Технология производства круп

Задача крупяного производства – переработка зерна различных культур в крупу и крупяные изделия. В настоящее время производится при помощи высокотехнологичного комплексного оборудования, позволяющего получать продукцию высокого качества и унифицировать производство под разные типы сырья.

История возникновения крупяного производства

Необходимость в обработке зерна появилась непосредственно с распространением земледелия, то есть практически на заре рождения цивилизации.

История развития механизмов для обработки зерна является классическим примером развития машин и изменением применяемых источников энергии от ручного привода, водяных и ветряных мельниц до современных электродвигателей. Развитие таких предприятий стало причиной возникновения некоторых научных представлений. В частности изучение роли трения в механизмах проводилось на примере работы шестерен водяной мельницы.

Примечательно, что в процессе эволюции изменялись только источник энергии и материалы, из которых изготавливаются приспособления для очистки зерна. Принципиально, что процесс не изменился с самых древних времен. Это трение зерен об абразивную поверхность с целью очистки их от внешних покровов.

Технологический процесс крупяного производства

Процесс создания крупы на производстве делится на этапы: подготовка зерна к обработке и выработка готовой крупы. Главный показатель качества конечного продукта — содержание однородного ядра без остатков нешелушеного зерна и дробных частиц и пыли.

Первичная обработка зерна

Первый этап — это механическое очищение зерен от примесей в виде металломагнитных фракций, минеральных включений, семян сорняков, неликвидных семян. Первичный процесс направлен на отделение нежелательных примесей от полезной массы. Осуществляется с помощью магнитных сепараторов, аспираторов, камнеотборниках, триеров, обоечных машин.

Магнитные сепараторы предназначены для отделения металломагнитных элементов, которые могли случайно попасть в зерно при его уборки или транспортировке. Представляет собой в общем случае постоянный магнит, под которым пропускают зерно. Магнит извлекает все нежелательные металлические включения.

Камнеотборники предназначены для разделения зерна на две фракции по удельному весу. Разделение происходит при помощи подвижной деки и направленного регулируемого потока воздуха. При этом происходит расслоение поступающего материала на чистый продукт и тяжелые примеси.

Триер производит сортировку по длине очищенных семян и удалением нежелательных длинных или коротких зерен других культур.

Обоечная машина осуществляет очистку зерен от пыли, грязи, а также фрагментарного отделения плодовой оболочки.

Промежуточный этап: гидротермическая обработка

Промежуточным этапом для некоторых культур, таких как овес и горох, является гидротермическая обработка. Смысл операции: пропаривание зерна под давлением на протяжении 3-5 минут. Пропаривание повышает крепость ядра и уменьшает впитываемость за счет клейстеризации крахмала во внешних частях эндосперма. Оболочки зерна также истончаются и легче счищаются с семени. Повышаются вкусовые качества и уменьшается количество дробленого продукта:

  • В овсяном ядре кондиционирование убирает горечь некоторых ферментов;
  • Срок хранения крупяных изделий увеличивается;
  • Время приготовления обработанных таким образом круп сокращается.

Процесс отволаживания происходит в три этапа: увлажнения и нагрева зерна с помощью пара, последующей просушки и доведения зерна до стабильной температуры.

Конструкция охладительной колонки — это набор штампованных сит, по которым зерно постепенно опускается вниз при этом оно подвергается интенсивному обдуванию.

Шелушение просушенного, но горячего зерна требует более интенсивного воздействия, что повышает количество дробленого зерна и уменьшает производительность. Поэтому после просушки возникает необходимость в охлаждении зерна при помощи охладительной колонки.

Структура зерна достаточно хрупкая, поэтому в процессе обработки возникает проблема образования большого количества дробленого зерна и муки. Для упрочнения ядра и проводят гидротермическую обработку при помощи вертикальных и горизонтальных пропаривателей, паровых сушилок и вертикальных охладительных колонн.

Готовую крупу рассортировывают по номерам, в зависимости от величины фракции конечного продукта. К примеру, кукурузную крупу рассортировывают на пять номеров, а ячневую на три номера.

Конечный этап крупяного производства

Крупа начинается с процесса деления зерен по размеру. Зерна одного формата легче очищаются и меньше дробятся при обработке. Гречку, горох и овес разделяют по размеру, а кукурузу, пшеницу и ячмень только отделяют от мелких зерен.

После зерно очищают в шелушильных машинах и на вальцедековых крупорушильных станках. Конечный продукт этапа — целые ядра. Также получают дробленые, колотые и неочищенные зерна, лузгу (оболочку) и мучку (мелко измельченные частицы зерна). Завершает обработку шлифование зерна. Делают это, чтобы конечный продукт получил однородный цвет и практически одинаковую форму.

Рис и горох дополнительно подвергают полированию, чтобы добиться гладкой поверхности. Шлифованная крупа, в сравнении с необработанной, имеет в составе больше крахмала, лучше усваивается и быстрее готовится.

Технологии для изготовления хлопьев

Для получения хлопьев быстрого приготовления зерно подвергается одной из технологий:

  • Гидротермической обработке + плющение.
  • Обработке зерна инфракрасными лучами.
  • Обработке в камерах экструдерах.

Микронизация — процесс термической обработки зерна при помощи инфракрасных лучей. Под воздействием лучей внутриклеточная вода закипает, образовывая избыточное давление внутри зерна, которое разрывает молекулы крахмала и вспучивает зерно.

Экструзией называется процесс, при котором крупу подвергают высокому давлению и температуре в камерах экструдерах, а на выходе вследствие большого перепада давления и температурного режима происходит моментальное испарение воды и увеличению объема зерна.

Сушка хлопьев производится преимущественно при помощи аэро вибрационных сушилок.

Проектирование комплекса крупяного производства

Главная тенденция проектирования направлена на создание автоматизированных промышленных комплексов с высоким уровнем компьютеризации, уменьшением количества ручного труда и контролем над производством и продукцией на всех этапах обработки зерна.

В настоящее время распространенным техническим решением в проектировании комплекса крупяного производства является расчет и конструирование всего производственного оборудования “под ключ”. При таком варианте удается адаптировать комплекс под конкретные условия и требования, повысить эффективность и производительность.

Проблемы, которые следует учитывать при проектировании ККП

Влажность зерна является основным параметром перед поступлением в обработку, так как от процентного содержание воды в общей массе обрабатываемого сырья напрямую зависит производительность всего технологического оборудования. Поэтому зачастую прибегают к использованию систем искусственной термической обработки (сушилок).

Чтобы проконтролировать качество крупы, необходимо проводить лабораторные анализы. Прежде всего подвергаются контролю такие параметры как:

  1. Влажность;
  2. Наличие посторонних примесей;
  3. Качество зерна.

Также часто возникают проблемы с логистикой. Необходимость обеспечить наиболее эффективную систему доставки сырья, и отгрузки готовой продукции для обеспечения полной загруженности и бесперебойной работы комплекса. Чаще всего с целью минимизировать затраты на транспортировку предприятия крупяного производства строятся вблизи элеваторов и зернохранилищ.

Для хранения готовой продукции на территории предприятия зачастую проектируется склад готовой продукции, рассчитанный минимум на 5 суток общей производительности комбината. Бункера приема зерна при полном заполнении должны обеспечивать суточную потребность в сырье комбината по переработке.

Поэтому металл заменяют на пластик, который более безопасен в эксплуатации!

Снижение пожароопасности на предприятиях крупяного производства обеспечивают применением полимерных материалов, которые предотвращают возникновения искр и локальных нагревов во время соударений или трений поверхностей. Наиболее частым местом возникновения первичных взрывов и возгораний являются нории. Причиной таких случаев вступают металлические ковши, которые при ударах об норийную трубу могут образовать искры, способные воспламенить пыле-воздушную смесь.

Кроме того, износостойкость полимеров значительно выше и позволяет увеличить срок службы деталей, контактирующих с зерном и тем самым уменьшить количество выделяемой пыли.

По сравнению с металлическими деталями полимерные детали имеют меньшую твердость и меньше травмируют обрабатываемое зерно.

Как оказалось в процессе эксплуатации металлических труб, в которых осуществляется самотечная транспортировка зерна, на наиболее нагруженных линиях происходит быстрый износ стенок трубы, что образуются сквозные отверстия. Через них просачивается пыль и повышает общее запыление производственного цеха. Накапливаясь на стенах и оборудовании пыль образует легковоспламеняющийся аэрозоль, который при попадании искры может начать тлеть, а при образовании пылевого облака привести к взрыву.

Поэтому при возможности применяют полимерные трубы для транспортировки круп, которые менее подвержены износу. Противоадгезионные свойства пластика препятствуют накоплению пыли и налипанию шелухи в труднодоступных местах машин и механизмов. Исключая появление местных зон самосогревания и нагрева.

Итог

Технология крупяного производства не стоит на месте. Постоянно увеличивается процент автоматизации производства, возрастает производительность машин и механизмов вследствие внедрения новейших конструкторских решений и применения новых материалов. Каждое инновационное решение увеличивает ассортимент различных круп с разными вкусовыми свойствами.