Сухая очистка и шелушение зернового сырья.

Сухая очистка на зерновом сепараторе зернового и зернобобового сырья применяется для отделения примесей органического и минерального происхождения: комочков земли, камней, частиц стеблей, листьев, стержней колосьев, пелевы, пленок, насекомых, щуплых и битых зерен. Исходное зерновое и зернобобовое сырьё отделяют от примесей с учетом его морфологических и физических свойств: размерам, плотности, шероховатости, аэродинамическим свойствам и др. [Смотри: Технология муки, крупы и комбикормов / Под редакцией Г.А., Егорова].

При сепарировании зерна по размерам необходимо учитывать не только его трёхмерность (толщину, ширину и длину), но и форму поперечного сечения. Так, зерно основных злаковых культур имеет удлиненную форму, а зерно семейства гречишных - трехгранную. К эллипсоиду вращения приближается форма семян большинства бобовых растений. Для зерна чечевицы характерна линзообразная форма, а для зерна проса, сорго и семян из семейства крестоцветных - шарообразная. В этой связи для сепарирования зерна по размерам используют ситовые поверхности с разной формой отверстий: круглой, прямоугольной, треугольной, конусной и др. Для достижения эффективного просеивания ситовые аппараты снабжают устройствами, усиливающими сотрясательные и круговые движения.

Для отделения частиц, имеющих различную с зерном способность сопротивляться воздушному потоку, так называемую парусность, которая не одинакова для нормальных, битых и щуплых зерен, применяется разделение зерновой смеси по аэродинамическим свойствам (пневмосепарирование). Скорость воздушного потока, при которой щуплые зерна пшеницы находятся во взвешенном состоянии (скорость витания), составляет 5,5 - 7,5, нормального зерна - более 9 м/с.

При подготовке зернового сырья для переработки на крахмал очистку проводят комбинированным способом: с отделением крупных и мелких частиц на многоярусных ситах и легких частиц - пневмосепарированием.

В зерновой смеси имеются примеси, которые по размерам мало, чем отличаются от зерен и потому не отделяются на ситовых аппаратах, - мелкие камни, комочки земли, крупный песок, осколки стекла и т. п. В силу различия плотностей их отделение основано на принципе самосортирования, т.е. при разрыхлении сыпучей среды более тяжелые частицы опускаются вниз, как бы тонут в ней, а затем выводятся. При этом в смеси, компоненты которой обладают одинаковыми плотностями, будут опускаться мелкие частицы, а в смеси из компонентов одинаковых размеров, но разной плотности - тяжёлые. Этот принцип положен в основу конструкций камнеотборочных машин.

Металлопримеси, случайно попадающие в зерновую смесь, при соприкосновении с рабочими органами измельчающих машин вызывают их повреждение, образование искр и засорение основного продукта металлической пылью. Способ их отделения основан на разнице магнитных свойств компонентов зерновой смеси в рабочем поле сепаратора: способность магнитной силы превышать механическую. Сущность магнитной сепарации заключается в том, что из общего потока движущейся зерновой смеси выделяются металломагнитные частицы, изменяющие свой путь по направлению действия магнитной силы.

Шелушение как способ очистки зерна применяется для пленчатых зерновых и зернобобовых культур с целью удаления цветковых, плодовых и частично семенных оболочек, практически не содержащих крахмал. В оболочках всех видов находятся главным образом не усваиваемые человеческим организмом вещества.

В зерне пленчатых зерновых культур ( ячмень, просо, рис, гречиха и др.) отмечается повышенное содержание клетчатки и минеральных веществ. Так, у большинства сортов ячменя, кроме голозерного ячменя, массовая доля цветковых плёнок составляет, %:

• в зерне - 12,

• в плодовых оболочках, плотно сросшихся с цветковыми, - 3,5 - 4,0,

• в семенных оболочках - 2,5,

• в алейроновом слое - 12.

В зерне риса массовая доля цветковых плёнок составляет 17 - 23%.

У зерновых культур, не имеющих цветковых оболочек (пшеница, рожь, кукуруза, горох и т. п.), в семенных оболочках также содержится повышенное количество клетчатки и минеральных веществ. В оболочках зерна пшеницы находится более 70% всей клетчатки, около 70% золообразующих минеральных веществ, а также около 30% липидов. Толстую семенную оболочку имеют семядоли гороха; её массовая доля составляет 6-10%, и в ней очень высоко содержание клетчатки (более 60%). Наиболее ценные компоненты зерна сосредоточены в других его составных частях. Так, в эндосперме пшеницы имеется более 70% всего белка, в то время как в гиалиновом и алейроновом слоях (вместе) - около 20%, в пигментном слое семенной и плодовой оболочек - менее 1,0%.

Особенностью зерна ржи является более плотное сращение оболочки с эндоспермом и ее большая толщина (100 - 140 против 70 - 90 мкм в пшенице).

Массовая доля белка в зерне ржи ниже, чем в зерне пшеницы (11 - 13% против 14 - 15%), золы - выше (1,80 - 1,93 против 1,65 - 1,83%). При отделении оболочек массовая доля золы в зерне снижается на 0,11 - 0,12, а клетчатки - на 0,92 - 0,96%; содержание же крахмала повышается на 2,44 -2,62%.

В зерне ржи сконцентрировано больше слизистых веществ (1,5 - 2,5%), в результате чего его эндосперм и оболочки более пластичны и оказывают большее сопротивление при измельчении, чем оболочки зерна пшеницы. По мере отделения оболочек возрастает максимальная высота амилограммы муки и снижается ее автолитическая активность.

Целесообразность и необходимость удаления цветковых, плодовых и семенных оболочек зерна зернового и зернобобового сырья диктуется требованиями получения надлежащего качества основных извлекаемых из него продуктов - крахмала и белка, а также сокращения и упрощения технологических операций. С этой целью в современных схемах подготовки и очистки зерна используют шелушильные машины А1-ЗШН-3, в которых с поверхности зерна снимаются верхние, наиболее загрязненные оболочки. Вместе с ними удаляется минеральная пыль, а также значительное количество бактерий и плесневых грибов [См: Технология крахмала, Н. Н. Тругубов и другие; Wheat Starch Modidicatio Through Biotechnology| Monica Baga and oth].

При обработке в шелушильной машине изменяются структурно-механические свойства зерна ржи: снижается его прочность и твердость, уменьшаются сопротивляемость к измельчению и расход энергии на размол. Происходит более интенсивное проникновение влаги во внутренние части зерна, что обусловливает сокращение продолжительности замачивания и отволаживания почти в два раза по сравнению с необработанным зерном, качество муки при этом улучшается.

Хорошие результаты получены при отделении оболочек в количестве 3,5 - 4,0% от массы зерна. При этом зольность муки и соответственно содержание клетчатки снижаются, а показатель белизны улучшается; увеличивается также выход муки. В результате шелушения поверхность зерна очищается от минеральной пыли, частично отделяются оболочки и зародыш. Очищенные оболочки, а также колотые, мелкие зерна направляются в кормовые продукты [См: Андреев, Ладур, Филиппова. Переработка ржи на крахмал и крахмальный сахар].

Из рассмотренных способов сухой очистки зернового и зернобобового сырья в случае мокрого помола зерна такие технологические операции, как удаление зародыша и отделение семенных оболочек, могут быть исключены. Но эти операции относятся к разрушению структуры зерна и составляют другую технологическую стадию - процесс мокрого помола.

PS. К сожалению, российские «современные» заводы традиционно не используют пневматические сепараторы и шелушильные машины для удаления грязи и цветковых оболочек… поэтому с поверхности зерна не удаляется налипшие частицы грязи и птичьего помета, и таких примесей, как пыль, песок, земляные комья, фрагменты насекомых и пр. Все это добро попадает в процесс и как минимум способствует последующему закисанию бражки и не улучшает качество и гигиеническое состояние продукта.