Переработка зерна в муку реферат

Обновлено: 30.06.2024

В агропромышленном комплексе Республики Беларусь значительное место принадлежит зерноперерабатывающей промышленности. Мукомольную, крупяную и комбикормовую промышленности считают важным звеном этого комплекса, поскольку они обеспечивают производство основных продуктов питания людей – муки и крупы, а также обеспечивают получение комбикормов для кормления животных, птицы и т. д.

Основным сырьем для производства муки, крупы и комбикормов служит зерно. Производство зерна и его переработка с древнейших времен занимали важное место в жизни людей. На основе современных технологий и оборудования достигнут высокий уровень реализации технологического потенциала зерна. Дальнейшее развитие зерноперерабатывающей промышленности направлено на создание многофункционального технологического оборудования, упрощение технологических схем, сокращение процесса, снижение эксплуатационных и энергетических затрат. Рыночные условия диктуют расширение ассортимента муки и крупы, в том числе специальных сортов: для диетического питания, детского питания, для мучных кондитерских изделий и т.п.

Технология муки

Продукция мукомольного производства

Вырабатываемая на мукомольных заводах Республики Беларусь продукция делится на три категории: основные продукты, побочные продукты, и отруби. К основным продуктам относят: мука, крупа, крупка, отруби пищевые, хлопья зародышевые пшеничные пищевого назначения.

Мука вырабатывается из зерна пшеницы, ржи, тритикале, а также из смеси двух зерновых культур – пшеницы и ржи, ржи и тритикале. В небольших количествах вырабатывают муку из овса, гречихи, кукурузы, ячменя и других культур. Вырабатывают следующие виды и сорта муки.

Из зерна пшеницы вырабатывают:

–муку пшеничную общего назначения следующих сортов: крупка, экстра, высший отборный, высший, крупчатка, первый отборный, первый, второй отборный, второй, обойная;

–муку пшеничную с высоким содержанием отрубянистых частиц;

–муку макаронную – высшего сорта (крупку), первого сорта (полукрупку) из твердой и мягкой пшениц;

–муку второго сорта из твердой пшеницы.

Из зерна ржи: –муку ржаную хлебопекарную сеяную, обдирную, обойную;

Из зерна тритикале: –муку хлебопекарную сеяную, обдирную, обойную; муку тритикалевую высшего и первого сорта.

Наиболее высокие сорта пшеничной и ржаной муки содержат меньше белка, жира, клетчатки, пентозанов, золы и сахаров, чем мука второго сорта и обойная. Это объясняется тем, что мука высоких сортов формируется из внутренних слоев эндосперма, которые состоят в основном из крахмала и некоторого количества, белков высокого качества.

Мука высоких сортов имеет наименьший средний размер частиц. В ней меньше содержание водорастворимых веществ, учитывая повышенное качество белка. Мука высоких сортов пшеницы и ржи содержит минимальное количество витаминов группы В и минеральных веществ, которые находятся в периферических частях зерна и в нее не попадают.

Качество пшеничной и ржаной муки по химическому составу и другим показателям отличается, так ржаная мука содержит на 10. 15 % меньше белков, которые в обычных условиях не образуют клейковину. Меньше в ржаной муке и крахмала в результате увеличения количества клетчатки, пентозанов, сахаров, слизей.

Основным отличительным признаком муки является цвет, который выражается в единицах белизны или органолептической оценкой. Цвет муки меняется в зависимости от содержания в ней периферийных частей – оболочек, которые отличаются от эндосперма цветом. Чем больше в муке частиц оболочек, тем ниже сорт муки и хуже ее качество.

Качество муки оценивают также крупностью, количеством и качеством клейковины, а также рядом других показателей. Хлебопекарные свойства пшеничной муки оцениваются количеством и качеством клейковины и числом падения.

Рассмотренные выше показатели качества индивидуальны для различных сортов муки из пшеницы, ржи и тритикале. Помимо индивидуальных существуют признаки и показатели качества, которые носят общий характер, т. е. они свойственны для муки любого сорта, назначения, независимо из какого сырья она получена. Так, влажность муки должна быть не более 15,0 %.

Запах муки должен быть свойственен данной муке, без посторонних запахов, не затхлый, не плесневелый.

Вкус должен быть свойственен продукции из данного сырья и не должен иметь посторонних привкусов. Содержание минеральных примесей определяется путем разжевывания пробы муки. При этом не должно ощущаться хруста. Качество клейковины в муке должно быть не ниже
II группы.

На мукомольных заводах также вырабатываются хлопья зародышевые пшеничные пищевого назначения и отруби пищевые.

К побочным продуктам мукомольных заводов относят: отруби, зернопродукты кормовые. Отруби получают при помолах пшеницы и ржи и тритикале после извлечения эндосперма.

Зернопродукты кормовые и отходы зерновые получают в подготовительном отделении мукомольного завода.

Характеристика сырья как объекта переработки в муку

Зерно является дорогим сырьем. В общих затратах на производство муки и крупы на долю зерна приходится более 90 %. Поэтому важно использовать зерно с наивысшей эффективностью, т. е. обеспечить максимальный выход готовой продукции, наилучшее ее качество при минимальных удельных эксплуатационных расходах.

Технологические свойства зерна в значительной степени определяются его структурой, соотношением масс анатомических частей, а также распределением по ним химических веществ: белков, крахмала, клетчатки и др. Особенности анатомического строения зерна оказывают решающее влияние на организацию и ведение технологии муки, крупы и комбикормов. Например, наличие глубоко проникающей бороздки у зерна пшеницы, ржи и тритикале существенно влияет на организацию избирательного измельчения крахмалистой части эндосперма при сортовом помоле. Все значения существенно варьируют. Например, содержание крахмалистого эндосперма в зерне пшеницы у разных партий различается на 8 %, в зерне ржи почти на 7 % и т.д. Поэтому неодинаковы и потенциальные мукомольные достоинства зерна. Для пшеницы можно принять, что в среднем содержание крахмалистого эндосперма равно 82,5 %, плодовых и семенных оболочек (в сумме) 7 %, алейронового слоя 8 %, зародыша
со щитком 2,5 %.

На содержание эндосперма значительное влияние оказывает крупность зерна. Чем крупнее зерно, тем содержание эндосперма выше.

На рисунке 1 представлены продольный и поперечный разрезы зерновки пшеницы.

Анатомически зерновка делится на три части: эндосперм, зародыш и оболочки – защитный покров зерна. Каждая из этих частей, в свою очередь, также имеет сложное строение и состав. При производстве сортовой муки и крупы наружные покровы необходимо выделить в виде побочных продуктов (отрубей, мучки, лузги), а эндосперм зерна (ядро) превратить в готовую продукцию. Алейроновый слой – это часть (краевой слой) эндосперма. У пшеницы и ржи он обычно сформирован из одного ряда клеток, но иногда встречаются двойные клетки. Установлено, что зерно пшеницы с более развитыми оболочками отличается пониженными, мукомольными свойствами. С одной стороны, у такого зерна меньше эндосперма, с другой – затрудняется разделение эндосперма и наружных покровов зерна при помоле (ухудшается так называемая вымалываемость зерна).

При сортовом помоле требуется отделить внутреннюю часть эндосперма от алейронового слоя. Клетки алейронового слоя и зародыша сохраняют жизнедеятельность, в то время как клетки оболочек и крахмалистой части

Продольный разрез зерна-риса: 1 – цветковые пленки; 2 — ядро; 3 — плодовые и семенные оболочки; 4 — алейроновый слой; 5 — крахмалистая часть эндосперма; 6 — зародыш.

Продольный (а) и поперечный (б) разрезы зерновки пшеницы:

1 — плодовые оболочки; 2 — семенные оболочки; 3 — алейрововый слой;

4 –крахмалистая часть эндосперма; 5 — зародыш

Рисунок 1 – Продольный и поперечный разрезы зерновки пшеницы

эндосперма омертвели. Эта особенность существенно влияет на все свойства зерна, что подробнее рассматривается при анализе его биохимических свойств.

Но особенно важное технологическое значение имеет микроструктура крахмалистой части эндосперма зерна, т. е. той части, которая является источником сортовой муки или крупы.

При формировании зерна в клетках эндосперма накапливаются запасные питательные вещества, главным образом крахмал и белок. Крахмал формируется в виде гранул сферической, эллипсоидальной или ограненной формы. Промежуток между гранулами полностью или частично заполнен белковыми веществами, которые образуют матрицу для гранул крахмала и цементируют их.

Физические свойствасыпучих материалов оцениваются большим числом показателей, определяющих различные стороны этих свойств.

Форма и линейные размеры зерна влияют на выбор сит воздушно-ситовых сепараторов, триеров, а также на характеристику рабочих органов измельчающих или шелушильных машин, определяет плотность укладки его при формировании слоя и особенности перемещения зерна при транспортировании. Важное значение эти показатели имеют при гидротермической обработке зерна.

Крупность является важной характеристикой зерна. Чем крупнее зерно, тем больше относительное содержание эндосперма, тем выше потенциальный выход муки или крупы.

Многочисленные данные показывают, что мукомольные свойства зерна мелкой фракции ниже, чем зерна крупных фракций. С уменьшением размеров (толщины) зерна закономерно снижается общий выход муки.

Выравненность зерна по крупности также играет важную роль в технологии муки и крупы, в особенности в последнем случае.

Характеристику рабочих органов сепарирующих и измельчающих машин можно подобрать точнее для более однородного по крупности зерна.

Натура зерна.Натурой называется масса 1 л семян в граммах. Она зависит от многих факторов: сферичности, плотности, крупности, состояния поверхности зерен, наличия примесей в зерновой массе, их вида и т. д.

Масса 1000 зерен – важный показатель технологических свойств зерна. Она положительно коррелирует с крупностью зерна, его стекловидностью, плотностью, содержанием эндосперма (ядра).

Стекловидность используют при оценке зерна пшеницы, ржи, ячменя, риса. Считается, что зерно более высокой стекловидности отличается и более высокими технологическими свойствами.

С повышением стекловидности зерна его мукомольные свойства улучшаются. В мукомольном производстве принята следующая классификация зерна пшеницы по стекловидности: менее 40 % –
низкостекловидное, от 40 до 60 % – средней стекловидности, выше 60 % – высокостекловидное. При формировании помольных партий рекомендуется стекловидность поддерживать в пределах 50. 60 %.

Плотность можно рассматривать как комплексную характеристику, суммарно отражающую такие показатели физико-химических свойств зерна, как структура, химический состав, масса 1000 зерен, стекловидность и т. п. Величина, обратная плотности, есть удельный объем. Мукомольные свойства зерна с повышением плотности улучшаются.

Структурно-механические свойства увязывают структурные особенности материала с его реакцией на механическое воздействие. Эти свойства определяют процесс измельчения зерна, шелушения и шлифования семян крупяных культур, выход и качество продуктов дробления, расход электроэнергии на измельчение зерна и различных компонентов комбикормов.

Главными критериями оценки механических свойств материалов служат их прочность и твердость. Для зерна измеряют микротвердость. В последнее время в практику входит оценка пшеницы по твердозерности.

Твердозерность является условным показателем структурно-механических свойств зерна. Она отражает особенности измельчения зерна и связана со структурой и прочностью эндосперма.

Твердозерная пшеница хорошо вымалывается, отруби содержат мало крахмала. Мягкозерная пшеница отличается более прочной связью клеток субалейронового слоя с алейроновым, что обеспечивает плохую вымалываемость отрубей.

Химический состав зерна и его анатомических частей.Зерно хлебных и крупяных культур характеризуется высоким содержанием крахмала, семена бобовых культур богаты белком, а иногда и жиром. Химические вещества неравномерно распределены по анатомическим частям зерна, что связано с различной органической функцией зародыша, эндосперма и оболочек, а также цветковых пленок.

Оболочки отличаются повышенным содержанием клетчатки, зародыш и алейроновый слой – белков и липидов, крахмал присутствует только в эндосперме (без алейронового слоя). Заметно различаются анатомические части зерновки по зольности, что используют на практике для контроля качества сортовой муки.

Таблица 1 – Содержание основных химических веществ в зерне, % с. в.

Культура	Белок	Крахмал	Клетчатка	Жиры	Зольность
Пшеница	10. 20	60. 75	2. 3	2. 2,5	1,5. 2,2
Рожь	8.. .14	58. 66	1,8. 3,2	1,7. 3,5	1,7. 2,3
Тритикале	11. 23	49. 57	2. 3	3. 5	1,8. 2,2

В оболочках содержатся главным образом не усваиваемые человеческим организмом вещества. Зародыш и алейроновый слой содержат много белка, но в них много и жира, присутствие которого в муке резко уменьшает возможный срок ее хранения. Поэтому алейроновый слой и зародыш должны быть удалены в отруби в процессе размола зерна. Крахмал, как основное запасное питательное вещество для нового растения, формируется только во внутренней части эндосперма, расположенной под алейроновым слоем.

Белки, способные образовывать клейковину, также расположены только в крахмалистой части эндосперма пшеницы, ячменя, ржи, тритикале. В оболочках много клетчатки, лигнина, пентозанов.

Неравномерно распределены химические вещества и в пределах эндосперма. Анализ показывает, что по мере продвижения от его центра к периферии возрастает содержание биологически ценных соединений: белков, витаминов, минеральных веществ. Клетки алейронового слоя имеют толстые стенки, не поддающиеся ферментам пищеварительного тракта человека, поэтому включать алейроновый слой в муку практически бесполезно. Кроме того, в нем велико содержание липидов, что при хранении муки отрицательно влияет на ее качество.

Резко неравномерно распределены по анатомическим частям зерновки и ферменты. Например, если принять активность липоксигеназы для целого зерна за единицу, то для зародыша она составит около 7, а для крахмалистой части эндосперма только 0,40. Активность протеиназ в зародыше в 8. 13 раз выше, чем в эндосперме, а в алейроновом слое в 50. 70 раз. Несомненно, это связано с сохранением жизнедеятельности клеток алейронового слоя и зародыша.

Основное количество витаминов сосредоточено в алейроновом слое и зародыше, т. е. в тех частях зерна, клетки которого сохранили жизнедеятельность и обеспечивают развитие нового растения из семени. В связи с удалением зародыша и алейронового слоя в побочные продукты, крупа и сортовая мука имеют невысокое содержание витаминов и других биологически важных веществ.

В процессе помола на отдельных технологических системах мука формируется из различных областей эндосперма зерна, поэтому химический состав индивидуальных потоков муки и их технологические свойства заметно варьируют.

Подготовка зерна к помолу

Основные этапы переработки зерна: подготовка зерна к размолу, размол зерна в муку, хранение и упаковка муки в тару.

Для получения кондиционной муки необходима тщательная подготовка зерна, которая включает следующие основные операции: формирование помольных партий, очистку зерна от примесей, очистку поверхности зерна сухим или влажным способами, гидротермическую обработку зерна.

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

на тему “Переработка зерна в крупу и муку”

Научный руководительЯичкин В.Н.

Переработка зерна в муку.

Выхода и сорта муки.Химический состав пшеничной и ржаной муки.Классификация помолов ржи и пшеницы.Технологический процесс на мукомольных заводах.Оценка качества муки.

Виды круп.Технология производства круп. Оценка качества круп.

Переработка зерна в муку.

Выхода и сорта муки.

Мука – пищевой продукт, получаемый в результате измельчения зерна различных культур. Во всех странах, где печеный хлеб служит одним из основных продуктов питания, огромное количество зерна пшеницы и в меньшей степени ржи перерабатывают в муку – основное сырье для хлебопечения, производства макаронных и кондитерских мучнистых изделий. Для нужд кулинарии, пищевой, текстильной и других отраслей промышленности в небольших количествах вырабатывают муку из ячменя, кукурузы, овса, гречихи, гороха, сои и сорго. Из крупы риса, овсяной и гречневой получают специальную муку для детского питания.

Для измельчения зерна в муку требуются значительные усилия, однако данный процесс довольно просто выполняют применением тех или иных машин ударного или истирающего действия. При этом получается темная мука, хлеб из которой также темноокрашенный, поскольку при таком способе измельчения все части зерна, в том числе и темноокрашенные оболочки, попадают в муку. Если ее просеять через довольно густое (частое) шелковое или капроновое сито с мелкими ячейками, то легко убедиться, что она состоит из различных по размерам частиц. Крупные частицы, оставшиеся на сите, как правило, содержат и оболочки. Мука, прошедшая через сито, более светлая, однако и в ней присутствуют оболочки. Поэтому мякиш хлеба из такой муки серый.

Для получения белого хлеба (со светлым мякишем) необходимо вырабатывать муку только из эндосперма, то есть уметь в процессе измельчения возможно полнее отделять оболочки. Этого достигают, используя неодинаковую прочность различных частей зерновки – хрупкость эндосперма и большую прочность оболочек и зародыша. Таким образом, для возможно полного отделения оболочек от эндосперма быстрое интенсивное измельчение зерна неприемлемо. Только при постепенных и многократных механических воздействиях сохраняют частицы оболочек более крупными и выделяют в виде мелких частиц содержимое эндосперма. После каждого измельчения полученный продукт сортируют, выделяя из него частицы, достигшие величины, свойственной муке.

Неоднородная прочность структуры зерновки даже в пределах эндосперма позволяет при правильном измельчении и сортировании частиц получать муку из разных частей эндосперма (внутренней и периферийной), отличающуюся по химическому составу, свойствам и питательности вследствие неравномерного распределения веществ в зерне. На

Антипов С.Т. и др. Машины и аппараты пищевых производств. Книга 2. Том 1

формат pdf
размер 25.06 МБ
добавлен 23 июня 2010 г.

Машины и аппараты пищевых производств. В 3-х кн. : учебник для студ. вузов по спец. "Машины и аппараты пищевых произ-в" и "Пищевая инженерия". Кн. Т. 1 / С. Т. Антипов [и др. ]; Минсельхозпрод, УО "БГАТУ"; под ред. В. А. Панфилова, В. Я. Груданова. - Минск: БГАТУ, 2008. - 580 с. В учебнике обобщены сведения о состоянии и перспективе технического обеспечения пищевых и перерабатывающих производств Часть 2 Машины и аппараты-преобразователи пищевых.

Бородулин Д.М., Менх В.Г., Шушпанников А.Б., Потапов А.Н. Основные конструкции пищевых аппаратов

формат doc
размер 2.48 МБ
добавлен 18 февраля 2011 г.

Учебное пособие. Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - Кемерово, 2009. - 167 с. Рассматриваются конструкции аппаратов для осуществления гидромеханических, механических тепловых и массообменных процессов. Рекомендуется для студентов, инженерно-технических работников, аспирантов. Гидромеханические аппараты Отстойники Фильтры Мембранные аппараты Центрифуги Аппараты для разделения газовых неоднородных систем Аппараты для пере.

Егоров Г.А. Влияние тепла и влаги на процессы хранения и переработки зерна

формат pdf
размер 12.48 МБ
добавлен 08 июля 2011 г.

М.: Колос, 1973.- 264 с. Процессы переноса тепла и влаги - неотъемлемая часть технологии переработки и хранения зерна. Степень изменения его свойств непосредственно связана с интенсивностью внутреннего тепло-влагопереноса. Для того чтобы получить положительный эффект, каждую партию зерна обрабатывают при оптимальном режиме. В книге рассмотрено как влияют параметры режимов на комплекс различных свойств зерна. Кроме того, изложены научно обоснованн.

Курсовая работа - Процесс жиловки мяса и аппараты для его реализации

формат docx
размер 557.28 КБ
добавлен 24 ноября 2011 г.

АлтГАУ, инженерный факультет, 2011. - 21 с. Дисциплина - Процессы и аппараты пищевых производств. Введение. Анализ способов жиловки мяса. Характеристика ручной жиловки мяса. Характеристика механической жиловки мяса. Описание выбранного процесса. Анализ и сравнение аппаратов. Описание выбранного аппарата. Внесение конструктивных изменений в аппарат. Заключение. Список использованной литературы. Приложение.rn

Курсовая работа - Процесс очистки молока от примесей и аппараты для его реализации

формат docx
размер 234.19 КБ
добавлен 18 декабря 2011 г.

АлтГАУ, инженерный факультет, 2011 г., 26 с. Дисциплина - Процессы и аппараты пищевых производств Введение Анализ способов очистки молока от примесей и выбор оптимального Очистка молока от механических примесей Очистка молока от микробиологических примесей Описание процесса центробежного сепарирования Анализ и сравнение аппаратов для реализации выбранного процесса Виды и устройство сепараторов Расчет сепараторов Описание сепаратора Ж5-ОМ2-Е-С З.

Курсовая работа - Процесс прессования сыра и аппараты для его реализации

формат docx
размер 441.85 КБ
добавлен 11 декабря 2011 г.

АлтГАУ, инженерный факультет, 2011 г., 23 с. Дисциплина - Процессы и аппараты пищевых производств Введение Анализ способа и выбор оптимального Сущность процесса прессования Прессование сыров Описание выбранного процесса Анализ аппаратов для реализации выбранного процесса Описание выбранного процесса Заключение Список использованной литературы Приложение

Курсовая работа - Процесс смешивания мяса и аппараты для его реализации

формат docx
размер 1.2 МБ
добавлен 11 декабря 2011 г.

АлтГАУ, инженерный факультет, 2011 г., 23 с. Дисциплина - Процессы и аппараты пищевых производств Введение Анализ способов смешивания и выбор оптимального Описание выбранного процесса смешивания Анализ аппаратов для реализации выбранного процесса Общая характеристика сравниваемых аппаратов Сравнительный расчет аппаратов Описание выбранного аппарата с внесением конструктивных изменений Заключение Список использования литературы

Курсовая работа - Процесс стерилизации молока и аппараты для его реализации

формат docx
размер 411.43 КБ
добавлен 21 декабря 2011 г.

Курсовая работа - Процесс тонкого измельчения мяса и аппараты для его реализации

формат docx
размер 701.95 КБ
добавлен 18 декабря 2011 г.

АлтГАУ, инженерный факультет, 2011 г., 31 с. Дисциплина - Процессы и аппараты пищевых производств Введение Анализ способов измельчения мяса и выбор оптимального Научное обеспечение процесса измельчения Способы тонкого измельчения мяса Описание выбранного процесса Сравнение аппаратов для реализации процесса Устройство и принцип действия куттеров Сравнение аппаратов и выбор оптимального Описание выбранного аппарата Устройство и технические характ.

Курсовая работа - Процесс упаковывания мясных консервов и аппараты для его реализации

формат docx
размер 495.96 КБ
добавлен 22 декабря 2011 г.

АлтГАУ, инженерный факультет, 2011 г., 29 с. Дисциплина - Процессы и аппараты пищевых производств Введение Анализ способов и выбор оптимального Способ закатывания Способ упаковывания Описание выбранного процесса Анализ аппаратов для реализации выбранного процесса Описание аппаратов Расчет и сравнение аппаратов Описание выбранного аппарата с внесением конструктивных изменений Заключение Список литературы Приложениеrn

Введение
Современное мукомольное предприятие – это сложное промышленное производство. Чтобы управлять таким предприятием, необходимо разбираться во многих вопросах, связанных с переработкой зерно в муку, знать технологию мукомольного производства, приемы и способы эффективного использования зерна и оборудования.

Разработка систем технологических процессов и машин для перерабатывающей промышленности агропромышленного комплекса – одна из важнейших задач научных организаций страны [13].

Техническое перевооружение мукомольной промышленности в 80-90-х годах прошлого века позволило существенно повысить эффективность производства муки и потенциальные возможности мукомольных предприятий за счет внедрения высокопроизводительного оборудования.

Исходя из современных требований, многие действующие мукомольные заводы нуждаются в глубокой реконструкции или техническом перевооружении на основе нового поколения оборудования и средств автоматизации. Отечественные типовые технологические процессы переработки зерна пшеницы в хлебопекарную муку пока отстают от зарубежных аналогов по материалоемкости, удельной энергоемкости, занимаемой площади и уровню автоматизации [4].

Измельчение – это процесс механического воздействия на продукт рабочими органами, который приводит к преодолению сил взаимного сцепления и увеличению поверхности твердых материалов.

Измельчение материалов осуществляют путем раздавливания (рис. 1, а), раскалывания (рис. 1,б), истирания (рис. 1, в) и удара (рис. 1, г).

Рисунок 1. Способы измельчения продуктов
При измельчении обычно имеют место несколько сопутствующих видов измельчения. Например, истирание сопровождается раздавливанием, раскалыванием, измельчением при ударе. При истирании материалов образуется большое количество пыли и в ряде случаев имеет место переизмельчение, что иногда недопустимо.

Процессы измельчения разделяются на дробление (крупное, среднее и мелкое), измельчение (тонкое и очень тонкое) и резание. Измельчение осуществляется под действием внешних сил, преодолевающих силы взаимного сцепления частиц материала. При дроблении куски твердого материала сначала подвергаются объемной деформации, а затем разрушаются по ослабленным дефектами (макро- и микротрещинами), сечениям с образованием новых поверхностей. В измельчающих машинах сочетается несколько принципов разрушения зерна. Например, в вальцовых станках и жерновых поставках – сжатие с одновременным сдвигом. В центробежных измельчителях и бичевых машинах – удар и истирание [2,10,18].

Зерно пшеницы относится к коллоидным капиллярно-пористым телам, отдельные части которого (оболочки, эндосперм, зародыш) имеют различную структуру, разные физические и химические характеристики. Поведение зерна в процессе деформации определяется совокупностью упругих, пластических и прочностных свойств. Следовательно, механические свойства зерна определяются их упругими, пластическими и прочностными характеристиками, которые устанавливают при испытаниях на сжатие, сдвиг и растяжение [13].

Различают два вида измельчения: простое измельчение, характерное для одинаковых по своим структурно-механическим свойствам материалов; избирательное измельчение, характерное для материалов, в состав которых входят разные по своим структурно-механическим свойствам составные части, которые при совместном измельчении разрушаются не одинаково [5].

При простом измельчении – все составляющие твердые тело части разрушаются равномерно для получения однородной смеси, при избирательном – твердые тела, неоднородные по составу, разрушаются для извлечения частиц определенного размера. Такой процесс проводят многократно, чтобы достигнуть более полного извлечения частиц требуемого размера. В мукомольном производстве при простых помолах зерна пшеницы и ржи, например, в обойную муку, используют простое измельчение, при сложных помолах для получения сортовой муки высокого качества – избирательное.

При избирательном измельчении, обязательно многократном, процесс строят последовательно. Используя различия структурно-механических свойств составных частей измельчаемого тела, каждую стадию процесса измельчения осуществляют так, чтобы были получены частицы отличающиеся друг от друга теми или иными физическими свойствами. Это в дальнейшем облегчает разделение сыпучей смеси сепарированием на фракции, каждая из которых состоит из частиц более или менее однородных по составу [3].

Таким образом, от правильного построения процесса измельчения зависит рациональное использование сырья, количество и качество получаемых продуктов, производительность измельчающих машин, удельный расход электроэнергии, себестоимость продукции [13].

Совокупность связанных между собой в определенной последовательности операций по переработке зерна в муку называется помолом. В основу классификации помолов (рис. 2) положены следующие признаки: кратность измельчения зерна; степень развитости помола в целом; степень развитости процесса обогащения крупок.

Рисунок 2. Классификация помолов ржи и пшеницы
По первому признаку помолы подразделяются на разовые и повторительные.

А) При разовых помоле муку получают в результате однократного пропуска зерна через измельчающую машину, а при повторительные – в результате многократного и последовательного пропуска продуктов дробления зерна.

Б) Повторительные помолы подразделяются на простые и сложные. Простые отличаются наименее развитым процессом и включают один драной процесс или драной и сокращенный размольный. Сложные помолы более развиты, чем простые, и включают драной и развитый размольный процесс или драной, процесс обогащения, шлифовочный и размольный. Сложные помолы в зависимости от степени развитости процесса обогащения могут быть: без процесса обогащения, с сокращенным процессом обогащения; с развитым процессом обогащения [6,18,19].

Наибольший интерес представляет описание процесса сложного повторительного помола зерна.

Характеристика процесса сложного повторительного помола зерна

Технологический процесс сортовых помолов пшеницы делят наряд этапов (рис. 3).

Рисунок 3. Технологический процесс сортовых помолов пшеницы
Драной процесс. Драной процесс целесообразно условно разделить на драной крупообразующий и драной вымольный. Для разработки схемы технологического процесса необходимо учитывать задачу каждого его этапа.

Драной крупообразующий процесс. Задача драного крупообразующего процесса состоит в получении максимального количества круподунстовых продуктов с минимальной зольностью. Драной крупообразующий процесс строится из нескольких систем, которые по построению похожи друг на друга. Это позволяет выделить характерные модули этого процесса. Модуль любого процесса – это система технологического процесса, характерная для данного этапа и выполняющая его задачу.

Драной вымольный процесс. Задачей драного вымольного процесса является извлечение из сходовых продуктов оставшейся части эндосперма в виде круподунстовых продуктов второго качества и муки. После драного крупообразующего процесса ресурсы эндосперма в сходовых продуктах незначительны, и из них нельзя получить весь спектр круподунстовых продуктов. Поэтому на системах драного вымольного процесса могут встречаться следующие варианты отбора круподунстовых продуктов:

а) средняя крупка, мелкая крупка, дунст, мука;

б) мелкая крупка, дунст, мука;

В драном вымольном процессе широко применяются вымольные машины, в которых воздействие рабочих органов на оболочки в сходовых продуктах значительно меньшее, чем в вальцовых станках. Применять вымольные машины можно, начиная с верхних сходов последней крупообразующей системы.

Ситовеечный процесс. Потоки крупок, полученные в драном процессе, неоднородны по своему качественному составу. Так, поток крупок, однородный по крупности, в пределах данной фракции имеет в своем составе частицы, состоящие только из эндосперма, частицы, состоящие из эндосперма со сросшимися с ними оболочками, частицы оболочек с небольшим содержанием эндосперма, а также частицы, состоящие только из оболочек. Разделить эту смесь, однородную по крупности, повторным просеиванием нельзя. Поэтому такие фракции направляют для обогащения на ситовеечные машины.

Из вышеизложенного вытекает задача ситовеечного процесса, которая заключается в отделении от добротных крупок частиц, состоящих из оболочек и частиц оболочек с небольшим содержанием эндосперма.

Шлифовочный процесс. Потоки крупок после обогащения на ситовеечных системах содержат в своем составе частицы эндосперма, а также частицы эндосперма с оболочками. С целью отделения эндосперма от оболочек эти потоки обогащают на шлифовочных системах.

Крупка, содержащая в своем составе оболочку, проходит между размалывающими вальцами с межвальцовым зазором большим, чем толщина оболочек. Это позволяет разрушить эндосперм до круподунстовых продуктов с размерами, меньшими размеров оболочечной частицы, и при последующем сортировании отделить полученные круподунстовые продукты от оболочечных частиц.

После деташеров продукты сортируются на рассевах. Допускается при направлении продуктов на шлифовочные системы объединять потоки крупной и средней крупок, средней и мелкой крупок, мелкой крупки и жесткого дунста после их обогащения на ситовеечных системах. При этом не рекомендуется смешивать продукты первого и второго качества. Сита на шлифовочных системах подбирают в соответствии с заданной крупностью круподунстовых продуктов.

Размольный процесс. Размольный процесс является завершающим этапом сортовых помолов пшеницы. Его задача заключается в получении максимального количества муки высоких сортов.

Размольный процесс разделяется на ряд этапов. На первом этапе проводится размол на трех-четырех размольных системах продуктов первого качества, из которых получают муку высшего сорта. На втором этапе проводится размол на двух-трех размольных системах продуктов второго качества, из которых получают муку высшего и первого сортов. На третьем этапе вымалываются оболочечные продукты, полученные на первых двух этапах. Эти три этапа разделены сходовыми системами, на которые направляют сходовые продукты с систем размола продуктов первого и второго качества.

На рис. 4 приведены основные модули размольного процесса.

Рисунок 4. Основные модули размольного процесса
Первые четыре модуля предназначены для размольного процесса, оснащенного вальцовыми станками с рифлеными размалывающими вальцами. Модули с пятого по восьмой предназначены для размольного процесса, оснащенного вальцовыми станками с размалывающими вальцами, рабочая поверхность которых микрошероховатая. Для них желательно доизмельчение продукта на энтолейторах (для размольных систем, размалывающих продукты первого качества), на остальных системах эта операция осуществляется при помощи деташеров.

Первый и пятый модули применяют на размольных системах, перерабатывающих продукты первого качества. Второй и шестой – на размольных системах, перерабатывающих продукты второго качества.

Третий и седьмой модули применяют на сходовых системах размольного процесса. Четвертый и восьмой применяют на вымольных системах размольного процесса после второй сходовой. Направление на размольные системы крупок и дунстов из драного, ситовеечного и шлифовочного процессов – наиболее сложная задача при разработке схемы технологического процесса [1,5,12,14,15,19].

Процесс измельчения в вальцовых станках

Разрушение зерен при измельчении происходит в результате сочетания деформаций сжатия и сдвига. Причем преобладание того или иного типа деформации зависит от отношения скоростей вальцов и взаимного расположения несимметричных рифлей на поверхности вальцов.

Эффективность работы вальцовых станков определяется оптимальным сочетанием трех основных показателей: степенью измельчения зерна или его частиц, производительностью каждой пары вальцов и удельным расходом электроэнергии. Степень измельчения характеризуется уменьшением крупности частиц и оценивается коэффициентом извлечения.

Производительность пары вальцов зависит от их длины, зазора между ними, скорости прохождения измельчаемого продукта и его объемной массы, а также от степени использования зоны измельчения.

Зазор между вальцами устанавливают в зависимости от физико-механических свойств измельчаемого продукта и места в технологической схеме (процессы драной, шлифовочный и размольный). Он колеблется в сравнительно широких пределах — от 0,05 до 1,00 мм. Так, например, на I драной системе номинальный зазор между приваленными невращающимися вальцами должен быть 0,8. 1,0 мм; на II драной – 0,6. 0,8; на III драной крупной — 0,4. 0,6; на III драной мелкой — 0,2. 0,4; на IV драной - 0,2. 0,3; на размольных системах с рифлеными вальцами — 0,1 . 0,2 мм, а на остальных размольных системах — 0,05 мм.

Для расчета оборудования и общей характеристики процесса измельчения на вальцовых станках вводится нормативный показатель средней удельной нагрузки, который определяют отношением суточной производительности размольного отделения мукомольного завода к общей длине мелющей линии.

На основные показатели эффективности вальцового станка влияют отношение окружных скоростей вальцов (дифференциал) , состояние поверхности, точность зазора по длине вальцов. Увеличение окружных скоростей вальцов при постоянном дифференциале значительно повышает производительность, несколько увеличивает расход энергии и практически не влияет на гранулометрический состав измельченного продукта. Окружная скорость быстровращающихся рифленых вальцов (при номинальном диаметре 250 мм) составляет 5,5. 6,0 м/с, а микрошероховатых — 5,2. 5,4 м/с.

Большое влияние на качество и производительность вальцового станка оказывает не только величина зазора, но постоянство его размера по всей длине вальцов. Правильную цилиндрическую форму вальцов обеспечивают при шлифовке на специальных шлифовально-рифельных станках. На постоянство величины зазора может оказывать также влияние состояние подшипников, пружин-амортизаторов и шарнирных соединений.

На качество измельчения отрицательно влияет радиальное биение вальцов, которое может быть следствием неправильной геометрической формы, отклонений при запрессовке полуосей, дефектов литья, вызывающих дебаланс. Чем раньше радиальное биение вальцов, тем стабильнее рабочий зазор, выше качество размола, больше износостойкость вальцов. Поэтому технология обработки вальцов обязательно включает их динамическую балансировку на специальном станке.

Важным условием выполнения всех последовательных технологических этапов измельчения зерна является обеспечение заданных параметров рифленой и микрошероховатой поверхностей вальцов, которые для каждой технологической системы рекомендованы правилами и учтены в форме исполнения вальцовых станков. Рифли нарезают на шлифовально-рифельном станке, а микрошероховатую поверхность наносят струей сжатого воздуха и абразивного материала на станке со специальным пескоструйным устройством [9,16].

Расчет вальцовых станков и выбор лучшего

При производстве муки процесс измельчения зерна и промежуточных продуктов является одним из главных, так как в значительной мере влияет на выход и качество готовой продукции. Измельчение зерна – одна из наиболее энергоемких операций.

Вальцовые станки предназначены для измельчения зерна и промежуточных продуктов злаковых культур на мукомольных и крупяных предприятиях. Измельчение осуществляется в клиновидном пространстве, образованном поверхностями двух цилиндрических параллельных вальцов, вращающихся с различными скоростями навстречу другу. Зерно разрушается в результате деформации сжатия и сдвига [8,10,16].

При выборе оборудования и общей характеристики процесса измельчения на вальцовых станках вводится нормативный показатель средней удельной нагрузки, который определяют отношением суточной производительности размольного отделения мукомольного завода к общей длине мелющей линии [2].

Для сравнения и выбора лучшего взяты четыре вальцовых станка: ЗМ2, БВ2, ВМ2П, А1-БЗН и ВС.1000, расчет которых представлен ниже.

В таблице 1 даны технические характеристики вальцовых станков.
Таблица 1

Читайте также: