Ассортимент круп

Семена гороха не имеют характерного для злаковых культур эндосперма. Они состоят из двух семядолей (90...94%) и семенной оболочки (6...10 %). [2]

2. Краткая характеристика  технологии производства

Крупа в пищевом рационе человека составляет от 8 до 13 % от общего потребления  зерновых, причем рис является основным продуктом питания более чем  для половины населения земного  шара. [4]

Эффективность использования зерновых культур при выработке крупы  зависит в значительной мере от совершенства конструкций шелушильных и шлифовальных машин. Технологический процесс  переработки зерна в крупу  в общем виде на современном предприятии  состоит из восьмидесяти основных этапов (очистка зерна, сортирование по фракциям, шелушение, отбор ядра, шлифование, сортирование продуктов шлифования, удаление лузги и мучки, контроль готовой продукции). С учетом специфических  свойств отдельных видов крупяных культур некоторые этапы в  процессе могут отсутствовать.

Шелушение и шлифование зерна, т. е. удаление цветковых пленок, плодовых и семенных оболочек, — важнейшие  технологические операции крупяного  производства. Их задача — сохранить  ядро зерновки, представляющее основную питательную ценность, целым и  удалить оболочки, не усваиваемые  человеческим организмом. Поэтому от того, насколько обоснованно выбраны  средства и способы для осуществления  процессов шелушения и шлифования, зависит и рациональное использование  сырья-зерна крупяных злаковых и  бобовых культур.

Большое число различных шелушильных  и шлифовальных машин объясняется  разнообразием структурно-механических свойств зерна, перерабатываемого  в крупу.

Технологические процессы выработки  крупы усложняются еще и тем, что однородность и выравненность  зерновой массы по размерам составляет не более 70...80 %. Так как зерно шелушат  к шлифуют, пропуская его между  рабочими органами машины, установленными с определенным зазором, то становится ясно, насколько важно иметь однородную по крупности и качеству зерновую массу. Неоднородность зерновой массы  требует введения специальной технологической  операции - разделения зерновой массы  на фракции по крупности для последующего крупоотделения. Гречиху, например, сортируют  на четыре-шесть фракций, овес и рис  — на две-три фракции и т. д.

Наиболее распространенные машины для шелушения и шлифования зерна  проса, риса, овса, ячменя, пшеницы и  других культур - шелушильные машины с обрезиненными валками, вальцедековые  станки, обоечные машины, шелушильные  постава с нижним бегуном, вертикальные и горизонтальные шелушильно-шлифовальные машины и др.

Количественное содержание ядра в  зерне в зависимости от культуры находится в пределах 62...80%. При  переработке зерна в крупу  действующими нормативными документами  предусматривается выход крупы 50...70,5%, следовательно, от 4...5 до 15% ядра превращается в отходы, не используемые для продовольственных  целей. Такой большой процент  недоиспользования ядра зерна крупяных культур является результатом несовершенства главным образом машин для  процессов шелушения и шлифования.

Некоторые конструкции шелушильных  и шлифовальных машин тяжелы, громоздки, энергоемки и не всегда удобны в  эксплуатации. Поэтому применение более  совершенных конструкций шелушильных  и шлифовальных машин позволит перерабатывать зерно в крупу с меньшими потерями.

В ближайшие годы намечено реконструировать значительное количество действующих  предприятий с заменой старого  и малопроизводительного оборудования новым, современным, высокопроизводительным, позволяющим более эффективно осуществлять процессы очистки, сортирования, шелушения, шлифования и крупоотделения.

В последнее время в крупяной промышленности получили распространение  шелушильные машины с обрезиненными  валками и внедряются новые крупоотделительные машины, шелушильные машины ударно-центробежного  принципа действия, шлифовальные машины горизонтального и вертикального  типа и др.

Знание структурно-механических характеристик  зерна крупяных культур позволяет  обоснованно выбирать характер и  величину основных параметров рабочих  органов машин, обеспечивать более  эффективную его обработку, экономно расходовать сырье и энергию.

Изучение и анализ опыта эксплуатации крупяных заводов позволяет наметить пути дальнейшего совершенствования  техники и технологии крупяного  производства.

В материалах сайта отражены опыт и перспективы создания новых  процессов и оборудования для  производства крупы, которые в последние  годы нашли применение в промышленности.

Совершенствование технологий производства крупы 

Известно, что от совершенства шелушильно-шлифовальных машин и процессов во многом зависят  качество, ассортимент и выход  вырабатываемой крупы.

Рабочими органами вальцедекового станка, используемого для шелушения  гречихи и проса, служат горизонтальный абразивный валок (цилиндр) и неподвижно закрепленная у валка дека, образующие клиновидную (для проса) либо серповидную (для гречихи) форму рабочей зоны. Зерно в станке шелушится в  рабочей зоне в результате действия сил сжатия и трения (скольжение с качением) со стороны валка и  деки.

Минимальный зазор между валком и декой (при жесткой деке) должен быть больше размера ядра, чтобы  исключить его дробление. Примыкающая  к валку рабочая поверхность  деки обычно очерчивается тем же радиусом, что и валок. Это позволяет  получать кривизну ее поверхности путем  притирки о вращающийся валок.

На эффективность шелушения  зерна влияют диаметр и окружная скорость валка, размер и форма рабочей  зоны, материал валка и деки, фракционный  состав зерна (по крупности) и др. Диаметр  валков составляет 500 и 600 мм, длину рабочего отрезка дуги деки принимают от 180 до 300 мм. Валок изготавливают из абразивных материалов или естественного (песчаникового) камня и придают  ему окружную скорость от 10 до 15 м/с. Периодически производят насечку валков, чтобы обеспечить требуемую эффективность  шелушения. Для шелушения проса  деку изготавливают из резинотканевых пластин (редко кожи), а для гречихи  — из песчаникового камня или  заливкой абразивной массой.

Опыт эксплуатации вальцедековых  станков показывает, что при шелушении  проса лучшие результаты получаются с использованием деки длиной 300 мм при окружной скорости валка 14,5 м/с. При шелушении гречихи применяют  деки длиной 200 мм с окружной скоростью  валка 12...14м/с, причем гречиху перед  шелушением сортируют на шесть фракций  и каждую фракцию обрабатывают на отдельном станке.

Процесс шелушения в станке происходит следующим образом. Из питающего  механизма зерно направляется в  рабочий зазор между абразивным валком и декой, взаимное расположение которых устанавливают при помощи специальных регулировочных устройств, позволяющих изменять расстояние между  ними в необходимых пределах. Совместное действие сил сжатия и трения приводе  к деформации и разрушению наружных покровов проса и гречихи. Однако эффективность такого способа шелушения  сравнительно низкая. Это связано  с получаемым повышенным процентом  дробления и измельчения ядра и значительными энергетическими  затратами, обусловленными преодолением сил сопротивления (трения) шелушению. Например, удельное энергопотребление  при шелушении проса 4,0-4,5 кВт*ч/т. Кроме того, не все зерна, находящиеся  в рабочей зоне, попадают в равные условия, так как более крупные  подвергаются интенсивному силовому воздействию  со стороны валка и деки, а мелкие проходят рабочую зону и остаются нешелушеными. Количество нешелушеных  зерен резко возрастает, если наносимые  на валок и деку (для гречихи) бороздки (насечки) истираются. Это снижает  пропускную способность машины, увеличивает  выход дробленых зерен и мучки, а следовательно, возрастают потери исходного сырья и ухудшается качество вырабатываемой крупы. Одним  из направлений совершенствования  процесса шелушения гречихи и  проса является использование кратковременного действия сил сжатия и сдвига, которое достигается парой валков, установленных с зазором, покрытых резиновым слоем определенной твердости и вращающихся навстречу друг другу с различной окружной скоростью. Благодаря такому способу обеспечивается высокая эффективность шелушения гречихи и проса.

Кроме того, применение обрезиненных (эластичных) валков позволяет обрабатывать зерно различной крупности, благодаря  чему исключается необходимость  сортировать исходное сырье перед  шелушением на фракции.

Другой разновидностью машин, в  которых зерно подвергают шелушению  силами сжатия и трения (качение  со скольжением), являются шелушильные  постава. В этих машинах зерно  шелушится между двумя дисками  с регулируемым зазором. Рабочая  поверхность дисков покрыта абразивной массой. Наиболее распространены шелушильные  постава с нижним бегуном, имеющие  вертикальный вал, на который устанавливают  абразивный диск (бегун), а верхний  диск параллельно нижнему закрепляют неподвижно. Окружная скорость вращающегося абразивного диска находится  в пределах 16...20м/с. Зазор между  абразивными дисками регулируют, поднимая и опуская вал. Зерно  вводится в зазор через отверстие, предусмотренное в центре верхнего диска, и благодаря центробежной силе перемещается по кривой в форме  спирали.

Шелушильными поставами производства ГДР оборудованы некоторые предприятия  крупяной промышленности, где производится переработка риса и овса в крупу.

Основные недостатки шелушильных  поставов следующие: невысокая производительность; низкая технологическая эффективность, так как зерно подвергается воздействию  жестких абразивных поверхностей, путь обработки имеет большую протяженность, в результате чего содержание дробленых  зерен (например, риса) после первого  пропуска составляет 5...10 %; высокий  удельный расход энергии на процесс  шелушения — 3,5... 4,6 кВт*ч/т; сравнительно большая материалоемкость конструкции; вращение вертикальному валу передается с помощью конического редуктора, что усложняет ремонт и обслуживание машины.

Указанные недостатки связаны с  тем, что принцип действия этих машин  несовершенен и недостаточно полно  учитывает физико-механические и  структурно-биологические особенности  зерна риса и овса. Очевидно, для  риса, имеющего хрупкие цветковые  пленки, не сросшиеся с ядром, целесообразно  применять при шелушении кратковременное  действие сил сжатия и сдвига. Такое  действие, как указывалось выше, обеспечивается в машинах с обрезиненными  валками типа А1-ЗРД, которыми в настоящее  время оснащены все рисозаводы страны. Основное направление в совершенствовании  этих машин: повышение износостойкости  валков до 24...300 ч с применением  полиуретановых покрытий и надежности привода.

Трудность освобождения ядра овса от цветковых пленок состоит в том, что внутренняя (нижняя) цветковая  пленка плотно и глубоко охватывает ядро (не срастаясь с ним), заходя на его боковые стороны, а наружная (верхняя) пленка охватывает, в свою очередь, внутреннюю пленку на значительном протяжении, образуя соединение в  виде "замка"; ядро овса вязкой консистенции и зазор между ним и пленками заполнен ворсинками (волосками).

Такие особенности строения зерна  овса вызывают необходимость применять  для его шелушения машины, учитывающие  эту специфику. Кроме поставов, овес шелушат на обоечных машинах, где  пленки отделяются в результате многократно  повторяющихся ударов вращающимися бичами (лопастями) , которые отбрасывают  зерно (овес) на твердую (абразивную либо металлическую) поверхность. Благодаря  небольшому уклону бичей в осевом направлении (8 ) и под действием  непрерывно поступающего в абразивный цилиндр овса происходит перемещение  его по некоторой винтовой траектории вдоль образующей цилиндра.

Окружная скорость бичей 20...22 м/с, зазор  между бичами и абразивной поверхностью 20...22 мм. Предварительно перед шелушением овес делят на две фракции: крупную (сход с сита с отверстиями размером 2,2x20 мм) и мелкую (сход с сита с отверстиями размером 1,8 х 20 мм). Однако режим работы обоечных машин не может быть отрегулирован в такой степени, чтобы обеспечить оптимальные условия воздействия рабочих органов на всю массу зерен, отличающихся по размерам, влажности, консистенции ядра, пленчатости и др. Существенный недостаток машин — выход большого количества дробленого и измельченного зерна.

Очевидно, для переработки овса необходимо использовать машины с принципом  действия, более полно учитывающим  его структурно-механические и биологические  особенности. Проведенные на овсозаводе экспериментальные исследования показали, что одним из эффективных является рабочий процесс, в котором реализуется  совместное действие сил инерции (центробежных, кориолисовых) и удара, осуществленный в машинах А1-ДШЦ.

Структурно-механические характеристики зерна, имеющего прочную связь оболочек с ядром (ячмень, горох, пшеница, кукуруза и др.), показывают, что для эффективного отделения цветковых пленок, плодовых и семенных оболочек необходимо использовать принцип обработки, основанный на интенсивном  трении продукта в зазоре между вращающимися абразивными кругами и неподвижным  перфорированным цилиндром, а также  зерен между собой при заполненном  рабочем объеме машины. В этих машинах  время обработки в рабочем  объеме можно регулировать с помощью  выпускных устройств и получать оптимальную эффективность в  зависимости от требований технологии производства крупы.

Машины, работающие на указанном принципе, как правило, непрерывного действия. Их изготавливают с вертикальным либо горизонтальным расположением  рабочих зон. Особенностью машин  с горизонтальным расположением  рабочих зон является наличие  специального устройства (шнекового  механизма), обеспечивающего принудительную интенсивную подачу продукта в рабочую  зону, что наряду с эффективностью процесса шлифования приводит к повышенному  дроблению и измельчению зерна.