чтобы обеспечить максимальный выход крупок.
Этап сортирования промежуточных продуктов предназначен для сортирования смеси, состоящей из средней, мелкой крупок, дунстов и муки, и целью распределения смеси на фракции и особенно высева тонкой хлебопекарной муки. Этап сортирования включает 5...6 систем, половина из которых обслуживает этап крупообразования, а вторая половина – этап шлифования крупок и вымола оболочечных продуктов. Все промежуточные продукты, полученные на этапах крупообразования и сортирования, разделяют на 7...8 фракций по крупности, в том числе крупку делят на 2...3 фракции, обязательно выделяют жесткий и мягкий дунет. Это вызвано необходимостью создания однородных по крупности фракций и направления их на отдельные шлифовочные системы с целью получения максимального количества обогащенных крупок.
Этап обогащения крупок и дунстов при макаронных помолах пшеницы является одним из основных, поскольку на этом этапе получают основное количество макаронной муки. Для мукомольного завода производительностью 250 т/сут этап обогащения состоит из 40...42 ситовеечных систем, половина из которых обогащает крупки и дунсты, полученные на этапах крупообразования и сортирования, а половина – обслуживает этап шлифования и контроля муки. Обогащению подлежат все фракции крупок и дунстов со всех систем технологического процесса.
Этап шлифования крупок при макаронных помолах предназначен для освобождения крупок от сростков оболочек с эндоспермом и доведение освобожденных частиц эндосперма до крупности макаронной муки. Этап шлифования состоит из 6...8 систем Обогащение крупок на шлифовочных системах проводят последовательно, передавая обогащенные на ситовеечных системах крупки с первых систем на последующие для повторного шлифования.
При макаронных помолах этап размола обогащенных промежуточных продуктов отсутствует, так как эти продукты использованы при формировании сортов макаронной муки. Сохранена лишь та часть размольного процесса, которая обеспечивает вымол оставшихся оболочечных продуктов и размол дустов низкого качества для получения хлебопекарной муки второго сорта. Поэтому этап размола при макаронных помолах состоит из 2…4 систем. На этих системах в размольном процессе получают от 2 до 5 % хлебопекарной муки второго сорта.
Этап формирования и контроля муки является завершающим в общем технологическом процессе макаронного помола. Муку высшего сорта (крупку) формируют из потоков средней и мелкой крупки, дунстов, получаемых с первых драных и шлифовочных систем после обогащения в ситовейках. Контролируют ее в ситовейках.
Макаронную муку первого сорта (полукрупку) формируют в основном из потоков дунстов всех систем с добавлением некоторого количества муки. Муку второго сорта формируют из всех систем технологического процесса. Макаронную муку первого сорта (полукрупку), а также все сорта хлебопекарной муки контролируют в рассевах.
Ориентировочный выход муки при трехсортных 75 %-х помолах твердой пшеницы составляет: высшего сорта 40...50 %, первого – 20...10, второго – 15 %; мягкой высокостекловидной – соответственно 20...25, 25...30 и 20...25 %.
1.5.5 Сортовые помолы ржи и тритикале
По своим технологическим свойствам рожь существенно отличается от пшеницы: во ржи на 4...5 % меньше эндосперма, он по структуре вязкий, пластичный, а оболочки толстостенные и прочные, крепко связанные с алейроновым слоем эндосперма. Эти особенности зерна ржи и обусловливают технологию его переработки в муку. Зерно ржи имеет низкую крупообразующую способность, а полученные крупки состоят из частиц, хотя и с разным содержанием эндосперма и оболочек, но по физическим свойствам различаются мало, что препятствует их разделению. Поэтому обогащение промежуточных продуктов и шлифование крупок в сортовых помолах ржи не применяют.
Технология размола зерна включает только два процесса – драной и размольный. Обогащение промежуточных продуктов помола не производят вследствие его низкой эффективности, что обусловлено большим содержанием сростков в указанных продуктах. Эндосперм от оболочек у ржи отделяется труднее, поэтому в вальцовых станках рифли, как правило, располагают «острие по острию». При 63 %-м и 80 %-м помолах на первых размольных системах, обрабатывающих продукты с высоким содержанием эндосперма, возможно расположение рифлей «спинка по спинке», при 87 %-м помоле на всех системах – «острие по острию».
Основные различия технологических схем указанных помолов заключаются в числе размольных систем. Чем их меньше, тем большее количество муки необходимо получить с драных систем, поэтому измельчение в драном процессе должно быть более интенсивным.
При сортовых помолах ржи используют в основном три вида помолов: односортный с выработкой 63 % сеяной муки; двухсортный 80 %-й с выработкой 15 % сеяной муки и 65 % обдирной; односортный 87 %-й помол с выработкой 87 % обдирной муки.
Односортный 63 %-й помол ржи
Структура технологического процесса состоит из пяти драных и четырех-пяти размольных систем. Особенностью 63 %-го помола ржи является применение системы предварительного измельчения зерна на плющильной системе. На этой системе устанавливают микрошероховатые вальцы при соотношении их окружных скоростей равном 1. На плющильной системе применяют высокий режим и извлекают 0,5...1 % высокозольной муки, ее зольность составляет 3,5...3,8 %. Эту муку выделяют и направляют в отруби. Такой прием позволяет существенно интенсифицировать процесс измельчения ржи на всех последующих системах и улучшить качество муки. На всех драных и размольных системах применяют интенсивные режимы и режимы измельчения. Исключение составляют последние драные и размольные системы, на которых несколько смягчают параметры и режимы измельчения. Режим систем односортного 63 %-го помола ржи нормируется по первым двум драным системам: на I драной системе проход сита № 08 должен быть 25...35 %, на II драной системе проход сита № 08 – 35...45 %.
Двухсортный помол ржи
При двухсортном помоле ржи вырабатывают два сорта муки: сеяную и обдирную при общем выходе – 80 %. В зависимости от качества перерабатываемой ржи применяют два вида помолов, отличающихся соотношением выходов сеяной и обдирной муки. Первый помол имеет соотношение 15 % сеяной и 65 % обдирной, а второй 30 – 50 % соответственно измельчения. Структура двухсортного помола ржи, представлена на рисунке 24 и состоит из пяти драных, четырех размольных систем, двух систем сортирования и контроля муки по сортам. Основными крупообразующими системами являются первые три драные системы. Получаемые на первых трех драных системах промежуточные продукты первого качества направляют либо на первые размольные системы, либо на сортировочную систему, на которой получают муку и смесь крупок, которые в дальнейшем направляют на вторую размольную систему.
Размольный процесс строят на 3...4 системах. Муку сеяную формируют в основном из потоков муки первой и второй драных систем, сортировки, первой и второй размольных систем и направляют на контроль для выделения случайно попавших крупных частиц. Обдирную муку формируют со всех остальных систем и также направляют на контроль.
Односортный 87 %-й помол ржи
При этом помоле вырабатывают 87 % обдирной муки. Структура технологического процесса односортного 87 %-го помола ржи относительно проста и состоит из четырех-пяти драных систем и одной-двух размольных систем с вымолом оболочечных продуктов на вымалывающей машине и контролем муки.
Режим систем драного процесса нормируют по первым двум драным системам: на I драной системе проход сита № 08 должен быть 45...50 %, на второй драной системе проход через это же сито должен составлять 50...55 %. Такой режим необходим для того, чтобы стабильно загрузить первую и вторую размольные системы, на которые необходимо подавать не менее 25...30 % промежуточных продуктов.
1.5.6 Технологический процесс размола зерна на малогабаритных мельницах
Производственная мощность созданных в России к 1992 г. крупных зерноперерабатывающих предприятий вполне обеспечивала необходимые объемы производства муки, крупы и комбикормов.
Однако их размещение, учитывая огромные пространства государства, не отличалось равномерностью, резко возросла стоимость перевозок зерна и готовой продукции. Кроме того, производители сырья зачастую решали оставить себе прибыль от переработки его в готовую продукцию, что сделало переработку зерна на местах его производства экономически выгодной. Естественно, больших объемов зерна в относительно небольших районах не было, и для его переработки не требовались предприятия большой мощности. К тому же рынок сбыта продукции на местах также не был значительным. Все это привело к активному внедрению на местах предприятий малой мощности – мукомольных, крупяных и комбикормовых. К таким предприятиям можно отнести мукомольные заводы или агрегаты мощностью до 2 т/ч или 50 т/сут при трехсменной работе, крупозаводы в зависимости от вида перерабатываемой культуры – 1...2 т/ч или 25...50 т/сут, комбикормовые заводы до 4...5 т/ч или до 40 т/сут при односменной работе.
В чем особенность таких предприятий? Прежде всего, на них невозможно из-за недостаточного количества оборудования осуществить типовые технологические схемы, поэтому технологический процесс на них сокращен, причем степень сокращения тем выше, чем ниже производительность таких предприятий. Это, естественно, не может не сказываться на качестве выпускаемой продукции.
Агрегаты комплектуются или с использованием только малогабаритного оборудования, или с использованием как малогабаритного, так и серийного оборудования. Несколько десятков отечественных и не менее десяти зарубежных фирм производят агрегаты различной мощности для производства муки, крупы и комбикормов.
В ряде агрегатов все оборудование выполнено специально для мини-производства, в других – такое оборудование только для подготовки зерна, а для размола применяется серийное. В то же время вальцовые станки и рассевы могут быть как малогабаритными, так и серийными.
Технологическая схема подготовки и размола зерна в сортовую муку для выработки стандартной продукции должна иметь определенный минимальный набор технологического оборудования.
Подготовка зерна должна включать воздушно-ситовой сепаратор, камнеотделитель, триер-куколеотборник, обоечную машину (или две), а также увлажнительную машину и бункера, емкость которых обеспечивает отволаживание зерна в течение не менее 8, а лучше 16 ч.
Рисунок 24 – Рекомендуемая схема 2-х-сортного 80% помола ржи и тритикале для мукомольного завода производительностью 130 т/сут (с использованием деташеров)
Для размола зерна минимальное количество драных и размольных систем обычно составляет 6...8, в том числе драных – 3...4, остальные системы размольные. Для этого нужно иметь не менее 3...4 вальцовых станков и 1...2 рассевов, имеющих в сумме столько же приемов, сколько имеется вальцовых систем.
На линии размола практически всегда применяется пневматический транспорт продуктов, такой же транспорт чаще применяется на линии подготовки зерна, хотя отдельные подъемы иногда осуществляют нориями.
На первых двух драных системах получают основные промежуточные продукты и значительное количество муки хорошего качества. Промежуточные продукты направляют на 1-ю и 2-ю размольные системы. На III драной системе получают муку, мелкие промежуточные продукты 2-го качества, которые направляют на 3-ю размольную систему.
Основное количество муки лучшего качества получают с 1-й и 2-й размольных систем. Режимы измельчения на первых драных системах, естественно, ниже, чем на аналогичных системах технологического процесса промышленных предприятий. Извлечение продуктов на 1-й системе достигает 40 %, на 2-й – 60 %. На размольных системах извлечение муки должно составлять не менее 60%.
На мельничных агрегатах обычно не получают одновременно больше двух сортов муки, так как процесс затаривания муки является довольно сложным. Получают чаще всего муку высшего и первого сортов, реже высшего и второго, первого и второго. В ряде случаев получают только муку одного сорта – первого. Общий выход муки – 72...74 %, в том числе высшего сорта до 40 %.
1.5.7 Производство новых видов продукции
Муку с высоким содержанием отрубянистых частиц формируют из хлебопекарной пшеничной муки первого или второго сортов, выработанных согласно стандарту. Соотношение муки и отрубей должно быть 80:20, 88:12 соответственно. Зерно пшеницы, направляемое на размол, должно содержать сырой клейковины не менее 23 %, качество клейковины – не ниже второй группы, по остальным показателям соответствовать требованиям Правил.
Пшеничные отруби, направляемые на формирование муки с высоким содержанием отрубянистых частиц, должны иметь следующую крупность: остаток на сите №045 – не более 15 %, зольность – не менее 4,50 %, по остальным показателям соответствовать требованиям стандарта.
Формирование отрубей с необходимыми показателями качества осуществляется из отдельных потоков систем драного и размольного.
При значительных объемах производства муки с высоким содержанием отрубянистых частиц может быть проведено дополнительное измельчение крупной фракции отрубей в дробилках ударного действия, вальцовых станках и др.
Зародышевые хлопья. Пшеничный зародыш составляет 3,0...3,5 % массы зерна пшеницы, однако по своему химическому составу, биохимическим и физическим свойствам существенно отличается от остальных частей зерна. Зародышевые хлопья содержат 30...40 % белка, что в 2 – 2,5 раза выше, чем в целом зерне пшеницы. При этом по химической природе, состав и пищевой ценности белки пшеничного зародыша существенно отличаются от белков эндосперма более высоким содержанием незаменимы аминокислот. Белки зародыша сравнимы по своим свойствам с физиологически активными белками животного происхождения, в них преобладают хорошо усвояемые водорастворимые фракции. Они не лимитированы по незаменимым аминокислотам. В составе белка зародыша их 18, в том числе 10 незаменимых (лизин, лейцин, пролин, аргинин и др.)
Пшеничные зародышевые хлопья содержат 9...11 % липидов, в том числе 8.. .9,5 % составляют свободные липиды, что превосходит содержание их в зерне и муке высшего сорта примерно в 5 – 6 раз. В составе ненасыщенных жирных кислот примерно 80 % составляют кислоты: олеиновая, линолевая, линоленовая. Содержание биологически активных веществ токоферола (витамин Е) в 30 раз больше, чем в зерне. Содержание линоленовой кислоты (витамин F) очень высоко и составляет примерно 50...60 % общего количества ненасыщенных жирных кислот.
100 г пшеничного зародыша содержат растворимые в воде витамины (мг): В1 (тиамин) – 10,0; В2 (рибофлавин) – 0,80...1,45; РР – 4...1,5; В6 (пиридоксин) – 0,7...3,0; пантотеновая кислота – 1,0...7,6 и др.
Зародышевые хлопья содержат большое количество минеральных веществ (мг/100 г): магний – 130...260, калий – 940...1000 и очень низкое содержание натрия – 6...13, вследствие чего пшеничные зародыши можно рекомендовать в диетах больных, страдающих склерозом сосудов и гипертонией.
За рубежом пшеничные зародыши служат сырьем для приготовления сложных диетических и лекарственных препаратов. Их используют в качестве ценных добавок к диетическим продуктам, как компоненты, предотвращающие образование холестерина, как продукты для специальной рецептуры блюд питания космонавтов и спортсменов.
Композитная мука – это сорт муки, получаемой из разных компонентов, количество и соотношение которых варьируют в зависимости от целевого назначения конечного продукта. Так называемая композитная или смешанная мука наряду с традиционными видами пшеничной и ржаной муки может включать муку из зерна крупяных, бобовых, масличных и других культур, витамины, микроэлемента, пищевые волокна и т.д.
Сорта композитной муки формируют как в отделении готовой продукции мукомольных заводов, так и на самостоятельных мукосмесительных предприятиях. Композитную муку вырабатывают по заказу для отдельных видов изделий хлебопекарной, макаронной и кондитерской промышленности, общественного питания и домашнего использования.
Сформированные из компонентов смеси имеют преимущества перед традиционными сортами муки, выработанными из одной культуры (пшеница, рожь, ячмень, овес, кукуруза), по технологическим свойствам, пищевой и потребительской ценности.
Вырабатывают следующие виды мучных смесей и композитных сортов: ржано-пшеничные смеси; муку, обогащенную пищевыми волокнами на основе диетических отрубей; муку, обогащенную пшеничными зародышевыми хлопьями; муку, обогащенную белком на основе сухой клейковины или высокобелковой муки; муку, обогащенную минеральными веществами, витаминами и др.; мучные смеси для кондитерских и хлебобулочных изделий с высоким содержанием крахмала; мучные смеси из разных культур (крупяные, бобовые, масличные и др.).
1.5.8 Технохимический контроль производства муки
Для эффективной работы предприятия осуществляют систематический технохимический контроль производства.
Основные задачи технохимического контроля: определение качества зерна, контроль за его размещением и хранением, составление помольных партий зерна, оценка его мукомольных и хлебопекарных свойств на лабораторном оборудовании, контроль режимов работы технологического оборудования, расчет и контроль выходов готовой продукции, оценка ее качества и оформление качественных документов при отпуске, контроль за условиями и сроками хранения и реализации продукции.
При переходе на другой вид помола при необходимости увеличения выхода или улучшения качества продукции снимают количественно-качественные балансы помола или отдельных его этапов. На основании баланса уточняют технологическую схему и режимы помола. Контроль проводят в соответствии с Правилами организации и ведения технологического процесса на мукомольных заводах и действующей нормативной документацией.
Размещают зерно с учетом района произрастания, типа, подтипа, стекловидности, натуры, количества и качества клейковины, засоренности, влажности и зольности. Отдельно хранят зерно пониженного качества – проросшее, морозобойное, поврежденное клопом-черепашкой, полынное, головневое и т. д.
Помольные партии составляют с учетом показателей зольности, стекловидности, влажности и клейковины, причем помольную партию подбирают так, чтобы ее качество незначительно отличалось от предшествующей партии, иначе потребуется изменение режимов помола. Обычно помольную партию составляют из 3...4 исходных партий зерна. При отклонении качества помольной смеси от базисных норм зерна, направляемого на помол, по особым правилам уточняют выход продукции.
Для оценки мукомольных свойств зерна проводят лабораторные помолы на установке МЛУ-202, при этом обычно получают муку определенного выхода, например 70 %. Хлебопекарные качества муки оценивают по пробной выпечке. Такая оценка гарантирует получение муки со стабильными свойствами и хлеба хорошего качества. Режимы работы технологического оборудования контролируют по определенному графику, при этом оценивают эффективность работы, как отдельных систем, так и всего технологического процесса в целом.
1.5.9 Хранение муки
Мука значительно менее стойкий продукт по сравнению с зерном. При хранении, особенно при повышенной влажности и температуре, в ней происходят процессы, приводящие к изменению качества, причем возможно как улучшение свойств муки, так и ее порча. Особенно интенсивно эти процессы протекают в свежесмолотом зерне.
Мука из свежесмолотой пшеницы характеризуется пониженными хлебопекарными свойствами. При хранении в благоприятных условиях в муке активно протекают окислительные и гидролитические процессы, приводящие к улучшению хлебопекарных свойств. Такое явление получило название созревание муки.
Эффект созревания в первую очередь обусловливается изменениями в белково-протеиназном комплексе муки и накоплением свободных жирных кислот вследствие гидролитического распада жиров. В результате воздействия на белки свободных жирных кислот, особенно ненасыщенных – олеиновой и линоленовой, улучшаются коллоидные свойства клейковины, она постепенно становится более упругой, лучше сопротивляется деформации.
При хранении муки в течение 1,5...2 месяцев клейковина становится более крепкой, и чем больше срок хранения, тем в большей степени укрепляется клейковина. В процессе длительного хранения (полгода и более) клейковина может стать чрезмерно крепкой, мука перезревает.
Чем слабее свежесмолотая мука, тем заметнее эффект созревания и значительнее улучшение физических свойств клейковины, и соответственно качества получаемого хлеба. Однако такая мука требует и более продолжительного созревания.
Наиболее продолжительное созревание требуется для муки из свежеубранного зерна, поэтому при осенней переработке такого зерна длительность отлежки полученной муки должна быть наибольшей.
Продолжительность созревания зависит от сорта (выхода) муки: чем выше сорт муки, тем больше требуется времени для завершения процесса.
Интенсивность созревания зависит от влажности муки, температуры и наличия в ней кислорода. Чем выше влажность, тем быстрее протекает созревание. Наиболее интенсивно мука созревает при повышенных температурах хранения – 20...300С. В неотапливаемых складах при хранении в зимнее время все процессы, происходящие в муке, замедляются, созревание практически не происходит.
Активно созревание может происходить при достаточной обеспеченности муки кислородом, поэтому плотность укладки мешков в штабеле, порядок размещения штабелей в складе влияют на доступ воздуха к каждому мешку и, следовательно, на продолжительность созревания.
Во время хранения вследствие накопления свободных жирных кислот в муке повышается кислотность. Особенно быстро этот процесс идет в течение первых 2...3 недель, затем его интенсивность снижается. При длительном хранении (в течение нескольких лет) кислотность муки может возрасти настолько, что невозможно будет получить хлеб с нормальной кислотностью.
Цвет муки при хранении постепенно изменяется. Мука вследствие окисления каротиноидов обесцвечивается, однако этот процесс протекает довольно медленно. Наиболее светлой мука становится после трех лет хранения.
При неправильном хранении мука может испортиться. Опасно увлажнение муки, происходящее при хранении в помещении с высокой (80 % и более) относительной влажностью воздуха. Увлажнение муки может также происходить за счет явления термовлагопроводности при высокой разнице температур, например при хранении муки, у стены склада в зимнее время.
При повышенной влажности и температуре создаются благоприятные условия для жизнедеятельности плесневой и бактериальной микрофлоры. Интенсивное развитие этих процессов может привести к самосогреванию, которое обычно сопровождается слеживанием муки в комки, плесневением и появлением неприятного запаха.
Активное развитие бактериальной микрофлоры может являться причиной «прокисания» муки.
Длительное хранение муки с повышенным содержанием ненасыщенных жирных кислот может привести к ее прогорканию, причем наиболее быстро в летнее время при температуре более 25 °С.
Как правило, на небольших предприятиях муку хранят исключительно в таре. Мешки укладывают на поддонах, обычно тройником, в штабеля с высотой укладки мешков 8... 12 рядов: 8 рядов – при укладке вручную, 12 рядов – при использовании автопогрузчика. Особое внимание уделяют хранению муки с повышенной влажностью в жаркое летнее время. В этом случае мешки укладывают в штабеля меньшей высоты с увеличенными проходами между штабелями.
Продолжительность хранения муки на мельзаводе перед ее реализацией не должна составлять менее двух недель. При длительном хранении (в течение нескольких месяцев) штабель во избежание слеживания муки перекладывают: верхние и нижние мешки меняют местами.
Для хранения различающихся по качеству партий муки рекомендуют различную длительность и условия хранения. Муку из сильной пшеницы хранят ограниченный срок при низких температурах, а из слабой пшеницы, наоборот, целесообразно выдерживать на складе более продолжительное время при более высокой температуре.
В ржаной муке процессы созревания выражены в значительно меньшей степени, хлебопекарные свойства при хранении муки практически не улучшаются, поэтому длительное хранение муки при мельзаводе не требуется.
За партиями в процессе хранения ведут систематические наблюдения. В первую очередь контролируют зараженность продукции.
При появлении вредителей хлебных запасов проводят дезинсекцию хранилища и пересеивают муку.
2 Технология крупы
2.1 Продукция крупяного производства
Крупа в пищевом рационе человека составляет от 8 до 13 % от общего потребления зерновых. На крупяных заводах перерабатывают различные виды крупяных культур. Ассортимент крупяной продукции достаточно широк – это крупа из целого или дробленого ядра, хлопья и т. д. При переработке риса, проса, гречихи, овса и гороха – основной вид продукции – крупа из целого ядра. При переработке пшеницы, ячменя и кукурузы получают дробленую крупу. Ассортимент выпускаемой крупы приведен в таблице 7.
Таблица 7 – Ассортимент продукции крупяного производства
Культура Готовая продукция Сорта или номера крупы
1 Просо Пшено шлифованное в/с, 1 с, 2 с, 3 с
2 Гречиха Ядрица
Продел
Ядрица быстроразваривающаяся
Продел быстроразваривающийся 1 с, 2 с, 3 с
-
1 с, 2 с, 3 с
-
3 Рис Рис шлифованный
Рис дробленый в/с, 1 с, 2 с, 3 с
-
4 Овес Овсяная крупа недробленая
Овсяные хлопья «Геркулес» Овсяные хлопья «Экстра»
Овсяная мука - толокно в/с, 1 с, 2с
-
-
-
5 Ячмень Крупа «Перловая»
Крупа «Ячневая»
Крупа быстроразваривающая
Ячменные хлопья №1, 2, 3, 4, 5
№1, 2, 3
№1, 2, 3
-
6 Пшеница Крупа «Полтавская»
Крупа «Артек» №1, 2, 3, 4
-
7 Горох Горох шелушенный целый
Горох шелушеный колотый
Крупа гороховая быстроразваривающая 1 с, 2 с
1 с, 2 с
8 Кукуруза Крупа шлифованная
Крупа кукурузная крупная для хлопьев
Крупа кукурузная мелкая для палочек №1, 2, 3, 4, 5
Качество крупы зависит от содержания в ней доброкачественного ядра. Чем больше доброкачественного ядра, тем выше сорт. В крупе каждого сорта ограничивается содержание примесей, их отдельных видов, в целой крупе – дробленой крупы, испорченных ядер, нешелушеных зерен и т. д.
Дробленая номерная крупа имеет еще один показатель – выравненность, которая должна быть не менее 80…75 %. Например, перловая крупа № 1 должна иметь не менее 80 % частиц проходом сита с отверстиями диаметром 4,0 мм и сходом сита с отверстиями диаметром 3,0 мм.
2.2 Характеристика зерна как объекта переработки в крупу
Зерно крупяных культур существенно различается по форме, размерам, строению. Оно состоит из двух частей: ядра (эндосперм с зародышем) и пленок (оболочки). У зерна четырех крупяных культур – риса, проса, овса и гречихи – наружные пленки охватывают зерно, не срастаясь с ним. У четырех других основных крупяных культур – пшеницы, ячменя, кукурузы и гороха – пленки прочно срослись с ядром по всей поверхности. Очень важным свойством зерна является прочность связи наружных пленок и ядра. Поэтому особенности строения зерна отдельных крупяных культур в значительной степени определяют способы его переработки.
На выход и качество крупы влияют многие показатели качества зерна – пленчатость, крупность, выравненность, влажность, засоренность и т. д.
Пленчатость. Ее выражают процентным отношением массы выделенных цветковых пленок риса, проса, овса, ячменя; плодовых оболочек гречихи и гороха к массе образца чистого зерна. Технологические свойства крупяного зерна тем лучше, чем меньше пленчатость, поскольку при этом можно получить больший выход крупы. Как правило, пленчатость крупного зерна меньше, чем мелкого. Кроме того, мелкое зерно обычно хуже шелушится. Пленчатость это показатель, с помощью которого можно определить содержание ядра в зерне и возможный выход крупы.
Содержание наружных пленок у зерна разных культур различно. Наиболее высокое содержание пленок у овса – 22...30 % (в среднем 26 %), наименьшее – у ячменя и гороха – в среднем соответственно 11 и 10 %, у проса, гречихи, риса содержание пленок около 20 %.
Крупность и выравненность по крупности. Крупное зерно легче шелушится, из него получают меньше дробленой крупы. Выравненность по крупности способствует меньшей дробимости ядра, повышению выхода и улучшению качества крупы. Особенно существенно влияет на эффективность переработки наличие самого мелкого зерна. Размеры зерна определяются размерами отверстий сит, проходом которых получают это мелкое зерно, относимое обычно к сорной примеси. Содержание такого зерна у ряда культур ограничивается соответствующими стандартами.
Влажность. Высокая влажность затрудняет процесс очистки зерна от примесей и его шелушение, низкая приводит к повышению дробимости ядра при переработке.
Наличие примесей, особенно трудноотделимых, т. е. засоренность, усложняет переработку зерна. Трудноотделимые примеси представляют собой чаще семена сорных и культурных растений. Например, в гречихе трудноотделимыми примесями являются пшеница, овес, ячмень, дикая редька и др. Потребительские достоинства крупы, полученной из данной партии зерна, характеризуют его свойства в готовом продукте – крупе. Их оценивают показателями: качество крупы, вкус и цвет полученной из нее каши, время ее разваримости, коэффициент разваримости (привар) по объему и массе, структура каши.
2.3 Подготовка зерна к переработке
Подготовка зерна к переработке состоит из двух основных этапов: выделения примесей из зерновой массы и гидротермической обработки зерна. В отличие от подготовки зерна в мукомольном производстве на крупяных заводах отсутствуют обработка поверхности зерна сухим способом и его мойка. Это объясняется тем, что технологический процесс переработки всех без исключения крупяных культур включает такую операцию, как удаление наружных пленок в результате шелушения.
2.3.1 Очистка зерна от примесей
Общие принципы очистки зерна от примесей практически такие же, как и при очистке зерна пшеницы и ржи на мукомольных заводах. Однако различная форма и размеры зерна разных культур, а также наличие специфических примесей в нем приводят к некоторым особенностям применения зерноочистительных устройств.
Основные требования к очистке крупяного зерна в зерноочистительном отделении крупяного завода сводятся к выделению сорной примеси. Учитывая различие формы, размеров и строения крупяного зерна и его примесей, каждую культуру очищают по индивидуальной схеме технологического процесса.
Выделение крупных, мелких и легких примесей. Основные машины для выделения этих примесей: воздушно-ситовые сепараторы, крупосортировки, рассевы. Разные размеры и форма зерна обусловливают и использование в воздушно-ситовых сепараторах сит с различными отверстиями. Обычно, если зерно удлиненной формы, сита для выделения примесей имеют продолговатые отверстия, если зерно округлой формы, используют сита с круглыми отверстиями. Размеры отверстий сит выбирают в зависимости от размеров зерна.
Для выделения примесей из гречихи широко применяют сита с треугольными отверстиями. Имеющая трехгранную форму гречиха проходит через отверстия сит, а равновеликие примеси, имеющие другую форму, например шаровидную или цилиндрическую, через отверстия этих сит не проходят. Однако более мелкие примеси могут пройти через отверстия сит вместе с зерном, поэтому обычно гречиху в процессе очистки делят на две-три фракции на ситах с круглыми отверстиями, после чего зерно каждой фракции очищают от примесей на ситах с треугольными отверстиями соответствующих размеров.
Сепараторы должны обеспечить полное выделение крупных примесей, а мелких и легких – на 95 %.
Выделение длинных и коротких примесей проводят в триерах. Куколеотборочные машины применяют для тех культур, зерно которых имеет удлиненную форму (овес, ячмень, пшеница), а овсюгоотборочные машины – для зерна с более округлой или умеренно удлиненной формой (просо, гречиха, пшеница). Куколеотборочные машины должны выделять не менее 90 % коротких примесей, а овсюгоотборочные – не менее 80 % длинных.
Минеральные, легкие и металломагнитные примеси выделяют на тех же камнеотделительных машинах, что и на мукомольных заводах.
2.3.2 Гидротермическая обработка зерна
Гидротермическую обработку (ГТО) зерна крупяных культур применяют для подготовки к переработке таких культур, как гречиха, овес, горох, пшеница, кукуруза, а также в процессе производства хлопьев, толокна, диетической муки.
Это важный этап подготовки зерна к переработке. В результате ГТО улучшаются технологические свойства зерна: облегчается отделение оболочек при шелушении, снижается дробимость ядра, улучшаются потребительские свойства крупы (сокращается длительность ее варки, каша становится более рассыпчатой, вследствие инактивации ферментов повышается стойкость крупы при хранении).
Выбор способа ГТО зависит от строения зерна, ассортимента продукции, воздействия режима обработки на изменение внешнего вида крупы и т. д. Наиболее распространены два способа ГТО: первый включает операции пропаривания, сушки и охлаждения; второй – увлажнения и отволаживания.
Первый способ ГТО (пропаривание – сушка – охлаждение) применяют при переработке гречихи, овса и гороха (рис. 25). Особенность его заключается в высокой (свыше 100 °С) температуре нагрева зерна. Пропаривание зерна способствует равномерному его увлажнению. Пар, обладая высокой проникающей способностью, не только омывает наружную поверхность зерна, но и заполняет пространство между цветковыми пленками и ядром. Так как поверхность зерна имеет более низкую температуру, чем температура пара, то он конденсируется, равномерно увлажняя как наружную поверхность зерна, так и внутренние, скрытые, поверхности, что и способствует равномерности увлажнения всей зерновки.
В результате прогрева и увлажнения в зерне происходят частичные химические преобразования, ядро пластифицируется, становится менее хрупким и меньше дробится при шелушении и шлифовании.
Пластификация ядра происходит и в результате некоторых химических преобразований. Происходят клейстеризация некоторой части крахмала, образование небольшого количества декстринов, обладающих клеящими свойствами, и т. д. После пропаривания зерно сушат в сушилках, а затем охлаждают до температуры, не превышающей более чем на 6...8°С температуру производственного помещения. Подсушивание зерна применяют для удаления избыточной влаги, дальнейшего повышения прочности ядра и снижения прочности цветковых пленок и оболочек. Если в процессе пропаривания овса его влажность повышается на 4...6 %, то в процессе подсушивания она снижается на 9,0…10%. Такое резкое изменение влажности зерна под воздействием температуры приводит к значительным изменениям структурно-механических и биохимических свойств зерна. Оболочки сильно подсыхают, их влажность становится на 3...5% меньше влажности зерна, что способствует снижению их прочности, и они легко отделяются от ядра. При этом прочность ядра повышается в результате глубоких биохимических изменений, вызванных денатурацией белков, гидролизом крахмала и повышением содержания декстринов, обладающих клеящими свойствами.

1 – сушилка; 2 – охладительная колонка; 3 – пропариватель непрерывного действия; 4 – пропариватель периодического действия; 5 – автоматические весы; I и II – исходное и обработанное зерно
Рисунок 25 – Технологическая схема гидротермической обработки зерна
Охлаждение после сушки дополнительно снижает влажность зерна и приводит к повышению хрупкости оболочек. Однако сушку и охлаждение необходимо проводить достаточно осторожно: чрезмерное подсушивание и охлаждение приводят к повышению хрупкости ядра и снижению выхода целой крупы при последующей переработке. Режимы пропаривания, сушки и охлаждения тесно связаны со способами шелушения зерна.
Охлаждение пропаренного и подсушенного крупяного зерна необходимо проводить постепенно и равномерно, без резких температурных колебаний, чтобы не вызвать увеличения в нем количества микротрещин и не увлажнить оболочки. Зерно охлаждают в аспирационных колонках. Режимы гидротермической обработки, рекомендуемые для зерна разных культур, приведены в таблице 8.
Оптимальные режимы воднотепловой обработки крупяного зерна позволяют улучшить его технологические свойства, увеличить выход крупы, снизить расход электроэнергии на производство и повысить пищевые достоинства вырабатываемой крупы. Улучшение пищевых достоинств крупы происходит в результате увеличения количества водорастворимых веществ, содержания декстринов, повышения набухаемости крупы, сокращения продолжительности ее варки. Возрастает стойкость крупы в процессе хранения в результате снижения ферментативной активности.
Таблица 8 – Режимы гидротермической обработки гречихи, овса, гороха
Культура Параметры пропаривания Влажность зерна, %
Давление пара, МПа Длительность пропаривания, мин После пропаривания После завершения ГТО
Гречиха 0,25….0,30 5 18….19 12,5….13,5
Овес 0,05….0,10 3….5 16….18 10/12*….13
Горох 0,10….0,15 2….3 16….18 13,5….14,5
*В числителе – влажность зерна при последующем его шелушении в шелушильных поставах; в знаменателе – при шелушении в обоечных машинах и центробежных шелушителях.
Второй способ ГТО (увлажнение – отволаживание) применяют для пшеницы и кукурузы. Зерно увлажняют теплой водой (температурой 40 °С) в специальных аппаратах или обрабатывают в пропаривателях непрерывного действия при низком давлении пара. Увлажненное зерно отволаживают в бункере в течение нескольких часов. Режимы гидротермической обработки пшеницы и кукурузы приведены в таблице 9. В результате зерно приобретает повышенную пластичность, меньше дробится при шелушении. Вследствие возникающих в зерне механических напряжений наружные оболочки частично отслаиваются и легко отделяются при шелушении.
Таблица 9 – Режимы гидротермической обработки пшеницы и кукурузы
Культура Влажность зерна после увлажнения, % Длительность отволаживания, ч
Пшеница 14,5….15,0 0,5….2,0
Кукуруза* 15,0….16,0 2,0….3,0
*При производстве шлифованной крупы.
Этот способ может быть применен и для овса при условии последующего шелушения в центробежном шелушителе (шелушение однократным ударом). В этом случае зерно увлажняют до 16...18 % и отволаживают в течение 8 ч.
Не получила распространения гидротермическая обработка зерна других культур (ячменя, проса, риса), хотя исследованиями установлена возможность ее проведения для ячменя, а также известен положительный зарубежный опыт ГТО риса. Трудности ГТО проса объясняются повышением прочности испорченных зерен в результате ее проведения. Необработанные зерна проса имеют меньшую прочность и частично разрушаются при последующем шелушении и шлифовании. После ГТО испорченные зерна разрушаются труднее и в большом количестве попадают в крупу, снижая ее качество. Трудности проведения ГТО риса связаны с пожелтением и растрескиванием ядра при увлажнении.
2.3.3 Технологические схемы подготовки зерна к переработке
Зерно, направляемое в подготовительное отделение крупяного завода, должно соответствовать установленным нормам качества. Доводят зерно до этих норм на элеваторах крупяных заводов, предварительно очищая и подготавливая его, просушивая и формируя крупные партии зерна для переработки.
Схема подготовки зерна к переработке может включать такие операции, как очистка зерна от примесей и гидротермическая обработка. Основные требования к очистке крупяного зерна в подготовительном отделении крупяного завода сводятся к выделению сорной примеси. Учитывая различие формы, размеров и строения крупяного зерна и его примесей, каждую культуру очищают по индивидуальной схеме технологического процесса.
Однако существуют и некоторые общие принципы построения технологического процесса очистки и подготовки крупяного зерна (рисунок 26). В соответствии со схемой поступающее в подготовительное отделение зерно направляют в бункера, вместимость которых принимают из расчета суточной производительности крупяного завода.
Для основной очистки зерна используются воздушно-ситовые сепараторы, камнеотделительные машины, триеры. Набор и последовательность технологических операций по очистке и подготовке зерна зависят от перерабатываемой культуры и ее засоренности. Поэтому указанные на рисунке 26 технологические операции используют дифференцированно для различного крупяного зерна. Эти особенности учитывают при построении технологических процессов очистки и подготовки зерна различных культур.
Для очистки зерна от примесей применяют две-три системы сепарирования в воздушно-ситовых сепараторах, просеивающие машины для дополнительного выделения мелких примесей и мелкого зерна, а также в ряде случаев для разделения зерна на фракции. Минеральные примеси выделяют в камнеотделительных машинах. В зависимости от вида перерабатываемого зерна на следующем этапе устанавливают куколеотборочные или овсюгоотборочные машины. Для выделения легких примесей, особенно из зерна пленчатых культур, применяют аспираторы.
Если схема подготовки зерна включает его гидротермическую обработку, осуществляемую по первому способу, т. е. включающую пропаривание, сушку и охлаждение, то ее, как правило, используют на заключительном этапе подготовки, непосредственно перед шелушением зерна.

1 – бункера для зерна, прошедшего предварительную очистку, 2 – весы,
3 – первичное сепарирование в воздушно-ситовых сепараторах, 4 – вторичное сепарирование в воздушно-ситовых сепараторах, 5 – сортирование на фракции,
6 – выделение камней в камнеотделительных машинах, 7 – выделение коротких и длинных примесей в триерах, 8 – сепарирование в аспираторах или в воздушно-ситовых сепараторах, 9 – воднотепловая обработка
Рисунок 26 – Принципиальная схема очистки и подготовки крупяного зерна к шелушению
В зерне, подвергшемся гидротермической обработке, имеется существенное различие во влажности оболочек и ядра. Значительный разрыв во времени между завершением обработки и шелушением зерна приведет к перераспределению влаги в зерне, в результате которого повысится влажность оболочек и снизится влажность ядра, т. е. оболочки станут более пластичными, а ядро – более хрупким. Это ухудшит технологические свойства зерна. Если гидротермическую обработку проводят по второму способу, включающему увлажнение и отволаживание зерна, то после ее завершения зерно может подвергаться дополнительной очистке, предварительному шелушению и т. д.
При подготовке ячменя и пшеницы может быть предусмотрено и предварительное шелушение зерна.
Очищенное и подготовленное в зерноочистительном отделении зерно направляют в шелушильное отделение.
2.4 Теоретические основы технологического процесса переработки зерна в крупу.
Очищенное и подготовленное в зерноочистительном отделении зерно направляют в шелушильное отделение, где производят основные технологические операции: сортирование зерна на фракции, шелушение, сортирование продуктов шелушения, шлифование и полирование ядра, контроль полученной крупы, побочных продуктов и отходов.
Структурная схема технологического процесса переработки зерна приведена на рисунке 27. При переработке большинства крупяных культур используют шлифование и полирование крупы. Для отдельных культур применяют также операцию дробления ядра.
2.4.1 Калибрование и шелушение зерна
Первая операция – сортирование подготовленного зерна на фракции по крупности (калибрование) проводится для того, чтобы повысить эффективность шелушения однородных по крупности фракций. Для них легче подобрать режим шелушения, при котором лучше снимаются пленки и оболочки зерна при сохранении целостности ядра. Помимо этого, сортирование зерна на фракции способствует повышению эффективности разделения продуктов шелушения и выделения чистого ядра. Число фракций, получаемых в результате предварительного сортирования крупяного зерна перед его шелушением, зависит от перерабатываемой культуры, кинематических и геометрических параметров рабочих органов шелушильных машин и условий шелушения.
Применяют следующие методы сортирования крупяного зерна по фракциям: выделение фракции сходом с сит, выделение проходом сит и двухэтапное. При двухэтапном сортировании зерно предварительно разделяют на два-три потока по крупности, а затем каждый из потоков на фракции сходом или проходом сит. Для калибрования зерна используют крупосортировки и рассевы. Достоинство крупосортировок – высокая точность калибрования, а недостаток – малая производительность.

Рисунок 27 – Структурная схема технологического процесса шелушильного отделения крупозавода
Достоинства рассевов заключаются в их высокой производительности, возможности регулирования кинематических параметров (эксцентриситета и частоты колебаний), что повышает эффективность сортирования. При переработке овса в крупу можно калибровать зерна по длине в триерах для последующего разделения смеси шелушеных и нешелушеных зерен.
Шелушение зерна представляет собой операцию отделения наружных пленок или плодовых оболочек от зерна. Шелушение крупяного зерна – это основная технологическая операция производства крупы, наиболее энергоемкая, от ее эффективности существенно зависят все основные технико-экономические показатели производства. Особенности строения и технологических свойств различного крупяного зерна вызывают необходимость применения разных методов шелушения и соответствующих шелушильных машин. Существует ряд способов шелушения, которые зависят от строения зерна, прочности связей оболочек и ядра, прочности ядра, а также ассортимента вырабатываемой продукции, т. е. получают ли крупу из целого ядра или дробленого. При шелушении стремятся получить как можно больше шелушеных зерен при малой дробимости ядра.
Существует три способа шелушения (рисунок 28).

а – сжатием и сдвигом; б – многократным и однократным ударом; в – интенсивным истиранием оболочек
Рисунок 28 – Способы шелушения зерна
Первый способ шелушения – сжатие и сдвиг – эффективен для зерна, у которого оболочки не срослись с ядром, т. е. для проса, риса гречихи и овса. Основные машины, в которых использован этот способ, шелушильный постав, вальцедековый станок и шелушитель с обрезиненными валками.
Второй способ – шелушение многократным или однократным ударом – применяют для зерна с пластичным ядром и с несросшимися пленками (овес), которое не дробится при ударе, либо при получении дробленой номерной крупы из зерна, у которого пленки прочно срослись с ядром (пшеница, ячмень и т. д.). Шелушение однократным ударом рекомендуют для овса, его проводят в центробежном шелушителе. Многократный удар применяют для шелушения овса, ячменя, пшеницы, кукурузы; для этого предназначены обоечные машины.
Третий способ шелушения – постепенное истирание (соскабливание) оболочек в результате трения зерна о движущиеся шероховатые поверхности. Такой способ используют для шелушения зерна, у которого пленки плотно срослись с ядром, т. е. для ячменя, пшеницы, кукурузы и гороха. Основная машина для шелушения шелушильно-шлифовальная типа ЗШН.
Шелушение зерна сжатием и сдвигом. Шелушильный постав применяют в основном для шелушения овса или риса (рисунок 29). Рабочие органы машины – два абразивных диска с вертикальной осью. Нижний диск вращается на вертикальном валу, верхний неподвижен. Эффективность шелушения регулируют, изменяя зазор между дисками.
Вальцедековый станок применяют для шелушения гречихи и проса (рисунок 30). Его рабочими органами являются вращающийся валок с абразивной поверхностью диаметром 600 мм и неподвижная вогнутая поверхность, охватывающая валок,дека.

1 и 2 – верхний неподвижный и нижний подвижный диски; 3 – питающее устройство; 4 – выходной патрубок; 5 – приводной вал; 6 – электродвигатель; 7 – механизм изменения зазора; 8 – привод; I – нешелушеное зерно; II – обработанное зерно
Рисунок 29 – Схема шелушильного постава
Поверхность валка и деки очерчивается одинаковым радиусом, что достигается притиркой деки к валку. Когда деку отодвигают от валка, образуется рабочая зона, в которой происходит шелушение зерна.
Для шелушения гречихи деку размещают сбоку от валка, причем применяют серповидную форму рабочего зазора, т. е. расстояния между краями деки и валком меньше, чем между валком и центром деки. Шелушение зерна происходит в основном в начале и в конце рабочего зазора.
Для шелушения проса используют деку, рабочую поверхность которой набирают из резинотканевых пластин. При работе эластичная поверхность деки деформируется, что позволяет шелушить зерно разной крупности, не разделяя его на фракции. Деку устанавливают сбоку или в нижней четверти валка. Форма рабочего зазора – клиновидная, т. е. зазор сужается по ходу движения зерна. С целью повышения эффективности шелушения проса иногда применяют двухдековые вальцедековые станки.

Рисунок 30 – Технологические схемы вальцедековых станков
Шелушители с обрезиненными валками используют для шелушения риса. Их рабочими органами являются два валка, покрытые резиной или полимерным материалом. Валки вращаются навстречу друг другу с отношением скоростей 1,45 : 1. Скорость быстровращающегося валка 9 м/с. Достоинства таких шелушителей – мягкое воздействие на зерно, достаточно высокие эффективность и производительность. Однако в связи с износом рабочей поверхности резиновое покрытие приходится заменять через каждые 3...5сут, а полимерное – через 10 суток. Кроме того, при изнашивании рабочей поверхности требуется постоянное регулирование зазора между валками.
Шелушение зерна однократным или многократным ударом. Обработку однократным ударом применяют в центробежных шелушителях. Шелушение в этих машинах происходит в результате удара зерна, разгоняемого в роторе радиальными каналами центробежной силой, об отражательное кольцо (деку). Скорость удара составляет 40…50 м/с, в результате рабочие органы лопастей и отражательного кольца быстро изнашиваются. Шелушители высокоэффективны и характеризуются сравнительно малым расходом электроэнергии.
Шелушение многократным ударом применяют для овса и ячменя. Его проводят в бичевых машинах при меньших скоростях удара – 20...22 м/с. Рабочая поверхность корпуса абразивная или набирается из круглых стержней (профильных уголков). Бичевые машины просты, высокопроизводительны, потребляют мало энергии, позволяют шелушить зерно повышенной (до 13...14 %) влажности. Однако при их использовании получается значительное количество дробленого зерна.
Шелушение истиранием. Основная машина – А1-ЗШН-3 (рисунок 31). Она предназначена не только для шелушения зерна, но и для шлифования и полирования крупы. Рабочие органы машины – вертикальный вращающийся вал с абразивными дисками, окруженный цилиндрической ситовой обечайкой.
Зерно поступает в рабочую зону между дисками и ситовой обечайкой. Наружные пленки отделяются в результате постепенного истирания зерна об абразивные диски, ситовую поверхность, а также отдельных зерен друг о друга. Процесс истирания сопровождается выделением значительного количества тепла, отводимого охлаждающим воздухом, который поступает в зерно через полый вал, проходит вместе с мучкой и лузгой через ситовую поверхность и выводится из машины.

Рисунок 31 – Шелушильно-шлифовальная машина А1-ЗШН-3
Достоинства машин – хорошее качество шелушения и сравнительно низкий выход дробленого ядра. Недостатки – высокий расход электроэнергии, быстрый износ рабочих органов, особенно ситовых обечаек.
Оценка эффективности процесса шелушения. К процессу шелушения предъявляют два основных требования: обеспечение как можно более полного отделения пленок от ядра и максимальной сохранности целостности ядра, т. е. образование минимального количества дробленки и мучки.
Эффективность шелушения оценивают двумя показателями – количественным и качественным. Количественный показатель представляет собой коэффициент шелушения, выраженный в процентах:
Кш=(Н1-Н2)100Н1, (8)
где Н1, Н2 – содержание нешелушеных зерен в продукте, поступающем в машину и выходящем из нее, %.
Необходимо стремиться к повышению коэффициента шелушения, однако при его возрастании увеличивается выход дробленого ядра. Качество шелушения оценивают коэффициентом цельности ядра:
К ц.я.=К2-К1К2-К1+Д2-Д1+(М2-М1), (9)
где К1, Д1, М1 и К2, Д2, М2 – содержание целого, дробленого ядра и мучки соответственно в исходном продукте и в продукте шелушения, %.
Для суммарной количественно-качественной оценки процесса шелушения можно применять формулу:
Е=В·100/Кш, (10)
где В – содержание целого ядра в продуктах шелушения, %; Кш – коэффициент шелушения зерна, %.
2.4.2 Сортирование продуктов шелушения
Важной технологической операцией является сортирование продуктов шелушения, которые состоят из шелушеных и нешелушеных зерен, дробленого ядра, мучки и лузги. Продукты шелушения сортируют, отсеивая мучку и дробленку в просеивающих машинах, отвеивая лузгу в аспирационных колонках и выделяя ядро из оставшихся продуктов шелушения. К мучке относят частицы измельченного эндосперма и оболочек, выделяемых проходом через сито с отверстиями 1,0...1,5 мм или через металлотканое сито № 063 в зависимости от перерабатываемой культуры.
Дробленое ядро (дробленку) получают проходом сита с отверстиями размером 1,6×20 мм при переработке гречихи и 1,4...2,5 мм для других культур. Лузга представляет собой частицы цветковых пленок или оболочек.
Поскольку физические свойства мучки, дробленки и лузги существенно отличаются от физических свойств шелушеного и нешелушеного зерна, то их выделение особых затруднений не вызывает. Однако разделение шелушеного и нешелушеного зерна затруднено из-за незначительного различия их физических свойств. Поэтому применяют методы выделения ядра, в которых использовано различие размеров, плотности, состояния поверхности шелушеного и нешелушеного зерна.
При разделении продуктов шелушения зерна первым этапом проводят их сортирование. Мучку и дробленое ядро выделяют в просеивающих машинах, отличающуюся аэродинамическими свойствами лузгу отвеивают в аспираторах. Оставшуюся смесь шелушеных и нешелущеных зерен разделяют в крупоотделительных машинах.
Выделенное по схеме нешелушеное зерно направляют на повторное шелушение. Если же провести разделение шелушеного и нешелушеного зерна невозможно, то на повторное шелушение направляют смесь продуктов. Такое упрощение технологической схемы ведет к увеличению оборота продуктов, дополнительному дроблению ядра и снижению в результате выхода целой крупы.
Разделение смеси шелушеных и нешелушеных зерен называют крупоотделением. Эту операцию применяют только для тех культур, у которых пленки неплотно соединены с ядром. У зерна с плотным срастанием пленок с ядром (например, ячмень) в продуктах шелушения помимо ядра и нешелушенного зерна будут присутствовать зерна с разной степенью отделения пленок, поэтому разделение шелушеных и нешелушеных зерен теряет смысл.
Разделение смеси шелушеных и нешелушеных зерен основано на различии физических свойств компонентов (таблица 10).
Таблица 10 – Способы разделения смеси зерновых культур по различным признакам
Зерновые культуры Признак делимости Применяемые машины
Гречиха
Овес, рис*
Овес, рис, просо* Размер
Длина
Комплекс признаков Просеивающие машины (рассевы, крупосортировки
Триеры
Крупоотделительные машины (падди-машины, крупоотделители БКО,самотечные)
*Разделение возможно, но на практике не применяют.
Разделение в просеивающих машинах применяют для гречихи, имеющей наибольшее различие в размерах шелушеных и нешелушеных зерен.
Разница в размере диаметра описанной окружности зерна и полученного из него ядра, как правило, не менее 0,5 мм. Такого различия достаточно для эффективного разделения смеси. Перед шелушением гречиху калибрируют на ситах с отверстиями диаметром 4,5; 4,2; 4,0; 3,8; 3,6; 3,3 мм. После шелушения каждой фракции смесь шелушеного и нешелушеного зерна разделяют на ситах с размером на 0,2. ..0,3 мм меньше, чем отверстия сита, сходом с которого получена фракция.
Разделение в триерах проводят для овса, шелушеные и нешелушеные зерна которого значительно отличаются по длине. Для разделения смеси устанавливают триеры с ячейками размером 8...9 мм. Для более полного разделения требуется последовательное трех-четырехкратное сепарирование. В результате получают ядро с минимальным количеством нешелушеных зерен, однако в сходовом продукте содержится обычно много крупного ядра. Поэтому овес, так же как и гречиху, рекомендуют перед шелушением предварительно калибровать на две-три фракции по длине.
Разделение в крупоотделителъных машинах проводят на основании различий нешелушеных и шелушеных зерен по комплексу свойств – по плотности, коэффициенту трения, упругим свойствам и т. д. Наиболее распространены падди-машины, кроме того, используют крупоотделители с плоскими ячеистыми поверхностями, а также с неподвижными наклонными ситами.
Рабочие органы падди-машины представляют собой каналы с гладким днищем и зигзагообразными стенками. Каналы имеют небольшой уклон. Несколько выше середины канала его днище имеет постоянный перегиб с углом 4°.
Продукт поступает в месте перегиба. Каналы совершают возвратно-поступательное движение в горизонтальной плоскости, перпендикулярной их длинной оси. При ударах продукта о стенки каналов происходят его самосортирование и расслоение смеси. Нешелушеные зерна, находящиеся в верхних слоях, в результате ударов перемещаются по каналу вверх, шелушеное зерно постепенно перемещается вниз.
Наиболее эффективны падди-машины при разделении продуктов шелушения риса, несколько менее (но также удовлетворительно) – для овса и еще меньше – для проса. Достоинство падди-машин – их высокая эффективность, недостатки – большие габариты и низкая производительность. Для повышения производительности машин увеличивают число каналов.
Рабочий орган крупоотделителя БКО – плоская поверхность, установленная под углом к горизонту. Вся поверхность покрыта ячейками определенной формы. Продольный угол составляет 3...4°, поперечный регулируют в пределах 10...30°. Рабочая поверхность совершает возвратно-поступательное движение в поперечной плоскости.
Продукт поступает на поверхность в ее высшей точке (А). В результате самосортирования в нижнем слое у рабочей поверхности оказываются шелушеные зерна. Эти зерна захватываются ячейками и передаются вверх, постепенно перемещаясь вдоль верхней кромки рабочей поверхности вследствие ее продольного уклона. Находящиеся в верхнем слое нешелушеные зерна не имеют контакта с ячеистой поверхностью и соскальзывают по зерну вниз. Сходом средней части стола получают смесь шелушеных и нешелушеных зерен, которую возвращают в машину для повторного сепарирования.
Крупоотделители БКО по сравнению с падди-машинами имеют меньшие габариты, однако в процессе работы их ячейки постепенно забиваются мучкой, что ухудшает процесс крупоотделения.
Самосортирующие или самотечные крупоотделители применяют для разделения шелушеных и нешелушеных зерен риса и овса. Смесь продуктов, свободно двигаясь по наклонной поверхности, самосортируется. В качестве рабочей поверхности используют сито. Для улучшения процесса самосортирования верхнюю часть сита закрывают тканью (обычно брезентом). На открытый участок сита поступает уже предварительно рассортированная смесь. Находящиеся в нижнем слое смеси шелушеные зерна перемещаются по ситу и постепенно просеиваются. Нешелушеные зерна, находящиеся в верхнем слое, не успевают просеяться и удаляются сходом с сит (рисунок 32).
Количество схода и прохода регулируют, изменяя длину ткани. С увеличением длины закрытого участка сита содержание нешелушеных зерен в проходе снижается. Работу крупоотделителя регулируют также изменением угла наклона сита. Для улучшения эффективности сепарирования применяют двукратное сепарирование смеси на двухъярусных крупоотделителях. Получаемые при этом продукты представляют собой ядро, нешелушеное зерно и их смесь, напоминающую по качеству исходный продукт. Смесь ядра и нешелушенного зерна направляют на повторное сепарирование.
Преимущества самотечных крупоотделителей – простота конструкции и высокий технологический эффект при последовательном применении нескольких установок.

1 – ткань; 2 – сито; I – смесь шелушеного и нешелушеного зерна; II – нешелушеное зерно; III – ядро.
Рисунок 32 – Схемы одноярусного (а) и двухъярусного (б) самотечных крупоотделителей.
При недостаточно высокой технологической эффективности различных крупоотделительных машин необходимо последовательно обрабатывать продукт на двух-трех машинах. При этом с первой машины стремятся получить один из продуктов, не нуждающийся в последующей сортировке, т. е. либо свободный от шелушеных зерен, либо с минимальным содержанием нешелушеных зерен. Оставшийся продукт, представляющий собой смесь шелушеных и нешелушеных зерен, направляют на вторую машину.
Оценка эффективности крупоотделения. Воспользуемся схемой распределения продуктов в крупоотделительной машине (рисунок 33). Обозначим концентрацию шелушеных и нешелушеных зерен в исходном продукте К и Н, количество полученных фракций – А и В, концентрацию шелушеных и нешелушеных зерен в продукте А – К1 и Н1 , а в продукте В – К2 и Н2 (все величины выражены в процентах). Примем, что в продукте А выделяют преимущественно шелушеные зерна, а в продукте В – нешелушеные. Тогда К1 > К и Н2 > Н.
К+Н=100 %

К1 К1+Н1=100 % К2
Н1 К2+Н2=100 % Н2Рисунок 33 – Схема распределения продуктов в крупоотделительной машине
Эффективность разделения смеси можно определить полнотой выделения шелушеных зерен, а также нешелушеных.
Е=; Е= (11)
Полученные по этим формулам значения будут одинаковы. Максимальная эффективность, равная единице, будет достигнута при полном разделении компонентов; нулевая – когда концентрация шелушеных и нешелушеных зерен в обоих продуктах после разделения смеси будет равна исходной.
2.4.3 Шлифование и полирование крупы
Шлифование крупы предназначено для повышения потребительских свойств крупы и улучшения внешнего вида. В процессе шлифования удаляют с поверхности шелушеного или дробленого зерна плодовые и семенные оболочки, частично алейроновый слой и зародыш, а при дроблении ядра частицам придают округлую форму.
Шелушеное зерно (ядро), за исключением гречневого ядра, не является готовой крупой. Ядро становится крупой после шлифования и полирования. Шлифование крупы способствует улучшению ее цвета, характерного для эндосперма данной культуры, поскольку плодовые и семенные оболочки отличаются от эндосперма по цвету. Например, темное ядро риса после шлифования становится белым. В результате удаления наружных слоев ядра и зародыша, содержащего много жира, повышается стойкость крупы при хранении. Шлифованная крупа быстро варится, увеличивается ее привар.
При шлифовании постепенно истираются наружные части ядра в результате его интенсивного трения об абразивную или другую шероховатую поверхность, а также взаимного трения ядер друг о друга. Вследствие довольно интенсивного механического воздействия некоторые ядра дробятся. Поэтому эффективность производства крупы в значительной мере зависит от технического состояния шлифовальных машин и режимов обработки ядра.
Для шлифования крупы применяют шелушильно-шлифовальные машины А1-ЗШН-3 и вальцедековые станки (для пшена). Однако наибольшее распространение получили специальные шлифовальные машины. Эти машины применяют в основном для шлифования рисового и овсяного ядра. К специальным машинам относят шлифовальные поставы РС-125 и шлифовальные машины А1-БШМ.
Ядро обрабатывается в рабочей зоне между вращающимся на вертикальном валу абразивным коническим барабаном и ситовой обечайкой. Для предотвращения кругового движения ядра вместе с барабаном в обечайке предусмотрены продольные пазы, где установлены распределительные колодки из пищевой резины, задерживающие продукт.
Эффективность шлифования регулируют поднятием или опусканием барабана, в результате чего изменяется также положение резиновых колодок, которые могут придвигаться или удаляться от барабана.
Недостатки шлифовального постава – большие габариты, сложность обслуживания и ремонта, невысокая производительность, образование значительного количества битого ядра.
Шлифовальная машина А1-БШМ-2,5 отличается горизонтальным расположением вала, на котором расположены корундовые кольца, цилиндрической ситовой обечайкой. Она более производительна.
Машина А1 -ЗШН-3 предназначена в основном для шлифования и полирования дробленой крупы – перловой, ячневой, пшеничной, кукурузной, а также гороха.
Степень шлифования ядра может оцениваться изменением зольности крупы, ее белизной, количеством образовавшейся мучки. В практических условиях эффективность шлифования определяют, сравнивая крупу с эталонами.
Помимо шлифования для некоторых видов круп применяют полирование, улучшающее внешний вид крупы. При полировании с поверхности ядра удаляется мучка, оставшаяся после шлифования, заглаживаются царапины, крупа становится более светлой и яркой. Для полирования применяют те же шлифовальные машины, в которых используют более мелкий абразивный материал.
Для улучшения внешнего вида рисовой и гороховой крупы ее полируют в поставах. Полированная крупа имеет гладкую, блестящую поверхность. Этот процесс способствует повышению содержания доброкачественного ядра. Однако полирование применяют редко из-за отсутствия эффективно работающего оборудования.
2.4.4. Дробление ядра
В производстве некоторых видов крупы предусмотрено дробление или резание шелушеного или нешелушеного ядра. Эту технологическую операцию применяют при переработке ячменя в перловую и ячневую крупу, пшеницы в Полтавскую крупу, а также кукурузы в дробленую крупу. Для дробления и резания ядра устанавливают вальцовые станки, дисковые и барабанные дробилки. При дроблении ядра необходимо получить максимальное количество крупных частиц ядра и минимальный выход мучки и других мелких продуктов. Полученные продукты дробления ядра сортируют в рассевах с разделением на фракции по крупности, которые в дальнейшем шлифуют для придания частицам крупы округлой формы.
Контроль крупы, побочных продуктов и отходов завершает технологический процесс производства крупы. Его применяют индивидуально для различных культур с учетом требований к качеству крупы, побочных продуктов и отходов
2.5 Частная технология производства крупы
2.5.1 Производство пшена
Лучшим сырьем для выработки крупы служит крупное, хорошо выравненное просо. Содержание ядра в крупяном просе должно быть не менее 74 %, а сорной примеси не более 3 %.
Для основной очистки проса от примесей используют трехкратную последовательную обработку в воздушно-ситовых сепараторах, где выделяют сорную примесь, недоразвитое просо (остряк) и мелкую фракцию проса (проход нижнего сита с отверстиями размером 1,7×20 мм).
Крупную фракцию проса сортируют в рассевах или крупосортировках, где разделяют на две фракции по крупности и выделяют дополнительно крупные примеси. Крупную и мелкую фракции проса раздельно обрабатывают в камнеотделительных машинах, а после них обе фракции смешивают и направляют в шелушильное отделение. ГТО проса не проводят. Отходы контролируют в буратах.
Просо шелушат в дву- или однодековых вальцедековых станках последовательно пропуская продукты соответственно через две или четыре системы станков. Рабочую поверхность валка покрывают абразивной массой, деку изготавливают из резинотканевых пластин. В продукте, полученном с последней системы шелушения, содержание нешелушеных зерен не должно превышать 1 %, а количество дробленого ядра не более 5,0 %. После каждой системы шелушения продукт дважды провеивают в аспираторах для отделения лузги, мучки и дробленого ядра.
Полученное ядро направляют на шлифовочную систему. Для этого используют вальцедековые станки и винтопрессовую машину. В результате шлифования пшена с его поверхности удаляют плодовые и семенные оболочки, значительную часть зародыша (у 65...80 % ядер); поверхность становится матовой, шероховатой. Изменяется также химический состав пшена: снижается содержание белка, жира, золы, клетчатки и повышается содержание крахмала. Уменьшается также время развариваемости крупы. Шлифование ядра вызывает увеличение выхода мучки на 4...5%, что является отрицательным. Поэтому длительное шлифование приводит к возрастанию выхода мучки и ухудшению потребительских свойств крупы.
В случае применения для шлифования пшена винтопрессовых машин выход пшена снижается на 5 %, конечный продукт при этом называют «пшено быстроразваривающееся». Выход пшена снижается за счет повышения выхода дробленки на 1 % и мучки – на 4 %.
Шлифованное пшено дважды провеивают и контролируют в рассеве или крупосортировке. Дробленку контролируют в рассевах, затем провеивают в воздушных сепараторах. Содержание целого ядра в дробленке не должно превышать 2 % ее массы.
Мучку контролируют в рассевах. Содержание целого ядра в мучке не допускается. Контроль лузги проводят также в рассевах и последующим провеиванием для выделения целого и дробленого ядра. В лузге допускается содержание зерна проса, ядра и его частиц не более 1,0 % массы лузги.
При переработке проса базисных кондиций установлены следующие нормы выхода продукции (таблица 11).
Таблица 11 – Нормы выхода крупы, побочных продуктов и отходов при переработке проса
Продукт Выход, %
Пшено шлифованное 65,0
Дробленка кормовая 4,0
Мучка кормовая 7,5
Лузга 15,5
Отходы I и II категорий 7,0
Усушка 0,5
Отходы III категории и механические потери 0,5
Всего 100,0
2.5.2 Производство гречневой крупы
Гречневую крупу относят к числу наиболее ценных видов крупы, ее используют в диетическом питании. Различают два вида гречневой крупы: пропаренную и непропаренную. К крупе-ядрице относят целые и надколотые ядра гречихи, не проходящие через сито с размером отверстий 1,6×20 мм. Продел представляет собой расколотые на части ядра гречихи, проходящие через сито с отверстиями 1,6×20 мм и идущие сходом с металлотканого сита № 08.
Особенность подготовки гречихи к переработке – широкое использование при сепарировании сит с треугольными отверстиями; для более эффективного выделения трудноотделимых примесей применяют фракционный метод очистки зерна. Зерно после двукратной обработки в сепараторах разделяют в крупяном рассеве на крупную и мелкую фракции, каждую из которых направляют на самостоятельное сепарирование. Минеральные примеси сосредоточены в основном в мелкой фракции, поэтому ее направляют в камнеотделительные машины. Длинные примеси выделяют на триере. При подготовке гречихи применяют ГТО.
ГТО гречихи позволяет изменять структурно-механические свойства гречихи и ее анатомических частей: повышается прочность ядра, и оно меньше дробится, возрастает хрупкость оболочек. В результате увеличивается выход ядрицы на 7...10 % при одновременном снижении выхода продела, повышается также общий выход крупы. Качество вырабатываемой крупы также улучшается: сокращается время варки каши до 20...25 мин, крупа приобретает приятный запах и вкус. Крупа, выработанная из пропаренной гречихи, хорошо хранится.
Воднотепловую обработку гречихи проводят в пропаривателях периодического действия, горизонтальных шнековых сушилках и охладительных колонках.
Подготовленную гречиху направляют в шелушильное отделение. В шелушильном отделении гречиху сортируют по крупности, шелушат, сортируют продукты шелушения, контролируют крупу и отходы. Гречиху в шелушильном отделении сортируют на пять-шесть фракций с интервалом размеров сит с треугольными отверстиями 0,5 мм. При этом средние размеры зерновок смежных фракций отличаются на 0,2...0,3 мм. В процессе калибрования дополнительно отделяют трудноотделимые примеси на ситах с треугольными отверстиями.
Деление зерна гречихи на большое число фракций вызвано необходимостью уменьшить дробление ядра в процессе шелушения и повысить эффективность выделения ядра, что достигается при обработке однородных по крупности фракций. Полученные фракции гречихи направляют параллельными потоками на вальцедековые станки для шелушения. В связи с высокой хрупкостью ядра гречихи коэффициент шелушения зерна сравнительно невысок, особенно для мелких фракций.
Продукты шелушения гречихи каждой фракции сортируют раздельно в рассевах.
Таблица 12 – Нормы выхода крупы, побочных продуктов и отходов при переработке гречихи
Продукт Выход, %
С ГТО Без ГТО
Крупа ядрица 62,0 56,0
Крупа продел 5,0 10,0
Итого крупы 67,0 66,0
Мучка кормовая 3,5 6,0
Лузга 20,8 19,3
Отходы I и II категорий 6,5 7,0
Усушка 1,5 1,0
Отходы III категории и механические потери 0,7 0,7
Всего 100,0 100,0
Для разделения смеси шелушеных и нешелушеных зерен в рассевах используют сита с круглыми отверстиями, диаметр которых на 0,2...0,3 мм меньше размера отверстий сита, сходом с которого получена данная фракция. В результате сходом с сит получают смесь нешелушеных зерен и лузги, которую отвеивают в аспираторе, а нешелушеное зерно возвращают в вальцедековый станок. Проходом сит получают смесь ядрицы, лузги, продела и мучки. Ядрицу и продел разделяют на ситах размером 1,6...1,7×20 мм, мучку выделяют проходом сита № 08. Для выделения лузги из продела его провеивают на аспирационных колонках.
При переработке гречневой крупы установлены следующие нормы выхода продукции (таблица 12).
2.5.3 Производство рисовой крупы
Одна из важнейших особенностей риса – чрезвычайная хрупкость его ядра, что снижает выход целой крупы при переработке. При неправильном хранении отдельные зерна риса могут желтеть, что ухудшает внешний вид крупы и не позволяет вырабатывать крупу высоких сортов. Наличие в партиях зерен с красными оболочками вызывает необходимость интенсивного шлифования ядра, что снижает выход крупы.
При подготовке риса к переработке его в первом сепараторном проходе делят на две фракции по крупности на ситах с отверстиями диаметром 3,6...4,0 мм. Каждую фракцию очищают от примесей на воздушно-ситовых сепараторах, затем зерно просеивают в рассеве для дополнительного выделения примесей и мелкого зерна. Минеральную примесь выделяют из мелкой фракции зерна риса в камнеотделительных машинах. Для выделения легких примесей каждая фракция зерна подвергается два раза очистке в воздушных сепараторах.
Очищенное зерно крупной и мелкой фракций направляют двумя потоками в шелушильное отделение. Для шелушения риса используют станки с обрезиненными вальцами. На отдельных заводах применяют также шелушильные постава. Коэффициент шелушения должен составлять не менее 85 % при выходе дробленого ядра не более 2 %.
Продукты шелушения сортируют в рассевах и падди-машинах. Эти продукты содержат нешелушеные зерна, целое и дробленое ядро, мучку и лузгу. В рассевах эти продукты разделяют на четыре фракции.
Первую фракцию, состоящую в основном из нешелушеных зерен и лузги, получают сходом с верхнего яруса сит (сита с отверстиями диаметром 5,0...5,5 мм), подвергают двукратному сепарированию в воздушных сепараторах, где выделяют лузгу, а нешелушеное зерно направляют для повторного шелушения на сходовую систему.
Вторую фракцию – смесь целого ядра, нешелушеных зерен и лузги получают сходом второго яруса сит рассева (сито с отверстиями диаметром 3,6...4,0 мм) и направляют для выделения лузги в воздушные сепараторы, а затем в падди-машины для разделения ядра и нешелушеного зерна. После падди-машины нешелушеные зерна поступают на сходовую шелушильную систему, а ядро – на первую систему шлифования.
Третью фракцию – смесь шелушеного зерна, дробленого ядра и лузги выделяют сходом с нижнего яруса сит (сито с отверстиями диаметром 1,5 мм), ее подвергают двукратному сепарированию в воздушных сепараторах.
Четвертую фракцию – мучку получают проходом нижнего яруса сит (сито с отверстиями диаметром 1,5 мм) и направляют на контроль.
Целое и дробленое ядро риса шлифуют в шлифовальных поставах с коническим барабаном. Для шлифования ядра риса предусмотрено четыре основных системы и одна система шлифования только дробленого риса. Режим работы шлифовальных машин должен обеспечить тщательную обработку периферических частей ядра при минимальном его дроблении. Крупа после шлифования должна иметь характерный для эндосперма риса белый цвет, не содержать на поверхности остатков семенных оболочек.
После шлифования целое и дробленое ядро риса направляют для сортирования в рассев, а затем в падди-машины для выделения оставшихся нешелушеных зерен. На этом технологический процесс завершается.
Полученные в технологическом процессе производства рисовой крупы лузгу и мучку контролируют для выделения оставшегося в них ядра. Лузгу контролируют в воздушных сепараторах. Количество дробленого ядра (сход сита с отверстиями диаметром 1,5 мм) в лузге не должно превышать 1 % массы лузги. Мучку контролируют в рассевах. Содержание ядра в мучке не должно превышать 0,5 % от ее массы.
Мучка рисовая – это ценный кормовой продукт. Поскольку ее получают из периферийных частей ядра, то она содержит значительное количество жира, белка и крахмала, а также витаминов группы В и других биологически ценных веществ, находящихся в поверхностных слоях эндосперма риса-зерна. Лузгу рисовую считают малоценным продуктом и поэтому направляют ее в отходы.
Установленные нормы выхода готовой продукции при переработке риса приведены в таблице 13.
Таблица 13 – Нормы выхода крупы, побочных продуктов и отходов при переработке риса-зерна
Продукт Выход, %
Рис шлифованный 55,0
Рис дробленый 10,0
Итого крупы 65,0
Мучка кормовая 12,2
Лузга 18,4
Отходы I и II категорий 3,0
Усушка 0,7
Отходы III категории и механические потери 0,7
Всего 100,0
2.5.4 Производство овсяных продуктов
Из ядра овса в зависимости от способов его обработки производят различные виды крупяных продуктов: овсяная крупа недробленая, овсяные хлопья «Геркулес» и «Экстра», овсяная мука – толокно.
Крупа овсяная недробленая представляет собой ядра овса. Ее получают пропариванием, шелушением овса и шлифованием ядра. Овсяные хлопья вырабатывают из недробленой крупы высшего сорта путем пропаривания крупы (варки), сушки, плющения и охлаждения.
Толокно представляет собой муку, вырабатываемую путем измельчения ядра овса в вальцовых станках и просеивания на ситах № 29 и № 32.
Для очистки овса применяют двукратный пропуск зерна через воздушно-ситовые сепараторы. После второго сепарирования овес разделяется на две фракции: крупную и мелкую. Крупную фракцию направляют в овсюгоотборочную машину для выделения длинных примесей, а мелкую – в сортировку для удаления мелких примесей, затем в куколеотборочную машину для выделения коротких примесей. Далее зерно поступает на гидротермическую обработку: пропаривание, сушку, охлаждение.
Полученные в подготовительном отделении крупную и мелкую фракции овса раздельными потоками подают в шелушильные постава или обоечные машины. Наиболее часто для шелушения используют шелушильные поставы и центробежные шелушители, реже – обоечные машины. Каждую фракцию овса шелушат на двух системах. Особенность сортирования продуктов шелушения овса состоит в необходимости их разрыхления в процессе сортирования в результате большого содержания жира в периферических частях овса и попадания его в мучку, лузгу. При этом волоски опушения овса легко слипаются и скатываются в комки. Такие продукты трудно сортировать, необходимо постоянное их разрыхление, что достигается в центрофугалах, а иногда и в буратах. После выделения лузги и обработки на падди-машинах полученное ядро шлифуют, продукты контролируют на ситах, падди-машинах и аспираторах.
Для получения овсяных хлопьев «Геркулес» целую крупу высшего сорта дополнительно очищают в крупосортировках, аспираторах и падди-машинах. Очищенную крупу пропаривают, затем отволаживают в течение 20...30 мин и плющат в вальцовых станках с гладкими вальцами при отношении скоростей 1:1. Толщина плющеного ядра не должна превышать 0,5 мм. Полученные хлопья подсушивают до влажности 12,5 % на ленточных сушилках, охлаждают, отвеивают мучку и частицы пленок в аспирационной колонке, фасуют.
На крупозаводах вырабатывают также хлопья «Экстра» трех номеров. Хлопья «Экстра» № 1 вырабатывают из целой крупы по примерно такой же технологии как и «Геркулес», а хлопья «Экстра» № 2 и 3 – из разрезанной на специальных крупорезках крупы, они более мелкие и тонкие, длительность варки составляет соответственно 10 и 5 мин.
Толокно получают из овсяного ядра, подвергнутого глубокой ГТО. Очищенное от примесей зерно замачивают на 2 ч водой, нагретой до 35 °С. Затем его пропаривают при давлении 0,15...0,20 МПа в течение 1,5...2 ч, после чего высушивают в паровых сушилках до влажности 5...6 %. Из охлажденного зерна вырабатывают по обычной схеме крупу, которую размалывают в вальцовых станках на рифленых валках. Толокно получают просеиванием на капроновых ситах № 29 и 32. В результате ГТО в овсе происходит частичный гидролиз крахмала с образованием легкоусвояемых организмом человека декстринов и сахаров, поэтому толокно используют для детского и диетического питания.
Нормы выхода крупы, крупяных и побочных продуктов, а также отходов при переработке овса базисных кондиций представлены в таблице 14.
Таблица 14 – Нормы выхода крупы, крупяных продуктов, побочных продуктов и отходов при переработке овса в крупу
Продукт Выход, %
Недробленая крупа Недробленая крупа с хлопьями Толокно
Крупа 45,0 39,5 -
Хлопья - 5,5 -
Толокно - - 52,0
Итого 45,0 45,0 52,0
Мучка и дробленка кормовая 15,5 16,0 9,5
Лузга 27,0 27,0 26,0
Отходы I и II категорий 2,8 2,8 1,3
Отходы III категории, механические потери 0,7 0,7 0,7
Мелкий овес 5,0 5,0 5,0
Усушка 3,5 3,5 5,5
Всего 100,0 100,0 100,0
2.5.5 Производство ячменной крупы
Из ячменя вырабатывают перловую и ячневую крупу. Особенность их производства состоит в способах обработки освобожденного от цветковых пленок ядра. В процессе производства перловой крупы целое и частично дробленое ядро ячменя шлифуют и полируют, ячневой крупы полирование ядра не производят, его измельчают в вальцовых станках до определенной крупности.
В зависимости от крупности перловую крупу делят на пять номеров, ячневую – на три (таблица 15).
Таблица 15 – Крупность ячменной крупы
Продукт Диаметр отверстий смежных сит, мм
Проход Сход
1 2 3
Перловая крупа
1 4,0 3,0
2 3,0 2,5
3 2,5 2,0
4 2,0 1,5
Продолжение таблицы 15
1 2 3
5 1,5 056*
Ячневая крупа
1 2,5 2,0
2 2,0 1,5
3 1,5 056*
*Номер сита.
Зерно очищают от примесей на двух-трех системах воздушно-ситовых сепараторов, камнеотделительных машинах и триерах-куколеотборниках. На первой системе сепарирования ячмень разделяют на две фракции: крупную (сход с сита 2,4х20 мм) и мелкую – проход через это сито. Крупную фракцию направляют на вторую систему сепарирования, а мелкую фракцию – на третью систему, где проходом сита с отверстиями диаметром 1,6 мм выделяют мелкие примеси (некормовые отходы). Крупная фракция ячменя поступает в овсюгоотборочную машину для выделения длинных примесей, а мелкая – в куколеотборочную для выделения куколя. После триеров зерно направляют в камнеотделительные машины для выделения минеральных примесей. На этом очистка зерна ячменя завершается, и оно поступает на шелушение. Шелушение ячменя четырехкратное. На первых двух системах применяют обоечные машины, а на последующих – машины А1-ЗШН-3. Допускается применение трех систем шелушения. В результате шелушения получают шелушеное целое и частично раздробленное ядро ячменя, так называемый пенсак, который направляют на шлифование и полирование. Пенсак должен соответствовать следующим требованиям: количество нешелушеных зерен не более 5 %, а дробленых не более 50 %.
Перловая крупа представляет собой шлифованный и полированный пенсак. Для ее получения пенсак направляют на шлифовально-полировальные машины А1-ЗШН-3, в которых его трехкратно шлифуют и после отсеивания мелкой крупы крупную фракцию обрабатывают на трех системах полирования. Крупную фракцию пенсака после третьей системы полирования дополнительно обрабатывают на сходовой системе. Полученную смесь крупы сортируют по номерам в рассевах, провеивают в воздушных сепараторах а затем контролируют по наличию металломагнитной примеси в магнитных аппаратах.
Ячневая крупа – дробленый до определенной крупности пенсак. В процессе производства ячневой крупы очистку и шелушение ячменя проводят по такой же схеме, как и для выработки перловой крупы, т. е. получают шелушеный ячмень (пенсак) по аналогичной схеме, а в дальнейшем его перерабатывают для получения ячневой крупы.
Для полного отделения цветковых пленок с поверхности пенсака его дополнительно шлифуют на одной-двух машинах А1-ЗШН-3, а затем измельчают последовательно на четырех системах в вальцовых станках и сортируют в рассевах.
Полученную ячневую крупу каждого номера провеивают в воздушных сепараторах и контролируют по наличию металломагнитной примеси.
Мучку контролируют в рассевах на металлотканых ситах. Содержание частиц ядра в мучке не должно превышать 5% по отношению к ее массе.
Контроль лузги производят на бурате, проходом которого выделяют мучку, а полученную сходом лузгу провеивают в воздушных сепараторах для выделения оставшегося ядра.
Установленные нормы выхода готовой продукции при переработке ячменной крупы приведены в таблице 16.
Продукт Выход крупы, %
перловой Ячневой
Крупа перловая
№ 1 - 2 36,0 № 3 - 4 8,0 № 5 1,0 Крупа ячневая
№ 1 15,0
№ 2 43,0
№ 3 7,0
Итого 45,0 65,0
Мучка кормовая 40,0 18,,0
Лузга 7,0 7,0
Отходы I и II категорий 1,0 3,0
Отходы III категории и механические потери 0,7 0,7
Мелкий ячмень 5,0 5,0
Усушка 1,3 1,3
Всего 100,0 100,0
Таблица 16 – Нормы выхода готовой продукции
2.5.6 Производство пшеничной крупы
Пшеничную крупу вырабатывают из зерна твердой пшеницы, в отдельных случаях – из высокостекловидной мягкой пшеницы.
Крупу подразделяют на два вида: Полтавскую и Артек, которые различаются по крупности частиц (таблица 17). Крупу Полтавскую по крупности делят на четыре номера.
Схема очистки и подготовки зерна пшеницы к переработке в крупу включает трехкратное сепарирование в воздушно-ситовых сепараторах, выделение минеральной примеси в камнеотделительных машинах, выделение коротких и длинных примесей в триерах, увлажнение и отволаживание зерна, очистку поверхности и предварительное шелушение зерна в обоечных машинах с абразивным цилиндром.
Таблица 17 – Классификация пшеничной крупы и диаметр отверстий сит
Продукт Диаметр отверстий смежных сит, мм
Проход Сход
Полтавская №1 3,5 3,0
Полтавская №2 3,0 2,5
Полтавская №3 2,5 2,0
Полтавская №4 2,0 1,5
Артек 1,5 № 063
Для повышения эффективности отделения оболочек зерна и снижения дробимости эндосперма пшеницу увлажняют до 14... 15% и отволаживают в бункере в течение 0,5...2,0 ч до направления в обоечные машины для предварительного шелушения. Предварительное шелушение пшеницы заключается в последовательной обработке на двух обоечных системах с провеиванием зерна в воздушных сепараторах после каждой системы.
Количество дробленых зерен после каждой обоечной машины не должно превышать 15% по отношению к поступившему зерну.
Переработку зерна осуществляют путем трехкратного шлифования и последующего полирования зерна в машинах А1-ЗШН-3. Основное шлифование зерна пшеницы состоит в последовательной обработке на трех системах А1-ЗШН-3.
Шлифованное зерно дробят в вальцовом станке. Режим дробления крупного зерна в вальцовом станке обеспечивает крупное дробление при минимальном выходе мелких мучнистых продуктов для получения большего количества первых (крупных) номеров крупы.
Полирование крупной и мелкой фракций крупы проводят раздельно на трех системах Al-ЗШН-З. После завершения полирования каждой фракции крупы ее сортируют по номерам, провеивают в воздушных сепараторах и после контроля наличия металломагнитной примеси направляют в бункера готовой продукции.
Нормы выхода крупы, побочных продуктов и отходов при переработке пшеницы приведены в (таблице 18).
Таблица 18 – Нормы выхода крупы, побочных продуктов и отходов при переработке пшеницы
Продукт Выход крупы, %
1 2
Крупа «Полтавская» № 1 и 2 8,0
Крупа «Полтавская» № 3 и 4 43,0
Крупа «Артек» 12,0
Итого крупы 63,0
Мучка кормовая 30,0
Отходы I и II категорий 5,3
Продолжение таблицы 18
1 2
Отходы III категории и механические потери 0,7
Усушка 1,0
Всего 100,0
2.5.7 Производство гороховой крупы
Горох – это ценная зернобобовая культура. На крупяных заводах из него вырабатывают крупу – горох лущеный целый и колотый, которая обладает высокими пищевыми достоинствами.
К целому шелушеному полированному гороху относят горох с неразделенными семядолями, удаленными семенными оболочками и отполированной поверхностью. К колотому шелушеному полированному гороху относят горох с разделенными семядолями, удаленными семенными оболочками и отполированной поверхностью.
Схема очистки и подготовки гороха к шелушению включает двукратную последовательную очистку в воздушно-ситовых сепараторах и водотепловую обработку гороха.
В процессе пропаривания гороха семенная оболочка интенсивно поглощает влагу, набухает и частично отстает от семядолей. При подсушивании гороха оболочка подсыхает быстрее ядра и разрывается, нарушая тем самым ее связь с ядром, что облегчает процесс шелушения гороха и повышает его эффективность как по количеству снятых оболочек, так и по уменьшению колотого гороха.
Вместо пропаривания можно применить увлажнение гороха на 2,0..2,5 % в увлажнительных аппаратах с последующим кратковременным отволаживанием в бункеpax не более 20...30 мин. При увлажнении и отволаживании гороха достигается тот же эффект, что и при пропаривании, однако общая эффективность этого метода несколько ниже, чем пропаривание. Пропаренный или увлажненный горох подсушивают в вертикальной сушилке до влажности 14...15 %.
Горох перерабатывают, предварительно разделив на две примерно равные по массе фракции – крупную и мелкую (на ситах 6,0...7,0 мм). Каждую фракцию двукратно шелушат и шлифуют в машинах А1-ЗШН-3. Продукты шелушения сортируют в рассевах. Целый горох получают сходом с сита размером 4,0 х 20 мм для крупной фракции и размером 3,0 х 20 мм – для мелкой. Сходом сита с отверстиями диаметром 3 мм отбирают колотый горох, проходом этого сита и сходом сита с отверстиями диаметром 1,5 мм – сечку, проходом сита с отверстиями диаметром 1,5 мм – мучку.
Целый горох направляют на полирование в полировальные щеточные машины. Полируют также колотый горох. Целый и колотый горох после полирования провеивают в воздушных сепараторах, контролируют по наличию металломагнитной примеси и направляют в готовую продукцию.
Установленные нормы выхода готовой продукции при переработке гороха приведены в таблице 19.
Таблица 19 – Нормы выхода крупы, побочных продуктов и отходов при переработке пшеницы
Продукт Выход крупы, %
Горох шелушенный целый 47,0
Горох целый шелушенный колотый 30,0
Итого крупы 77,0
Сечка и мучка 6,5
Лузга 6,0
Мелкий горох 5,0
Отходы I и II категорий 1,0
Отходы III категории и механические потери 0,5
Усушка 4,0
Всего 100,0
2.5.8 Производство кукурузной крупы
Зерно кукурузы отличается наличием крупного зародыша (8...14 % массы зерна), содержащего большое количество жира и белка.
Из кукурузы получают пятиномерную шлифованную крупу, а также крупную крупу для производства кукурузных хлопьев и мелкую – для получения кукурузных палочек.
Кукурузная крупа представляет собой частицы ядра кукурузы различной формы, освобожденные от плодовых оболочек и зародыша. Пятиномерная шлифованная крупа представляет собой частицы ядра с зашлифованной поверхностью и закругленными гранями. Крупную крупу для хлопьев и мелкую для палочек не шлифуют.
Классификация кукурузной шлифованной крупы по номерам совпадает с классификацией перловой крупы. Крупную крупу для хлопьев получают проходом сита с отверстиями диаметром 7 мм и сходом сита с отверстиями диаметром 5 мм. Мелкую крупу для выработки хрустящих палочек получают проходом сита № 1,2 и сходом сита № 067. Выравненность крупы должна быть не менее 80 %.
Очистка и подготовка зерна кукурузы к переработке в крупу включает две системы сепарирования в воздушно-ситовых сепараторах, удаление минеральных примесей в камнеотделительной машине, увлажнение в увлажнительных машинах, а затем отволаживание.
Проводимая гидротермическая обработка способствует лучшему отделению плодовых оболочек и особенно зародыша. Технология переработки зерна в крупу предусматривает обязательное отделение зародыша.
Гидротермическую обработку зерна кукурузы применяют для наиболее полного отделения зародыша, который, будучи увлажненным, повышает свою пластичность, прочность и поэтому при дроблении кукурузы легко отделяется, не разрушаясь. Зародыш отделяют, так как он из-за повышенного содержания в нем жира быстро портится и снижает стойкость крупы при хранении. Кроме того, зародыш – ценное сырье для получения кукурузного масла.
Зерно измельчают в специальных дробилках-дежерминаторах или в вальцовых станках, продукты размола подсушивают (если их влажность превышает 16 %) и сортируют на фракции по крупности. Каждую из фракций обрабатывают в аспирационной колонке и на пневмосортировальном столе.
Все фракции дробленого зерна кукурузы шлифуют последовательно на четырех системах. После каждой шлифовочной системы продукты провеивают в воздушных сепараторах, а затем сортируют в рассевах для выделения мучки. Полученную смесь крупки сортируют по номерам в рассевах или крупосортировках, затем провеивают в аспирационных колонках и контролируют по наличию металломагнитной примеси.
В технологическом процессе производства крупной кукурузной крупы для хлопьев и мелкой для палочек применяют такое же построение этапа очистки и подготовки зерна кукурузы, как и при выработке пятиномерной крупы. Особенность этого процесса состоит в более высоком увлажнении кукурузы (до 19...22 %) с последующим отволаживанием в течение 2 ч.
Подготовленное зерно кукурузы измельчают в барабанной дробилке, а затем подсушивают до влажности 15 %, провеивают в воздушных сепараторах и сортируют на три фракции. Первую фракцию (сход сита с отверстиями диаметром 8 мм) направляют на повторное измельчение, вторую (проход сита диаметром 8 мм и сход сита с отверстиями диаметром 5 мм) – в воздушный сепаратор, крупосортировку и пневмосортировальный стол для получения крупной крупы, а третью фракцию (проход сита с отверстиями диаметром 5 мм) после сортирования – в воздушные сепараторы и пневмосортировальные столы, а затем подают для последовательного измельчения в мелкую кукурузную крупу для палочек на четыре системы вальцовых станков.
Мелкую крупу получают в рассевах проходом металлотканого сита № 1,2 и сходом с сита № 067. Проходом сита № 067 выделяют кукурузную муку.
Установленные нормы выхода готовой продукции при переработке кукурузной крупы приведены в таблице 20.
Таблица 20 – Нормы выхода крупы, побочных продуктов и отходов при переработке кукурузы
Продукт Выход, %
1 2
Крупа шлифованная 40,0
Мука 15,0
Итого 55,0
Продолжение таблицы 20
1 2
Мучка 34,0
Зародыш 7,0
Отходы I и II категорий 3,0
Усушка 0,5
Отходы III категории и механические потери 0,5
Всего 100,0
2.5.9 Переработка различных культур по комбинированным схемам
Крупяные культуры выращивают в количествах, недостаточных для полной загрузки какого-либо крупяного завода. В этих случаях целесообразно на одном заводе перерабатывать не одну, а несколько культур.
При использовании для переработки крупяных культур одних и тех же машин возможно применение технологической схемы процесса с поочередной переработкой различных культур. Поскольку процесс подготовки крупяных культур различается сравнительно мало, технологическая схема переработки в основном определяется схемой шелушильного отделения.
По одной схеме можно перерабатывать следующие группы зерна крупяных культур: гречиху и просо, так как схемы шелушения включают вальцедековые станки; овес и рис, которые можно шелушить в поставах, а сортировать продукты шелушения с применением одинакового оборудования; ячмень (в перловую крупу), пшеницу, горох и кукурузу, для которых необходимо использование шелушильно-шлифовальных машин.
За основу комбинированной схемы принимают схему более сложного технологического процесса. Например, при переработке проса и гречихи используют схему переработки гречихи. При переходе на переработку проса меняют сита в сепарирующих машинах, исключают ГТО и предварительное сортирование зерна на фракции, заменяют деки в вальцедековых станках. Дополнительно в схеме применяют шлифование ядра, которое не требуется при переработке гречихи. Система перемещения продуктов должна позволять транспортировать продукты переработки зерна в соответствии со схемой процесса.
2.5.10 Технология крупы быстрого приготовления
Крупа используется для приготовления каши, плова, супа, различных гарниров. Для потребителя крупы важное значение имеет продолжительность варки крупы. Разные виды крупы требуют для варки от 20 до 180 минут. В особенности долго разваривается перловая и ячневая крупа. Поэтому издавна стоит вопрос о разработке технологии крупы быстрого приготовления.
Разработано много различных способов решения данной задачи. При этом крупа подвергается дополнительной обработке, включающей следующие операции: пропаривание, предварительная варка, плющение, вспучивание. Эти операции применяются самостоятельно или же в различных сочетаниях. Наиболее эффективным способом является вспучивание вследствие быстрого прогрева увлажненного зерна токами высокой частоты – микронизация, или же в условиях подвода мощного потока теплоты (например, инфракрасными лучами или же при непосредственном контакте с раскаленной металлической или керамической поверхностью); вспучивание пропаренного зерна происходит также в том случае, если резко снизить давление, от избыточного до нормального или даже отрицательного.
Все эти варианты обработки зерна основаны на том, что в эндосперме происходят глубокие преобразования структуры и биохимической характеристики, причем такие изменения имеют необратимый характер.
В увлажненном зерне при температуре свыше 80° С происходит разрушение крахмальных гранул и их клейстеризация, а белки подвергаются денатурации. Это заметно повышает интенсивность их насыщения влагой и дальнейшего преобразования их свойств. В особенности эффективно в этом смысле вспучивание зерна, когда структура его становится макропористой, ноздреватой. В результате такой обработки длительность варки крупы может быть сокращена в несколько раз. Такая крупа определяется как быстроразваривающаяся.
Еще более эффективным является применение экструзионной обработки. Эти продукты получили название сухих завтраков, т.к. они не требуют дополнительной кулинарной обработки (например, кукурузные палочки и т.п.). Полная готовность продуктов к употреблению достигается вследствие воздействия на него в экструдере высокой температуры и механической обработки под высоким давлением.
3 Технология комбикормов
Рост, развитие и продуктивность сельскохозяйственных животных, птиц и рыб в значительной мере зависят от их кормления. Полноценное кормление возможно лишь при сбалансированности рационов, которые должны удовлетворять потребности животных в питательных, минеральных и биологически активных веществах. Недостаток каких-либо веществ в корме приводит к тому, что для покрытия нормы его надо скармливать животным больше, чем требуется по содержанию, других веществ. Например, большинство зерновых культур богаты крахмалом, но бедны белком. Поэтому, чтобы животные получили необходимое количество белка, им скармливают большое количество зерна, что не только приводит к его нерациональному использованию, но и может нарушить обмен веществ и снизить продуктивность скота.
Смесь же зернового сырья с другими высокобелковыми продуктами намного эффективнее, так как в ней белок и крахмал находятся в соотношении более благоприятном для организма животного. В свою очередь, избыток некоторых элементов в корме, с. которым организм не может полностью справиться, вызывает нарушения обмена веществ, продуктивность животных падает. Например, избыток жиров, углеводов способствует накоплению сала.
Используя разный состав отдельных кормов, можно изготовить смесь, в которой содержание веществ будет представлено в необходимом количестве и соотношении. Ценность такой смеси может быть повышена посредством введения нее небольшого количества биологически активных веществ – витаминов, солей микроэлементов, антибиотиков и т. д.
В настоящее время основой кормов для сельскохозяйственных животных, птиц и рыб служат комбикорма. Это однородная смесь очищенных и измельченных до необходимой степени различных кормовых средств, составленных по научно основанным, рецептам. Они предусматривают необходимое сочетание различных компонентов, при котором обеспечивается наиболее эффективное использование питательных веществ.
В составе комбикорма можно использовать корма, содержащие питательные вещества, которые нельзя применять самостоятельно из-за плохого вкуса, запаха, структуры и т. д. При производстве комбикормов некоторые компоненты подвергают специальной обработке для повышения их питательности, а также добавляют недостающие биологически активные вещества в виде препаратов естественного происхождения, специальных препаратов микробиологического или химического синтеза и т. д. Комбикормам может быть придана форма, удобная для механизации кормления и уборки, для использования их животными, птицами, рыбами.
Использование комбикормов позволяет экономить кормовые ресурсы, и в том числе кормовое зерно, так же снижается расход кормов на единицу продукции; предоставляется возможность наиболее рационально использовать отходы, образующиеся в различных отраслях промышленности – пищевой, мукомольно-крупяной, мясомолочной и др.
При скармливании комбикормов значительно возрастает продуктивность животных, птиц, пушных зверей и рыб. Молодняк быстрее растет и лучше развивается, повышается его жизнеспособность. При однообразном питании, когда в суточном рационе преобладает один вид корма, снижается продуктивность, молодняк отстает в росте и развитии, увеличивается заболеваемость.
Для производства комбикормов в республике создана комбикормовая промышленность, в последние годы развивается производство комбикормов непосредственно в хозяйствах. Это позволяет более полно и рационально использовать имеющееся сырье, уменьшить затраты на его перевозку, снизить себестоимость и сократить потери продукции.
3.1 Характеристика продукции комбикормовой промышленности
Предприятия комбикормовой промышленности вырабатывают следующие виды продукции: полнорационные комбикорма; комбикорма-концентраты; белково-витаминные добавки (БВД); премиксы; карбамидный концентрат; кормовые смеси, заменитель цельного молока (ЗЦМ).
Комбикорма вырабатывают практически для всех видов сельскохозяйственных животных, птиц и рыб. По физической структуре комбикорма подразделяют на гранулированные, брикетированные, рассыпные, крупки, крошки; по кормовой ценности – на полнорационные и комбикорма-концентраты.
Комбикорма полнорационные удовлетворяют полную потребность животных и птицы в питательных веществах, микроэлементах, аминокислотах и витаминах.
Комбикорма полнорационные полностью обеспечивают потребность животных в питательных и биологически активных веществах в соответствии с их возрастом, полом и физиологическим состоянием, при их применении другие кормовые средства не требуются. Эти комбикорма вырабатывают в первую очередь для птицы.
Комбикорма-концентраты имеют повышенное содержание протеина, минеральных веществ и микродобавок. Их скармливают животным в ограниченном количестве как дополнение к зерновым, грубым и сочным кормовым средствам, для большего обеспечения биологически полноценного кормления. Предназначены эти комбикорма для крупного рогатого скота, свиней, кроликов и других животных.
Кормовые смеси – это несбалансированная композиция питательных веществ, вырабатываемая в связи с дефицитом сырья белкового происхождения, БАВ, жидких добавок. Скармливание кормовых смесей приводит к перерасходу кормовых единиц. Их изготовляют в основном для крупного рогатого скота на специальных установках крупных заводов из побочных продуктов крупяного производства (лузги, мучки) с добавлением мелассы, карбамида, мела, соли и других добавок.
Белково-витаминные добавки – это смесь высокобелковых и минеральных кормовых средств и микродобавок. Они не предназначены для непосредственного скармливания животных, их применяют на сельскохозяйственных предприятиях для производства комбикормов на основе зерна, травяной витаминной муки и других кормовых средств. При использовании БВД на предприятиях, расположенных при животноводческих хозяйствах, снижаются расходы на перевозку сырья, повышается оперативность в обеспечении животноводства комбикормами в необходимом ассортименте.
Премиксы представляют собой высокодисперсную однородную смесь биологически активных веществ (витаминов, антибиотиков, микроэлементов и т. п.) и наполнителя (мелких отрубей). Для обогащения комбикормов и БВД в них вводят премиксы в количестве соответственно 0,5...1,0 и 4...5 %.
Премиксы вырабатывают на специализированных предприятиях.
Карбамидный концентрат – это специальный вид кормовых добавок для взрослых жвачных животных, который вырабатывают из карбамида (мочевины), измельченного зерна и бентонитов. Карбамидный концентрат служит в качестве дополнительного источника белка, хотя сам белком не является. Ферментами, выделяемыми микроорганизмами преджелудков жвачных животных, карбамид разлагается на аммиак и диоксид углерода, затем эти соединения синтезируются ими в бактериальный белок, хорошо усваиваемый животными.
Заменитель цельного молока (ЗЦМ) изготовляют на основе сухого обезжиренного молока с добавлением крахмала, животных жиров, премиксов и других добавок, улучшающих питательную ценность, вкус, запах. ЗЦМ предназначен для выпойки телят, поросят и ягнят на крупных фермах и комплексах. ЗЦМ растворяют в теплой воде и выпаивают через специальные автопоилки.
3.2 Характеристика сырья для выработки комбикормов
Сырьё для производства комбикормов являются: кормовые средства растительного, животного и минерального происхождения; побочные продукты пищевой, маслоэкстракционной, мукомольно-крупяной, крахмалопаточной, свеклосахарной, бродильной промышленности; различные химические вещества – карбамид, аминокислоты, витамины, микроэлементы и др.
Основное сырье растительного происхождения – это зерно злаковых и зернобобовых культур; грубые корма – сено, кукурузные стержни, свекловичный жом, лузга ячменя и овса; сырье, богатое витаминами и минеральными веществами, – искусственно выращенные травяные корма, хвойная мука, морские водоросли.
Сырье животного происхождения – это молочные, мясные, рыбные продукты и специально подготовленные отходы их переработки. К сырью минерального происхождения относятся: поваренная соль, мел, известняк, ракушка, фосфаты и т. д.
Основой комбикормов является зерновое сырье. Общее количество зерна (ячменя, пшеницы, овса, кукурузы, проса, сорго) в составе комбикорма достигает 65... 70 %. Зерно злаковых культур содержит много углеводов (крахмала) и мало белков. Кроме того, протеин ряда зерновых культур (кукурузы, пшеницы и др.) является неполноценным, так как в нем некоторые аминокислоты содержатся в недостаточном количестве.
Один из лучших компонентов комбикормов – кукуруза. Она обладает хорошими вкусовыми качествами, ее охотно поедают животные и птица.
Содержание зернобобовых (бобов кормовых, люпина, нута, чины, чечевицы) может составлять в балансе 2...5 %. Бобовые культуры являются важным источником растительного белка, содержание которого от 20 до 35%.Их вводят в комбикорма для повышения содержания протеина. Недостаток некоторых зернобобовых заключается в наличии в семенах ингибиторов пищеварительных ферментов, что снижает перевариваемость белков в организме животных. Для разрушения (инактивации) этих ингибиторов зернобобовые подвергают влаготепловой обработке, например экструзии.
Кроме целого зерна в комбикормах широко применяют побочные продукты и отходы, получаемые при переработке зерна в муку и крупу. Побочные продукты, извлекаемые при производстве муки, – отруби и мучка. В структуре баланса отруби и мучки могут занимать 10... 15 %. Пшеничные и ржаные отруби состоят из раздробленных частиц оболочек зерна различного размера с примесью зародышей. Содержат большее или меньшее количество клетчатки и золы.
При переработке зерна различных культур в крупу получают кормовые мучки. Эти продукты по питательной ценности не намного уступают целому зерну, а по некоторым показателям, например по содержанию белка, витаминов, могут превосходить его. При производстве комбикормов используют также отходы, которые получают при очистке зерна от сорной и зерновой примесей. При этом особое внимание уделяют содержанию в них вредных примесей. Их количество не должно превышать норм, установленных для зерна продовольственных и фуражных культур.
Масличные культуры, как правило, в виде целого зерна в комбикорма не вводят. Используют побочные продукты, получаемые после извлечения из семян масла, а именно жмыхи и шроты. Если масло получают прессованием, отходы представляют собой жмыхи, если путем экстракции органическими растворителями – шроты. Жира остается в жмыхах до 7...9 %, в шротах до 2 % Чаще всего применяют жмыхи и шроты из подсолнечника и хлопка. Затем следуют шроты соевые, льняные, кунжутовые, арахисовые и других масличных культур. Жмыхи и шроты – ценные источники растительного белка, так как масличные культуры наряду с большим количеством масла содержат много белка. К тому же ценность белка масличных культур выше, чем злаковых и бобовых. Содержание белка в жмыхах и шротах достигает 40 %. Однако некоторые жмыхи и шроты содержат ядовитые вещества. Наиболее известные из них: госсипол, содержащийся в хлопчатниковом шроте, синильная кислота – в льняном. Наличие ядовитых веществ ограничивает ввод шротов в комбикорма. Их вводят только около 7 %.
Ценный источник протеина и каротина – травяная мука, ее получают из свежескошенной травы, высушенной в сушилках и размолотой в молотковых дробилках. В такой муке содержится много протеина (на уровне зерновых культур) и каротина – провитамина А. Травяную муку выпускают в рассыпном и гранулированном виде. Травяной муки вводят в комбикорма 1,5... 2,0 %. Таким же ценным сырьем является хвойная мука из хвои сосны, ели и т. д., лиственная мука из листьев деревьев, а также мука из морских водорослей. В эту же группу входят хвойная мука и из древесной зелени.
В качестве сырья для выработки комбикормов широко применяют продукты переработки растительного сырья в пищевой промышленности. Отходы сахарного производства – свекловичный жом и кормовая патока (меласса). Сухой свекловичный жом – высушенная стружка после извлечения из нее сахара – богат углеводами. Применяют жом в качестве замены зернового сырья, особенно при приготовлении комбикормов для жвачных животных.
Кормовая патока – меласса представляет собой вязкую жидкость, содержит около 50 % сахара, небелковые азотистые вещества, кальций, фосфор, микроэлементы (кобальт), обладает приятным вкусом и запахом. Ее вводят в состав комбикормов, получаемых в виде брикетов. Комбикорма с добавлением мелассы животные охотно поедают.
Побочные продукты крахмалопаточного производства – мезга, глютен, сухие кукурузные корма, спиртовой промышленности – сухая барда, пивоваренной – пивная дробина также широко используют в комбикормах.
К группе комбикормового сырья животного происхождения относят отходы мясной и рыбной промышленности, молочного производства, перопуховых, яйцеперерабатывающих и костеперерабатывающих предприятий. Эти продукты имеют очень высокое содержание протеина отличного качества, витаминов, солей микроэлементов. Наиболее высокое содержание протеина в кровяной (более 60 %), рыбной (более 50 %), мясной муке и других продуктах. Их вводят в состав комбикормов для растущих животных (поросят, телят, цыплят и др.), свиней мясного и беконного откорма, а также для птиц.
К кормам животного происхождения можно отнести и животные жиры, которые служат источниками энергии. Наиболее широко в комбикормах используют животные жиры (говяжий, свиной и т. д.). Температура плавления жира колеблется от 30 до 48 °С. Расплавленный жир хорошо перекачивается насосами. Нормы введения различных видов сырья животного происхождения в составе комбикормов составляют 5...15 %.
Богаты протеином и кормовые дрожжи, выращенные микробиологическим путем на различных субстратах: мелассе, гидролизном сахаре, очищенных жидких парафинах нефти и других углеводородах. Дрожжи содержат до 40 % протеина. В зависимости от технологии получения дрожжей они различаются физико-механическими свойствами, составом основных питательных веществ. Однако для всех дрожжей характерны высокое содержание важнейшей аминокислоты L-лизина, дефицит метионина и высокое содержание витаминов.
Из минеральных кормов в комбикорма добавляют поваренную соль, мел, известняк, кормовые фосфаты, ракушечную муку и крупу, доломитовую и известняковую муку, костную муку и др. Они служат для создания необходимого соотношения в комбикормах кальция и фосфора, натрия и калия. Кроме того, соль придает комбикормам определенный вкус, вследствие чего их более охотно поедают животные Сырье минерального происхождения вводят в комбикорма в количестве 1...7 %
Вводят в комбикорма и различные продукты, содержащие биологически активные вещества: витамины, микроэлементы, антибиотики и т. п. Препараты различных витаминов (А, Д2, Д3, Е, В1, В2, В3, B6, PP и т. д.) вырабатывают на специальных заводах или получают в некоторых отраслях промышленности. Микроэлементы применяют в виде солей серной (реже соляной) кислоты и других кислот: сульфата марганца, сульфата меди, сульфата железа, сульфата цинка, хлорида кобальта. Содержание витаминов и микроэлементов (цинка, кобальта, меди, йода, молибдена и др.) в организме животных невелико, но они участвуют в различных физиологических процессах, входят в состав ферментов, участвуют во внутриклеточном обмене в процессе кроветворения и т. д. Их недостаток сильно снижает продуктивность животных.
Антибиотики вводят в комбикорма как антимикробные препараты, предохраняющие животных от заболеваний. Из антибиотиков применяют биомицин, тетрациклин и др.
Кроме антибиотиков используют иногда химические вещества лечебного и профилактического свойства. Например, фуразолидон стимулирует рост молодняка и эффективен для профилактики инфекционных заболеваний; коламин стимулирует рост цыплят; глицерофосфат железа – хорошее средство для профилактики и лечения анемии молодняка.
При выработке комбикормов вводят не отдельные биологически активные вещества, а предварительно приготовленные премиксы и БВД. Большое внимание уделяют поиску новых источников кормовых средств. Одна из актуальнейших задач – резкое сокращение доли зерна в комбикормах за счет более широкого использования побочных продуктов переработки растительного сырья, новых продуктов химического и микробиологического синтеза.
Для определения пригодности того или иного вида сырья изучают не только его питательность и биологическую полноценность, но и безопасность (отсутствие токсичности), бактериальную и грибную обсемененность, физико-механические свойства, способность к сохранности в процессе перевозок и хранения.
Перечень используемых компонентов и добавок постоянно расширяется, уточняются свойства многих из них, процент ввода, требования к товарным формам, к упаковке и способам перевозки.
3.3 Рецепты комбикормов
Комбикорма вырабатывают по специальным рецептам, в которых указывают виды компонентов и их содержание в данном комбикорме. Рецепты составляют, исходя из вида животных, птицы или рыб, их возраста, хозяйственной направленности (молочный, мясной, племенной скот и т. д.).
В рецепте вводимые компоненты рассчитывают на максимальное удовлетворение потребностей организма животных, птицы или рыбы в органических и минеральных веществах и микродобавках, необходимых для ускорения роста и улучшения развития молодняка и повышения продуктивности взрослых животных.
Различные виды животных имеют неодинаковые потребности в питательных, минеральных веществах и витаминах и по-разному усваивают их. Например, крупный рогатый скот и лошади лучше усваивают клетчатку, чем свиньи. В свою очередь, у крупного мясного молочного скота выше коэффициент переваримости клетчатки, чем у лошадей. Следовательно, в комбикорма для крупного рогатого скота рецептами может быть предусмотрен больший процент введения компонентов с высоким содержанием клетчатки: зерно в пленках, отруби и т. п.
Потребности растущего, развивающегося организма отличаются от потребностей взрослого, сформировавшегося. Поэтому для молодняка рецептами предусматривается повышенная питательность комбикорма, низкое содержание клетчатки, высокое содержание биологически активных веществ.
Всем рецептам комбикормов присваивают номера с учетом вида животного или птицы. Принято первую цифру нумерации давать в пределах десятков по следующей классификации: куры -1…9, индейки – 10…19, утки – 20…29 и т.д. В пределах каждого десятка номер рецепта зависит от производственной группы животных. Например, утки могут быть маточного стада и для откорма, лошади – рабочие и рысистые.
Разным комбикормам присвоен индекс, например: концентратам – К; полнорационным – ПК и т. д. Каждый рецепт имеет в названии номер группы и номер самого рецепта. Например, рецепт ПК-1-13 означает, что комбикорм полнорационный для кур, а именно кур-несушек (они имеют первую группу), а сам рецепт имеет номер 13.
Комбикорма вырабатывают в соответствии со сборником рецептов, однако часто нельзя выработать комбикорм, полностью соответствующий рецепту, из-за отсутствия каких-либо компонентов. В этом случае приходится прибегать к замене одного компонента другим. Поэтому сейчас расчет рецептов ведут, исходя из наличия сырья, а также требований стандартов на качество комбикормов. Главное, чтобы разработанный рецепт обеспечивал выработку комбикорма по качеству, отвечающему требованиям нормативной документации (ГОСТ, ОСТ, ТУ и др.).
При замене одних видов сырья другими должны быть учтены следующие основные правила: взаимозаменяемыми могут быть только компоненты, сходные по питательности и минеральному составу; отношение количества заменяемого компонента к количеству вводимого должно быть 1:1; при замене одного компонента другим необходимо выдержать предельные нормы введения в комбикорм сырья, полученного из одного зерна, и учитывать максимальные нормы ввода компонента для данного вида животных (птицы) и ограничения по некоторым видам сырья.
Взаимозаменяемыми являются следующие виды зернового сырья: кукуруза – пшеница; ячмень – овес – просо – сорго; горох – соя – чечевица – кормовые (конские) бобы – люпин (безалкалоидный). Зерно злаковых и бобовых культур может быть заменено дробленками этих культур. Отруби заменяют кормовыми мучками. Отруби ржаные можно вводить вместо пшеничных в комбикорма для крупного рогатого скота и овец (за исключением телят и ягнят).
Взаимозаменяемы также жмых и шроты подсолнечниковые, льняные, соевые и арахисовые.
Корма животного происхождения (рыбная, мясная, кровяная мука) взаимозаменяемы при условии соблюдения общего количества протеина животного происхождения, заложенного в рецепт.
Кормовые дрожжи заменяют рыбной, мясокостной, мясной и кровяной мукой эквивалентно по содержанию в них протеина. Мясокостную и мясную муку заменяют кормовыми дрожжами во всех рецептах, кроме рецепта для птицы.
Взаимозаменяемы мел, известняк, ракушечная мука, мука костная, кормовой преципитат и обесфторенный фосфат.
Расчет рецептов ведется по стандартным программам, основанным на принципе линейного программирования. Цель расчета – отыскание так называемого оптимального рецепта, качественные показатели которого удовлетворяют требованиям физиологии животных, включают минимум дорогостоящих и дефицитных кормов, что делает стоимость комбикорма минимальной.
Применение ЭВМ для планирования производства комбикормов, поставок сырья, расчета оптимальных рецептов комбикормов позволяет выпускать ритмично полноценную комбикормовую продукцию с минимальной стоимостью и затратами дефицитного сырья, что дает высокую экономическую эффективность.
Комбикормовая промышленность имеет развитую сеть инфор-мационно-вычислительных центров (ИВЦ), которые связаны с комбикормовыми заводами телетайпной связью. ИВЦ рассчитывают для предприятий как плановый, так и исполнительный рецепты, а также все технико-экономические показатели в увязке с ассортиментом. В центрах ведут делопроизводство по каждому предприятию, где учитывают все запросы и ответы, хранят карточки рецептов, ведут накопительную картотеку. Рецепты рассчитывают на основании Методических указаний по расчету рецептов комбикормов и БВД с применением ЭВМ.
3.4 Технология производства комбикормов
3.4.1 Структурная схема комбикормового завода
В отличие от мукомольных и крупяных заводов на комбикормовые заводы поступает много различных видов сырья. Эти продукты представляют, собой сыпучие, крупнокусковые, прессованные, жидкие материалы, часть продуктов поступает в таре. Поэтому комбикормовый завод имеет большое количество различных емкостей для хранения разного сырья.
Зерновое и мучнистое сырье хранят обычно в силосах, крупнокусковое, прессованное, легко слеживающееся сырье в напольных складах, для хранения жидких компонентов используют специальные резервуары и т. д. Сырье из силосов и складов транспортными механизмами передают в производственный корпус.
Так как в состав комбикорма входит большое количество разнообразного сырья, для его подготовки предусматривают специальные подготовительные линии, на каждой из которых обрабатывают либо отдельные кормовые продукты, либо несколько продуктов с близкими технологическими свойствами.
Технологический процесс производства комбикормов включает отдельные технологические процессы или операции, а именно: приемку и хранение сырья, его подготовку, измельчение, дозирование, смешивание, прессование, хранение и отпуск готовой продукции.
Подготовка включает очистку зерна от примесей, если нужно, шелушение и измельчение, а также специальную подготовку отдельных продуктов. Подготовленное сырье (за исключением жидкого) направляют в бункера, установленные над дозаторами. В нужном соотношении компоненты дозируют, затем смешивают и получают рассыпной комбикорм. При смешивании могут быть введены жидкие компоненты.
Весь комбикорм или его часть могут быть гранулированы. При гранулировании также можно вводить жидкие компоненты.
При производстве полнорационных брикетированных комбикормов их прессуют в специальных цехах, куда подают вместе с рассыпными комбикормами грубые корма (сено, солому и т. д.).
Готовые комбикорма хранят в силосах, складах напольного хранения. Часть комбикормов выпускают в таре.
Структурная схема производства комбикормов изображена на рисунке 34. В ней показана последовательность и взаимная связь основных технологических операций, связанных с хранением сырья, его переработкой, хранением и отпуском готовой продукции.

Рисунок 34 – Структурная схема производства комбикормов
3.4.2 Прием и хранение сырья
Для обеспечения ритмичной работы и выпуска комбикормов в установленном ассортименте на комбикормовых заводах создают запас всех основных видов сырья, который систематически необходимо пополнять. Сырье на завод может поступать железнодорожным и автомобильным транспортом навалом (зерно, шроты, соль, мел и др.) и упакованным в мешки бумажные (кормовые дрожжи, премиксы, кормовые фосфаты), джутовые или льняные (рыбная мука). Соли микроэлементов могут поступать в барабанах, ящиках. Меласса прибывает в железнодорожных цистернах или в автоцистернах, если сахарный завод расположен поблизости; кормовые жиры – в бочках.
Для приема сырья комбикормовый завод должен иметь подъездные железнодорожные пути и автомобильные дороги, склады для хранения запасов сырья в рассыпном и затаренном виде. Эти склады должны быть оборудованы механизмами для приема сырья и подачи его в производство. Затаренное сырье хранят в напольных складах, сырье в рассыпном виде, – как правило, в складах силосного типа.
Размещение сырья. Для правильного размещения сырья в хранилищах составляют месячный оперативный план размещения сырья.
Сырье размещают с учетом его качества. Например, кормовые дрожжи, рыбную муку, витаминную и травяную муку закладывают на хранение в зависимости от содержания в них протеина и каротина. При хранении в штабелях оставляют проходы для внутрискладских работ.
За хранящимся сырьем систематически наблюдают. Сырье, не стойкое для хранения, передают в производство в первую очередь. При обнаружении признаков ухудшения качества сырья или его самосогревания проводят различные мероприятия, обеспечивающие сохранность и последующее использование этого сырья для выработки комбикормов.
При хранении нельзя допускать смешивания разных видов сырья, попадания в него влаги, стекла, других примесей, проникновение в хранилище птиц и грызунов. Сырье минерального происхождения (мел, соль и др.) хранят отдельно в крытых помещениях, изолированно от других видов сырья. При хранении соли следует иметь в виду, что увлажняясь, она разъедает штукатурку, бетон стен и полов. Поэтому в складах для соли полы и стены настилают досками.
Жмыхи и шроты хранят в складах напольного типа и в силосах. Шрот закладывают на хранение с температурой не более 35 °С. Летом температура жмыхов не должна превышать температуру воздуха более чем на 5 °С. Хранилища жмыхов и шротов обеспечивают средствами пожаротушения и пожарным инвентарем. При интенсивном поглощении влаги жмыхами и шротами может начаться самосогревание, что может быть причиной самовозгорания и даже взрыва. Причиной взрыва может быть и наличие в закрытых объемах (силосах, бункерах) паров бензина, выделяемых шротами. В случае обнаружения в шроте запаха бензина, его необходимо до закладки на хранение пропустить для проветривания через цепочку механизмов.
При хранении травяной муки склады должны быть затемненными с плотно закрывающимися дверями, так как на свету при повышенной температуре и влажности содержание каротина снижается. Процесс разложения каротина несколько замедляется в гранулированной травяной муке. Обеспечить почти полную сохранность каротина можно, если хранить гранулированную травяную муку в регулируемой газовой среде, содержащей не более 1 % кислорода.
При длительном хранении рыбной и мясокостной муки контролируют кислотность и содержание перекисей, чтобы предотвратить прогоркание, которое может быть вызвано окислительными процессами, происходящими с жирами.
Жир поступает в деревянных бочках. Хранят жир в закрытых, сухих, без постороннего запаха помещениях при низкой температуре.
В соответствии с планом производства и ассортиментом вырабатываемой продукции сырье по мере необходимости передают из склада на переработку. Сыпучее сырье из силосных хранилищ и механизированных складов перемещают по коммуникациям без применения ручного труда.
Жидкие виды сырья, мелассу и кормовой жир перемещают в подогретом состоянии центробежными, шестеренными, плунжерными и другими насосами.
3.4.3 Очистка сырья от примесей
Поступающее на комбикормовые заводы сырье содержит примеси, которые должны быть удалены. Предельное содержание различных примесей в сырье устанавливается соответствующими стандартами или техническими условиями. Например, содержание сорной примеси в зерне различных культур не должно превышать 5...8%, в том числе: не более 1 % минеральной примеси, 0,2% вредной и т. д.
Во многих продуктах ограничивается содержание металломагнитных примесей. Попадание металлических предметов приводит к поломке рабочих органов машин, а возникающие при этом искры могут стать источниками пожара или взрыва. Наличие примесей в количестве, превышающем установленные нормы, не только ухудшает качество комбикорма, но и может стать причиной заболевания животных. Плохо очищенное сырье, кроме того, приводит к нарушению работы машин и оборудования цехов.
Содержание примесей в очищенном сырье определяется стандартами или техническими условиями на комбикорма.
Зерновое сырье очищают обычно в воздушно-ситовых и магнитных сепараторах, мучнистое сырье — в ситовых и магнитных сепараторах. На ряде комбикормовых заводов сырье некоторых видов очищают в машинах большой производительности в процессе приемки сырья. При очистке зернового сырья в воздушно-ситовых сепараторах выделяют крупные, мелкие и легкие примеси. В отдельных случаях для выделения минеральных примесей из зерна применяют камнеотделительные машины. При очистке мучнистого сырья выделяют только крупные примеси, случайно оказавшиеся в нем при изготовлении, перевозках, растаривании и т. д.
На комбикормовых заводах большое внимание уделяют выделению металломагнитных примесей, так как в поступающем сырье допускается их довольно высокая концентрация. Для эффективного выделения примесей на комбикормовых заводах широко применяют электромагнитные сепараторы различных конструкций.
Жидкие виды сырья для улавливания случайных примесей очищают в сетчатых фильтрах-ловушках.
3.4.4 Гидротермическая обработка сырья
В последние годы все шире применяют гидротермическую обработку зерна и некоторых других видов сырья. Ее применяют для повышения переваримости углеводного комплекса в результате гидролиза крахмала и превращения части его в более простые соединения – декстрины и сахара. Этот процесс особенно важен для молодняка животных, ферментные системы пищеварительного тракта которых недостаточно развита и с трудом переваривают крахмал. Кроме того гидротермическую обработку применяют для инактивации ингибиторов пищеварительных ферментов и других антипитательных веществ и стерилизации сырья.
Существует довольно много способов гидротермической обработки: поджаривание, микронизация, экструдирование и др.
Поджаривание зерна осуществляют горячим воздухом или контактом его с сильно нагретыми поверхностями, для нагрева которых используют специальное масло с температурой 230...250 °С и более. Для лучшей декстринизации крахмала перед поджариванием зерно предварительно пропаривают, применяя обычные горизонтальные шнековые пропариватели и скоростные кондиционеры, в которых зерно прогревается и увлажняется до влажности 20...25 %, после чего обжаривается в барабанных обжарочных агрегатах
Быстрый прогрев зерна осуществляют с помощью СВЧ-полей и инфракрасного (ИК) излучения. Обработка продукта инфракрасными лучами получила название микронизация. Подлежащий обработке продукт ровным слоем проходит по ленте конвейера под ИК-излучателями, представляющими собой керамические трубки с газовыми горелками. При сгорании газа они разогреваются до ИК-свечения и испускают ИК-лучи, которые пронизывают слой зерна, равномерно нагревая его по толщине. При этом происходит испарение влаги внутри зерна, появляются микротрещины, в результате механической и химической деструкции часть крахмала превращается в более простые углеводы – декстрины. Зерно размягчается, набухает. Затем горячее зерно плющат в вальцовых станках, что в еще большей степени повышает его доступность действию пищеварительных ферментов.
Одним из наиболее распространенных методов обработки продуктов является его экструдирование. Подлежащий экструзии продукт доводят до влажности 12...16 %, измельчают и подают в специальный аппарат (экструдер), где он подвергается сжатию в процессе нагнетания шнеками и прогреванию до температуры 120...150 ° С. Затем продукт продавливается через фильеры, на выходе из фильер за счет резкого снижения давления происходят мгновенное испарение перегретой жидкости, расширение воздуха, заключенного в продукте, что приводит к так называемому «взрыву» продукта. Происходят структурные изменения продукта.
В результате механических воздействий и теплоты происходят существенные физико-химические изменения продукта: разрыв клеточных стенок, резкое увеличение объема и пористости, денатурация белка, клейстеризация и декстринизация крахмала. При этом значительно улучшается санитарное состояние продукта – почти полностью уничтожаются патогенная микрофлора и плесневые грибы. В то же время жесткие режимы обработки приводят к частичным потерям ряда биологически активных веществ.
Разновидностью процесса экструзии является экспандирование продуктов. В специальных аппаратах-экспандерах различные продукты и готовые комбикорма подвергают более мягкой влаготепловой обработке. Более мягкая, чем в экструдере, обработка позволяет сохранить практически все биологически активные вещества: аминокислоты, витамины, но инактивирует жирорасщепляющие ферменты, что повышает срок хранения комбикормов.
3.4.5 Измельчение сырья
Измельчение сырья — одна из важнейших операций в комбикормовом производстве, приводящая к повышению кормовых достоинств продуктов. Измельченные продукты лучше усваиваются (особенно по сравнению с неизмельченным зерном), однородный по крупности комбикорм более эффективно прессуется при производстве гранулированных комбикормов и т. д. Измельченное сырье, особенно вводимое в состав комбикорма в малом количестве, хорошо распределяется по всему объему. При производстве комбикормов измельчают следующие компоненты: зерно, зерновую смесь, жмыхи, шроты, кукурузу в початках, сырье минерального происхождения, крупные фракции кормовых продуктов пищевых производств. Зерновые компоненты измельчают за один пропуск в машине, а кусковое сырье сначала подвергают грубому дроблению, а затем последующему мелкому измельчению.
Степень измельчения, или размеры частиц после измельчения, зависят от вида и возраста животных. Условно измельчение считают грубым, если размер частиц после измельчения равен или больше 5 мм, если меньше 5 мм, то измельчение считают тонким.
Для крупного измельчения кускового сырья, кукурузы в початках, минерального сырья устанавливают жмыхоломачи и камнедробилки, а для тонкого — вальцовые станки, молотковые дробилки и дезинтеграторы. Наиболее широко используют молотковые дробилки. Это универсальные измельчающие машины, так как на них можно размалывать все виды сыпучего сырья, используемого в комбикормовой промышленности. Молотковые дробилки работают эффективно как на крупном, так и тонком размоле, энергично дробят оболочки и незначительно нагревают продукт. Имеют относительно небольшие габариты, высокую производительность. Недостаток молотковой дробилки – неравномерная дисперсность измельченного продукта.
Принцип действия молотковых дробилок заключается в разрушении измельчаемых продуктов ударом быстровращающихся рабочих органов – молотков, повторным ударом отбрасываемого молотками продукта о стальную деку и ситовую обечайку, истиранием продукта о сито (рисунок 35).
Эффективность работы молотковых дробилок зависит от многих факторов: окружной скорости молотков, их числа, расположения на роторе, формы, диаметра отверстий сита, вида сита, структурно-механических свойств измельчаемого продукта.
Молотки бывают разной формы и размеров. Наибольшее распространение получили молотки прямоугольной формы с толщиной пластины 1,5...12,0 мм с двумя отверстиями по краям пластины.

1 — дека; 2 — ротор; 3 — молотки; 4 — сито
Рисунок 35 – Схема измельчения зерна в молотковой дробилке

Для тонкого измельчения применяют более массивные Т-образные молотки, для грубого – молотки треугольной формы с шестью рабочими гранями.
В молотковых дробилках применяют два вида сит толщиной 1,5...3 мм: с круглыми отверстиями и чешуйчатые, более тонкие сита изнашиваются очень быстро.
Степень измельчения продукта зависит от размеров отверстий сита. Чем больше размер отверстий, тем крупнее измельченный продукт. С увеличением размера отверстий сита степень измельчения продукта снижается, а производительность дробилки возрастает.
Не меньшее значение имеет и ситовая поверхность, которая воспринимает давление продукта при работе молотков. С увеличением зазора между молотками и ситовой поверхностью слой продукта увеличивается, становится менее плотным и воздействие молотков на частицы продукта уменьшается. При меньшем зазоре, наоборот, слой продукта уплотняется, улучшаются условия для деформации среза и сжатия под действием удара, что способствует увеличению эффективности измельчения.
На производительность и эффективность работы дробилок большое влияние оказывает влажность зерна. С ее повышением производительность дробилок снижается, а удельный расход энергии возрастает. Так, при увеличении влажности зерна ячменя с 14 до 20 % производительность дробилки снижается на 30 %, а удельный расход электроэнергии повышается на 30...32 %.
На измельчение сена, которое входит в рецептуру комбикормов для крупного рогатого скота, влияют его сорт и влажность. Сено различных сортов (луговое, пырейное и др.) отличается структурой, длиной стебля, содержанием влаги и примесей, что и обусловливает эффективность работы дробилки. Измельчение разрыхленного сена, имеющего меньшую плотность, чем прессованное сено, требует большой затраты электроэнергии. Уплотнение сена перед поступлением в дробилку повышает эффективность ее работы. С увеличением влажности сена производительность дробилки снижается, поэтому переработка сена влажностью более 17 % не рекомендуется.
Молотковые дробилки имеют относительно небольшие габариты, высокую производительность. Конструкция дробилок должна предусматривать возможность быстрой смены сит, в том числе без остановки ротора. В последнее время разработаны конструкции бесситовых дробилок. Недостаток молотковой дробилки состоит в неравномерной дисперсности измельченного продукта. Наряду с недостаточно измельченными частицами появляются и переизмельченные, т. е. очень тонкие. Получение тонких частиц сопровождается значительным расходом электроэнергии.
Для тонкого измельчения применяют также дезинтеграторы, в которых измельчение происходит между двумя дисками с пальцами.
3.4.6 Плющение
В комбикормах для крупного рогатого скота используют плющеное зерно. Оно лучше усваивается животными и его меньше расходуется на единицу продукции. Технология плющения несложная, удельные затраты электроэнергии при этом в 2 раза ниже, чем при измельчении зерна в молотковых дробилках. Для плющения зерна непосредственно в зерноскладе предназначен агрегат АПФ-5. Он включает раму, на которой установлены подвижный и неподвижный вальцы. Усилие поджатия подвижного вальца регулируется винтовыми стяжками рычажного механизма. Зерно попадает в бункер, из которого с помощью дозирующего механизма поступает в межвальцовый зазор на плющение. Переработанное зерно выгружается скребковым транспортером в транспортное средство. Агрегат установлен на шасси и может перемещаться в складе.
Для переработки в хлопья различных видов фуражного зерна можно также использовать агрегат ПЗ-ЗА. Зерно в этом агрегате сначала пропаривают, а потом подают на плющилку. Агрегат состоит из пропаривателя, загрузочного наклонного и горизонтального конвейеров, вертикального шнека, выгрузного конвейера и шкафа управления. Зерно из самосвала засыпают в завальную яму, из которой его поднимают в пропариватель, пар подается в вертикальный шнек и пропариватель. В шнеке зерно увлажняется. Основная тепловая обработка его происходит в пропаривателе. Зерно все время перемещается из нижней части пропаривателя в верхнюю. В вертикальном шнеке пропаренное зерно смешивается с новыми порциями необработанного зерна. Пропаренное зерно из нижней части пропаривателя поступает в плющилку и, проходя между ее вальцами, превращается в хлопья.
3.4.7 Шелушение пленчатых культур
Его применяют при выработке комбикормов для молодняка птицы и поросят-отъемышей. Шелушение овса и ячменя производят двумя способами: шелушение в специальных машинах с последующим отвеиванием оболочек; измельчение ячменя и овса с последующим отсеиванием оболочек. После обработки пленчатых культур указанными способами в основном продукте допускается содержание сырой клетчатки в овсе не более 5,3 %, в ячмене 3,5 %. В зависимости от качества, поступающего на предприятия зерна пленчатых культур (овса, ячменя), выход ядра у овса должен быть не менее 55 %, a y ячменя – 80%.
3.4.8 Дозирование компонентов комбикормов
Это операция, которая обеспечивает подачу в смесь установленного по рецепту или регламенту количества компонентов. Неудовлетворительное дозирование может снизить питательную ценность комбикорма, вызвать заболевание животных, привести к перерасходу дорогостоящих компонентов и т. д. Дозируют сыпучие продукты – зерно, муку, отруби и др., а также и некоторые жидкие компоненты – мелассу, жир и др.
Дозирование может быть объемное и весовое, непрерывное и периодическое. При непрерывном дозировании все компоненты подаются одновременно непрерывными потоками в соотношениях, предусмотренных рецептами, в смеситель, где они также непрерывно перемешиваются. При периодическом дозировании отмеряют порцию каждого компонента, затем составляют из этих порций смесь определенной массы, которую затем перемешивают.
Непрерывное дозирование чаще всего обеспечивается объемными дозаторами, которые дозируют компоненты по объему. Весовые дозаторы могут быть периодического или непрерывного действия в зависимости от их конструкции.
Независимо от принципа действия дозирующие машины должны в процессе работы поддерживать заданную производительность и определенную точность дозирования. Для каждого дозатора характерна определенная точность дозирования.
Наименьшую точность дозирования имеют объемные дозаторы для сыпучих продуктов. Это объясняется непостоянством физико-химических свойств продуктов из-за изменения их влажности, крупности и т. д., сказывающихся на сыпучести и объемной массе. Поэтому в одном и том же объеме дозатора может содержаться разное по массе количество продукта.
Весовые дозаторы имеют более высокую точность дозирования. Весовое дозирование можно полностью автоматизировать и управлять им по заданной программе.
Объемное дозирование. Объемные дозаторы непрерывного действия имеют ряд достоинств: высокую производительность, малые габариты, простоту конструкции, широкий диапазон дозирования, возможность работать в батарее (т. е. ряд дозаторов приводится от одного привода) и т. д. К объемным дозаторам для сыпучих материалов относят в основном четыре типа: барабанные, шнековые, тарельчатые, вибрационные. Наиболее широкое распространение получили барабанные и тарелочные дозаторы.
Рабочий орган барабанного дозатора – барабан с камерами. Из самотечной трубы, установленной над дозатором, в камеры насыпается продукт, при повороте барабана на угол 180° продукт из камер высыпается в выпускную самотечную трубу. Подачу продукта регулируют, изменяя скорость вращения барабана, иногда объем камер.
Рабочим органом тарельчатого дозатора служит вращающийся на вертикальном валу диск (тарелка). Над ним на некотором расстоянии по оси вала установлен патрубок, из которого на диск высыпается продукт и располагается под углом естественного откоса. С диска нужное количество продукта сбрасывается специальным скребком в выводную самотечную трубу. Регулировать подачу продукта можно, изменяя положение скребка, расстояние между диском и нижней кромкой патрубка и скорость вращения диска.
Объемные дозаторы сблокированы в батарею. Каждый дозатор в батарее предназначен для определенной группы компонентов, объединенных по признаку близкой объемной массы, одинаковой сыпучести, однородности и другим физическим свойствам. В случае значительного процентного содержания вводимого компонента в комбикорм для его дозирования используют два-три дозатора. При работе дозаторов должна быть обеспечена равномерная и бесперебойная подача в них продукта. Работу объемных дозаторов необходимо контролировать не менее 2 раз в смену.
Весовое дозирование. Для периодического дозирования устанавливают механические или электронные весовые дозаторы. Наиболее распространены одно- или многокомпонентные дозаторы типа ДК. Порядок работы этих дозаторов следующий: каждый дозатор предназначен для дозирования группы компонентов, которые располагаются в бункерах, установленных над дозатором. Продукты в дозатор подаются с помощью питателей шнекового или роторного типа. По заданной программе в весовой бункер набирается необходимая порция различных компонентов. Набор компонентов в весовой бункер ведут последовательно. Сначала включается питатель, подающий в весовой бункер первый компонент. По достижении заданной массы компонента в бункере питатель автоматически останавливается, начинает работать питатель второго компонента и т. д. После завершения цикла бункер опоражнивается и начинается следующий цикл.
Точность дозирования составляет ± 0,5% от максимальной грузоподъемности весового дозатора.
Для жидких компонентов применяют в основном объемные дозаторы непрерывного и периодического действия, так как при определенных условиях физико-механические свойства жидкостей изменяются мало. К числу объемных дозаторов для жидкости относят плунжерные, центробежные и шестеренчатые насосы.
3.4.9 Смешивание компонентов комбикормов
Смешивание – механический процесс, обеспечивающий распределение всех компонентов по всему объему смеси. В результате смешивания получают однородную смесь компонентов. Любая часть корма (в том числе и самая небольшая) должна содержать все вещества, предусмотренные рецептом. При неоднородном составе питательная ценность комбикормов будет различная. Особенно важно равномерно распределить компоненты, имеющие высокую биологическую активность, т. е. витамины, соли микроэлементов и др.
На эффективность смешивания влияют физико-механические свойства компонентов. Чем ближе по этим признакам свойства частиц, тем быстрее происходит их смешивание. Частицы компонентов, имеющих разные размеры, разную плотность и т. д., смешиваются дольше при прочих равных условиях. Дольше происходит смешивание, если какие-либо компоненты находятся в смеси в малых количествах.
Проследить за концентрацией каждого из компонентов в любом объеме смеси невозможно, так как нет методов, позволяющих определить соотношение всех компонентов. Поэтому степень однородности смеси определяют по равномерности распределения в массе комбикорма одного или двух компонентов-индикаторов, вводимых в небольших количествах (например, соль, мел). Экспериментально установлено, что равномерное распределение одного компонента свидетельствует о полноте смешивания всей массы.
Эффективность смешивания оценивают по коэффициенту вариации распределения компонента-индикатора. Коэффициент вариации практически определяют следующим образом: из смеси в нескольких местах отбирают пробы (не менее 10), которые анализируют на содержание компонента-индикатора. Затем, зная заданное количество компонента (по рецепту) или определив среднее арифметическое значение, рассчитывают коэффициент вариации.
Смешивание, как и дозирование, может быть непрерывным и периодическим. При непрерывном смешивании компоненты постоянно подаются в смеситель и постоянно из него выдается готовая смесь. При периодическом смешивании в смеситель поступают заранее отмеренные порции компонентов, которые смешивают в течение определенного времени, затем выдается порция смеси.
Обычно непрерывное смешивание используется при непрерывном дозировании, а периодическое – при периодическом дозировании.
Различают три механизма смешивания: диффузионное – характеризуется беспорядочным движением отдельных частиц в ограниченном пространстве, при этом каждая частица имеет равные возможности отклониться в любую сторону; конвективное – перемещение групп смежных частиц из одного места смеси в другое посредством скольжения слоев; смешивание сдвигом – смежные слои частиц движутся относительно друг друга.
В разных типах смесителей преобладает тот или иной механизм смешивания. Но, как правило, в процессе смесеобразования в большей или меньшей степени одновременно участвуют все три механизма. Наряду с процессами, приводящими к равномерному распределению компонентов, особенно на заключительной стадии смешивания, существует сегрегация (расслоение) частиц, отличающихся физико-механическими свойствами. Смешивание теряет смысл, когда процессы распределения частиц и их сегрегация уравновешиваются. Окончание процесса смешивания следует устанавливать в тот момент, когда явление сегрегации еще не начало заметно проявляться.
Цикл смешивания обычно составляет 4...6 мин. При вводе жидких компонентов, особенно высоковязких, длительность цикла может быть увеличена до 10 мин.
3.4.10 Прессование комбикормов
Под прессованием понимают обработку различных продуктов давлением при помощи специальных механических устройств – прессов. При прессовании продукту можно придать необходимую форму. Прессованием получают из рассыпных комбикормов гранулы, крупки, брикеты, шаровидные или другой формы продукты.
В процессе прессования сыпучие смеси уплотняются, увеличивается объемная масса, что повышает вместимость складов и транспортных средств. Прессование позволяет улучшить товарный вид продукта, приспособить его к физиологическим особенностям кормления различных животных, птицы, рыбы, пушных зверей, и др.; создает условия для механизации процесса кормления; уменьшает распыл продукции при её отпуске, разгрузке и перегрузке. Эффективность использования комбикормов увеличивается в результате улучшения поедаемости и повышения усвояемости прессованных комбикормов. Гранулы, содержащие полный набор всех компонентов комбикорма, птицы и рыбы поедают целиком, а при кормлении рассыпными комбикормами птицы склевывают главным образом частицы зерна и другие крупные компоненты, оставляя много мелкоизмельченных питательных компонентов, особенно микродобавок.
При кормлении рыб рассыпным комбикормом в воде происходит самосортирование компонентов, они расплываются, часть питательных веществ растворяется в воде, увеличивая потери корма. Гранулы же довольно долго могут находиться в воде, так как они водостойки. Гранулированные комбикорма полезны и для кормления животных, так как пережевывание гранул способствует лучшей деятельности пищеварительного тракта.
Технологический процесс изготовления из рассыпных комбикормов гранул сопровождается структурно-механическими изменениями, превращающими рассыпной продукт в гранулы.
Сыпучие продукты перед прессованием состоят из двух (твердой и газообразной) или трех (твердой, жидкой, газообразной) фаз. При приложении внешних сил сыпучий продукт уплотняется в результате относительного смещения составляющих его частиц, вытеснения газообразной фазы, более равномерного распределения жидкой, а также деформирования твердых частиц. Достаточно прочные брикеты или гранулы образуются при сближении частиц из-за возникновения сил сцепления.
Сцепление частиц объясняется разными причинами. Существует ряд гипотез, объясняющих этот процесс. По наиболее распространенной гипотезе сцепление отдельных частиц – результат проявления сил межмолекулярного взаимодействия. Эти силы возникают лишь при тесном сближении частиц между собой. Наибольшие силы сцепления проявляются при большом числе контактов между частицами, которые могут быть при большей дисперсности продуктов. Наиболее прочные гранулы получают при размере частиц продуктов 0,5...1,0 мм.
Другая – капиллярная теория объясняет сцепление частиц силами поверхностного натяжения жидкости, находящейся в капиллярных каналах между твердыми частицами. Капиллярные силы могут проявиться лишь при достаточном количестве жидкости. Оптимальные результаты по качеству прессования, производительности пресса и расходу электроэнергии достигаются при поступлении на прессование рассыпного комбикорма влажностью 15...18%.
В зерноперерабатывающей промышленности сыпучие продукты подвергают прессованию сухим способом, т. е. прессуют продукты с влажностью 16...18%, предварительно прогревая и увлажняя их, например, паром, добавляя небольшое (1...2%) количество жидкости для связи. Кроме того, существует так называемое влажное прессование, которое заключается в добавлении значительного количества влаги в сыпучие продукты, при котором образуется тесто влажностью 28...32%; это тесто затем формуется в частицы нужной формы и размеров. Гранулы высушиваются до нормальной влажности.
Гранулирование. Гранулы представляют собой небольшие частицы в форме цилиндра диаметром 2,4...20 мм, длина их не превышает 1,5...2 диаметров. Размеры гранул зависят от применения. Мелкие гранулы предназначены в основном для кормления молодняка птицы (цыплят, утят, индюшат и др.), гранулы диаметром около 5 мм – для взрослой птицы и рыб, более крупные гранулы – для свиней, крупного рогатого скота и т. д.
Гранулы должны быть достаточно прочными, чтобы не крошились при транспортировании, загрузке, выгрузке, раздаче кормов. Чрезмерно прочными гранулы тоже не должны быть, так как их хуже поедают животные, и на их изготовление расходуется излишняя электроэнергия.
Для улучшения условий прессования направленно изменяют физико-механические свойства рассыпных комбикормов, регулируя их влажность, температуру, дисперсность, добавляют связующие компоненты, облегчающие прессование.
Различают два основных способа изготовления гранул: сухое и влажное гранулирование.
Сухое гранулирование. Наиболее распространенный способ – сухое гранулирование. Он предусматривает выполнение следующих технологических операций: отделение металломагнитных примесей; обработку рассыпного комбикорма паром; непосредственно процесс гранулирования; охлаждение в вертикальных или горизонтальных охладителях; контрольное просеивание для отсева крошки, пылевидных частиц, взвешивание гранул на автоматических весах и направление готовых гранул в бункера хранения готовой продукции.
Для этой цели используют специальные прессы-грануляторы, рабочими органами которых являются вращающиеся кольцевые матрицы и прессующие валки (рисунок 36). Валки могут быть одинакового или разного диаметра, число валков равно двум или трем.

1 — матрица; 2 — прессующие валки
Рисунок 36 – Рабочие органы прессов-грануляторов
Матрица представляет собой толстостенное кольцо, в котором по радиусу или с уклоном до 20° проделаны отверстия, представляющие собой каналы, или фильеры, круглого сечения. Между внутренней поверхностью матрицы и прессующими валками образуются клиновидные зазоры. В эти зазоры поступает продукт, в результате вращения матрицы и трения продукта начинают вращаться прессующие валки.
Для повышения коэффициента трения между продуктом и валком на поверхности валка имеется продольная нарезка. Продукт продавливается через отверстия матрицы, предварительно уплотняясь в клиновидном зазоре. По мере движения продукта в зазоре повышается давление, а когда напряжения сжатия превысят сопротивление продукта, ранее запрессованного в каналах (фильерах) матрицы, очередная порция продукта начинает продавливаться в каналы. Проходя через каналы, продукт приобретает размеры и форму, соответствующие размерам и форме каналов. Выходящие из каналов гранулы срезаются специальными ножами.
Пресс-гранулятор, кроме прессующего узла, имеет узел дозирования – смешивания продукта. В смесителе из форсунок непосредственно в продукт подается пар под давлением 0,2...0,4 МПа (при гранулировании рассыпного комбикорма давление пара 0,34...0,4 МПа). В результате пропаривания влажность комбикорма повышается с 11... 13 до 15...17%, а температура – до 75...85°С.
Для повышения прочности гранул и снижения энергоемкости добавляют в рассыпной комбикорм связующие вещества, а именно: мелассу и жир в количестве 3 % массы продукта. Продукты с добавлением связующих веществ можно не пропаривать, хотя при пропаривании результаты прессования получаются лучше. В отдельных случаях в качестве связующих веществ применяют бентониты.
Прочность гранул можно регулировать, изменяя зазор между матрицей и прессующим валком. С уменьшением зазора повышается давление в зоне прессования и гранулы получаются более прочными.
Важное значение имеют конструктивные особенности фильер: их диаметр, длина (определяемая толщиной матрицы), форма и т. д.
Получению прочных гранул способствует равномерный дисперсный состав продукта. При прессовании выровненного по крупности продукта расход электроэнергии снижается на 20...25%.
Гранулы, выходящие из пресса, имеют высокую температуру и влажность, поэтому они непрочны и легко разрушаются. Их необходимо охлаждать в специальных охладительных устройствах. Температура выходящих из охладителя гранул должна быть не более чем на 10 0С выше температуры окружающей среды. После охлаждения гранулы обычно просеивают на ситах для отделения крошки и мучнистых частиц, которые направляют на повторное прессование.
Гранулы должны быть достаточно прочными. Прочность гранул можно оценить раздавливанием,
Для кормления молодняка птицы, кур-несушек и рыбы вырабатывают комбикорма в виде крупки, гранулометрический состав которой для различных возрастов указан в соответствующих стандартах (0,2...0,4; 0,4...0,6 мм и более). Крупки получают, измельчая охлажденные гранулы комбикорма с последующим отсеиванием на ситах нужных фракций. Гранулы измельчают в вальцовых измельчителях специальной конструкции или в вальцовых станках.
Если комбикорма предназначены для рыб, то важным их свойством является водостойкость, которая характеризуется временем размягчения гранул в воде. Для определения водостойкости применяют специальные приборы. Водостойкость гранул можно повысить вводом в комбикорма специальных компонентов, нанесением их на поверхность гранул (например, жира) в специальных аппаратах, подготовкой компонентов определенной крупности
Влажное гранулирование. Применяют его для получения комбикормов: для домашних животных – кошек и собак, пушных зверей – норок и лисиц и специальных комбикормов для рыбы. Сущность его заключается в увлажнении продукта до влажности 28...32 %, прессовании теста в гранулы, сушке их и охлаждении. Основной машиной для производства гранул методом влажного прессования служит пресс-экструдер. Гранулы производят в шнековых прессах, состоящих из двух узлов. В смесителе замешивается тесто с горячей водой; в прессующей части тесто продавливается шнеком через отверстия матрицы, при выходе из матрицы срезается специальными вращающимися ножами. Затем гранулы высушивают в воздушных сушилках, охлаждают и сортируют, выделяя крошку и мучку.
Гранулы, полученные влажным способом, обладают большой водостойкостью. Изменяя влажность теста, применяя связующие вещества и т. д., можно регулировать плотность гранул. Гранулы могут быть плотнее воды, они тонут в воде и предназначены для рыб, берущих корм со дна. Гранулы, имеющие плотность, равную плотности воды (зависающие), медленно тонут, и рыбы их берут в толще воды. Также, могут быть изготовлены гранулы, имеющие плотность ниже плотности воды; они плавают на поверхности и рыбы берут корм с поверхности воды. Такие гранулы выпускают для рыб в зависимости от строения рта и способа кормления: с поверхности воды, дна или в толще воды.
Недостатками такого способа являются низкая производительность линии гранулирования, а также большая энергоемкость процесса, главным образом за счет сушки.
Брикетирование комбикормов. Это процесс изготовления относительно больших брикетов прямоугольной или цилиндрической формы. Наиболее широко брикетируют комбикорма с большим содержанием грубых волокнистых веществ (сена, соломы, лузги, стержней початков кукурузы и т. д.), с добавлением зерна, мучек, шротов сырья минерального происхождения, связующих добавок, таких как меласса, а также карбамида и его производных. Брикетированные комбикорма применяют для жвачных животных, и прежде всего для крупного рогатого скота. Получают брикеты в штоковых или штемпельных прессах. В этих прессах продукт поступает в матричный канал и штемпелем проталкивается в канал, а затем в транспортирующий лоток (мундштук) длиной 20...30 м. Так как матричный канал и мундштук открыты со стороны выхода брикетов, сопротивление давлению штемпеля создается в результате трения столба брикетов о стенки каналов. Большая длина мундштука позволяет увеличить сопротивление. Регулируют плотность и прочность брикетов изменением площади поперечного сечения в результате перемещения одной из стенок канала. Для повышения плотности и прочности брикетов применяют также связующие вещества, прогревают горячей водой стенки матричных каналов.
Размеры брикетов, получаемых в прессе В-8230, – 160 х 130 х 68 мм, а в прессе БПС-3 — 140 X 160 х 40 мм. Более мелкие брикеты получают в прессах-грануляторах.
Прессование является энергоемким процессом при производстве комбикормов, расход энергии на гранулирование 1 т комбикормов достигает 10...30 кВт ч. В ряде технологически схем на гранулирование расходуется до 60 % общих энергозатрат. Поэтому снижение энергоемкости является одним из путей совершенствования прессования. К снижению энергоемкости ведет автоматизация контроля загрузки пресса с использованием микропроцессорной техники.
Для снижения расхода электроэнергии применяют связующие вещества, изменяющие реологические свойства прессуемого продукта; оптимальное их дозирование; выбирают наиболее подходящие для этой цели пластификаторы. Введение 1...2 % кормового жира в состав комбикормов существенно повышает производительность пресса, снижает износ матриц. Перспективными пластификаторами являются водорастворимые целлюлозные эфиры. При введении в состав комбикормов 0,05....0,15 % пластификаторов производительность пресса увеличивается на 18...20 %, а истираемость гранул снижается на 36... 60 %. Снизить энергию прессования можно, разрабатывая новые конструкции машин, совершенствуя рабочие органы, повышая их износостойкость, применяя новые материалы, разрабатывая более совершенные профили фильер для прессования разных продуктов.
3.5 Технология производства комбикормов
Рассмотренные выше технологические приемы соединяются в общий технологический процесс производства комбикормов. Для организации непрерывного поточного производства комбикормов создают технологические линии подготовки сырья. Под технологической линией понимают последовательность машин и аппаратов, предназначенных для выполнения какой-либо операции. Число подготовительных линий зависит от производительности комбикормового завода, ассортимента вырабатываемой продукции. Общее число технологических линий может достигать 16...20, однако обязательных линий обычно бывает 7….10. Часть линий может быть использована для подготовки разных продуктов с близкими свойствами. Например, могут быть совмещены линии подготовки мучнистого сырья, шротов, рассыпной травяной муки. Для подготовки соли и мела можно использовать одну линию, для гранулированных компонентов – зерновую линию и т. д.
На комбикормовом заводе могут быть выделены следующие линии: зернового сырья; мучнистого сырья; отделения пленок от овса и ячменя; рассыпной травяной муки; кормовых продуктов пищевых производств; шротов; прессованного и кускового сырья; подготовки соли; сырья минерального происхождения; ввода жидких видов сырья (мелассы и жира); приготовления и ввода обогатительных смесей (премиксов); обработки затаренного сырья; предварительных смесей трудносыпучих компонентов; предварительного дозирования – смешивания зернового, гранулированного сырья; тепловой обработки зернового сырья; дозирования – смешивания; гранулирования.
В число обязательных линий подготовки сырья входят линии: зернового сырья, мучнистого сырья, прессованного и кускового сырья, кормовых продуктов пищевых производств, сырья минерального происхождения. Завод, работающий по самой простой технологии, должен иметь пять линий подготовки сырья и линию дозирования-смешивания.
Линия зернового сырья. Предназначена для очистки и измельчения кукурузы, пшеницы, ячменя, овса и т. д. Поэтому линия включает зерноочистительные и измельчающие машины. Для очистки зерна от примесей применяют воздушно-ситовые и магнитные сепараторы.
При производстве комбикормов обязательному выделению подлежат крупные примеси, песок, металломагнитные примеси.
Зерно измельчают до крупности, которая обусловлена требованиями нормативно-технической документации на вырабатываемые комбикорма. Требуемую степень измельчения сырья получают, подбирая сита в дробилках.
На комбикормовых заводах применяют различные схемы измельчения зерен. На заводах большой производительности может быть выделено несколько зерновых линий, которые работают параллельно, на каждой линии подготавливают зерно какой-либо отдельной культуры. На заводах небольшой производительности обычно переработку разных культур ведут последовательно.
Линия мучнистого сырья. Она служит для очистки отрубей, мучки от обрывков веревок, упаковочных материалов и др., а также для отделения металломагнитных примесей. Крупные примеси выделяют в ситовых сепараторах.
Металломагнитные примеси выделяют в электромагнитных сепараторах или сепараторах со статическими магнитами.
Линия отделения пленок от овса и ячменя. В ряд рецептов комбикормов, в частности молодняка птицы, пушных зверей, поросят, вводят шелушеные овес и ячмень.
Пленки с зерна отделяют двумя способами: измельчением зерна с последующим отсеиванием пленок; шелушением зерна в шелушильных машинах. Перед отделением пленок овес и ячмень очищают от примесей и отделяют мелкое зерно проходом сит с отверстиями размером 2,2x20 мм. На линию отделения пленок направляют крупную фракцию, так как такое зерно лучше шелушится, меньше остается нешелушеных зерен. По первому способу крупную фракцию зерна подвергают однократному измельчению в молотковых дробилках или двукратному последовательному измельчению в вальцовых станках.
При измельчении зерна ядро и оболочки дробятся неодинаково — ядро до более мелких размеров, а оболочки остаются в основном крупными. При последующем просеивании продукта измельчения более мелкие частицы ядра получают проходом сит, а оболочки – сходом. Качество шелушеного овса и ячменя проверяют на содержание клечатки.
Второй способ предусматривает шелушение зерна овса и ячменя в специальных шелушильных машинах. Для шелушения овса используют обычно обоечные машины. Для лучшего шелушения применяют двукратный последовательный пропуск зерна через обоечные машины с отделением лузги после каждой системы, а также с отбором ядра после первого шелушения. Вместо обоечных машин можно применять центробежные шелушители.
Шелушение ячменя рекомендуется проводить в машинах А1-ЗШН-3 с последующим измельчением полученного ядра в дробилках.
Линия рассыпной травяной муки. Травяная мука обычно поступает в таре – тканевых или бумажных мешках. Поэтому линия травяной рассыпной муки предназначена для растаривания, очистки от примесей и подачи сырья в наддозаторные бункера. Растаривание производят в шкафах-пылеуловителях или мешкорастарочных машинах. Травяную муку от случайных примесей очищают в просеивающих машинах. Металломагнитные примеси выделяют в электромагнитных сепараторах или магнитных колонках. В связи с тем, что травяная мука относится к сильно пылящим продуктам, желательно применять для ее транспортирования всасывающие пневматические установки.
Линия кормовых продуктов пищевых производств. Предназначена для обработки различных продуктов животного происхождения: мясокостной, мясной, кровяной, рыбной муки, кормовых дрожжей и других продуктов. Такие продукты имеют высокую гигроскопичность, слеживаются, образуют комки, которые при очистке могут попасть в отходы. Кроме того, во многих продуктах повышено содержание жира, что ухудшает их сыпучесть. Кормовые продукты чаще всего поступают в таре – мешках, контейнерах. В просеивающих машинах устанавливают два сита, из которых верхнее предназначено для отделения случайных примесей, нижнее отделяет крупные частицы скомкованных продуктов. Проход сит направляют в наддозаторные бункера, сход измельчают на молотковых дробилках. После измельчения сход присоединяют к проходу нижнего сита. Металломагнитные примеси выделяют в магнитных сепараторах.
Линия шротов. Предназначена для очистки от примесей и измельчения шротов. Линия имеет примерно такую же схему, как и линия кормовых продуктов пищевых производств. Верхнее сито служит для отделения крупных примесей, нижнее – для разделения мелкого и крупного шрота. Крупный шрот измельчают в молотковых дробилках.
Технологические схемы допускают обработку шротов на линии зернового сырья.
Линия прессованного и кускового сырья. Многие виды сырья поступают на комбикормовые заводы в виде гранул, брикетов, кусков (кукуруза в початках). Продукты измельчают в два этапа: сначала в специальных машинах – камнедробилках, жмыхоломачах и др. Кусковые продукты измельчают до крупности, характеризующейся размерами частиц 20...30 мм, а уже затем до необходимой крупности – в молотковой дробилке. Второй этап: продукты размола просеивают в просеивающих машинах, возвращая сход с сит на повторное измельчение в молотковой дробилке.
Линия подготовки соли. Соль в комбикорма вводят в небольшом количестве, поэтому для ее равномерного распределения требуется тонкое измельчение сырья. Так как соль очень гигроскопична, а при влажности свыше 0,5% становится сырой, плохо сыпучей, при дроблении замазывает отверстия сит дробилок, налипает на стенки и рабочие органы машин и т. д., линия подготовки соли должна включать сушилку, дробилку.
Соль сушат в барабанных или шнековых сушилках. После сушки и контроля в магнитных сепараторах соль измельчают в молотковых дробилках. Продукты размола просеивают на сите с размером ячеек 1 мм.
Одним из способов внесения соли в комбикорм является добавление ее насыщенного раствора в воде.
Линия сырья минерального происхождения. Предназначена для подготовки мела, известняка, ракушки и др. Как и линия подготовки соли, она имеет в своем составе сушилку, так как переработка сырья минерального происхождения влажностью свыше 10 % вызывает большие трудности.
Если в переработку поступает известняк, содержащий крупные куски, их сначала измельчают в камнедробилках до кусков размером не более 10 мм. Предварительно размолотый известняк, мел измельчают в молотковых дробилках до крупности, характеризующейся проходом сит с отверстиями диаметром 2 мм или проволочной сетки с отверстиями размером 1,6x1,6 мм. Сход с сит повторно измельчают в тех же дробилках.
Линия ввода жидких компонентов. В состав комбикормов вводят ряд жидких компонентов – мелассу, жир, фосфатидный концентрат и др. Некоторые компоненты становятся жидкими лишь при температуре 50...70° С. Поэтому линия жидких компонентов должна иметь подогревательные устройства, а магистрали — хорошую теплоизоляцию. Жидкие компоненты поступают на комбикормовые заводы в железнодорожных и автомобильных цистернах (меласса), бочках, флягах (жиры, фосфатидный концентрат) и др. Иногда получают твердый жир в ящиках или картонных коробках. На заводах могут быть смонтированы как раздельные линии для мелассы и жира, так и объединенная линия для периодической подготовки и подачи этих компонентов.
Линия ввода мелассы в комбикорма. Мелассу в комбикорма вводят на разных этапах их производства. Ее можно ввести в основной смеситель, в смеситель пресс-гранулятора, при отпуске потребителю. При вводе в основной смеситель или пресс-гранулятор мелассу обычно подогревают. При вводе мелассы в процессе отпуска комбикорма меласса может быть и в холодном состоянии. На комбикормовых заводах меласса хранится в больших резервуарах, снабженных устройствами для местного обогрева в виде змеевиков с горячей водой или электроподогревом. Типовые установки Б6-ДАБ или Б6-ДАК имеют накопительные баки с обогревом, откуда мелассу перекачивают в бак-нагреватель.
Мелассу дозируют с помощью насосов-дозаторов. Для весового дозирования можно применить мерные бачки, в которых мелассу взвешивают или отмеривают. Перекачивают мелассу плунжерными, центробежными, шестеренчатыми и другими насосами. Меласса имеет наименьшую вязкость при температуре около 50°С, при более высокой температуре начинается процесс карамелизации сахара, появляются частицы твердой фазы, которые забивают фильтры, трубопроводы и т. д.
Линия ввода жира. Жиры имеют высокую энергетическую ценность, их ввод в комбикорма для животных и особенно птицы существенно повышает ценность готового продукта. Чаще всего используют животные жиры, температура плавления которых превышает 30°С. Кроме того, вводят фосфатидтые концентраты, растительные жиры и др. Линия ввода жира снабжена устройством для вытопки из бочек, которое представляет собой вертикальный или наклонный змеевик, обогреваемый паром.
Если жир вводится в рассыпные комбикорма непосредственно в главном смесителе, то его количество не превышает 2%, так как ввод большего количества жира резко снижает сыпучесть комбикорма, приводит к его слеживаемости, а также к залипанию смесителя.
Линия подготовки обогатительных смесей. Для обогащения комбикормов микродобавками (витаминами, солями микроэлементов и т. д.) используют либо готовые премиксы, которые производят на специализированных предприятиях, либо на месте изготавливаются обогатительные смеси. Так как обогатительную смесь вводят в состав комбикорма в количестве, не превышающем 1% (0,1...1 %), необходимы тонкое измельчение компонентов, их тщательное перемешивание.
Обогатительная смесь (как и премиксы) состоит из наполнителя и биологически активных веществ. В качестве наполнителя используют отруби, размолотое зерно, шрот и др. Подготовка наполнителя включает его измельчение и просеивание.
В первом смесителе смешивают соли микроэлементов (в основном сернокислые и хлористые) с наполнителем; во втором – витамины, добавляемые в малых дозах, йодистый калий, углекислые соли. Ферменты, аминокислоты, витамин В2 представляют собой кормовые препараты, и их вводят в относительно большом количестве. Поэтому их сразу подают на заключительное смешивание. Для лучшего смешивания, разрушения комков гигроскопичных сернокислых и хлористых солей, а также дополнительного их измельчения продукты размалывают вторично и просеивают на сите с отверстиями размером 1,2 мм. Окончательное смешивание всех компонентов и наполнителя производят в последнем смесителе.
Линия обработки затаренного сырья. Многие виды сырья (сухое молоко, костная мука, кормовые аминокислоты, кормовые дрожжи и др.) поступают на комбикормовые заводы в затаренном виде, чаще всего в бумажных мешках. Эти продукты, как правило, не требуют измельчения, поэтому основными операциями на линии являются растаривание сырья, очистка от крупных и металлических примесей.
Линия предварительных смесей трудносыпучих компонентов. На ряде предприятий для улучшения технологических свойств трудносыпучих видов белкового и минерального сырья, повышения точности его дозирования применяют предварительное дозирование – смешивание этих компонентов. Все компоненты животного и минерального происхождения, дрожжи, травяную муку, шроты, премиксы подготавливают на линиях, аналогичных линии мучнистого сырья, затаренных продуктов, кормовых продуктов пищевых производств и т. д. После подготовки, дозирования – смешивания компонентов полученную смесь в дальнейшем используют как один компонент.
Линия предварительного дозирования – смешивания зернового, гранулированного сырья. Принцип построения этой линии аналогичен описанному выше с той разницей, что предварительное дозирование – смешивание производят для компонентов, требующих измельчения. Подготовка компонентов ведется по линиям, предназначенным для подготовки зерна, гранулированных продуктов и т. д. После очистки компонентов от примесей их дозируют в нужном соотношении в весовых дозаторах.
Компоненты смешивают и измельчают в один или два этапа. Сход с сит возвращают в эту же или в отдельную дробилку для повторного измельчения. Полученную смесь затем используют как один компонент на главной линии дозирования – смешивания.
Линия тепловой обработки зернового сырья. В результате тепловой обработки зерна улучшаются вкусовые свойства, повышается питательная ценность, происходит обеззараживание сырья. Линия обработки зерна включает аппараты для пропаривания зерна, его экструдирования и экспандирования. После обработки зерно измельчают и направляют в наддозаторные бункера.
Линия дозирования и смешивания компонентов. Компоненты дозируют в объемных и весовых дозаторах непрерывного и периодического действия. Объемное дозирование производится непрерывно, причем одновременно во всех дозаторах. Каждый дозатор закреплен за определенным компонентом и его настраивают на нужную производительность. После дозирования все компоненты направляют в смеситель непрерывного действия.
Для весового дозирования применяют однокомпонентные и многокомпонентные дозаторы периодического действия.
Все дозаторы заполняются продуктом параллельно, цикл дозирования оканчивается после набора дозы последним дозатором. По заданной программе все дозаторы опоражниваются одновременно; так же начинается в них подача продукта. Так как дозаторы периодического действия, то и смесители, устанавливаемые после них, должны быть также смесителями периодического действия. Цикл дозирования в таких дозаторах составляет около 1 мин, тогда как цикл смешивания – 5...6 мин.
Наиболее распространенным способом является дозирование с помощью многокомпонентных весовых дозаторов. Такие дозаторы более компактны, достаточно точны, в них сравнительно просто можно переходить на другой рецепт.
Линия гранулирования. В результате дозирования – смешивания получают рассыпные комбикорма, которые не всегда удобны для кормления птицы, рыб. Комбикорма выпускают и в виде гранул, размеры которых зависят от вида, возраста животных, способа их кормления.
Основную массу гранулированных комбикормов производят сухим способом. На отечественных заводах применяют установки для гранулирования типа ДГ, включающие пресс-грануляторы и охладитель-измельчитель. В смесителе пресс-гранулятора комбикорм пропаривают сухим паром, который подается под давлением до 0,5 МПа. В смеситель могут быть также поданы и жидкие связующие компоненты.
Полученные гранулы затем охлаждают в охладительной колонке, так как в горячем состоянии они непрочны и легко разрушаются. После охлаждения гранулы направляют либо в измельчитель, либо на контрольное просеивание на ситах для отделения мелких частиц, направляемых на повторное гранулирование.
Производить мелкие гранул гранулы для молодняка птицы невыгодно, так как при их получении существенно падает производительность пресса и повышается удельный расход электроэнергии. Поэтому целесообразно получать более крупные гранулы и затем измельчать их в крупку, размер которой соответствует виду и возрасту птицы. Продукты измельчения просеивают на ситах, размер отверстий которых зависит от требуемой крупности гранулированного комбикорма.
Гранулированный комбикорм для рыб должен обладать высокой водостойкостью, т. е. достаточно долго сохранять свою форму в воде. Гранулы, полученные влажным способом, более водостойки, но процесс производства их более трудоемок по сравнению с сухим способом. Поэтому гранулы для рыб производят в основном сухим способом, но принимают меры к повышению их водостойкости. На поверхность гранул наносят водоотталкивающие составы или же производят специальную обработку гранул. Повышает водостойкость гранул и использование компонентов с высоким содержанием белка, а также гранулированного сырья. Этого можно добиться, обрабатывая гранулы паром, что создает на их поверхности защитную пленку.
Мощность отдельных технологических линий должна обеспечивать непрерывную работу завода в целом с минимальным обслуживающим персоналом.
3.6 Комбикормовые заводы
Комбикормовая промышленность представлена заводами, цехами, имеющими различную степень технической оснащенности. Есть заводы, построенные по типовым проектам производительностью 315, 320, 400, 420, 525, 630, 1000 т/сут. Есть также комбикормовые заводы старой (довоенной) постройки, которые в 2...6 раз превышают свою проектную производительность, и заводы, построенные по так называемым местным проектам, производительностью 150...200 т/сут. Последние имеют упрощенную технологию.
Для крупных животноводческих комплексов и птицефабрик вырабатывают комбикорма в определенном ассортименте специализированные заводы. На таких заводах имеются линии по отделению пленок от овса и ячменя, поджарки, тепловой обработки компонентов, гранулирования. На крупных комбикормовых заводах имеются специализированные цехи по производству премиксов, карбамидного концентрата, БВД.
На современных комбикормовых заводах применяют автоматические средства и автоматизированные системы управления технологическим процессом. Диспетчерское автоматизированное управление (ДАУ) отдельными крупными операциями или всем технологическим процессом осуществляют дистанционно с пульта управления. Средства контроля и управления процессами предусматривают возможность контроля расхода сырья и готовой продукции, заполнения и опоражнивания бункеров, температуры продукта, давления пара и т. д. Наиболее высокий уровень автоматизированных систем – непосредственное управление процессом вычислительными машинами и микропроцессорами. Уже введены в действие крупные (мощностью свыше 1000 т/сут) комбикормовые заводы, управление на которых осуществляют ЭВМ.
Кроме промышленных предприятий в нашей стране функционирует значительное число межхозяйственных комбикормовых заводов, а также заводов и цехов, принадлежащих различным ассоциациям и предприятиям других форм хозяйствования, которые используют собственный зернофураж и готовые промышленные БВД и премиксы.
На межхозяйственных предприятиях в больших масштабах производят полнорационные кормовые смеси для жвачных животных. В состав таких смесей вводят 50...70 % измельченных грубых кормов (солома, початки кукурузы, корзинки подсолнечника и другие отходы растениеводства). Такие кормовые смеси вырабатывают в виде гранул, брикетов и используют как дополнение к основным кормам или как полнорационные, преимущественно для откорма крупного рогатого скота. Часто в кормовые смеси вводят карбамидный концентрат или карбамид.
3.7 Контроль качества сырья и комбикормов
3.7.1 Оценка качества сырья.
Производство полнорационных комбикормов возможно только при использовании качественного сырья, полностью удовлетворяющего требованиям стандартов и ТУ. При анализе любого сырья в каждой партии определяют такие обязательные показатели, как цвет и запах, в зерновом сырье – содержание сорной примеси, в том числе вредной и минеральной примеси, содержание испорченных зерен, зараженность вредителями хлебных запасов, влажность.
Зерно должно быть в здоровом состоянии с нормальным запахом, без затхлого, солодового, плесенного и других посторонних запахов. Зерновое сырье, содержащее целые или измельченные семена ядовитых сорняков в переработку не допускается.
При приемке мучнистого сырья, а также сырья животного происхождения, кормовых дрожжей определяют крупность, содержание металломагнитных примесей.
Один из важнейших показателей качества сырья — влажность. Повышенная влажность способствует развитию микроорганизмов, ускорению процесса разрушения питательных веществ, заплесневению.
Кормовые средства оценивают также по ряду показателей, характеризующих их питательную ценность. Определяют содержание сырого жира, сырой клетчатки; в белковых кормах – содержание протеина и основных аминокислот, прежде всего L-лизина и DL-метионина; в минеральных кормах — содержание кальция, фосфора, натрия, хлоридов; в мелассе – содержание сахара; в кормовых жирах – кислотные и перекисные числа; в травяной витаминной муке – содержание каротина и др.
Важнейшие показатели питательности корма – содержание сырого и переваримого протеина. Сырой протеин представляет собой суммарное содержание азота белковых и небелковых соединений в органическом веществе, умноженное на коэффициент 6,25. Переваримый протеин – это тот протеин, который усваивается животными в процессе пищеварения.
Определяют также общую питательную ценность, выражаемую в кормовых единицах. За кормовую единицу принята питательность 1 кг овса с натурой 450...480 г/л влажностью 13 %. Для удобства расчетов обычно указывают количество кормовых единиц в 100 кг корма. Энергетическим показателем корма является обменная энергия. Она представляет собой часть энергии, содержащейся в единице корма, которая усваивается организмом животных. Обменная энергия одного и того же кормового средства различна при использовании его разными животными.
Особое внимание при оценке качества сырья уделяют специфическим показателям качества: наличию в сырье нативных токсинов таких, как госсипол в хлопковом, соин в соевом шроте, синильная кислота в сорго, льняном шроте или тапиоковой муке; токсинов, появившихся в сырье при неправильном хранении вследствие развития плесневых грибов (микотоксины), нитратов, нитритов, солей тяжелых металлов; содержанию остаточного бензина в шротах и др.
3.7.2 Оценка качества комбикормов.
Качество всех комбикормов нормируется государственными стандартами. Анализу подвергают каждую партию комбикормов, определяя внешний вид, цвет, запах, влажность, массу металломагнитной примеси, крупность размола, массовую долю (неразмолотых) семян культурных и дикорастущих растений, сырого жира, золы, безазотистых экстрактивных веществ, сырого протеина, сырой клетчатки, кальция, фосфора, натрия, наличие вредной примеси, общую кислотность, зараженность вредителями.
Внешний вид, цвет и запах характеризуют свежесть комбикорма и зависят от качества сырья, из которого его изготовили. Не допускается затхлый, гнилостный, плесневый и другие посторонние запахи. Наличие у комбикорма этих запахов может обусловливаться использованием недоброкачественного сырья или отрицательными процессами, протекающими в комбикорме в результате неблагоприятных условий хранения. Если в комбикорм согласно рецепту вводят вещества (антибиотики и т. д.), имеющие запахи, то и у комбикорма допускаются запахи, соответствующие этим веществам.
Массовая доля влаги в комбикормах-концентратах для крупного рогатого скота не должна превышать 14 %, в комбикормах полнорационных для сельскохозяйственной птицы – 13, в гранулированных комбикормах для птицы, кроликов, нутрий, племенных кобыл – 14, для рыб – 13,5 и для остальных животных – 14,5 %.
Зараженность вредителями определяют в рассыпных комбикормах для сельскохозяйственных животных, птиц, пушных зверей, кроликов, нутрий. Численность вредителей ограничена до пяти экземпляров в 1 кг комбикорма, а в комбикорме для прудовых рыб не допускается.
Массовая доля металломагнитной примеси размером до 2 мм должна быть не более 15... 30 мг на 1 кг комбикорма. Частицы размером более 2 мм и с острыми краями не допускаются.
Крупность размола рассыпных комбикормов определяют по остатку на ситах с отверстиями диаметрами 5; 3; 2; 1 мм или на лабораторном рассевке-анализаторе. Крупность комбикорма нормируют для каждого вида и возраста животных. Для молодняка должен быть мелкий или средний размол, для взрослых животных – крупный и реже мелкий.
Наличие вредной примеси устанавливают по анализу зерна, и оно не должно превышать норм, установленных нормативной документацией на используемое зерно.
В комбикормах ограничивается содержание песка, который попадает в результате плохой очистки сырья. Песок вызывает раздражение пищеварительных органов у животных. Массовая доля его не должна превышать 0,3...0,5 % для молодняка и 0,7…0,8 % для взрослых животных.
В стандартах на комбикорма установлены нормы питательности по следующим показателям: содержанию кормовых единиц или обменной энергии, протеина, клетчатки и минеральных веществ.
Массовая доля сырого протеина нормирована для всех видов комбикормов. В комбикормах ограничено содержание клетчатки, особенно для молодняка, так как она плохо усваивается животными. Избыточное содержание клетчатки в корме снижает его переваримость и общую питательность. Для жвачных она необходима как фактор, нормализующий пищеварение в рубце, благоприятно влияет на содержание жира в молоке коров.
Минеральные вещества необходимы для всех процессов обмена, восполняя роль активаторов ферментов либо структурных элементов. В комбикормах установлены нормы по содержанию таких макроэлементов, как кальций и фосфор.
При выработке и хранении комбикорма целесообразно определять общую кислотность как показатель наиболее объективно характеризующий его свежесть. Кислотность комбикорма не должна превышать 50.
В брикетированных комбикормах кроме показателей качества, определяемых в рассыпном комбикорме, определяют еще плотность брикетов, в гранулированных – размеры гранул, содержание мучнистых частиц (проход через определенные сита), крошимость гранул и их водостойкость (для прудовых и карповых рыб).
Во всех комбикормах в случае необходимости определяют токсичность. Токсичность комбикормов не допускается. Содержание нитратов, остаточных количеств пестицидов не должно превышать максимально допустимого уровня.
Комбикорма должны отвечать требованиям ветеринарно-санитарных норм. Ветеринарно-санитарное состояние комбикормов обусловливается в основном качеством используемого сырья. Для санитарной оценки сырья применяют следующие показатели: общее число микробных клеток, наличие энтеропатогенных типов кишечной палочки, сальмонелл, бактерий группы протея, анаэробов, токсинообразующих грибов и их токсинов.
3.8 Хранение комбикормов
Комбикорма – более сложные и трудные объекты хранения, чем зерно, мука и крупа. Объясняется это большим числом компонентов, входящих в их состав, и различными физическими, химическими и биологическими свойствами каждого компонента. Различные компоненты отличаются критической влажностью. В зависимости от компонентов критическая влажность комбикормов составляет 10,0...14,5 %. В применении к комбикормам термин «критическая влажность» характеризует возможность активного развития микроорганизмов.
Микрофлора комбикормов в подавляющем большинстве состоит из микроорганизмов, населяющих зерновую массу. Но общая численность их в 1 г комбикорма может быть значительно выше, чем в зерновой массе, так как в рецептуру входят такие продукты, как отруби и травяная мука, чрезвычайно насыщенные микроорганизмами.
Комбикорма являются благоприятной питательной средой для многих бактерий и особенно плесневых грибов. При наличии достаточного количества влаги (на уровне критической и более) и положительных температурах (10...20 °С и выше) плесени быстро развиваются, выделяют много тепла и служат основной причиной самосогревания.
Порче комбикормов способствуют также клещи и насекомые. Все насекомые успешно размножаются в комбикормах во всех участках насыпи даже при низкой влажности. Вследствие большой скважистости рассыпных и гранулированных комбикормов в насыпи обеспечивается запас воздуха (кислорода), необходимый для интенсивного развития как микроорганизмов, так и насекомых. Единственным фактором, ограничивающим развитие насекомых в комбикормах, является пониженная температура (ниже 10 °С).
Хранение комбикормов при пониженной температуре и влажности меньше критической значительно увеличивает срок безопасного их хранения. При низкой температуре не могут активно развиваться ни микроорганизмы, ни насекомые, а также менее интенсивно протекают в комбикормах и различные окислительные процессы, приводящие к потере их свежести.
Сложность хранения комбикормов объясняется также большой их сорбционной емкостью. Обладая гигроскопическими свойствами, комбикорма существенно изменяют свою влажность. Особенно быстро это происходит в рассыпных кормах. Для защиты от сорбционного увлажнения хранят комбикорма в сухих складах. Относительная влажность воздуха в них не должна превышать 70...75 %. Склады и силосы должны быть чистыми, не зараженными вредителями, хорошо проветриваемыми.
Комбикорма, БВД и карбамидный концентрат хранят насыпью или в таре. При хранении насыпью допускается следующая высота загрузки: при влажности продукции до 13 % – до 4 м, свыше 13 % – до 2,5 м. Кратковременное (во избежание слеживания) хранение комбикормов, как рассыпных, так и гранулированных, возможно и в силосах различного сечения, высотой более 20 м.
Комбикорма, БВД, карбамидный концентрат и премиксы, упакованные в мешки, укладывают в штабеля высотой не более 14 рядов. В качестве тары наиболее распространены крафт-мешки. Все виды продукции хранят раздельно рассортированными строго по номерам рецептов.
Установлены сроки хранения различных видов продукции комбикормовой промышленности. Комбикорма для выращивания и откорма молодняка крупного рогатого скота, свиней в промышленных комплексах, а также птицы допускается хранить в течение 1 месяца со дня его выработки, срок хранения других комбикормов в рассыпном и гранулированном виде, а также БВД и карбамидного концентрата – 2 месяца со дня выработки, премиксов-6 месяцев.
При хранении продукции свыше указанных сроков ее проверяют на токсичность не реже 1 раза в месяц и не позднее 10 суток до момента использования. Удлинить безопасный срок хранения комбикормов можно при хранении их в атмосфере азота, диоксида углерода, окиси углерода. Бескислородная среда значительно снижает потери каротина и тормозит окислительные процессы. За состоянием комбикормов систематически наблюдают.
Литература
Технология переработки продукции растениеводства: учебн. для вузов; под ред. Н.М. Личко /. – М.: Колос, 2000. – 552 с.
Чеботарев, О.Н. Технология муки, крупы и комбикормов / О.Н. Чеботарев, А.Ю. Шаззо, Я.Ф. Мартыненко – М.: ИКЦ «МарТ», Ростов-н/Д: Издательский центр «МарТ»,2004. – 688с.
Егоров, Г.А. Технология муки/ Г.А. Егоров – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Колос, 2005. –296с.
Бутковский В.А., Технологии зерноперерабатывающих производств / Бутковский В.А, Мерко А.И., Мельников Е.М. – М.: Интеграф сервис, 1999. – 472с.
Бутковский Б.А. Мукомольное производство. - М.: Агропромиздат, 1990.
Кулак Б.Г. Технология производства муки / Кулак Б.Г., Максимчук В.М. – М.: Агропромиздат, 1991.
Егоров Г.А. Технология муки и крупы / Егоров Г.А., Петренко Т.П. – М.: Издательский корпус МГУПП, 1999. – 336с.
ТКП 293-2010(02150). Правила организации и ведения технологического процесса на мукомольных заводах [Текст]:нормативно-технический материал. – Введен 01.04.2011 г.- Минск: Министерство сельского хозяйства и продовольствия РБ, 2010. – 201 с.
Правила организации и ведения технологического процесса на крупяных предприятиях. ВНПО Зернопродукт. – М.: ЦНИИТЭИхлебопродуктов, 1990. Часть 1. – 81 с., Часть 2. – 97 с.
Правила организации и ведения технологических процессов производства продукции комбикормовой промышленности. – Минск: ГУ НИПТИхлебопродукт, 2005. – 307с.
Комбикорма и кормовые добавки. Справ. пособие / В.А. Шаршунов, Н.А. Попов, Ю.А. Пономаренко и др. – Минск: Экоперспектива, 2002.
Кулак В.Г. Технология производства муки. / В.Г. Кулак, Б.М. Максимчук. – М.: Агропромиздат, 1991. – 224 с.
Мерко И.Т. Технология мукомольного и крупяного производства. – М.: Агропромиздат, 1985. – 288 с.
Черняев Н.П. Производство комбикормов. – М.: Агропромиздат, 1989. – 224 с.
Бутковский В.А. Современная техника и технология производства муки. / В.А. Бутковский, Л.С. Галкина, Г.Е. Птушкина. – М.: ДеЛипринт, 2006. – 319 с.
Маевская, С.Л. Количественно-качественный учет зерна и зернопродуктов / С.Л. Маевская, О.А.Лабутина – М.: ДеЛипринт, 2003. – 296 с.

Приложенные файлы

  • docx 19231014
    Размер файла: 5 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий