Технология муки, крупы и комбикормов

Раздел: Производство

Рис — одна из важнейших крупяных культур. Мировое производство риса приближается к производству пшеницы. Рис дает высокие и устойчивые урожаи. В крупяной промышленности СССР эта культура занимает одно из первых мест.

В СССР распространены в основном две ветви риса — японская и индийская. Наибольшее распространение получила первая ветвь, зерно которой широкое, округлое в поперечном сечении. Зерно второй ветви — узкое, длинное, встречается реже, хотя в последнее время в связи с его высокой урожайностью получает все более широкое распространение.

В соответствии с ГОСТ 6293—68 зерно риса делят на три типа: J тип — продолговатое широкое зерно; II тип — продолговатое узкое и тонкое зерно; III тип — зерно округлой формы.

Зерно риса покрыто цветковыми пленками, содержание которых составляет в среднем около 20 %. Ядро риса не имеет бороздки, поэтому при шлифовании могут быть отделены практически все плодовые и семенные оболочки. Плодовые и семенные оболочки тонкие, у некоторых разновидностей семенная оболочка содержит красно-коричневые пигменты. На долю плодовых и семенных оболочек приходится 4...5 %, алейронового слоя — 3...5, эндосперма 65...67, зародыша 2...3 %.

Эндосперм риса может быть стекловидным и мучнистым. Он содержит относительно мало белка и много крахмалд. Установлена зависимость между потребительскими достоинствами и содержанием амилозы в крахмале/ Чем больше амилозы, тем более рассыпчатым бывает вареный рис, больше его привар и по массе и по объему.

Особенно низкими потребительскими свойствами отличаются сорта клейкого (глютинозного) риса. Наличие таких зерен ухудшает не только качество вареного риса, но и технологические свойства сырья. Мучнистые зерна легко дробятся, что приводит к снижению выхода крупы.

Ядро риса вследствие особенностей структуры подвержено растрескиванию. Трещиноватость ядра увеличивается при увлажнении и сушке, повышении температуры, механических воздействиях. Чем больше трещиноватость риса, тем выше выход дробленого ядра и мучки, ниже зм- ход целой крупы.

В зерне риса встречаются пожелтевшие зерна. Они ухудшают внешний вид и вкусовые достоинства крупы. Желтые зерна образуются в метелках, валках при высокой влажности и температуре. Основная причина образования желтой окраски — реакция меланоидинообразования, т. е. взаимодействие восстанавливающих Сахаров и свободных аминокислот. Наличие в крупе более 0,5 % пожелтевших зерен не позволяет получать крупу высшего сорта, а более 8 % — вообще стандартную крупу.

Наличие зерен с пигментированными семенными оболочками также снижает выход крупы вследствие более интенсивного ее шлифования. Иногда в рисе встречаются недозревшие зеленые зерна. Они мельче основного зерна, и наличие некоторого количества таких зерен не снижает существенно выход крупы.

Зерно риса имеет характерные трудноотделимые примеси: просо куриное, просо рисовое, просо сжатое (крупноплодное). Семена этих* сорняков по своим физическим свойствам почти совпадают со свойствами зерна. К трудноотделимой примеси относится также минеральная примесь, представляющая собой комочки земли, смешанной с илом. Наличие в комочках органической фракции снижает их плотность до 1,3...1,9 г/см3, т.е. они сравнительно мало отличаются от плотности основной культуры. Трудноотделимой примесью является также зерновая примесь — ячмень и пшеница, особенно последняя. Сравнительное изучение геометрических размеров зерна пшёницы и риса показало, что они почти не отличаются по длине и ширине. Более заметно отличие по толщине, особенно у пшеницы, и шелушеного или шлифованного ядра риса. Следовательно, пшеницу следует выделять не только в процессе подготовки зерна, но и в процессе его переработки. К числу зерновой примеси относят также обрушенные зерна риса, часть которых при очистке уходит в отходы.

При эксплуатации оборудования рисозаводов необходимо учитывать высокие абразивные свойства зерна, что приводит к быстрому износу рабочих органов машин.

Подготовка зерна к переработке. Этот технологический процесс включает • выделение примесей в воздушно-ситовых и воздушных сепараторах, крупяных рассевах, кру- посортировках, камнеотделительных машинах и пневмосортировальных столах () и гидро: термическую обработку.

Очистка риса от примесей. Современные зерноочистительные машины при очистке риса имеют низкую производительность и недостаточно эффективны, так как не рассчитаны на специфику физико-механических свойств зерна. Поэтому для успешного выделения примесей нужно устанавливать машины более высокой, чем указано в паспорте, производительности.

Чтобы полнее выделить примеси, применяют фракционную очистку зерна. В воздушно-ситовых сепараторах первой системы сепарирования не только выделяют крупные и легкие примеси, но и делят зерно на две фракции на ситах с круглыми отверстиями. Крупную и мелкую фракции сепарируют раздельно в воздушно-ситовых сепараторах второй системы сепарирования, в которых не только выделяют примеси, но также разделяют зерно на большее число фракций. Каждая из этих фракций содержит специфические примеси и для их дальнейшего выделения применяют рассевы и крупосортировки. Для очистки зерна от просянок применяют сита с круглыми отверстиями, пшеницы и ячменя — с продолговатыми. Для выделения недоразвитых, щуплых зерен используют воздушные сепараторы. Фракции, содержащие основное количество минеральной примеси, направляют в вибропневматические кам- неотделительные машины, так как последние наиболее эффективно выделяют минеральную примесь, представляющую собой комочки земли.

Контроль отходов осуществляют в крупосортировке А1-БКГ, причем проход сит с отверстиями 0 1,5 мм представляет собой отходы III категории, а сход этого сита — отходы I и II категорий. Сход сита с отверстиями 0 3,0...3,2 мм после выделения легких примесей в аспираторе присоединяют к зерну мелкой фракции, поступающей в камнеотдели- тельную машину А1-БКР.

После выделения примесей зерно двумя потоками направляют в шелушильное отделение. В отдельных случаях, когда на предприятие поступает большое количество остистого риса, для отделения остей могут быть использованы остеотделители-энтгранеры. Как правило, их устанавливают после первой системы сепарирования. Кроме того, остеот- делители могут быть установлены и при первичной очистке риса в элеваторах.

Гидротермическая обработка риса. Многие партии риса, особенно убранные в неблагоприятных условиях, содержат большое количество ядер с трещинами. При переработке такого риса получают до 15...20 :: дробленой крупы, которая имеет значительно более низкую товарную ценность по сравнению с целым рисом. Единственным средством, позволяющим резко снизить дробимость ядра при переработке, является гидротермическая обработка.

Гидротермическую обработку достаточно широко используют в технологии рисовой крупы, особенно в странах Юго-Восточной Азии, а в настоящее время и в европейских странах. По данным Международного института риса (Манила, Филиппины), более 20 % всего перерабатываемого в мире риса подвергают гидротермической обработке.

Ядро риса по сравнению с другими культурами отличается своеобразной реакцией на повышение температуры и влажности. Так, пропаривание зерна при относительно невысоких режимах резко повышает др:- бимость ядра вследствие интенсивного трещинообразования ( XXVII-13). Лишь при достаточно жестких режимах выход дроблено:: ядра начинает снижаться. Однако применять такие режимы нецелесс:!- разно, так как цвет ядра становится темно-желтым или даже коричневым. Кроме того, такой способ обработки вызывает потери биологически активных веществ.

В связи с этим практически все способы гидротермической обработки предусматривают перед пропариванием увлажнение зерна, что позволяет достигнуть такого же эффекта при более низких параметрах пропаривания. Хороший эффект дает увлажнение зерна риса до 30...35 %. Это достигается разными способами — длительным (до 24 ч и более) погружением зерна в холодную воду, замачиванием в подогретой до 50...60°С воде в течение 2...6 ч, многократным увлажнением с последующим отволаживанием в течение 24...30 ч (общая длительность).' Затем увлажненное зерно пропаривают при давлении пара 0,02...0,5 МПа в течение 10...120 мин и высушивают при температуре сушильного агента от 40 до 120 °С.

В Италии (способ «Аворио») рис замачивают в решетчатых контейнерах, погруженных в ванну с подогретой водой на 50...60 мин, затем пропаривают при давлении пара 0,05...0,10 МПа в течение 20 мин. Предложены и другие режимы.

В результате гидротермической обработки в крупе повышается содержание многих биологически активных веществ: витаминов, минеральных веществ, липидов и т. д.

В зависимости от режимов увлажнения, сушки и особенно пропаривания цвет ядра приобретает кремовый, желтый или коричневый оттенок и почти не измецяется при шлифовании. Основной причиной пожелтения крупы при гидротермической обработке считают реакцию мела- ноидинообразования. При длительном замачивании, особенно без смены воды, и при интенсивном пропаривании может появиться неприятный вкус и запах, которые обусловлены в основном продуктами разложения серусодержащих аминокислот. Однако относительно мягкие режимы обработки не ухудшают вкуса и запаха крупы, а слегка кремовый цвет крупы при варке исчезает, вареный рис остается белым. Тем не менее, крупу, полученную с использованием гидротермической обработки, в отличие от обычной крупы, необходимо рассматривать как отдельный вид готовой продукции.

Переработка риса в круцу. Технологическая схема переработки риса в крупу предусматривает шелушение зерна в шелушителях с обре- зиненными валками, применение падди-машин для сепарирования продуктов шелушения и многократное шлифование ядра.

Шелушение зерна. Зерно на современных рисозаводах шелушат в основном в шелушителях ЗРД с обрезиненными валками. Эти шелуши- тели обеспечивают довольно высокую эффективность шелушения, компактны, требуют сравнительно мало энергии.

Окружную скорость быстровращающегося валка принимают равной 9,2 м/с, отношение скоростей валков 1,4:1. Зазор между валками устанавливают таким образом, чтобы коэффициент шелушения составлял не менее 85 %, а прирост дробленых ядер не более 2 %.

В шелушителях ЗРД довольно быстро изнашивается резиновое покрытие валков, что вызывает необходимость их частой (через 3...5 сут) замены. Поэтому на некоторых заводах параллельно с шелушителями ЗРД применяют шелушильные постава. Они не требует столь частого восстановления рабочих органов, могут обеспечить высокий коэффициент шелушения зерна. К недостаткам поставов относится низкая производительность и большая дробимость ядра, однако, несмотря на необходимость частой замены валков, шелушителя ЗРД получили большое распространение

Сортирование продуктов шелушения. После переработки зерна в шелушителях ЗРД образуется сравнительно мало мучки и дробленого ядра. Это позволяет использовать различные схемы сортирования продуктов шелушения. Наиболее простой является схема, предусматривающая выделение лузги, мучки и части дробленого ядра в аспираторах с последующим разделением шелушеных и нешелушеных зерен в падди- машинах ( XXVII-14). Данная схема проста, но имеет ряд недостатков. В частности, не выделяется полностью дробленое ядро, которое, будучи направлено на шлифование вместе с целым ядром, быстро истирается и превращается в мучку. Затруднен также процесс выделения мучки и дробленки из лузги при ее контроле.

Наиболее целесообразно сортирование продуктов шелушения начать с выделения мучки и дробленого ядра. В настоящее время для выделения мучки и дробленки применяют рассевы А1-БРУ. Различные физические- свойства шелушеных и нешелушеных зерен позволяют одновременно выделить некоторое количество нешелушеных и шелушеных зерен, т. е. в падди-машины можно направить меньшее количество смеси шелушеных и нешелушеных зерен, что значительно уменьшает числе используемых крупоотделительных машин ( XXVII-15).

Проведенные во ВНИИЗ исследования показали, что сходом сит с отверстиями 0 5,0...5,5 мм можно отобрать примерно половину нешелушеных зерен, причем в этом продукте содержание, ядра не превышает 30...35 %. Проходом сит с отверстиями 0 3,8 выделяют до 30 % продукта, содержащего не более 1 % нешелушеных зерен. Проходом сит с отверстиями 0 1,5 мм выделяют мучку.

Сход этих сит представляет собой смесь шелушеных и нешелушеных зерен, которые после выделения лузги направляют в падди-машины. Общее количество такого продукта составляет около 60 % от всей смеси шелушеных и нешелушеных зерен, что позволит примерно на 7з сократить число падди-машин.

Эффективность падди-машины при сортировании продуктов шелушения риса высока, а содержание нешелушеных зерен в ядре составляет менее 1 %. Поэтому обычно бывает достаточно однократного сепарирования смеси. Кроме рассевов для предварительного сортирования смеси, можно использовать и самотечные крупоотделители.

Для повторного шелушения сходовых продуктов с рассевов и пад- ди-машин выделяют специальные сходовые, системы, продукты шелушения которых сортируют совместно с продуктами шелушения мелкой фракции ( XXVII-16). Выделенное в рассевах и падди-машинах ядро, содержащее не более 1 % нешелушеных зерен, направляют на шлифование.

Шлифование ядра. В технологии рисовой крупы шлифование ядра в значительной степени определяет выход и качество крупы. Основное количество дробленой крупы образуется при шлифовании ядра. Ядро шлифуют путем последовательной четырехкратной обработки в шлифовальных поставах РС-125. Допускается также на первой системе шлифования использовать шлифовальные машины с цилиндрическим барабаном А1-БШМ. В этом случае число систем шлифования в поставах PC-125 сокращается до двух, т. е. общее число систем шлифования сокращается до трех. Кроме того, можно использовать только машины А1-БШМ на двух-трех системах шлифования.

Как показали многочисленные сравнительные исследования, машины А1-БШМ более интенсивно обрабатывают ядро по сравнению с поставами РС-125, но одновременно образуют больше дробленого ядра. Режим работы шлифовальной машины зависит от места ее в схеме технологического процесса ().

В результате шлифования растет количество ядер с отбитым зародышем, трещиноватость ядра возрастает

При шлифовании ядра отделяется до 10...15 % мучки и значительное количество дробленого ядра. Если образование мучки процесс неизбежный и выражает сущность процесса шлифования, то дробление ядра— явление отрицательное. С целью сокращения выхода дробленого ядра стекловидное зерно риса следует перерабатывать с влажностью 14,4...15,2 %, а мучнистое — 13,4...13,6 %.

Дробленый рис шлифуют на отдельных специально выделенных для этого шлифовальных машинах. Основное количество такого риса образуется на первых системах шлифования, поэтому после второй системы обычно отбирают дробленое ядро и направляют его на отдельную шлифовальную систему.

На некоторых зарубежных предприятиях (Япония) применяют гидротермическую обработку шелушеного риса перед шлифованием. Она заключается в следующем. Ядро обрабатывают воздухом с относительной влажностью, близкой к 100 %, и с температурой 20...25°С. При этом влажность ядра с 13...14% возрастает до 14,8...15,0 %. Увлажненный рис отволаживают в бункерах в течение 20...40 ч.

В помещения, где установлены шлифовальные машины, обычно подают кондиционированный воздух, относительная влажность которого соответствует равновесной влажности ядра. Используют также обработку шелушеного риса веществами, которые размягчают его поверхность: рисовым маслом, раствором такого масла в гексане и т.д.

Полирование крупы. Крупу полируют, чтобы улучшить ее товарный вид. Для полирования можно использовать шлифовальные постава РС-125, в которых барабан покрыт не абразивным веществом, а пластинами кожи или других эластичных материалов. Окружная скорость такого барабана — около 10 м/с. В полировальных поставах с поверхности крупы отделяется мучка, заглаживаются царапины.

Сортирование и контроль крупы. Полученную шлифованную или полированную крупу контролируют в рассевах А1-БРУ. Целую крупу, получаемую сходом сит с отверстиями 0 3,0...3,2 мм или металлотканых сит № 2,5...2,8, дополнительно контролируют в падди-машинах для выделения оставшихся нешелушеных зерен. Это необходимо потому, что в крупе высшего сорта вообще не допускается наличие нешелушеных зерен.

Выделенный дробленый .рис дополнительно шлифуют и после просеивания снова провеивают в аспираторах. Для отделения минеральных примесей используют пневмосортировальные столы.

Контроль отходов шелушильного отделения. Побочные продукты шелушения — лузга и мучка. Мучка по химическому составу и содержанию питательных веществ является ценным продуктом. Ее состав зависит от исходного качества зерна, степени шлифования ядра и т.д.

Мучку используют как сырье для комбикормовой промышленности, за рубежом из нее выделяют рисовое масло, так как содержание жира в ней составляет до 20 %. Благодаря высокому содержанию жира мучка весьма нестойка при хранении. С целью стабилизации, т. е. инактивации липолитических ферментов, мучку пропаривают и гранулируют.

Контроль мучки осуществляют в рассевах на металлотканых ситах № 1, 2. Содержание целого и дробленого ядра в мучке (сходом с сита с отверстиями 0 1,5 мм) не должно превышать 0,5 %.

Рисовая лузга (после выделения из нее мучки и ядра) содержит до 40 % клетчатки, 20 % минеральных веществ, от 2 до 5 % белка, до 1,5% жира. Минеральные вещества представлены преимущественно окисью кремния. Лузгу можно использовать для приготовления кормовых смесей, как топливо, строительный и изоляционный материал, сырье для гидролизной промышленности. Однако перевозка лузги на большие расстояния крайне невыгодна, так как ее насыпная масса составляет около 100 кг/м3.

Выход готовой продукции. Нормы выхода готовой продукции из зерна базисных кондиций зависят от того, вырабатывают шлифованный или полированный рис-крупу ( XXVII-15).