Глубокая переработка сырья

Стадии технологического процесса. Переработку хлебных злаков в муку можно разделить на следующие  стадии:

— очистка зерна от примесей и выделение побочного продукта — кормовых зернопродуктов;

— обработка поверхности  зерна сухим или мокрым способами;

— гидротермическая обработка (холодное или скоростное тепловое кондиционирование) зерна при сортовых помолах;

— драное (крупообразующее) измельчение зерна;

— шлифование крупных и  средних крупок;

— размол продуктов крупообразования и шлифования;

— вымол сходовых продуктов крупообразования и размола;

— формирование и контроль готовой продукции.

Характеристика комплексов оборудования. Линия начинается с комплекса оборудования для подготовки зерна к помолу, в состав которого входят силосы, регулирующие и транспортные устройства для хранения и формирования помольных партий зерна; машины и аппараты для отделения примесей, отличающихся от зерна геометрическими размерами, формой, плотностью, магнитными и другими свойствами; машины и аппараты для гидротермической и механической обработки поверхности зерна; устройства для дозирования и контроля качества зерна.

В состав линии входят 4-5 крупообразующих (драных) комплексов оборудования, каждый из которых содержит магнитные сепараторы, вальцовые станки, рассева и ситовеечные машины. По ходу технологического процесса от первого до последнего комплекса крупность обрабатываемых частиц уменьшается. Мелкие фракции продуктов измельчения подвергают вымолу в бичевых и щеточных машинах.

Ведущими являются 9-12 размольных комплексов оборудования, включающих магнитные сепараторы, вальцовые  станки, деташеры (или энтолейторы) и рассева. Первый, второй и третий комплексы по ходу технологического процесса предназначены для получения муки высшего сорта. В комплексах с четвертого по шестой получают муку высшего и первого сорта. Последующие комплексы размольного оборудования обеспечивают получение муки первого и второго сорта.

Завершающий комплекс включает оборудование для весового дозирования и смешивания групповых потоков (компонентов сортов муки), емкости для хранения готовой продукции, весовыбойные устройства и фасовочные машины.

Рисунок 1 - Машинно-аппаратурная схема линии мукомольного производства

На рисунке показан один из вариантов машинно-аппаратурной схемы линии мукомольного производства при сортовом помоле пшеницы.

Устройство и принцип  действия линии. Предварительно очищенное  зерно подают из элеватора на мукомольный  завод цепными конвейерами 1 и  загружают в силосы 2. Силосы оборудованы  датчиками верхнего и нижнего  уровней, которые связаны с центральным  пунктом управления. Зерно из каждого  силоса выпускают через самотечные трубы, снабженные электропневматическими регуляторами потока зерна 3. С помощью  регуляторов и винтового конвейера 4 в соответствии с заданной рецептурой и производительностью формируют  помольные партии зерна.

Каждый поток зерна  проходит магнитные сепараторы 5, подогреватель  зерна 6 (в холодное время года) и  весовой автоматический дозатор 7. Далее  зерно подвергают многостадийной очистке  от примесей. В зерноочистительном сепараторе 8 отделяют крупные, мелкие и легкие примеси. В камнеотделительной машине 9 выделяют минеральные примеси. Затем зерно очищается в дисковых триерах: куколеотборнике 10 и овсюгоотборнике 11, а также в магнитном сепараторе. Наружную поверхность зерна очищают в вертикальной обоечной машине 12, а с помощью воздушного сепаратора 13 отделяют аспирационные относы.

Далее зерно через магнитный  сепаратор попадает в машину мокрого  шелушения 14 и после гидрообработки системой винтовых конвейеров 15 и 17 зерно распределяется по силосам 18 для отволаживания. Силосы оборудованы датчиками уровня зерна, которые связаны с центральным пунктом управления. Система распределения зерна по отлежным силосам обеспечивает необходимые режимы отволаживания с различной продолжительностью и делением потоков в зависимости от стекловидности и исходной влажности зерна. После основного увлажнения и отволаживания предусмотрена возможность повторения этих операций через увлажнительный аппарат 16 и винтовой конвейер 17.

После отволаживания зерно через регулятор расхода, винтовой конвейер 19 и магнитный аппарат поступает в обоечную машину 20 для обработки поверхности. Из этой машины зерно через магнитный аппарат попадает в энтолейтор-стерилизатор 21, а затем в воздушный сепаратор 22 для выделения легких примесей. Далее через магнитный аппарат его подают в увлажнительный аппарат 23 и бункер 24 для кратковременного отволаживания. Затем зерно взвешивают на автоматическом весовом дозаторе 25 и через магнитный аппарат направляют на измельчение в первую драную систему.

В каждую драную систему  входят вальцовые станки 26, рассевы  драных систем 27, рассевы сортировочные 28 и ситовеечные машины 29. Сортирование продуктов измельчения драных систем осуществляют последовательно в два этапа с получением на первом этапе крупной и частично средней крупок, а на втором — средней и мелкой крупок, дунстов и муки. В ситовеечных машинах 29 обогащают крупки и дунсты I, II и III драных систем и крупку шлифовочного процесса.

Обработке в шлифовальных вальцовых станках 30 подвергают крупную  и среднюю крупку 7, 77 и 777 драных систем после ее обогащения в ситовеечных машинах 29. Верхние сходы с сит рассевов 777 и IV драных систем направляют в бичевые вымольные машины 37, проход последних обрабатывают в центрифугалах 38. В размольном процессе применяют двухэтапное измельчение. После вальцовых станков 30 и 33 установлены деташеры 31 и 35 для разрушения конгломератов промежуточных продуктов измельчения зерна и энтолейторы 34 для стерилизации этих продуктов путем ударных воздействий.

В рассевах 32, 36 и 39 из продуктов  измельчения высевают муку, которая  поступает в винтовой конвейер 40. Из него муку подают в рассевы 41 на контроль, чтобы обеспечить отделение посторонних  частиц и требуемую крупность  помола. Далее муку через магнитный  аппарат, энтолейтор 42 и весовой дозатор 43 распределяют в функциональные силосы 44. Из них обеспечивается бестарный отпуск готовой муки на автомобильный и железнодорожный транспорт либо с помощью весовыбойного устройства 45 муку фасуют в мешки, которые конвейером 46 также передают на транспорт для отгрузки на предприятия-потребители муки. Перед упаковыванием в потребительскую тару муку предварительно просеивают на рассеве 47, упаковывают в бумажные пакеты на фасовочной машине 48. Пакеты с мукой группируют в блоки, которые заворачивают в полимерную пленку на машине для групповой упаковки 49. Полученные блоки из пакетов с мукой передают на транспортирование в торговую сеть [2].

Технология пшеничного крахмала и клейковины.

Существует множество  технологий переработки пшеницы, а  также муки на пшеничный крахмал  и клейковину. В последние годы доминирующей являются технологии финской  фирмы «Raisio Tehtaat» (разработка фирм «Аlfa-Laval» и «Vehno Со»), конкурируют с ними «Westfalia Separator AG» и «Flottweg». Принципиальная технологическая схема переработки пшеничной муки представлена на рисунке.

Несмотря на высокий технический  уровень оборудования, применяемого в этих технологиях, и получение  высоких выходов клейковины и  крахмала А, недостатками этих схем являются большие энергетические затраты на уваривание и сгущение жидких побочных продуктов и значительная масса сточных вод с большим содержанием растворимых веществ и взвешенных частиц. Смесь побочных продуктов - мезги, пентозанов и крахмала Б - после концентрирования и уваривания направляют на кормовые цели, что лишь частично решает проблему утилизации сточных вод. В этой связи предпочтительнее и экономически целесообразнее применять упрощенную технологию выделения крахмала А - не более 35% от общего его содержания с тем, чтобы оставшуюся часть крахмала совместно с другими побочными продуктами использовать в производстве спирта.

Во ВНИИ крахмалопродуктов создана оригинальная технология переработки пшеничной муки с использованием для выделения клейковины трехступенчатой однопродуктовой гидроциклонной установки. Её применение обусловлено тем, что в гидроциклонах происходит интенсивное укрупнение частиц (комочков) клейковины. Для ее полного выделения из суспензии необходимо смешивать сход однопродуктового гидроциклона с теплой водой (Т =25...30°С). Целесообразно применять на последней ступени гидроциклоны с диаметром цилиндрической части 70 мм. Рабочее давление для первой ступени гидроциклонов находится на уровне 0,35-0,4, а для последующих - 0,2-0,4 МПа.

1.3 Описание и функционирование технологического потока переработки пшеничной муки на крахмал и клейковину

Линия переработки пшеничной  муки на крахмал и клейковину производительностью 25 т/сут. по муке включает:

• участок подготовки водно-мучной суспензии;

• участок образования  сырой клейковины;

• отделение очистки крахмальной  суспензии от растворимых веществ  и белка;

• отделение сушки клейковины;

• участок подготовки клейковины к складированию.

Согласно технологической  схеме, очищенная от примесей пшеничная  мука поступает из элеватора в  бункер 7, откуда винтовым конвейером 2 подается в смеситель 3, где смешивается  с водой Т=35...40°С, образуя водно-мучную суспензию концентрацией 32-35% СВ, которая направляется в диспергатор 4, действующий непрерывно. Ротор и статор диспергатора Ш5-ПДЦ-2 с частотой вращения вала 1500 об/мин имеют радиальные шлицевые отверстия и угол наклона турбинок 45°.

Свежая горячая вода поступает  из напорных сборников 6, 6а. Из диспергатора 4 насосом 5 под давлением 0,35-0,4 МПа водно-мучная суспензия подается на трехступенчатую установку гидроциклонов 7. После ее первой ступени в сборник 9 непрерывно поступает теплая вода (30...35°С) в таком количестве, чтобы концентрация суспензии находилась на уровне 16-18% СВ. В процессе обработки на гидроциклонах в ней образуются частицы клейковины, которые затем превращаются в крупные конгломераты.

Полученная смесь из гидроциклона 7 Ш самотеком поступает на сито дуговое 8, где разделяется на фракции: крахмальную суспензию и сырую клейковину в виде конгломератов. Последняя направляется на дуговое сито 11, затем на шнек-водоотделитель 13, которым клейковина влажностью 60-65% загружается в пневматическую сушилку 31. Отсюда часть сухой клейковины возвращается в смеситель, куда поступает сырая клейковина. В процессе рециркуляции обеспечивается требуемая влажность конечного продукта. Высушенная клейковина просеивается на центробежном бурате 32 и из надвесового сборника 33 подается на весы полуавтоматические 34, затем затаривается в мешки, которые зашиваются на мешкозашивочной машине 35. Клейковина в мешках складируется на поддонах. Для улавливания пыли используется рукавный фильтр типа РВЦ 36 с глушителем 37. Для создания необходимого давления в пневмосистеме очищения воздуха предусмотрен вентилятор 35.

Крахмальная суспензия с  дуговых сит 8, 11 самотеком поступает  в сборник 12, из которого насосом 12а  откачивается в сборник 75, а далее  насосом 16 - на дуговое сито 17, где  отделяется и одновременно промывается  мезга, для чего на ситовую поверхность  из напорного сборника подается процессовая вода. Далее крахмальная суспензия дважды обрабатывается на шнековых центрифугах 22 и 27 для удаления белка и растворимых веществ. Концентрация суспензии, поступающей на первую ступень центрифуги 22, должна составлять не менее 10% СВ, а сходов с нее: сгущенного - не менее 36, жидкого - не более 3,5% СВ.

Сгущенный сход разбавляется свежей водой в сборнике 25, из которого насосом 26 подается на центрифугу II ступени 27. Густой сход с нее - А крахмал - направляется на сушку в пневматическую сушилку.

Оборудование и процесс  сушки пшеничного крахмала аналогичны процессу сушки картофельного крахмала.

Жидкий сход с центрифуги 22 насосом 24 подается на шнековую центрифугу 27а, где из него выделяется Б-крахмал (второго сорта), который транспортируется совместно с мезгой на утилизацию.

Основные характеристики сырья и готовой продукции  при переработке пшеничной муки

Сырьем для производства сухой клейковины является пшеничная  мука I и II сортов с высокими хлебопекарными свойствами, упругой и эластичной клейковиной. Качество пшеничной муки характеризуется следующими показателями:

• массовая доля сухих веществ, %, не менее - 85,0;

• массовая доля клейковины сырой, %, не менее - 30,0;

• массовая доля крахмала, %, не менее - 68,0.

Пшеничный сухой крахмал  вырабатывается в соответствии с  отраслевой НД и должен соответствовать  следующим показателям:

• запах - без постороннего запаха;

• цвет - белый, белый с  желтоватым оттенком в зависимости  от сорта;

• вкус - соответствующий  пшеничному крахмалу;

• массовая доля влаги, %, не более-13;

• массовая доля золы, % СВ - 0,20-0,50 (в зависимости от сорта);

• массовая доля протеина (N х 5,7) в пересчете на абсолютно  сухое вещество, %, не более - 5,0;

• прочие показатели.

Качество сухой клейковины:

• цвет-светло-серый;

• запах - без постороннего запаха;

• массовая доля влаги, %, не более - 10;

• массовая доля протеина (N х 5,7) в пересчете на абсолютно  сухое вещество, %, не менее - 75;

• прочие показатели (в том числе растяжимость клейковины) [3].

1.4 Производство глюкозно-фруктозных сиропов

В качестве полноценного заменителя сахарозы в пищевой промышленности широко используют глюкозно-фруктозные сиропы (ГФС). Их получают из крахмала путем  многостадийного ферментативного  процесса с применением α -амилазы, амилоглюкозидазы и глюкоизомеразы. Производят ГФС с 42, 55 и 90% содержанием фруктозы.

В качестве субстрата для  изомеризации используют растворы глюкозы  концентрацией 35–50 %. Каждый ферментный препарат имеет свой оптимум рН, определяемый экспериментально, в основном, в пределах 7,5–8,2. Оптимальное значение температуры для большинства  препаратов лежит в области 58–65 °С.