Як зробити борошно із зерна: весь процес переробки на підприємствах ДПЗКУ

Національний оператор зернового ринку України ДПЗКУ завдяки своїм виробничим потужностям, що сягають 30,5 тис. т круп та 649,5 тис. т борошна на рік, забезпечує не тільки внутрішній ринок України, а й експорт продукції за кордон. Інноваційні підходи до виробництва та забезпечення сучасною технікою дають можливість корпорації виробляти високоякісне борошно. Про весь багатоетапний очисний процес зерна у нашому відео.

Переробка зерна в борошно

порошкоподібного стану. Це цінний продукт, який використовують для виробництва хліба, макаронних і кондитерських виробів, а в невеликій кількості – у текстильній і хімічній промисловості.

Технологічний процес отримання борошна можна розділити на дві частини:

• перша — технологічний процес очистки та підготовки зерна до помелу;

• друга — технологічний процес розмелювання зерна та сортування зернових продуктів.

Підготовка зернової маси зводиться до очистки від домішок, зниження зольності зерна, забезпеченні оптимальної вологості зерна при подачі його в розмелювальне відділення (на 1 драну систему).

Процес очистки і підготовка зерна до розмелювання складається із трьох етапів: перший — очистки зернової маси, включно відокремлення домішок по ширині, товщині, довжині і аеродинамічним властивостям, а також очистку поверхні зерна; другий – кондиціонування зерна – підігрів, миття, обробка теплом, зволоження, відволожування, а також зниження зольності; третій — завершувальна очистка— зниження зольності, відокремлення домішок по ширині, товщині, щільності, доволожування зерна перед розмелюванням

3. Очистка зерна. Технологія виробництва борошна передбачає очищення зерна і його підготовку до помелу в підготовчому та переробку на борошно в розмельному відділеннях. Наявність домішок, особливо важко відокремлюваних, призводить до необхідності складної та багатоступеневої очистки.

У підготовчому відділенні борошномельного заводу із зернової маси видаляють органічні і неорганічні домішки, очищають поверхню зерна від пилу і бруду, видаляють борідку, оболонки і зародок. У процесі обробки зерна в зерноочисному відділенні змінюється тільки його зольність – зменшується на 0,10…0,15% внаслідок видалення пилу та бруду, а також частково поверхневих шарів і зародка, які мають підвищену зольність.

Очищення зерна за аеродинамічними властивостями.

Зернову суміш сепарують:

а) повітряним потоком, який направлений протилежно зерновому або перетинає його;

б) повітряними потоками, які обертаються;

в) використанням кінетичної енергії компонентів зернової суміші, яка рухається в повітряному середовищі;

г) повітряними потоками, перпендикулярними ситам, які рухаються.

Для виділення аеродинамічно легких домішок застосовують різні за конструктивно-функціональними рішеннями повітряні або комбіновані сепаратори.

Очищення зерна від домішок по ширині і товщині. Для сортування зернової суміші по товщині зерна застосовують сита з подовженими отворами, по ширині сита з круглими отворами. В сепараторах застосовують штамповані (пробивні) сита з круглими, подовженими і трикутними формами отворів.

Технологічний процес передбачає для сортових помелів два проходи крізь повітряно-ситові сепаратори — на 1-му і 3-му етапах підготовки зерен до розмелювання.

Очистка вважається ефективною, якщо сепаруються всі крупні домішки, та не менш ніж 65% домішок, які повинні бути видалені на ситах та повітряним потоком (каміння, земля, пісок, крупні частки домішок, крупне та мілке насіння культурних рослин та бур’янів).

Очищення зерна від домішок по довжині. Попередніми способами неможливо виділити домішки, які мають таку ж площу перерізу, як і основне зерно, але відрізняються довжиною: короткою (кукіль, польовий горошок, бите зерно), або довгою (вівсюг, овес, ячмінь тощо). Для видалення таких домішок застосовують машини з виїмковою робочою поверхнею — трієри, які бувають циліндричні і дискові. Відповідно до стандарту в трієрах повинно виділятися не менш ніж 80% домішок (кукіль, вівсюг, овес).

Поділ зернової суміші по довжині зерен за допомогою виїмкової поверхні, як правило, проходить на першому етапі підготовки зерна після першого проходу в сепараторі. Спочатку встановлюють куколевідбірну, а потім вівсюговідбірну машини.

Трієри, які застосовують для очистки зерна пшениці і жита від коротких домішок (кукіля, гречишки) і битих зерен, называют куколевідбірними машинами. Діаметр чарунок таких трієрів складає 3..5 мм. Виділені короткі домішки попадають у фракцію проходу через лоток трієра, а сходом по трієру йде очищене зерно. При очищені зерна пшениці і жита від довгих домішок (вівсюга, вівса, ячменю) застосовують вівсюговідбірні машини з робочим розміром чарунок 8…11 мм, а для відбору ячменю – з діаметром чарунок 7…9 мм. Крупні чарунки трієра-вівсюговідбірника захоплюють зерна пшениці чи жита і утворюють фракцію прохода, яка складається з основного зерна, а сходом по ціліндру трієра йдуть більш довгі зерна вівса, вівсюка і ячменю.

При поділі зернового потоку по крупності на сепараторах крупну фракцію (більш засмічену вівсюгом) направляють на вівсюговідбірну машину, а дрібну – в куколевідбірну. До пропускання зернової суміші крізь трієри необхідно повністю видалити землю, пісок і інші мінеральні домішки.

Очищення зерна від домішок по щільності і стану поверхні. Такі важко відокремлювані домішки як дрібне каміння, пісок, шматки скла, немагнітні матеріали близькі за розмірами до зерна основної культури не можуть бути видалені в повітряно-ситових сепараторах, їх видаляють на каменевиділювальних машинах, які встановлюють на першому етапі підготовки зерна до розмелювання після сепаратора та трієрів. В основу процесу покладено різницю щільностей зерна і мінеральних домішок і динамічні коефіцієнти тертя по поверхні, яка їх розділяє.

Видалення металомагнітних домішок. Для видалення домішок на основі різних металомагнітних властивостей застосовують магнітні сепаратори з постійними магнітами, та електромагнітними, які живляться постійним струмом.

Товщина шару продукту повинна бути не більше 5…7 мм для борошнистих продуктів і 10…12мм для зерна і круп.

Очищення поверхні зерна сухим способом. Для очистки поверхні зерен:

часткового видалення борідки, зародка, а також зняття (злущування) верхніх плодових оболонок застосовують обойні та щіткові машини ударно-перетираючої дії. Вони повинні забезпечувати очистку поверхні зерна при мінімальному дробленні. Ефективність роботи визначається зниженням зольності зерна, яка повинна бути для обойних машин з абразивним циліндром — 0,003…0,005 %, а для обойних машин з металевим циліндром та щіткових машин — 0,01…0,003% на кожній системі.

Обробка зерна водою. Для обробки зерна водою застосовують зволожувальні (водоструменеві, водорозпилювальні) та мийні машини. У зволожуючих машинах відбувається дозоване зволоження зерна до певних кондицій. В мийних машинах проходять такі технологічні операції:

– промивання зерна для очистки його від пилу, мікроорганізмів, видалення сторонніх запахів;

– видалення важких мінеральних домішок;

– видалення легких органічних домішок;

– виділення борідки і частково плодових оболонок;

– зневоднення зерна (гравітаційним, механічним або аеромеханічним способом).

Мийну машину встановлюють:

– при підготовці зерна до сортового розмелювання;

– при холодному кондиціонуванні перед бункером для відволожування зерна;

– при гарячому кондиціонуванні перед повітряно-водяним кондиціонером;

– при швидкісному кондиціонуванні перед вологознімачем.

Після очищення другою важливою операцією підготовки зерна до помелу є його кондиціювання або гідротермічна обробка (ГТО) (або водно-теплова обробка – ВТО). Під гідротермічною обробкою розуміють обробку зерна водою і теплом для направленої зміни технологічних властивостей зерна при переробці (борошномельних, хлібопекарних, макаронних, круп’яних), яка забезпечить вихід заданої готової продукції з найкращими показниками якості і найменшими витратами енергії. В результаті проведення ГТО змінюються структурно-механічні властивості зерна:

– посилюється еластичність і в’язкість оболонок,

– послаблюються зв’язки між оболонками і ендоспермом.

Крім того, змінюються біохімічні властивості зерна і борошна та якість клейковини, знижується зольність борошна, і підвищується активність ферментів. Гідротермічній обробці піддається в основному зерно пшениці, значно рідше – зерно жита. При цьому на зерно діють:

– вода, яку використовують для зволоження зернової маси;

– тепло для прогрівання зерна або його зневоджування (сушки);

– термін обробки зерна водою і теплом — перебування в кондиціонері, відволожування в спеціальних бункерах;

– повітряне середовище, в якому проходить гідротермічна обробка.

Кожний з цих факторів діє на зерно по-своєму, вплив їх посилюється при комплексній дії.

На взаємодію зерна з водою впливають його водопоглинальна властивість, параметри вологоносія та навколишнього середовища. Зерно більших розмірів, з високою скловидністю поглинає воду повільніше, тоді як зерно з борошнистим ендоспермом – досить інтенсивно.

У зерновій масі окремі зерна мають різну водопоглинальну здатність. Так, при базовій вологості зерна 1 4,5 %, вологість окремих зерен може становити від 1 2 до 35%. Вміст вологи в різних частинах зернівки також неоднаковий. Якщо вологість ендосперму менша за вологість зерна на 0,9…1,7 %, то вологість оболонок більша на 8…14 %, причому в ендоспермі вода поширюється повільніше, ніж в оболонках.

Процес взаємодії зерна з водою поділяють на три етапи:

– початковий – тривалістю 0,5…1 год. (відбувається вологонасичення плодових та насінних оболонок алейронового шару і зародка);

– основний – тривалістю 5…12 год. (волога проникає в ендосперм);

заключний – триває добу і більше (завершується розподілом вологи по всіх частинках зернівки).

Кількість води, яка поглинається зерном, залежить від температури води. З підвищенням температури поглинальна здатність зерна збільшується. При підвищенні температури зростає кінетична енергія молекул води і відповідно інтенсивність внутрішнього перерозподілу вологи в зерні.

При підготовці зерна до розмелювання розрізняють кондиціонування:

Найпоширенішим способом ГТО є холодне кондиціонування, яке може бути без підігрівання зерна і води та з підігріванням. Холодне кондиціонування без підігрівання зерна і води проводять за умови, що температура зерна і води не нижче 1 8…20 °С, тобто влітку. Взимку, коли температура зерна і води нижча і утруднюються умови проникнення вологи в зерно, проводять холодне кондиціювання з підігріванням. При цьому температуру зерна доводять до 20…25 °С, а води – до 30…35 °С у зволожувальних апаратах чи машинах для миття, а потім відволожують протягом 4…24 годин без регулювання температури. Основним недоліком холодного кондиціювання зерна є необхідність тривалого його відволожування, що потребує будівництва бункерів великої місткості.Для гарячого кондиціонування використовують спеціальні апарати -кондиціонери. Зерно, зволожене до 14…16%, проходить теплову обробку в кондиціонері при температурі 45…57 °С. Температурний режим обробки зерна і його тривалість залежать від якості клейковини, скловидності та інших показників. Гаряче кондиціонування застосовують для зерна зі слабкою клейковиною оскільки прогрів зернової маси ущільнює білки і частково знижує активність ферментів зерна. Режим гарячого кондиціонування підбирають з врахуванням вихідної якості клейковини зерна. Чім слабша клейковина, тим сильніше необхідно прогрівати зерновую массу.

Швидке кондиціонування — це обробка зерна парою з застосуванням спеціальних апаратів. Цей спосіб ще більшою мірою прискорює процеси, які проходять в зерні.

Кондиціонування зерна чинить великий вплив на його борошномельні достоїнства. Ендосперм стає більш пухким, оболонки більш еластичніші, зв’язок їх з ендоспермом послаблюється. Все це збільшує вихід та покращує якість крупок та дунстів у процесі розмелювання, підвищує вихід та якість (знижує вологість) готової продукції, зменшує затрати енергії.

Дія води і тепла викликає в зерні комплексні фізико-хімічні, колоїдні і біохімічні процеси, які призводять до змін його хлібопекарських достоїнств. Ступінь змін залежить від генетичних особливостей, зрілості і якості зерна, яке піддається обробці. З хлібопекарської точки зору часто необхідно покращити зерно пшениці з дуже слабкою чи навпаки (рідше) з дуже сильною клейковиною, тобто в одному випадку клейковину потрібно укріпити, в іншому — ослабити. Слабка клейковина покращує свої реологічні властивості при частковій тепловій денатурації білкових речовин, що найкраще досягається шляхом зволоження зерна при підвищеній температурі.

Фізичні властивості міцної клейковини покращуються в результаті часткового протеолізу білкових речовин. Для цього потрібно проводити холодне кондиціонування – тривале відволожування при температурі 20…35° С.

При зволожуванні зерна від 1 2…14 до 17…18 % і витримуванні протягом 24 годин найбільш сильно і до того ж в небажаному напрямку змінюються властивості слабкої клейковини (пружність зменшується, тяжкість зростає), що вказує на недоцільність застосування холодного кондиціонування для обробки пшениці із слабкою клейковиною.

Сильна клейковина пшениці при холодному кондциіонуванні більш стійка, але її якість (як результат ослаблення) покращується. При гарячому кондиціонуванні фізичні властивості тіста із зерна з кріпкою клейковиною погіршуються.

В результаті кондиціонування проходить значна зміна активності ферментів, зростає оцукрююча здатність цільнорозмеленої зернівки. Збільшується кількість вільних жирних кислот, а також вітамінів в борошні, але при нагріванні зерна більш, ніж до 45…50 °С знижується вміст останніх.

Один з результатів гідротермічної обробки — зниження зольності борошна високих сортів на 0,10…0,15% як результат розм’якшення оболонок і більш легке їх відокремлення при розмелюванні. Все сказане про хімічні і технологічні зміни зерна при ГТО вказує на необхідність диференційованого вибору режимів кондиціонування зерна пшениці з урахуванням її стану і якості. Після ГТО складають помольні суміші, змішуючи зерно за певною рецептурою, додатково зволожують для підвищення вологості оболонок і кращого їх відділення від ендосперму. Через магнітні сепаратори зерно надходить у розмельне відділення. Змішування партій зерна. Змішування різних партій зерна має дві мети. В одному випадку дві (або більше) партій зерна, які не є дефективними і відрізняються якістю від задовільної до доброї. В іншому – змішують дефектне зерно (проросле, морозобійне, зігріте, уражене клопом-черепашкою тощо) із зерном нормальної якості, розраховуючи отримати готову продукцію задовільної якості.

При змішуванні зерна неоднакової якості, тобто різного хімічного складу і фізичної структури, змінюється якісна характеристика компонентів, які входять в суміш, і самої суміші. Так ферментні системи, які вирішально впливають на хлібопекарні достоїнства, впливають і на борошномельні якості, коли зерно піддається гідротермічній обробці. Активність і характер дії ферментів при змішуванні зерна різної якості можуть суттєво змінюватись. Змішування різних партій зерна пшениці призводить до зміни співвідношення окремих фракцій клейковини і до того ж, при взаємодії між собою вони дають поєднання властивостей клейковини – суміші, які відмінні від властивостей клейковини компонентів, які змішують.

Під змішувальною цінністю розуміють обумовлену фізико-хімічним та біологічним комплексом здатність зерна даної партії (або сорту) взаємодіяти з різноякісним зерном інших партій (або сортів) і надавати при певних їх кількісних співвідношеннях зернову суміш заданого технологічного достоїнства.

Рецептуру зернової суміші складають з урахуванням вологості, зольності, типу та підтипу, вмісту клейковини. Зерно різних партій змішують за умови, що різниця за вологістю не перевищує 1…1,5 %. За зольністю змішують зерно високозольне (із зольністю понад 1,97%) з низькозольним для одержання суміші з зольністю не вище 1,79 %. Різні суміші обробляють окремо.

Помольну суміш за скловидністю і за клейковиною розраховують за системою рівнянь, або за методом конверту (відомого з курсу хімії метода змішування розчинів «правили хреста»).

Метод конверту, або правило “хреста” (інколи цей метод розрахунку називають також правилом “зірочки”) його застосовують при складанні помольної суміші з двох партій зерна.

Введемо такі позначення:

k– вміст клейковини в помольній суміші, яку необхідно отримати, %;

k1 – вміст клейковини в 1 партії пшениці, %;

k2 – вміст клейковини в 2 партії пшениці, %;

k1 – маса (кг, т) 1 партії пшениці з вмістом клейковини k1, яку необхідно взяти для приготування помольної суміші з вмістом клейковини k та масою g: g1 = (k – k2) (7.1)

g2 – маса (кг, т) 2 партії пшениці з вмістом клейковини k2, яку необхідно взяти для приготування помольної суміші з вмістом клейковини k та масою g: g2 = (k1 – k) (7.2)

g – маса (кг, т) помольної суміші з вмістом клейковини k, яку необхідно приготувати: g = g1 + g2 = (k – k2) + (k1 -k) (7.3)

Все це відображається у вигляді такої схеми, яка і називається “хрестом”: k1 g1 = k – k2

g = g1 + g2 = (k – k2) + (k1 – k) (вагові частки)

Якщо нам необхідно приготувати з двох партій пшениці g вагових частин (кг, чи тон) помольної сумуші з вмістом клейковини k, то для цього необхідно взяти g1 вагових частин (кг, чи тон) 1 партії пшениці з вмістом клейковини k1, та g2 вагових частин (кг, чи тон) 2 партії пшениці з вмістом клейковини k2.