Что такое размол зерновой
Размол зерна и формирование сортов муки
Известно, что анатомические части зерновки резко отличаются по химическому составу, что обусловливает их различную устойчивость к измельчению. Механическая прочность оболочек примерно в 12-20 раз больше, чем эндосперма. При кондиционировании эти различия существенно увеличиваются. Поэтому при получении муки измельчение приходится проводить несколько раз, чтобы получить продукт требуемой крупности. Возможность получения сортовой муки, состоящей практически из одного эндосперма, обусловлена именно структурно-механическими свойствами частей зерна.
Основными принципами, положенными в основу измельчения зерна и работы измельчающих машин, являются сжатие и сдвиг. Для измельчения зерна используют вальцевые станки, рабочими органами которых служат два чугунных вальца, вращающихся навстречу друг другу с разной скоростью. Поверхность вальцов делают рифленой, шероховатой, а иногда гладкой. Расстояние между рифлями, их форма и глубина зависят от места и роли вальцевого станка в технологическом процессе. Зерно, попадая в зазор между вальцами, дробится на частицы разной крупности.
После каждого вальцевого станка продукты измельчения просеивают на рассевах. Рассев представляет собой собранный в корпусе набор сит, осуществляющий сортировку продуктов измельчения по крупности. В одном рассеве собраны 3-4 сита, размер отверстий которых уменьшается сверху вниз. Нижнее сито служит для выделения муки. Вальцевый станок и обслуживающий его рассев называют системой. Системы с рифлеными вальцами служат для грубого измельчения зерна, превращения его в крупку, они называются драными (крупочными). Вальцы с шероховатой (или гладкой) поверхностью предназначены для растирания крупок в муку. Крупка, состоящая из чистого эндосперма, превращается в муку на размольных системах. Если же частица образована оболочкой с прилегающим к ней кусочком эндосперма (пестрая крупка, сросток), то ее измельчают на шлифовочной системе, стараясь раздробить эндосперм и сохранить целостность оболочки.
Простой (обойный) помол применяют для получения обойной муки из ржи, пшеницы и тритикале. Измельчение зерна ведут на трех-четырех драных системах в один этап, стараясь с каждой из них получать максимально возможное количество муки. Остатки (сходы) на ситах передают на последующие системы. В муку растирают все анатомические части зерновки, поэтому ее общий выход составляет 95-97,5 % массы зерна. Количество отделяемых отрубей не превышает 1-2 %.
Сортовые помолы пшеницы. При сложном помоле в муку измельчают преимущественно эндосперм, а оболочки, алейроновый слой и зародыш стараются отделить. Основное отличие сложных помолов от простого состоит в том, что измельчение’зерна в муку проводится в два этапа. Вначале на 5-8 драных системах зерно превращают в крупку, стремясь при этом получать минимальное количество муки (со всех систем около 10% исходной массы зерна).
Макаронную муку получают при помолах твердой или мягкой пшеницы I, II и IV типов со стекловидностью не менее 60 %. При общем выходе 78 % из твердой пшеницы отбирают крупки (высший сорт) и полукрупки (1-й сорт) около 60 %, а из мягкой около 50 %. На долю направляемой в хлебопечение муки 2-го сорта приходится 18-28%.
Двухсортные помолы с выходом 78 % дают 55-60 % муки 1-го и 18-23 % 2-го сорта, а при 75 %-ном выходе доля 1-го сорта достигает 65-70 %.
Манную крупу получают одновременно с сортовой пшеничной хлебопекарной или макаронной мукой. Ее отбирают из потока крупной крупки после 11-й драной системы, имеющей наиболее высокое качество. Доля манной крупы составляет 1-2 % переработанного зерна; на эту величину сокращают выход муки высшего сорта. Для получения высококачественной манной крупы ее подвергают двойному обогащению на ситовейках.
Отпуск (выбой) муки с мукомольного завода
Перед реализацией проводятся просеивание муки для охлаждения и отделения случайно попавших примесей и пропуск ее через магнитные аппараты. Для розничной торговли мукомольный завод должен обеспечить фасовку муки в пакеты массой 1-3 кг. На пакете указываются вид и сорт муки, дата и смена выработки, наименование предприятия-изготовителя, номер ГОСТа, регламентирующего качество продукта. Если мука обогащена витаминами, это указывается на упаковке. В розничную торговлю и общественное питание мука может отпускаться и в тканевых мешках массой 50 кг. На этикетке каждого мешка, кроме перечисленных выше данных, указываются зольность и влажность муки.
Основные виды помолов муки
Человеку для питания необходима мука различных выходов и сортов, благодаря разной усвояемости, питательности и вкусу. В муке первого и высшего сортов меньше белка, чем в обойной муке и муке 2 сорта, в которой больше витаминов группы B, провитамина A (каротина), минералов и меньше углеводов.
Институт питания РАМН рекомендует употреблять и черный (ржаной) хлеб, и белый (пшеничный). Хлеб темных сортов должен составлять 30% всего потребляемого хлеба в сутки. При этом доля пшеничного 84-86%, ржаного 14-16%.
Чтобы получить муку, которая соответствует государственным нормативам и в количествах, отвечающим выходам, используются разные виды помолов с применением агрегатов и машин различной производительности, которые последовательно связаны друг с другом.
СПРАВКА! Помол — совокупность операций и процессов, которые проводят с зерном и другими промежуточными продуктами, образующимися при измельчении.
Виды помолов
Мука — пищевой продукт, который получают в результате размола зерен злаковых культур. Наиболее ценной и востребованной считается макаронная, вырабатываемая из твердых сортов пшеницы, и пшеничная хлебопекарная.
Разная мука получается при различных помолах. Они делятся на:
При разовом методе зерно один раз пропускают через измельчающую машину. Это могут быть молотковые дробилки или жерновые постава. Так получают обойную муку. Отсеивания оболочек не происходит. Вырабатывают и сеяную серую муку, которую просеивают на густых ситах.
Сейчас на мукомольных заводах применяют только повторительные с помощью вальцовых станков. Технология подразумевает несколько пропусков муки через измельчающие и сортирующие агрегаты. Зерно размалывается, поэтапно проходя через комплекс агрегатов. Хрупкий эндосперм постепенно превращается в муку, а отруби (оболочки) отделяются.
Так происходит многократное поэтапное измельчение эндосперма, а продукты размола сортируются после каждого этапа.
Повторительные помолы делят на простые и сложные. При простом методе вырабатывают обойную или обдирную муку. При сложном получают сортовую. Сложные повторительные помолы производят с обогащением крупок или без него. Без обогащения получают ржаную обдирную и сеяную муку.
Обогащение крупок проводят по зольности и крупности на ситовеечных машинах, в которых главным рабочим органом является разделенное на секции сортировочное сито.
На заводах небольшой производительности применяют повторительные сложные помолы, но с сокращенным процессом обогащения крупок. Они получают пшеничную муку 2 сорта при выходе 85% во время односортового помола. Двухсортовой выдаёт 55-60% муки 1 сорта и 18-23% муки 2 сорта.
Повторительный сложный метод с полноценным процессом обогащения крупок чаще используется в мукомольной промышленности. Это позволяет выполнять односортовые, двух- и трехсортовые помолы. При этом одновременно работают 4-5 драных и 10-11 размольных систем.
Сорта хлебопекарной пшеничной муки
Чтобы определить сорт муки, нужно знать, сколько в ней анатомических частей зерна, в каком они соотношении. Выделяют следующие основные:
Сортовой помол
Перед ним зерно проходит сложную обработку. Процесс состоит из 4 этапов:
Грубое дробление (дранье) производится через 4-8 систем нарезных вальцов. Размол происходит гладкими вальцами через 8-12 систем. На специальных вейках крупа очищается. При этом крупные белые частицы отделяются от темных оболочек. Часто крупки отправляют на лицовку (дополнительную обработку). Последние этапы проходят на щеточных машинах и центрифугах. Итогом производства становится мука, отруби и зерновые отходы.
Подготовка зерна пшеницы и ржи к помолу
На мукомольные заводы и мельницы зерно поступает из разных мест и имеет различные характеристики качества. Подготовка состоит из следующих стадий:
Партии формируют для улучшения характеристик одной партии за счет другой. Полноценное зерно, которое соответствует стандартам по стекловидности, зольности, натуре смешивают с поврежденным. Таковым считается щуплое, морозобойное, поврежденное клопом-черепашкой, проросшее и другое.
Классификация помолов
Процесс помола обычно изображают графически в виде технологической схемы, на которой условными обозначениями показывают машины, дают их техническую характеристику, а также направление движения продуктов.
Сочетание двух машин — измельчающей зерно (или его части) с просеивающей — принято называть системой.
Основные принципы построения схем помолов — это непрерывность, прямоточность, последовательность и параллельность ведения технологических операций (рис. 1).
Применение конкретных способов и приемов диктуется, прежде всего, заданным ассортиментом муки, качеством зерна и наличием оборудования.
Каждый тип помола характеризуется ассортиментом и количеством получаемой муки — выходом.
Выходом муки называют отношение массы полученной муки к массе зерна, поступившего в зерноочистительное отделение, выраженное в процентах.
Оптимальный выход продукции высокого качества достигается в результате применения передовой техники и совершенной технологии.
В зависимости от наличия в общем технологическом процессе отдельных этапов, построенных на определенных способах и приемах, а также повторяющихся операций при производстве заданного ассортимента продукции, помолы классифицируются на разовые (однократные) и повторительные (многократные), которые в свою очередь, делятся на простые и сложные.
Рис. 1. Основные принципы построения схем помолов
Классификацию применяемых в настоящее время помолов можно предложить в следующем виде (рис. 2). В ее основу положены кратность измельчения зерна, число отдельных самостоятельных этапов в технологической схеме и степень сложности организации ситовеечного процесса, занимающего особое место в технологии производства муки [25].
Помолы, основанные на получении крупок, их предварительной обработке на системах обогащения, шлифовке и развитом размольном процессах, называют сортовыми помолами (в литературе встречаются также названия «крупочные» или «крупчатные»).
Рис. 2. Классификация помолов
При производстве сортовой муки тонкому измельчению подвергают только крахмалистую часть эндосперма, а оболочки и алейроновый слой зерна направляют в отруби, в виде крупных частиц. Зародыш может быть выделен как самостоятельный продукт или также идет в отруби. Такая задача избирательного измельчения различных анатомических частей зерна вынуждает существенно усложнять технологию производства муки: необходимо вводить дополнительные этапы процесса, в которых происходит разделение продуктов измельчения на фракции по добротности на основе различия физико-химических и структурно-механических свойств эндосперма, оболочек и зародыша.
Сортовые помолы пшеницы предусматривают следующие процессы:
драной — получение крупок и дунстов (крупообразующий);
обогащение крупок и дунстов на ситовеечных машинах;
размольный — измельчение крупок и дунстов;
формирование сортов муки и ее контроль.
Сортовые помолы в зависимости от степени сортирования и обогащения можно осуществить, пользуясь более или менее сложными схемами технологического процесса. В зависимости от группировки потоков муки, сортовые помолы делятся на односортные и многосортные, а также на упрощенные и развитые.
При упрощенных помола — на мини-мельницах, промежуточные продукты разделяют по качеству на меньшее количество отдельных потоков. Обрабатывают их только в просеивающих машинах, иногда применяют ситовеечную машину. Муку отсеивают на сравнительно густых ситах.
Назначение размольного процесса — получить из промежуточных продуктов максимальное количество муки и на последних системах — вымол конечных продуктов.
При развитых помолах промежуточные продукты сортируют и просеивают особенно тщательно, применяют для их обогащения большое количество ситовеечных машин.
При переработке пшеницы сложность технологического процесса определяется типом помола, который связан с установленным ассортиментом муки. При выработке муки второго сорта процесс помола можно упростить, ситовеечный процесс резко сократить, подвергнув обогащению только часть крупок, необходимость в шлифовочном процессе отсутствует. Этот помол является основным представителем второй подгруппы сложных повторительных помолов.
Многосортные помолы пшеницы или же односортный помол ее в муку первого сорта вынуждают усложнять технологический процесс, чтобы была обеспечена возможность более полного выделения крахмалистого эндосперма и превращения его в муку с возможно меньшим содержанием оболочечных частиц зерна. В этом случае получают полное развитие как технологическая схема в целом, так и отдельные ее этапы, в том числе ситовеечный и шлифовочный процессы. Эти помолы составляют третью подгруппу. Шлифовочный процесс в схеме помола тесно взаимосвязан с ситовеечным, как единый процесс обогащения крупок.
Таким образом схема классификации помолов учитывает конкретные особенности их организации с учетом ассортимента вырабатываемой муки.
На рис. 3 приводится технологическая схема одного из наиболее простых способов выработки муки, получаемой в результате однократного пропуск* зерна через жернов или молотковую мельницу. Такая мука представляет собой смесь измельченных частиц эндосперма и оболочек.
Рис. 3. Схема помола зерна на жерновой мельнице
Мука разового помола имеет низкое качество, так как измельченные оболочки вместе с эндоспермом попадают в муку, что придает ей темный цвет, однако не уменьшает питательную ценность. Вследствие отсутствия при таком помоле этапа просеивания (сортирования по крупности) мука получается чрезвычайно неоднородной по размеру частиц особенно резко выделяются по крупности частицы оболочек, которые благодаря своей эластичности измельчаются в меньшей степени, чем эндосперм.
В тех случаях, когда требуется отсеять частицы оболочек, измельченное таким образом зерно пропускают через просеивающие машины (рассев, центрофугал, бурат), в которых из смеси измельченных эндосперма и оболочек выделяют частицы оболочек — отруби, которые направляют отдельным потоком, а мука становится более однородной и качество ее улучшается (рис. 4). В целом получаемая мука имеет низкие показатели качества, поэтому этот вид помола применяется только для нужд малого хозяйства и не следует рассчитывать на более качественное производство и реализацию такой муки.
Поскольку в данном случае муку вырабатывают в один прием (за один раз), такой помол называется разовым. При разовом помоле можно получить и некоторое количество светлой муки, для этого на первой раме, при жерновом помоле, на просеивающей машине типа центрифуга или бурат, ставят мучные сита 42/48ПА. 45/50ПА, 36/40ПА и муку этого потока выделяют отдельно.
Рис. 4. Технологическая схема простого помола зерна на жерновой мельнице:
Более совершенным типом помола, в смысле конечных результатов, является повторительный помол с применением вальцовых станков.
Рис. 5. Технологическая схема простого помола зерна в обойную муку на вальцовой мельнице:
На рис. 5 изображена технологическая схема переработки зерна в муку, отличающаяся от предыдущей постепенным измельчением зерна на нескольких последовательно расположенных системах. На каждой системе из продуктов измельчения отсеивают муку, а более крупные частицы поступают на следующую систему для измельчения и так продолжается до измельчения всех частиц зерна в муку требующейся крупности.
Все помолы зерна в муку принадлежат к классу повторительных, при которых операции измельчения повторяются.
Схемы простых повторительных помолов состоят из одного технологического этапа, в котором крупные частицы последовательно проходят операции измельчения на трех-четырех системах (рис. 6). Муку, полученную на всех системах, смешивают и объединяют в один сорт. Этим способом вырабатывают обойную муку из пшеницы и ржи. При помоле ржи иногда добавляют еще одну систему (рис. 7).
Рис. 6. Технологическая схема простого повторительного помола
Обойную муку извлекают из продуктов измельчения на всех системах проходом сит с отверстиями 0,63-0,8 мм или на капроновых ситах № 8-12. Сход с последней сортирующей системы не должен превышать 3% от массы поступающего на измельчение зерна. Если требуется дополнительное измельчение, этот сход можно возвратить на последнюю систему. Во всех случаях организации схемы обойного помола на каждой системе держат низкий режим измельчения, т.е. интенсивное измельчение зерна и полупродуктов.
Техническая характеристика систем измельчения при простом помоле дана в табл. 1, а примерные режимы измельчения — в табл. 2.
Рис. 7. Схема помола ржи в обойную муку
Таблица 1 Техническая характеристика систем измельчения при простом помоле ржи
Таблица 2 Примерные режимы измельчения при простом помоле ржи
Техническая характеристика системы подобрана с таким расчетом, чтобы обеспечить интенсивное измельчение продуктов в муку. Нарезают крупные рифли под большим уклоном, с малым углом острия и устанавливают вальцы в положение острие по острию. Окружную скорость можно увеличить до 8 м/с, при отношении скоростей 2,5. Для увеличения зоны измельчения рекомендуется применять вальцы диаметром 300 мм.
При указанных в табл. 2 режимах измельчения достигается извлечение муки в размере 96% за три прохода.
При контрольном просеивании муки на рассеве устанавливают те же металлотканые сита крупных номеров, сход с рассева возвращают на измельчение на III или IV систему, при наличии последней в схеме.
Многократные помолы могут быть осуществлены различными способами — простыми, в результате которых получается мука с большим содержанием частиц оболочек, и сложными, при которых вырабатывается мука более тонкая, с меньшим содержанием частиц оболочек зерна, т.е. лучшего качества [14].
Задачу получения высококачественной муки решают путем применения усложненных повторяющихся операций (рис. 8).
Как показано на рис. 9, наряду с постепенным измельчением зерна и отсеиванием на каждой системе муки, на нескольких первых системах выделяют крупки и дунсты, которые в зависимости от размеров и качества, т.е. от наличия на них частиц оболочек (отрубянистости), группируют в отдельные потоки. Эти потоки представляют собой так называемые промежуточные потоки, после размола которых получается мука различного качества. Ее можно объединить в один сорт или разделить на несколько сортов определенного качества. Кроме муки, в конечном результате получаются частицы оболочек зерна — отруби. Этим способом вырабатывают муку ржаную обдирную и сеяную.
Рис. 8. Структурная схема сложного повторительного помола пшеницы с развитым процессом обогащения крупок
Рис. 9. Принципиальная технологическая схема односортного помола пшеницы или ржи на мельнице малой производительности
Мука обдирная должна отвечать по крупности следующим требованиям: остаток на сите № 045 не более 2%, проход сита № 38 не менее 60%. Отбор муки на рассевах ведут на достаточно редких ситах — № 23-29 и лишь на IV драной и последующих системах применяют № 35. Контрольное просеивание муки осуществляют на ситах № 23-29. Зольность обдирной муки ограничивается величиной 1,45%, при выходе ее в размере 87%. Сита сгущают на последних системах, на которых измельчается продукт с высоким содержанием оболочек. На этих же системах вальцы устанавливают в положение «спинка по спинке». На вальцах драных систем нарезают от 5 до 9 рифлей на 1 см по ходу процесса. На размольных системах применяют 9-10 рифлей. Такая схема пригодна для мельниц производительностью 20-25 т зерна в сутки.
При отборе с рассева муки двух сортов (сеяной и обдирной) вначале устанавливают сита для получения первого, а затем второго по качеству сорта муки (рис. 10). Например, для сеяной муки сито № 43 и обдирной № 26. На контрольных рассевах принимают сига на 1-2 номера реже чем по системам.
Рис. 10. Схема отбора ржаной муки: обдирной и сеяной
Сеяная мука должна быть менее зольной (не выше 0,75%) и более дисперсной (проход шелкового сита № 38 не менее 90%).
Количество отбираемых оболочек в виде отрубей значительно выше и составляет при выработке сеяной и обдирной муки около 37%. Таким образом, при получении сеяной и обдирной муки степень избирательного измельчения проявляется в большей степени, чем при выработке обдирной муки с выходом 87%.
По способу измельчения зерна описываемый помол следует отнести к повторительным, а по типу — к сортовым, так как в результате его получают сортовую муку.
При переработке ржи процесс обогащения и шлифовки отсутствует, так как анатомические особенности зерна не позволяют получать чистый эндосперм в виде крупки. Поэтому помолы ржи в сортовую муку (обдирную и сеяную) формируют первую подгруппу сложных повторительных помолов.
На мельнице АВМ-ЗМ драной процесс состоит из четырех систем. С первых двух драных систем нижним сходом секций рассева отбирают крупки, которые измельчают в муку на первых двух размольных системах; при этом сход с рассева второй размольной системы вновь возвращается в драной процесс. При наличии еще одного вальцового станка можно добавить еще одну размольную систему.
По этой схеме можно вести односортный помол пшеницы в муку 1 сорта с выходом около 72% или же в муку 2 сорта с выходом 80%. Данная схема позволяет проводить также двухсорт- ный помол с выходом муки 1 сорта в количестве 25-34% и 2 сорта — 40-43%.
Рекомендуемые режимы измельчения на первых двух драных системах даны в табл. 4.
Нумерация сит в рассевах зависит от избранного варианта помола. Это же относится и к технической характеристике вальцов (табл. 3)
Таблица 3 Техническая характеристика систем измельчения
Таблица 4 Рекомендуемые режимы измельчения на первых двух драных системах
Благодаря приведенной выше принципиальной схеме мы в плотную приблизились к объяснению технологии производства сортовой муки на мини-мельнице с шестью и более парами вальцов. На рис. 11, 12 показан более сложный способ производства муки, применяемый в тех случаях, когда добиваются выхода сортовой муки с лучшими показателями ее качества.
Здесь выделен драной процесс, в котором стремятся к получению максимального количества освобожденных от оболочек крупок и минимального количества муки.
Драной процесс разделен на две стадии. В первой стадии отбирают промежуточные продукты — крупки и дунсты. Для улучшения качества крупок их направляют в ситовеечные машины, где, освобождаясь от частиц оболочек, они становятся чище, или, как говорят, «богаче», добротнее. Оставшиеся после выделения крупок продукты пропускают через системы, которые называются вы мольными. Это вторая стадия драного процесса, во время которой отбирают от оболочек оставшийся эндосперм (на рисунках эта стадия не показана).
Часть наиболее ценных крупок, на поверхности которых сохранились надорванные оболочки, пропускают через вальцовые станки.
В процесс обогащения входят шлифовочные системы, назначение которых частично измельчать крупную крупку для получения более однородной по крупности смеси, а также разрушить крупинки, состоящие из эндосперма, сросшегося с оболочкой.
Рис. 11. Технологическая схема двухсортного помола пшеницы на трехсганковой мельнице
Под слабым нажимом валков крупки раскалываются, при этом получаются более мелкие, но чистые крупки и частицы с оболочками. Такая обработка крупок называется шлифовкой крупок.
Крупки, подвергнутые обогащению и шлифовке, поступают на размольные системы, на которых за один или несколько пропусков превращаются в высококачественную муку.
Рис. 12. Технологическая схема двухсортного помола пшеницы на четырехстанковой мельнице
Остальные промежуточные продукты в виде крупок и дунстов 2-го качества направляют на другие размольные системы.
Полученную с различных драных, шлифовочных и размольных систем муку, в зависимости от ее качества, объединяют в сорта, а затем после контроля муки в рассевах они поступают в бункера соответствующего сорта, далее в мешки.