Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
Тюменская государственная сельскохозяйственная академия
Механико-технологический институт
Кафедра механизации переработки и хранения сельскохозяйственной
продукции
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ
ПРОИЗВОДСТВА КРУПЫ
(Методические указания для студентов, обучающихся по специальности 31.15.00 «Механизация переработки сельскохозяйственной продукции»)
Тюмень-2003г.
Методические указания подготовлены заведующим кафедрой
«Механизация переработки и хранения с.х. продукции, кандидатом технических наук В.И.Свидерским.
Заслушаны и одобрены на заседании методического совета МТИ
«24»_декабря 2002 года.
Рецензенты: Иванов А.А., доцент ТГНГУ, к.т.н.,
Шевелева Т.Л., зав. кафедрой НТП ТИПКА
ПРОИЗВОДСТВО КРУПЫ
1. Виды круп.
Крупа-второй после муки продукт питания из зерна. Крупы богаты крахмалом, белками, являются диетическим калорийным продуктом, хорошо усваиваются организмом. Ниже приведена питательная ценность различных круп (ккал/100гр):
-пшенная-330;
-овсянная-351;
-гречневая-325;
-манная-333;
-рис-326;
-перловая-325;
-ячневая-325;
-кукурузная-325.
В среднем в Росси потребляется 14-15 кг крупы на человека в год. Большим спросом пользуется гречневая крупа (25-30%), далее рисовая (18-20%), затем бобовые (14-16%), пшенная (11-12%), овсяная (7%).
Ассортимент выпускаемых крупп:
Культура Крупы
Гречиха Ядрица (пропаренная и не пропаренная),
продел, мучка.
Рис Рис шлифованный, рис дробленый.
Просо Пшено шлифованное и не шлифованное.
Ячмень Крупа перловая шлифованная (5 номеров) и
ячневая (дробленая, 3 номера).
Овес Овсяная крупа недробленая, овсяные хлопья
«Геркулес» и «Экстра», толокно.
Пшеница «Полтавская», «Артек», манная крупа.
Горох Горох целый шелушеный, горох колотый
полированный, крупа гороховая.
Кукуруза Крупа шлифованная, крупа для хлопьев
(крупная), крупа для кукурузных палочек (мелкая).
Общая технологическая схема процесса включает следующие операции:
- подготовка зерна к переработке (очистка от примесей, сортировка по крупности, гидротермическая обработка);
- шелушение;
- обработка ядра (шлифование, полирование, дробление, плюще-
ние);
- сортирование готовой продукции.
2. Подготовка зерна к переработке.
Очистка зерна от примесей производится на воздушно-решетных и воздушно-решетно-триерных зерноочистительных машинах общего пользования. С той разницей, что для каждой культуры подбираются специальные решета и триерные цилиндры. Для гречихи, например, применяют решета с отверстиями треугольной формы.
Гидротермическая обработка (ГТО) зерна крупяных культур.
Это важный этап подготовки зерна к переработке. В результате ГТО улучшаются технологические свойства зерна: облегчается отделение оболочек, снижается дробление зерна, улучшается качество крупы (сокращается время варки, каша становится рассыпчатой, повышается стойкость к хранению).
Существует два способа ГТО:
- первый способ – пропаривание-сушка-охлаждение;
- второй способ – увлажнение-отволаживание.
Первый способ применяют при переработке гречихи, овса, гороха по схеме, представленной на рис.1.
Особенность этого способа – высокая температура нагрева зерна (свыше 100*С), пропаривание при избыточном давлении (до 0,3Мпа). В результате прогрева и увлажнения в зерне происходят частичные химические преобразования (клейстеризация крахмала, образование небольшого количества декстринов и т. д.); ядро пластифицируется, становится менее хрупким и меньше дробится при шелушении и шлифовании.
Сушка после пропаривания приводит к повышению хрупкости наружных пленок, которые легче отделяются и дробятся. При этом ядро остается влажным и пластичным.
Охлаждение после сушки дополнительно снижает влажность зерна и приводит к хрупкости оболочек. Однако сушку и охлаждение необходимо проводить осторожно, так как чрезмерное подсушивание и охлаждение повышает хрупкость крупы и снижает выход целой крупы при переработке.
Рис.1. Технологическая схема гидротермической обработки
зерна (первый способ). 1-сушилка; 2-охладительная колонка;
3-пропариватель; 4-прпариватель периодического действия;
5-автоматические весы.
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 | 18…19 | 12,5…13,5 | ||
| Овес | 0.05…0.10 | 3..5 | 16….18 | 10…13 | |
| Горох | 0.10…0.15 | 2..3 | 16…18 | 13,5…14,5 | |
Пропариватели могут быть непрерывного и периодического действия. Среди пропаривателей непрерывного действия наиболее распространены горизонтальные шнековые (рис.2.)
Рис.2. Пропариватель непрерывного действия шнекового типа.
1 - корпус; 2 и 4 – шлюзовые затворы; 3 – шнек; 5 – патрубок для пара;
Преимущество этого пропаривателя – простота, высокая производительность, равномерная обработка зерна. Недостаток – невозможность использования пара высокого давления из-за недостаточной герметизации в шлюзовых затворах.
Пропариватель периодического действия (рис.3.) обеспечивает достаточную герметичность, поэтому используется для обработки зерна паром с высоким давлением.
Рис. 3. Пропариватель периодического действия.
Он представляет собой бункер емкостью 1000л, зерно загружается и выгружается через затворы 1 и 5, пар подается через вентиль 4 в парораспределительный змеевик с форсунками 8. Давление пара регулируется вентилями 4 и 6. Достоинство такого пропаривателя – использование пара высокого давления и регулирование продолжительности пропаривания. Недостаток – цикличная работа.
Второй способ ГТО (увлажнение – отволаживание) применяется для пшеницы и кукурузы. Зерно увлажняют теплой водой(40 град.) с использованием специальных увлажнителей или в пропаривателях непрерывного действия при низком давлении пара, после чего оно отволаживается в бункере в течение нескольких часов (табл. 1.2.).
1.2. Режимы гидротермической обработки пшеницы и кукурузы.
| Культура | Влажность зерна после увлажнения | Длительность отволаживания, час. |
| Пшеница | 14,5…15,0 | 0,5…2,0 |
| Кукуруза | 15,0…16,0 | 2,0…3,0 |
3.Калибрование и шелушение зерна.
Качество зерна перед шелушением должно соответствовать следующим требованиям (табл.1.3.)
1.3.Качество зерна подготовленного для шелушения.
| Культура | Влажность, % | Сорная примесь, % не более | ||||
| Всего | В том числе | |||||
| минер. | куколь | головня, спорынья | горчак | |||
| Просо | 13,5/14,5 | 0,3 | 0,1 | - | 0,03 | 0,02 |
| Гречиха | 12,5/13,5 | 0,5 | 0,1 | - | - | - |
| Овес | 10…14 | 0,3 | 0,1 | 0,1 | 0,03 | 0,02 |
| Рис | 14/15,5 | 0,4 | 0,1 | - | - | - |
| Ячмень | 15,0 | 0,4 | 0,1 | - | 0,03 | 0,02 |
| Пшеница | 13,5 | 0,4 | 0,1 | 0,1 | 0,03 | 0,02 |
| Грох | 14,0/15,0 | 0,5 | 0,05 | - | - | - |
| Кукуруза | 16,0 | 0,2 | 0,1 | - | - | - |
Калибрование на фракции необходимо для подбора зазора в шелушильном аппарате с тем, чтобы получить больший процент шелушения. Эта операция проводится на специальных решетах. Для гречихи, например,- на 5 фракций, для других культур – на 2-3.
Шелушение - это отделение наружных пленок от зерна. Существует три основных способа шелушения в зависимости от строения зерна, прочности связи ядра с оболочкой, прочности ядра,
и т. д.
Первый способ шелушения – сжатие + сдвиг – эффективен для зерна, у которого оболочки не срослись с ядром (просо, рис, гречиха, овес)
Второй способ – шелушение однократным или многократным ударом – применяют для зерна с пластичным ядром и с несросшимися пленками (овес), которые не дробятся при ударе, либо при получении дробленой номерной крупы из зерна, у которого пленки прочно срослись с ядром (пшеница, ячмень и т.д.)
Третий способ шелушения – постепенное истирание оболочек о шероховатые поверхности. Такой способ используется для шелушения зерна, у которого пленки прочно срослись с ядром (ячмень, пшеница, кукуруза, горох и др.)
Шелушение зерна сжатием и сдвигом (первый способ).
Для этих целей используют шелушильный постав (рис.4)
Основные рабочие органы машины – два абразивных диска диаметром 1000 мм, из которых вращается только нижний.
Зернистость абразивного материала для первой системы шелушения – 100…125, для повторного шелушения – 80…100
(Зернистость абразивного материала это № металлического сита, через которое просеян этот материал, умноженный на 100)
Вальцедековый станок (рис.5) применяется для шелушения гречихи и проса. Его рабочими органами являются вращающийся валок диаметром 600 мм с абразивной поверхностью и неподвижная дека, охватывающая его. Зазор между ними регулируется в зависимости от обрабатываемой фракции зерна и имеет серповидную форму, т.е. шире вверху и уже внизу.
Для шелушения проса используют деку из резинотканевых пластин, которые деформируются и тем самым позволяют шелушить зерно разной крупности. Форма рабочего зазора – клиновидная.
Рис. 4. Схема шелушильного постава. 1 и 2 – верхний неподвижный и нижний подвижный шелушильные диски; 3 – пита-ющее устройство; 4 – выходной патрубок; 5 – приводной вал; 6 – электродвигатель; 7 – механизм изменения зазора; 8 – привод.
Рис.5. Вальцедековый шелушильный станок. 1 – валок; 2 – дека;
3 – абразивное покрытие.
Двухвалковые шелушители типа А1-ЗРД и У1-БШВ используют для шелушения риса (рис.6) Их рабочими органами являются два валка диаметром 200 мм и длиной 400 мм, покрытые резиной или полимерным материалом. Валки вращаются навстречу друг другу с отношением скоростей 1,45:1. Скорость быстровращающегося валка 9м/с. Достоинства таких шелушителей – мягкое воздействие на зерно и высокая производительность.
Рис.6. Схема двухвальцевого шелушителя.