Гидротермическая обработка зерна

Гидротермическая обработка (ГТО) – это обработка влагой и теплом с целью направленного изменения свойств зерна.

Зерно, поступающее на мукомольный завод, имеет невысокую влажность, что предопределяет ряд негативных для технологии свойств:

– зерно прочно и измельчение идет с повышенным расходом энергии;

– невысокая влажность оболочек предопределяет их повышенную дробимость и попадание в муку;

– разделяемые в технологии анатомические части (наружные, внутренние оболочки, эндосперм) прочно связаны, что препятствует их эффективному разделению;

– биологически активные вещества зерна сосредоточены в большом количестве по периферии, что способствует их потере в побочные продукты.

В связи с этим гидротермическая обработка в первую очередь направлена на уменьшение негативных свойств зерна. В технологии муки необходимо обеспечить высокую эластичность и прочность оболочек, чтобы не допускать их излишнего дробления при измельчении. Если при этом удается разрушить связь оболочек и эндосперма, то наружные оболочки должны отделяться в виде крупных «лопатистых» отрубей, что считается положительным при оценке эффективности гидротермической обработки и ведении технологии в целом. Кроме этого эндосперм должен быть предразрушен микро – и макротрещинами, что должно снизить его прочность.

Процесс гидротермической обработки осуществляется в результате многоступенчатого воздействия на зерно влаги и тепла во времени, что и приводит к оптимизации технологических свойств, а также к улучшению питательности и перевариваемости продукции.

К параметрам воздействия или режимным параметрам процесса гидротермической обработки относят: cтепень увлажнения, время отволаживания, температурный режим воздействия.

Это наиболее общие показатели режимных параметров.

Степень увлажнения, % количественно определяется как разность между оптимальным значением влажности зерна и начальным значением влажности, %. Степень увлажнения зерна зависит от вида перерабатываемой культуры, типа технологии, качества зерна (типовой состав, стекловидность, начальная влажность и т. п.). Величина степени увлажнения колеблется в реальных условиях в пределах 3…7 %.

Время отволаживания – необходимое время для преобразования свойств увлажненного зерна. Этот параметр зависит также от вида перерабатываемого зерна, его качества, типа технологии, а также от принятого способа гидротермической обработки.

Температурный режим процесса в основном определяется целевой задачей технологии и качеством зерна. При переработке дефектного зерна пшеницы или пшеницы со слабой клейковиной рекомендуется пропаривание и т. п.

Существуют различные способы гидротермической обработки – это холодное и скоростное кондиционирование.

Холодные способы гидротермической обработки применяют при подготовке мягкой пшеницы и ржи к хлебопекарным сортовым и обойным помолам, при подготовке твердой и высокостекловидной мягкой пшеницы
к макаронным помолам, а также при подготовке к переработке пшеницы в крупу.

Сущность метода состоит в том, что зерно увлажняется водой комнатной температуры на заданную величину и определенное время отволаживается. При сортовых помолах пшеницы обязательной операцией является или мойка зерна, или мокрое шелушение, так что первое увлажнение осуществляется в этом оборудовании. При помолах ржи мойку зерна исключают, чтобы избежать нежелательного переувлажнения. При сортовых помолах высокостекловидной мягкой пшеницы в хлебопекарную и макаронную муку, а также при помолах твердой пшеницы в макаронную муку и при низкой влажности зерна технология должна включать три этапа увлажнения и отволаживания (два основных и один – перед первой измельчающей системой). При помолах низкостекловидного зерна пшеницы и влажности, увеличение которой до технологической возможно за один этап, второе основное увлажнение и отволаживание исключают из технологической схемы.

Независимо от качества зерна при всех сортовых помолах пшеницы и ржи в технологии гидротермической обработки всегда присутствует доувлажнение зерна и кратковременное отволаживание с целью пластификации оболочек перед измельчением. Необходимость этой операции объясняется тем, что при отволаживании после основных этапов увлажнения влага перемещается в глубину зерна, оболочки обезвоживаются и теряют пластичность. Режимные параметры доувлажнения и отволаживания приблизительно одинаковы для всех помолов. Степень увлажнения 0,3…0,5 % и отволаживание 0,3…0,5 часа. Такого количества влаги достаточно для пластификации оболочек, а кратковременность процесса не позволяет влаге переместиться вглубь зерна и таким образом выполнить функцию пластификатора оболочек.

Режимы основных этапов увлажнения и отволаживания диктуются, прежде всего, видом перерабатываемого зерна, типовым составом, качеством, особенно стекловидностью или твердозерностью, а также типом технологии.

В таблице 3 приведено рекомендуемое время отволаживания для зерна пшеницы при сортовых помолах.

Таблица 3 – Время отволаживания зерна пшеницы при сортовых помолах, в часах

При сортовых помолах ржи основное увлажнение и отволаживание проводят в один этап и доувлажняют перед измельчением. Рекомендуется при влажности ржи до 13,5 % принимать продолжительность отволаживания основного этапа 3…6 ч и доувлажнять зерно перед измельчением на 0,3…0,5 % при отволаживании 0,25…0,3 ч.

Скоростной метод гидротермической обработки относится к интенсивным, что связано с пропариванием зерна на начальном этапе. Наиболее эффективен метод для пшениц со слабой клейковиной и для мукомольных заводов с ограниченной вместимостью емкостей для отволаживания. Благодаря тепловому воздействию при пропаривании, а также прогреву зерна во влагоснимателе интенсифицируется влагоперенос и процесс разрыхления эндосперма зерна. В связи с этим преобразования свойств заканчивается намного быстрее, чем при обычных (холодных) способах гидротермической обработки. После пропаривания зерно кратковременно (в течение 10 мин) отволаживается в емкости с теплоизоляционными стенками. Этого времени достаточно, чтобы выровнять в некоторой степени температуру зерна и создать, таким образом одинаковые условия для зерновой массы при проведении второго увлажнения. Второе увлажнение совмещают с интенсивной обработкой поверхности зерна в моечной машине. При этом влажность зерна еще повышается, снижается его зольность, и удаляются тяжелые и легкие примеси. В результате мойки температура зерна снижается до 25…30 °С.

Отволаживание при данном способе гидротермической обработки составляет 180 мин, т. е. значительно сокращено в сравнении с холодным способом. Таким образом, в результате чередующихся увлажнений с различными температурными параметрами тепловой обработки и кратковременного отволаживания разрушается структура зерна, ослабляются связи между разделяемыми оболочками и эндоспермом. Одновременно тепловое воздействие положительно воздействует на зерно с ослабленной клейковиной.