Производится путем промывания зерна с последующим замачиванием повторным промыванием и сушкой

Обновлено: 18.09.2024

Формула изобретения

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к способам получения продуктов из проростков.

Известен способ получения крупы из проращенного зерна (RU 2265372 С2, A23L 1/172, А01С 1/02), включающий промывку зерна в течение 2-2,5 часов, замачивание зерна в течение 15-16 часов, дезинфекцию зерна за один час до окончания замачивания однопроцентным раствором известкового молочка, проращивание зерна в инкубаторе в течение 2-2,5 часов, последующую сушку в том же инкубаторе в течение 20-22 часов и дробление высушенного зерна. Способ позволяет сократить время проращивания до 2-2,5 часов. К недостаткам способа можно отнести достаточно длительное время нахождения зерна под слоем воды во время замачивания, что затрудняет дыхание семян и может привести к ухудшению качества полученных проростков, а также необходимость утилизации использованных водных растворов антисептика.

Известен способ (RU 2130965 С1, С12С 1/00, 1/02, 1/053) проращивания зерна, включающий пропускание через предварительно замоченное зерно с влажностью 45-50% постоянного электрического тока величиной 0,001-1 мА в течение всего времени проращивания. Способ позволяет значительно сократить время проведения стадии проращивания. К недостаткам способа можно отнести возможность протекания электролиза при длительном пропускании постоянного тока, что может привести к закислению влажной зерновой массы вблизи отрицательно заряженного электрода и ее защелачиванию вблизи положительно заряженного электрода и, как следствие, к ухудшению качества полученных проростков.

Известен способ приготовления солода (RU 2249032 С1 С12С 1/00), выбранный в качестве ближайшего аналога, включающий промывку зерна перед замачиванием светло-розовым раствором перманганата калия, замачивание семян в воде в течение 0,5-2 часов, удаление воды, проращивание при влажности 45-50% до появления белых проростков длиной до 3 см (появление зеленых проростков не допускается), сушку солода, его обжарку и размалывание вместе с ростками в крупу. Способ позволяет повысить питательные и вкусовые качества солода и расширить ассортимент солодов. Недостатком способа является невозможность ускорить процесс проращивания и вероятность потери части полезных веществ при высоких температурах в процессе обжарки.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является устранение указанных недостатков, разработка способа получения крупы и муки из проращенного ячменя, позволяющего получить проростки с максимальным содержанием активного комплекса ферментов, сохранить все преимущества проросшего зерна (комплекс витаминов, пищевых волокон, минеральных солей, сахаров и других питательных веществ) при оптимальном времени проведения технологических операций. Техническим результатом является сокращение времени проращивания зерна, улучшение качества полученных проростков и продуктов на их основе.

Выбор продолжительности замачивания и продолжительности пропускания переменного тока через влажную зерновую массу подтверждается данными, приведенными в таблицах 1 и 2 для контрольных образцов.

Способ осуществляется следующим образом.

Таблица 3
Амилолитическая активность (АС)* проросшего зерна ячменя в зависимости от температуры сушки
Температура сушки, °С	АС, ед./г
40	245
55	205
70	172
*АС определяли по методу Виндиша-Кольбаха.

Предлагаемый способ позволяет получить продукты (крупу и муку), которые обладают набором полезных веществ и одновременно всеми преимуществами проращенного зерна (активный комплекс ферментов, комплекс витаминов, пищевых волокон, минеральных солей, сахаров и других питательных веществ) и могут храниться длительное время, не теряя своих качеств.

Муку можно разводить теплой водой или молоком и употреблять в пищу. Из крупяной массы можно делать вытяжки и употреблять их для питья вместо воды. При этом сохраняются все биологически активные и полезные вещества.

На эндосперм приходится 79—80%, алейроновый слой 12—14, плодовые и семенные оболочки 6—7, зародыш 2,8—3,5% массы обрушенного зерна.

Химический состав рисового зерна (в %): крахмал 70, клетчатка 5,7—12,2, пентозаны 2—3, сахара 1,5—2,5, белок 6,5—11, жир 1,6—2,7, зола 5,5—6,8.

Выход основного (полированного) риса составляет 37—65% массы зерна* рисовой мучки — 1,§—4,0%, дроблении — 2,1—11,0% массы зерна.

Глава V. ТЕХНОЛОГИЯ КУКУРУЗНОГО КРАХМАЛА

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ТЕХНОЛОГИИ КУКУРУЗНОГО КРАХМАЛА

Целью процесса производства сырого кукурузного крахмала является максимальное извлечение этого полисахарида из зерна в возможно более чистом виде и с минимальным изменением его природных свойств, проведение эффективного разделения и под­готовки к переработке других ценных составных частей зерна, зародыша, оболочек, белковых вешеств и растворимых соедине­ний.

Эта цель достигается в производстве путем использования следующих методов воздействия на зерно и промежуточные про­дукты, получаемые при его переработке:

многоступенчатого мокрого измельчения зерна с сохранением целого зародыша, минимальным разрушением оболочек зерна и максимальным освобождением из клеток зерен крахмала;

выделения и промывания зародыша и оболочек мокрым сето­ванием;

разделения разных по плотности и размеру частиц белка и зе­рен крахмала под действием центробежных сил с помощью бы­строходных центробежных сепараторов.

В производстве кукурузного крахмала протекают различные микробиологические процессы. В одном случае, при замачивании зерна, направленное молочнокислое брожение не только не ме­шает, но и помогает производству, однако в других, например при измельчении зерна, ситовании и разделении крахмала и бел­ка, развитие микрофлоры затрудняет работу, ухудшает качество готовой продукции.

Производство кукурузного крахмала включает следующие ос­новные технологические операции (схема V):

замачивание зерна в теплом растворе разбавленной сернистой кислоты с целью размягчения зерна и удаления из него основной части растворимых веществ;

дробление замоченного зерна с целью выделения зародыша; выделение и промывание зародыша;

тонкое мокрое измельчение зерновой кашки для освобожде­ния связанных зерен крахмала, заключенных в клетках эндо­сперма;

выделение из крахмальной суспензии частиц оболочек зерна и стенок клеток эндосперма, отделение от них свободного крахма­ла промыванием и мокрым ситованием;

разделение крахмало-белковой суспензии с целью выделения взвешенных белковых веществ;

промывание крахмала для очистки его от остатка растворен­ных в основном азотистых веществ.

Кукурузное зерно i

Замачивание - RSSO^ – f – RSH, где S — сера, R — остаток белковой молекулы.

Белки с восстановленными сульфгидрильными группами об­ладают повышенной реакционной способностью, легче подверже­ны гидратации и протеолизу, тиосульфат белка имеет повышен­ную растворимость в воде. Скорость набухания белка больше и степень его расщепления выше у свежей кукурузы по сравнению со старой, высушенной.

Степень освобождения крахмала увеличивалась с ростом кон­центрации иона бисульфита (HSCXf) от 0,05 до 0,2%. При зна – ‘ чениях ниже 9 рН среды не оказывает существенного влияния на освобождение крахмала при замачивании тонких срезов эндо­сперма.

Количество крахмала, пентозанов, жира и клетчатки остается при замачивании практически неизменным, а их процентное со­держание после замачивания (к СВ зерна) несколько увеличи­вается (табл. 44) Такое изменение химического состава зерна связано с переходом в замочную воду 70% минеральных веществ, 42% растворимых углеводов и 16% азотистых веществ. При этом зародыш теряет 60%, а эндосперм — около 13—14% белковых веществ. Указанное различие обусловлено неодинаковым качест­венным составом белков зародыша и эндосперма. Содержание растворимых веществ в зерне при замачивании диффузионным 146

Таблица 44. Изменения химическсго состава зерна кукурузы в результате замачивания (в °п по СВ)

Размол зерна требует предварительной подготовки, которая состоит из нескольких обязательных этапов. Только следуя всем правилам, можно получить высокосортную муку!

Производство муки включает два основных этапа: подготовка к помолу и сам помол. Первоначально зерновая масса имеет неоднородный состав, а присутствующие в ней сторонние примеси могут привести к непригодности готового продукта. Таким образом, подготовительный процесс зерна требует тщательного подхода и следования разработанной инструкции.

Подготовка состоит из ряда мероприятий, направленных на отделение сторонних компонентов:

• Первичная очистка
• Термическая обработка
• Кондиционирование
• Вторичная очистка
• Шелушение поверхности

Технологическая последовательность подготовки

Алгоритм технологических процессов создается на основании ассортимента, структурно-механических характеристик и качества зерновой смеси. В первую очередь принимается во внимание показатель стекловидности. После предварительной обработки в элеваторе, зерно подвергается более тщательной очистке от различных компонентов в зерноочистительных машинах, а также очистке поверхности в шелушильном оборудовании.

Подготовка зерновой массы для последующего помола может быть последовательной или параллельной.

Первый вариант выбирают, в основном, производства с невысокой суточной производительностью (порядка 200 тонн). Схема предусматривает поэтапную подготовку мягких сортов пшеницы ( с начала выполняется обработка зерна 1-й категории стекловидности, далее — всех остальных. Смешивают зерновые группы после отволаживания.

При параллельной схеме используют две секции для раздельной подготовки пшеницы с низкой и высокой стекловидностью. Смешивается зерно перед процессом получения всех зерновых фракций либо после отволаживания.

Последний способ применяется на заводах, суточная производительность которых составляет от 250 до 300 тонн. Он обеспечивает высокую эффективность технологического автоматизированного процесса, а также позволяет выбрать наиболее подходящие режимы обработки с учетом естественных качеств обрабатываемого материала.

В последние несколько лет подготовительные схемы активно совершенствуются и дополняются, что, соответственно, способствует повышению эффективности устранения сторонних компонентов и улучшению качества культуры.

Ввиду повышенных природоохранных требований и недостаточному запасу питьевой воды, процессы промывки зерна, включая обработку поверхности, претерпели некоторые коррективы.

Высокое внимание уделяется устранению микрофлоры. В рамках данного процесса активно задействуют инновационные технологии в области гидротермической обработки, включающие высокоэффективное многоступенчатое холодное и горячее кондиционирование.

Выведение сторонних примесей из зерновой массы

Перед началом помола, пшеница проходит процедуру отделения с целью устранения сторонних компонентов. С учетом их структуры и происхождения, сепарирование может осуществляться одним из следующих способов:

• Элементы, форма и размер которых отличается от зерен, отсеиваются с помощью сита с удлиненными отверстиями (их длина должна превышать длину зерна). Что касается ширины, она может быть различной, что обусловлено разновидностью культуры. По такой технологии удаляется порядка 65% сторонних составляющих;
• Примеси с различной длиной выводят с помощью сит, расположенных вертикально. Отверстия обладают карманообразной либо полусферической формой. Таким образом удаляется не менее 75% нехарактерных элементов; легкие компоненты легко выводятся с помощью воздушных потоков.
• Элементы металломагнитного типа, которые, как правило, попадают в зерно во время уборки либо в результате стирания деталей оборудования, удаляются на магнитных машинах на этапе продвижения культуры; металлы немагнитного типа удаляются путем просеивания или промывания.

Процесс обработки зерновой поверхности может осуществляться сухим либо влажным методом.

Путем сухой обработки удается устранить нехарактерные минеральные примеси, вредоносные микробы, а также незначительное шелушение. Операция выполняется по технологии взаимного трения массы зерна или трения о поверхности специализированных устройств с разнообразной текстурой. В результате такой обработки объем битого зерна не должен повышаться больше чем на 2%. Кроме того, во время манипуляции снижается зрелость культуры в среднем на 0,7-0,15%,

Влажная обработка подразумевает промывание водой и считается более эффективной, если сравнивать с предыдущей. Технология обеспечивает бережное и эффективное очищение зерновой поверхности, сохраняя целостность. Принцип манипуляции заключается в том, что зерновая масса помещается в воду, где, в процессе перемешивания, легкие элементы оказываются на поверхности, а минеральные оседают на дно. Сразу по окончании мойки зерно подвергается кондиционированию, которое заключается в гидротермическом воздействии (увлажнение, отлежка).

Процесс создания партий для размола

После окончания подготовки сырья, можно переходить к ее помолу. Последний может быть разовым либо последовательным.

Разовое измельчение подразумевает однократное пропускание зерновой массы через установки для помола. Последовательное измельчение подразумевает измельчение на нескольких установках поочередно.

Последовательный размол делится на:

Простой (еще известен как обойный) производится с использованием четырех систем. В результате можно получить пшеничный или ржаной сорта муки.

Справка! Сортовой размол подразумевает деление зерновой массы на крупицы с последующей сортировкой с учетом размера, качества и оттенка.

Создание партий для помола является важной процедурой. Она проводится на специальных подготовительных секциях мукомольного производства или на элеваторах. Для создания качественного продукта в соответствии со всеми требованиями, смешиваются зерновые партии с различной стекловидностью (в среднем 50-60%), зольностью и содержанием белка. Важность данного мероприятия обусловлена тем, что это обеспечивает рациональное расходование сырья и производство продукта со стабильными характеристиками.

Соотношение составляющих рассчитывается в лаборатории перед формированием партий различного качества. В лабораторных условиях проводят оценку хлебопекарного потенциала.

Боле крупные заводы выполняют процедуру создания партий на протяжении 10 суток (в среднем), на малых заводах этот процесс длится несколько дольше.

Очистка зерна и семян представляет собой сложный технологический процесс. Он подразделяется на несколько этапов, каждый из которых имеет свою цель и предполагает использование особых технологий.

Весь процесс очистки состоит из:

1. Предварительной очистки зернового вороха;
2. Первичной очистки;
3. Вторичной очистки и сортировки.

Предварительная очистка зерна

Предварительная очистка считается вспомогательным этапом. Его в обязательном порядке проходит зерновой ворох, не соответствующий требованиям для поступления на первичную очистку. Без этого процесса не обойтись, если на начальном этапе материал сильно засорен и имеет высокую влажность. Такие свойства характерны для урожая, собранного на северо-западе страны. В южных регионах качество вороха значительно выше: влажность находится в рамках допустимых норм, примесей при этом не так много. Поэтому допускается пропуск первого этапа.

Предварительная очистка призвана улучшить качество сырья и упростить обработку на последующих этапах, создав максимально благоприятные условия для них. Особенно важно это для качественной просушки материала.

Условия процесса

Предварительный этап – это грубая очистка. Даже после его прохождения в материале остается большое количество посторонних смесей. Тем не менее он имеет важное значение во всем технологическом процессе, так как значительно увеличивает сыпучесть зерна. В дальнейшем это упрощает передвижение собранного с полей биоматериала в зерносушилке.

Также предварительная очистка благотворно влияет на способности зерна противостоять факторам, вызывающим его порчу. В частности, пройдя через этот этап, масса становится менее склонна к самосогреванию, которое способно привести к значительным потерям.

Существует несколько факторов, которые должны учитываться при подготовке к первому этапу процесса очистки семян:

• Для максимальной эффективности зерновой ворох должен поступать в машины сразу после поступления с комбайнов. Даже незначительное промедление может снизить эффективность процедуры. К тому же, дожидаясь своей очереди на переработку, зерно может напитаться влажностью от других культур. В результате пострадает его качество;
• Влажность предназначенной для первого этапа очистки смеси не должна быть превышать 40%;
• Общее количество разных примесей не более 20%;
• Соломистых примесей допускается не более 5%.

Количество более мелкого соломистого мусора допускается, но в незначительном количестве, не более 0.2% от общей массы.

При таких исходных данных уже на этапе предварительной очистки получается устранить до 50% разнообразных посторонних примесей и практически 100% соломистых. По крайней мере в ней не должно остаться кусочков соломы длиной свыше 50 мм.

По окончании этапа предварительной очистки вся изначальная масса будет разделена на две части.

Первую составит смесь, состоящая преимущественно из качественного зерна. В таком виде она готова пройти более тонкую очистку.

Вторая часть – это отходы производства. Допускается, что сюда попадет и небольшое количество зерен. При соблюдении технологии доля утраты качественного сырья будет небольшой, не более 0,05%.

Технические средства

Для предварительной очистки используют воздушно-решетные машины, которые еще называют ворохоочистителями. Они имеют простейшую конструкцию, но выполняют при этом несколько задач. В настоящее время в сельском хозяйстве используют две модели стационарных машин:

• • МПО-50, позволяющую обрабатывать 50 тонн в час;

  
  

  • • ЗД-10.000, позволяющую обрабатывать 20 тонн в час.

    
    

    Эти агрегаты удаляют примеси разного рода. Для легких достаточно обработки воздушным потоком, для более тяжелых используется решето. Из недостатков можно отметить отсутствие в конструкции этих машин еще одного решета, подсевного.

    Специалисты отмечают, что оно помогло бы выделить мелкие сорные примеси. Но за отсутствием такового смесь, соринки остаются в смеси, поступая в ее составе на сушку. Там они снижают эффективность действий сушильных машин за счет своей высокой влажности.

    Первичная очистка зерна

    
    

    Цель этой операции состоит в удалении максимально возможного количества ненужных примесей, как мелких, легких, так и тяжелых. Весь поступивший на этот этап обработки материал сепарируется по разным показателям: толщине, ширине и аэродинамике. Для этого в сельском хозяйстве используют специальные воздушно-решетные машины. Дополнительную сортировку по длине производят триеры.

    По итогам первичной обработки может оставаться лишь незначительное количество посторонних примесей к основному зерну, не более 3%. Если суммировать этот результат с тем, что получен на этапе предварительной обработки, то получится, что количество смеси уменьшилось на 60% от своего первоначального состояния.

    При первичной обработке вся поступившая масса разделяется уже по четырем фракциям. В первую поступает качественное зерно, во вторую некачественные, щуплые представители основной культуры маленького размера, образовывая так называемое фуражное зерно, в третью крупные отходы, и, наконец, в четвертую – легкие.

    Пока не существует технологии и оборудования, которые помогли бы обходиться на данном этапе без потерь основного зерна. Даже самая точная настройка машин не позволяет сохранить его на 100%. Допускаются потери до 1,5% от основной массы зерна.

    Технология процесса

    
    

    Это свойство позволяет довольно легко и точно разделить всю поступившую массу надвое. Скорость потока воздуха внутри очистительных машин превышает скорость витания наиболее легких примесей. В итоге, поднимаясь в воздух, они выносятся за границы рабочего канала.

    Вторичная очистка

    
    

    Для этого этапа очистки используют воздушно-решетные машины сложной конструкции. Они позволяют разделить весь материал по четырем фракциям. В первую поступают непосредственно качественные семена, во вторую зерна, относящиеся ко 2 сорту, в третью аспирационные и крупные отходы, в четвертую мелкие примеси.

    Потерь качественного зерна при вторичной очистке избежать не удается. На сегодняшний день существуют допустимые нормы:

    • В зерне должно остаться не более 1% сора;
    • Зерна второго сорта должны содержать не более 3% качественных семян;
    • Количество раздробленных зерен и семян не должно составлять более 1%.

    Обеспечить такие показатели может соблюдение нормативов:

    1. Влажность материала 18% и менее;
    2. Общее количество разных примесей 8% и менее;
    3. Сорных примесей 3% и менее.

    Специальные способы очистки зерна

    
    

    Воздушно-решетные устройства оказываются бессильны в тех случаях, когда зерновая масса содержит трудноотделимые частицы. К таковым причисляются зерна культур двойников, схожих по своим размерам, плотности и аэродинамике с основными зернами. Это могут быть:

    Однако они все же имеют специфические признаки, по которым можно отделить их от зерен основной культуры. Добиться этого позволяют устройства специального предназначения, речь о которых пойдет нижею

    Пневмовибрационное сепарирование

    
    

    Самые существенные различия между зернами основной культуры и трудноотделимых примесей заключаются в плотности эндосперма. Разделить культуры по этому признаку могут пневматические сортировальные столы. Производительность таких агрегатов, равно как и их качество зависит от скорости воздушного потока внутри и характеристик деки устройства:

    • Частоты колебаний;
    • Амплитуды;
    • Углов наклона, как продольного, так и поперечного;
    • Установки делителей на разгрузочной кромке.

    Самые высокие показатели очистки сортировальные столы обеспечивают при максимальной частоте 400 – 550 колебаний в минуту. При чересчур малой частоте семена устремляются к заниженному краю, при завышенной – вдоль деки, к месту, где должны скапливаться тяжелые фракции.

    Разделение по форме и состоянию поверхности

    Еще одно существенное различие между основными зернами и сорными заключается в величине трения частиц о различные поверхности. По этому принципу можно сортировать не только различные культуры, но и отделять некачественные зерна основной. А также разделять на несколько фракций полноценные зерна основной культуры на основании различий их формы.

    Для такого типа сепарирования используют наклонные поверхности, подвижные и неподвижные. Изготавливают их из материалов, различающихся по своим фрикционным свойствам.

    Простейшим примером такого оборудования является винтовая горка или змейка. Она позволяет отделить семена, схожие по многим свойствам, но имеющие разную форму, округлую или продолговатую. Этот аппарат эффективен, к примеру, в тех случаях, когда нужно отделить горох от овса.

    Принцип действия винтовой горки основан на том, что семена гороха или вики при скатывании по винтовой плоскости будут обладать большей скоростью и инерцией, чем схожие с ними, но гораздо более медленные за счет своих скользящих свойств семена овса и вики.

    В результате семена двух культур, оказавшись на змейке, неминуемо образуют два потока, передвигающихся с разной скоростью. Расположенные на агрегате перегородки ловят их и направляют в разные приемники.

    
    

    Другие устройства подобного типа отделяют зерна основной культуры от примесей на основе их фрикционных свойств, то есть различиях в углах трения. В результате этой процедуры шероховатые и гладкие зерна оказываются в разных фракциях. Такие машины называют фрикционными сепараторами или полотняными горками.

    Основная задача настройки горок заключается в правильном выборе угла наклона. Он должен превышать угол трения гладких семян, но при этом быть меньше, чем угол трения шероховатых. В таком случае гладкие будут скатываться вниз, а шероховатые устремляться наверх.

    Так, показательна работа горки, предназначенной для свеклы. Ее конструкция подразумевает четыре полотна с углом наклона от 19 до 28 градусов и линейной скоростью от 0.5 до 0.7 м/с. Все секции работают одновременно и параллельно, а очищенные с их помощью семена отправляются в один приемник.

    Электромагнитные установки

    
    

    Повилка, плевел, подорожник, василек и горчак ползучий усложняют процесс очистки в хозяйствах, выращивающих такие культуры как лен, клевер или люцерну. Сорняки сходны с семенами культурных растений по большинству признаков. Отделить их не способны ни воздушно-решетные агрегаты, ни триеры. Справляются с этой задачей только специальные электромагнитные машины.

    Суть процедуры состоит в том, что в зерновую смесь добавляют некоторое количество специального магнитного порошка. Он состоит из 20% мела и 80% окиси-закиси железа. Требуется такого порошка немного: расход составляет примерно 1-2.5% от общей массы семян.

    Сорные зерна довольно шероховаты, и порошок легко пристает к ним. В то же время гладкие зерна люцерны, льна и клевера остаются практически чистыми.

    Далее смесь выкладывают на поверхность непрерывно вращающегося барабана. Семена с большим количеством магнитных частичек на поверхности, прикрепляются к нему, задерживаясь на определенное время. Те же, которые не содержат порошка, то есть качественные семена основной культуры, скатываются сразу.

    Читайте также:

      
    • Вероятность всхожести семян пшеницы
      
    • Схема защиты озимой пшеницы август
      
    • Как температура влияет на прорастание семян пшеницы
      
    • Технология производства пшеничного пива
      
    • Фаза шильца озимой пшеницы