Гидротермическая обработка зерна

Гидротермическую обработку (ГТО) зерна крупяных культур применяют для подготовки к переработке таких культур, как гречиха, овес, горох, пшеница, кукуруза, а также в процессе производства хлопьев, толокна, диетической муки.

Это важный этап подготовки зерна к переработке. В результате ГТО улучшаются технологические свойства зерна: облегчается отделение оболочек при шелушении, снижается дробимость ядра, улучшаются потребительские свойства крупы (сокращается длительность ее варки, каша становится более рассыпчатой, вследствие инактивации ферментов повышается стойкость крупы при хранении).

Выбор способа ГТО зависит от строения зерна, ассортимента продукции, воздействия режима обработки на изменение внешнего вида крупы и т. д. Наиболее распространены два способа ГТО: первый включает операции пропаривания, сушки и охлаждения; второй – увлажнения и отволаживания.

Первый способ ГТО (пропаривание – сушка – охлаждение) применяют при переработке гречихи, овса и гороха (рис. 25). Особенность его заключается в высокой (свыше 100 °С) температуре нагрева зерна. Пропаривание зерна способствует равномерному его увлажнению. Пар, обладая высокой проникающей способностью, не только омывает наружную поверхность зерна, но и заполняет пространство между цветковыми пленками и ядром. Так как поверхность зерна имеет более низкую температуру, чем температура пара, то он конденсируется, равномерно увлажняя как наружную поверхность зерна, так и внутренние, скрытые, поверхности, что и способствует равномерности увлажнения всей зерновки.

В результате прогрева и увлажнения в зерне происходят частичные химические преобразования, ядро пластифицируется, становится менее хрупким и меньше дробится при шелушении и шлифовании.

Пластификация ядра происходит и в результате некоторых химических преобразований. Происходят клейстеризация некоторой части крахмала, образование небольшого количества декстринов, обладающих клеящими свойствами, и т. д. После пропаривания зерно сушат в сушилках, а затем охлаждают до температуры, не превышающей более чем на 6...8°С температуру производственного помещения. Подсушивание зерна применяют для удаления из­быточной влаги, дальнейшего повышения прочности ядра и снижения прочности цветковых пленок и оболочек. Если в процессе пропаривания овса его влажность повышается на 4...6 %, то в процессе подсушивания она снижается на 9,0…10%. Такое резкое изменение влажности зерна под воздействием температуры приводит к значительным изменениям структурно-механических и биохимических свойств зерна. Оболочки сильно подсыхают, их влажность становится на 3...5% меньше влажности зерна, что способствует снижению их прочности, и они легко отделяются от ядра. При этом прочность ядра повышается в результате глубоких биохимических изменений, вызванных денатурацией белков, гидролизом крахмала и повышением содержания декстринов, обладающих клеящими свойствами.

1 – сушилка; 2 – охладительная колонка; 3 – пропариватель непрерывного действия; 4 – пропариватель периодического действия; 5 – автоматические весы; I и II – исходное и обработанное зерно

Рисунок 25 – Технологическая схема гидротермической обработки зерна

Охлаждение после сушки дополнительно снижает влажность зерна и приводит к повышению хрупкости оболочек. Однако сушку и охлаждение необходимо проводить достаточно осторожно: чрезмерное подсушивание и охлаждение приводят к повышению хрупкости ядра и снижению выхода целой крупы при последующей переработке. Режимы пропаривания, сушки и охлаждения тесно связаны со способами шелушения зерна.

Охлаждение пропаренного и подсушенного крупяного зерна необходимо проводить постепенно и равномерно, без резких температурных колебаний, чтобы не вызвать увеличения в нем количества микротрещин и не увлажнить оболочки. Зерно охлаждают в аспирационных колонках. Режимы гидротермической обработки, рекомендуемые для зерна разных культур, приведены в таблице 8.

Оптимальные режимы воднотепловой обработки крупяного зерна позволяют улучшить его технологические свойства, увеличить выход крупы, снизить расход электроэнергии на производство и повысить пищевые досто­инства вырабатываемой крупы. Улучшение пищевых достоинств крупы происходит в результате увеличения количества водорастворимых веществ, содержания декстринов, повышения набухаемости крупы, сокращения продолжительности ее варки. Возрастает стойкость крупы в процессе хранения в результате снижения ферментативной активности.

Таблица 8 – Режимы гидротермической обработки гречихи, овса, гороха

*В числителе – влажность зерна при последующем его шелушении в шелу­шильных поставах; в знаменателе – при шелушении в обоечных машинах и центробежных шелушителях.

Второй способ ГТО (увлажнение – отволаживание) применяют для пшеницы и кукурузы. Зерно увлажняют теплой водой (температурой 40 °С) в специальных аппаратах или обрабатывают в пропаривателях непрерывного действия при низком давлении пара. Увлажненное зерно отволаживают в бункере в течение нескольких часов. Режимы гидротермической обработки пшеницы и кукурузы приведены в таблице 9. В результате зерно приобретает повышенную пластичность, меньше дробится при шелушении. Вследствие возникающих в зерне механических напряжений наружные оболочки частично отслаиваются и легко отделяются при шелушении.

Таблица 9 – Режимы гидротермической обработки пшеницы и кукурузы

*При производстве шлифованной крупы.

Этот способ может быть применен и для овса при условии последующего шелушения в центробежном шелушителе (шелушение однократным ударом). В этом случае зерно увлажняют до 16...18 % и отволаживают в течение 8 ч.

Не получила распространения гидротермическая обработка зерна других культур (ячменя, проса, риса), хотя исследованиями установлена возможность ее проведения для ячменя, а также известен положительный зарубежный опыт ГТО риса. Трудности ГТО проса объясняются повышением прочности испорченных зерен в результате ее проведения. Необработанные зерна проса имеют меньшую прочность и частично разрушаются при последующем шелушении и шлифовании. После ГТО испорченные зерна разрушаются труднее и в большом количестве попадают в крупу, снижая ее качество. Трудности проведения ГТО риса связаны с пожелтением и растрескиванием ядра при увлажнении.