Способ производства зерновой массы, комплект оборудования для еe производства и измельчитель зерна - RU2177831C1

Чертежи

Показать все 7 чертежа(ей)

Описание

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству продуктов питания, например макаронных изделий, хлеба, в том числе и хлебобулочных изделий, таких как булочки для бургеров, багеты (французские длинные или короткие батоны), хлебные палочки, питы (пресные лепешки, в том числе как основание для пиццы), сухари, сушки, кроасанты, пряники и т. д. , из цельного зерна, доведенного до начальной стадии прорастания, которое именуется как "проращенное зерно".

Основная проблема, препятствующая широкому применению проращенного зерна как ценнейшего природного биологического продукта в качестве основы при изготовлении традиционно наиболее распространенных продуктов питания человека, таких как хлеб и хлебобулочные изделия, макаронные изделия и т. п. , состоит в сложности получения зерновой массы, во-первых, с заданными свойствами, во-вторых, зерновой массы, которая, с одной стороны, обеспечивала бы возможность промышленного производства вышеуказанных продуктов, а с другой стороны, позволяла бы избежать неприятных ощущений от грубой пищи. И стабильное достижение заданных свойств зерновой массы и мелкодисперсный помол проращенного зерна традиционными способами и на традиционном оборудовании вызывают большие трудности, что особенно проявляется при производстве конечных продуктов в промышленных количествах, т. е. 5-10 тонн в сутки и более для хлебобулочных изделий и 50 -100 тонн в сутки и более для макаронных изделий, требующих соответственно больших количеств самой зерновой массы.

Известен способ производства зерновой массы, заключающийся в том, что очищенное зерно предварительно замачивают в воде, а затем замоченное зерно измельчают до получения зерновой массы. (Патент СССР 1837778, МПК А 21 D 13/02, 1993 (аналог)).

Известен способ производства зерновой массы, предусматривающий поверхностную очистку зерна путем шелушения с сохранением зародыша, замачивание очищенного зерна в воде при температуре 8-40^oС в течение 5-24 часов и его измельчение до получения зерновой массы. (Авторское свидетельство СССР 1214054, МПК А 21 D 13/02, 1986 (аналог)).

Известен способ производства зерновой массы, заключающийся в том, что предварительно очищенное зерно с сохраненным зародышем замачивают в водной среде в соотношении не менее 0,6 литра на 1 кг зерна на время до достижения кислотности водной среды 2-12 градусов и до степени набухания зерна, характеризующейся его способностью при сжатии сплющиваться с выскакиванием неповрежденного зародыша, затем водную среду, в которой замачивалось зерно, сливают, а влажное зерно измельчают с отводом жидкой фракции, не связанной с получаемой влажной зерновой массой. (Патент РФ 2134511, МПК А 21 D 13/02, 2/38, 1999, (аналог)).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ производства зерновой массы, предусматривающий поверхностную очистку зерна проточной водой, замачивание зерна в течение 18-24 часов при температуре воды 15-20^oС, 3-6 раз меняя воду при перемешивании, рассыпание набухшего зерна слоем толщиной не более 5 см и проращивание его в течение 22-26 часов при температуре 18-25^oС, при этом не менее четырех раз зерно промывают и перемешивают, а затем измельчают до частиц размером 0,5-1,0 мм. (Патент РФ 2101959, МПК А 21 D 13/02, 1998 (прототип)).

Известные способы производства зерновой массы практически позволяют получить заданное биохимическое состояние замоченного зерна по всей его массе только в малых количествах и совершенно не приемлемы в условиях производства конечного продукта, например зернового хлеба, с повышенными пищевой и биологической ценностью и органолептическими показателями в промышленных количествах, например от 10 тонн и более в день.

Известен комплект оборудования для производства зерновой массы, содержащий модуль поверхностной очистки, выполненный в виде шелушителя, и модуль измельчения. (Иванов Г. В. Безмучной хлеб "Тонус" - источник здоровья и долголетия// По всей стране, 1998, N 17 (156), с. 32 (аналог)).

Недостатком известного комплекта оборудования является то, что при его использовании возможность получения зерновой массы с заданными свойствами ограничена в виду несовершенства применяемого оборудования.

Известен комплект оборудования для производства зерновой массы, содержащее модуль поверхностной очистки зерна, выполненный в виде увлажнителя, шелушителя и установленного между ними отволаживателя, при этом последний выполнен в виде емкости с влагонепроницаемыми стенками, в которой между загрузочным и разгрузочным отверстиями размещен транспортер с приводом. (Заявка РФ на изобретение 95107490, МПК 6 В 2 В 1/06, 1996 (аналог)).

Недостатком известного комплекта оборудования является то, что при его использовании возможность получения зерновой массы с заданными свойствами ограничена в виду несовершенства применяемого оборудования.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является комплект оборудования для производства зерновой массы, содержащий установленные по ходу технологического процесса модуль поверхностной очистки зерна, выполненный в виде последовательно расположенных оборудования для очистки поверхности зерна и устройства для очистки зерна от минеральных примесей, выполненного в виде гидродинамического классификатора, замочные емкости, и модуль измельчения зерна, выполненный в виде измельчителя зерна. (Заявка РФ на изобретение 96105314, МПК 6 А 21 В 7/00, A 21 D 13/02, В 02 В 1/04, 1998 (прототип)).

Недостатком известного комплекта оборудования является то, что при его использовании возможность получения зерновой массы с заданными свойствами ограничена в виду несовершенства применяемого оборудования.

Известен измельчитель зерна, содержащий корпус с загрузочным бункером, подающий шнек, на хвостовике которого выполненным эксцентрично его продольной оси, установлены ножи с лопастями, противоположные поверхности которых обращены к соответствующим решеткам с образованием сужающихся в сторону линий их касания с решетками зазоров. (Патент РФ 2121399, В 02 С 18/30, 1998 (аналог)).

Недостатком известного измельчителя зерна является то, что его конструктивные особенности вызывают усиленный дисбаланс ротора, быстрый нагрев как подшипников шнека, так и шнека, и получаемой зерновой массы, и ухудшение дисперстности по мере износа ножей, а также неустойчивость работы системы в целом, что негативно сказывается как на пищевой ценности, так и на органолептических показателях конечного продукта.

Наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков является измельчитель зерна, содержащий корпус с загрузочной камерой, подающий шнек и измельчающее приспособление, включающее решетки и размещенные между ними лопастные ножи-нагнетатели, закрепленные на валу подающего шнека, при этом противолежащие поверхности лопастей выполнены плоскими и обращены к соответствующим им решеткам с образованием сужающихся в сторону линии их касания с решетками зазоров. Поверхность скоса лопасти ножа-нагнетателя может быть выполнена в виде плоскости, угол наклона которой к плоскости матрицы составляет 1-45^o. (Патент РФ 2053599, В 02 С 18/30, 1996 (прототип)).

Недостатком известного решения является ухудшение дисперсности по мере быстрого износа ножей-нагнетателей, а также неустойчивость работы системы в целом, что негативно сказывается как на пищевой ценности, так и на органолептических показателях конечного продукта.

Изобретением решается задача разработки способа и комплекта оборудования для производства зерновой массы с достижением комплексного технического результата - получение в промышленных количествах зерновой массы из проращенного зерна со стабильными от партии к партии заданными свойствами, с повышенной пищевой и биологической ценностью и высокими органолептическими показателями произведенного из нее конечного продукта.

Повышенная пищевая и биологическая ценность - это комплексный показатель, определяемый
- повышенным содержанием в конечном продукте белка и природной сбалансированностью его аминокислотного состава,
- повышенной усвояемостью комплекса витаминов и микроэлементов, находящихся в большинстве своем в связанном состоянии в зародышевой и оболочечной частях структуры зерна и высвобождаемых при проращивании зерна,
- повышенным количеством пищевой клетчатки и улучшенным ее качеством, что обеспечивается биохимическими процессами расщепления и синтеза клеток на начальной стадии проращивания зерна и активизации зародыша.

Высокие органолептические показатели получаемого из зерновой массы конечного продукта обеспечиваются как необходимым остаточным количеством клейковины в проращенном зерне, так и качеством зерновой массы, определяемым, в том числе, мелкодисперсностью зерновой массы, предварительной тщательной очисткой поверхности зерна перед проращиванием и т. д.

Под высокими органолептическими показателями понимается высокая пористость, бездефектная форма, приятные вкус и запах хлеба, золотистый внешний вид корок, эластичность мякиша и т. п.

Достижение комплексного показателя при сохранении требуемого количества клейковины и при обеспечении мелкодисперсности зерновой массы определяет заданные свойства получаемой зерновой массы.

Большое количество специалистов много лет не могли решить проблему создания способа и оборудования, которые позволили бы в производственных условиях стабильно получать качественную зерновую массу с заданными свойствами из проращенного зерна для изготовления из нее конечного продукта в промышленных количествах.

В результате исследований было установлено, что пищевая и биологическая ценность конечного продукта, например хлеба, определяется комплексным показателем, включающим количество и качество белка, витаминов и микроэлементов, а также фибров - пищевой клетчатки, которые играют в питании человека огромную роль.

Необходимо отметить, что попытки получения зерновой массы с повышенными значениями комплексного показателя приводили к снижению важных показателей исходного зерна, например, таких как клейковина, которые обеспечивают получение конечного продукта с высокими органолептическими показателями. Так, например, для производства хлебных изделий широко применяется пшеница мягких сортов с содержанием клейковины 22-25%. Снижение содержания клейковины в проращенном зерне даже на 30% приводит к тому, что органолептические показатели хлеба, изготовленного из такого проращенного зерна, будут очень низкими: с низкой высотой подъема, твердым неэластичным мякишем и отсутствием пористости, соответственно неприятный вкус и запах, несвойственные привычному хлебу. Это происходит потому, что хлеб из зерна с содержанием клейковины менее 18% практически невозможно получить без применения добавок типа сухой клейковины, муки и т. д.

Большой проблемой является обеспечение требуемой степени дисперсности зерновой массы. Трудность заключается в том, что получаемые грубые частицы зерновой массы не могут обеспечить получение высоких органолептических показателей конечного продукта, а также снижают объем и сорбирующие свойства пищевой клетчатки. Кроме того, сложность получения мелкодисперсной зерновой массы заключается еще и в том, что при измельчении с помощью традиционных измельчителей проращенное зерно нагревается до температуры свыше 42^oС, что вызывает денатурацию белка зерновой массы и спекание зерновой массы, что естественно не позволяет получать конечный продукт из такой зерновой массы с улучшенным вкусом и высокими органолептическими показателями.

Указанный технический результат достигается благодаря тому, что в способе производства зерновой массы, предусматривающем поверхностную очистку зерна проточной водой, проращивание зерна и его измельчение, согласно изобретению в качестве зерна используют вызревшее зерно с сохраненной семенной оболочкой и с неповрежденным ее хиалиновым слоем, а перед очисткой проточной водой зерно подвергают шелушению безударным способом со снятием части поверхностного слоя плодовой оболочки зерна в количестве до 5% от первоначальной массы зерна без повреждения семенной оболочки и ее хиалинового слоя, а проращивание зерна ведут в жидкой среде при подаче воздуха в проращиваемое зерно до достижения зерном влажности не менее 38% и кислотности жидкой среды 2-12 градусов Неймана и до начала стадии интенсивного уменьшения клейковины, измельчение проращенного зерна ведут до получения мелкодисперсной зерновой массы при температуре, не превышающей температуру денатурации белка получаемой зерновой массы.

При этом согласно изобретению время проращивания зерна пшеницы мягких сортов составляет до 36 часов, для зерна пшеницы твердых сортов - до 48 часов, для зерна ржи - до 24 часов.

При этом согласно изобретению проращивание очищенного зерна ведут при температуре жидкой среды 20-40^oС.

При этом согласно изобретению время готовности проращенного зерна регулируют путем снижения или повышения температуры жидкой среды, в которой находится зерно, от 10^oС до 40^oС.

При этом согласно изобретению для проращивания зерно помещают в жидкую среду в соотношении не более 0,9 литра на 1 кг зерна.

При этом согласно изобретению проращивание зерна осуществляют при равномерной по всему объему проращиваемого зерна температуре.

При этом согласно изобретению жидкую среду, в которой находилось зерно, перед измельчением удаляют, а проросшее зерно дополнительно промывают холодной питьевой водой.

При этом согласно изобретению измельчение проращенного зерна ведут до размера частиц не более 0,4 мм в зависимости от вида конечного продукта.

При этом согласно изобретению зерно перед шелушением подвергают предварительному равномерному увлажнению водой в количестве до 6% от массы увлажняемого зерна и отвалаживанию в течение до 20 минут.

При этом согласно изобретению в качестве жидкой среды используют жидкую среду с заданными рецептурой свойствами.

При этом согласно изобретению в качестве зерна используют зерно пшеницы, ржи, овса, ячменя, сои, кукурузы и т. д. в заданном соотношении.

При этом согласно изобретению поверхностную очистку зерна разных злаковых культур и их проращивание ведут раздельно с учетом особенностей проращивания зерна каждой из злаковых культур, а получение зерновой массы из различных злаковых культур в заданном рецептурой соотношении ведут путем смешивания проращенного зерна каждой злаковой культуры в процессе измельчения их в зерновую массу или путем смешивания зерновых масс, полученных из каждой злаковой культуры.

Указанный технический результат достигается благодаря тому, что в комплекте оборудования для производства зерновой массы, содержащем модуль поверхностной очистки зерна, выполненный в виде оборудования для очистки поверхности зерна и устройства для очистки зерна от примесей, и модуль измельчения зерна, выполненный в виде, по крайней мере, одного измельчителя зерна, согласно изобретению он дополнительно снабжен модулем проращивания зерна, выполненным в виде, по крайней мере, одной емкости, имеющей на дне перфорированную диафрагму и сточный кран для слива жидкой среды, снабженной системой подачи воздуха, оборудование для очистки поверхности зерна модуля поверхностной очистки зерна содержит шелушильную машину, выполненную с обеспечением возможности снятия частиц поверхностного слоя плодовой оболочки без повреждения хиалинового слоя семенной оболочки зерна и с сохранением его зародыша, и устройство для промывки поверхности зерна, а измельчитель зерна выполнен с обеспечением возможности получения мелкодисперной зерновой массы с температурой, не превышающей температуру денатурации ее белка.

При этом согласно изобретению устройство для очистки зерна от примесей выполнено в виде многокаскадного гидродинамического сепаратора, первая и последующие ступени которого выполнены в виде переливной емкости с обеспечением возможности создания турбулентного потока промывочной воды в первой ступени, а последняя его ступень выполнена в виде осадочной емкости с отверстием для выгрузки зерна, при этом осадочная емкость выполнена с обеспечением возможности создания ламинарного потока промывочной воды и установлена с обеспечением возможности стыковки с устройством для промывки поверхности зерна.

При этом согласно изобретению устройство для промывки поверхности зерна выполнено в виде установленного с обеспечением возможности захвата оседающего в осадочной емкости промытого зерна наклонного приводного шнека, установленного в трубе, в нижней части которой выполнено входное отверстие, совмещенное с отверстием для выгрузки зерна осадочной емкости, а в верхней части - разгрузочное окно для выгрузки промытого зерна с выполненным под ним отверстием с ситом для отвода промывочной среды по желобу.

При этом согласно изобретению емкость для проращивания зерна выполнена в виде транспортируемой емкости для порционного проращивания зерна с обеспечением возможности ее подъема и опрокидывания при перегрузке проращенного зерна.

При этом согласно изобретению внутренняя поверхность стенки емкости для проращивания зерна имеет метки для объемного измерения количества загружаемого для проращивания зерна.

При этом согласно изобретению модуль проращивания зерна дополнительно снабжен устройством для поддержания температуры проращивания зерна по всему объему каждой из его емкостей.

При этом согласно изобретению устройство для поддержания температуры проращивания зерна выполнено в виде изотермической камеры туннельного типа.

При этом согласно изобретению система подачи воздуха выполнена в виде съемной устанавливаемой в емкости перед загрузкой зерна для проращивания перфорированной трубки, выполненной с возможностью подключения к гибкому шлангу подачи сжатого воздуха.

При этом согласно изобретению система подачи воздуха выполнена в виде снабженного наконечником навесного гибкого шланга подачи сжатого воздуха от компрессора сжатого воздуха к емкости для проращивания.

При этом согласно изобретению комплект оборудования дополнительно снабжен разгрузочно-погрузочными устройствами, установленными в заданных технологическим процессом местах перегрузки зерна.

Кроме того, согласно изобретению количество измельчителей зерна в модуле измельчения зерна определено заданным объемом производства зерновой массы из проращенного зерна в заданный интервал времени технологического процесса для одного замеса теста, получаемого из зерновой массы.

Кроме того, согласно изобретению при количестве измельчителей зерна в модуле измельчения зерна более одного модуль измельчения зерна дополнительно снабжен стационарным или приводным промежуточным бункером, выполненным с обеспечением возможности одновременной и/или последовательной загрузки измельчителей зерна.

Кроме того, согласно изобретению модуль измельчения зерна дополнительно снабжен ленточным или шнековым транспортером для сбора и последующего перемещения полученной зерновой массы.

Кроме того, согласно изобретению модуль поверхностной очистки зерна дополнительно снабжен блоком предварительного увлажнения зерна, выполненным в виде транспортируемой емкости с навесным перемешивающим органом.

Указанный технический результат достигается благодаря тому, что в измельчителе зерна, содержащем корпус с загрузочной камерой в верхней его части и с отверстием для отвода жидкой фракции в нижней его части, приводной подающий шнек и измельчающее приспособление, включающее решетки и размещенные между ними лопастные ножи-нагнетатели, закрепленные на валу приводного подающего шнека, согласно изобретению каждая лопасть ножа-нагнетателя имеет обращенные к решеткам режущие головки, каждая из которых выступает в сторону соответствующей решетки и контактирует с ней, и тело с нагнетательными плоскостями, при этом поверхности противоположных сторон лопасти, обращенные к соответствующим решеткам, выполнены повернутыми относительно друг друга на 180^o вокруг продольной оси лопасти, а направление увеличения расстояния между решеткой и нагнетательной плоскостью тела лопасти и направление вращения шнека при виде со стороны выхода зерновой массы совпадают.

При этом согласно изобретению отверстие для отвода жидкой фракции размещено напротив загрузочной камеры.

При этом согласно изобретению на внутренней поверхности корпуса выполнены выступы, размещенные в осевом направлении цилиндра корпуса для воспрепятствования вращению зерна относительно корпуса.

При этом согласно изобретению измельчающее приспособление может быть выполнено с увеличением количества лопастей ножа-нагнетателя с уменьшением размера отверстий решетки при увеличении их числа по мере удаления от подающего шнека.

При этом согласно изобретению измельчающее приспособление имеет от 2 до 9 ступеней измельчения в зависимости от заданной степени измельчения зерновой массы.

При этом согласно изобретению решетки измельчающего приспособления имеют отверстия, ось которых расположена под углом 90-45^o к поверхности решетки.

Важной отличительной особенностью заявленного способа производства зерновой массы является то, что для проращивания используют вызревшее очищенное зерно с сохраненной семенной оболочкой и с неповрежденным ее хиалиновым слоем, т. е. способное к прорастанию, причем проращивание зерна ведут в жидкой среде при подаче воздуха в проращиваемое зерно, при этом проращивание зерна ведут до достижения зерном влажности не менее 38% и кислотности жидкой среды 2-12 градусов Неймана до начала стадии интенсивного уменьшения клейковины, когда содержание клейковины в проращенном зерне начинает резко падать от 10% до 30-50% от ее содержания в исходном зерне. Таким образом, определены критерии, соблюдение которых позволяет надежно моделировать природный процесс проращивания зерна в искусственных условиях и регулировать соотношение между степенью повышения биологических свойств зерна, вызванного активизацией зародыша в связи с помещением его в соответствующую среду, и степенью сохранения зерном хлебопекарных свойств, определяемых степенью сохранения проращиваемым зерном клейковины. Использование вызревшего зерна обусловлено тем, что у большинства хлебных злаков свежеубранное зерно не прорастает в течение нескольких недель или месяцев, так как в это время зерно находится на стадии так называемого "послеуборочного созревания". И только после прохождения всех процессов "послеуборочного созревания" зерно сможет прорасти.

Использование зерна с сохраненной семенной оболочкой и с неповрежденным ее хиалиновым слоем вызвано тем, что основная роль плодовой и семенной оболочек состоит в предохранении эндосперма и зародыша от внешних воздействий. Однако во время уборки зерна, подготовки его к хранению, а также при поверхностной его очистке происходит повреждение зерна: механическое, химическое, микробиологическое. Эти повреждения приводят к нарушению и хиалинового слоя, так называемой водостойкой мембраны, которая действуя как биологическая мембрана, не пропускает воду в эндосперм и таким образом предохраняет резервные питательные вещества от преждевременной порчи при случайном увлажнении зерна. Именно водостойкая мембрана и регулирует процессы, происходящие в зародыше и в эндосперме при проращивании зерна: первоначальная влага, попадающая в зерно, прежде всего должна попасть именно в зародышевую часть, и зародыш должен начать активизироваться.

В случае же нарушения водостойкой мембраны, характерным признаком чего является набухание зерна из-за набирания влаги, процессы в зерне пойдут совсем в другом направлении: прежде, чем зародыш начнет активизироваться и биологически развиваться, начнется гидролиз крахмала и белка из эндосперма и алейронового слоя. Естественно и питательные свойства этого зерна будут другими.

При использовании вызревшего зерна с сохраненной семенной оболочкой и с неповрежденным хиалиновым слоем (водостойкой мембраной) биологические процессы активизации зародыша зерна начинаются до того, как начинается гидролиз крахмала и белка эндосперма, т. е. процесс проращивания зерна получается таким, как он заложен природой. Конечный продукт, получаемый с использованием зерновой массы из проращенного зерна, характеризуется увеличенным содержанием белка в среднем на 10-20% (в зависимости от исходного сырья и вида сравниваемого конечного продукта) за счет включения высококачественного белка зародыша и алейронового слоя, а также повышенным качеством аминокислотного состава белка. По данным исследований содержание незаменимых аминокислот в белке конечного продукта, изготовленного по данному изобретению, выше на 10-20% в сравнении с традиционными продуктами по таким основным аминокислотам, как лизин, метионин, треонин, а по триптофану - на порядок.

Конечный продукт, получаемый с использованием зерновой массы из проращенного зерна, характеризуется повышенным содержанием комплекса витаминов группы В, РР и других, микроэлементов (цинк, калий, железо и др. ) в среднем на 20-40% по сравнению с традиционным конечном продуктом, а важнейшего витамина Е, содержащегося в большой концентрации в природе именно в зародыше зерна, - более чем на 80%.

Современными исследованиями доказана важная функциональная роль пищевой клетчатки (фибров) для организма человека. Фибры, например, обеспечивают сытость, играют роль сорбентов, связывая содержащиеся в пище холестерол, канцерогены, сахар и т. д. , выводя их из организма и понижая их уровень в крови. Минимально рекомендуемое количество фибров в рационе питания взрослого человека составляет 30 грамм в день. Это означает, что для обеспечения этой потребности взрослого человека необходимо съесть, например, 3 кг традиционного белого хлеба. Средним же уровнем потребления хлеба во многих развитых странах является 100-200 грамм в день.

Известно, что традиционный белый хлеб из муки содержит 0, 1-1% фибров, так называемый полнозернистый хлеб, полученный из цельного молотого сухого зерна, например, хлеб "Грахам" содержит 8,6% фибров. По данным исследований в продуктах из полученной по данному изобретению зерновой массы содержание клетчатки составляет свыше 12% от общей массы продукта.

Получение зерновой массы с заданными свойствами в данном изобретении обеспечивается, во-первых, получением действительно проращенного зерна, причем до заданной стадии проращивания, характеризуемой, с одной стороны, максимальным повышением биологической активности зародыша и самого зерна, а с другой стороны, сохранением тех свойств и характеристик зерна (содержание клейковины, крахмала, белка), которые обеспечивают получение высоких органолептических показателей конечного продукта из полученного проращенного зерна, а во-вторых, достижение по всему объему проращенного зерна, подлежащего переработке для одного замеса теста, одинаковой стадии биологической активизации зерна в процессе проращивания, что и обеспечивает стабильность как заданных свойств зерновой массы от партии к партии, так и всей партии изготовленного из этой зерновой массы конечного продукта.

Основными отличительными признаками заявленного комплекта оборудования для производства зерновой массы является то, что, во-первых, появилась возможность создать условия для действительного проращивания зерна, т. е. обеспечить доступ воздуха вглубь массы мокрого зерна в процессе его проращивания, т. к. присутствие воздуха является одним из обязательных условий прорастания зерна, что особенно важно для производства конечного продукта в промышленных количествах, например зернового хлеба из проращенного зерна в количестве 5-10 тонн в день и более. Во-вторых, создание оптимальных условий для прорастания зерна, одинаковых по всей его массе, позволяет обеспечить в процессе проращивания одновременность протекания биохимических процессов, происходящих в зерне при прорастании, т. е. одинаковую и заданную степень биологической активности основных составляющих структуру зерна-зародыша и эндосперма с белковым алейроновым слоем, что позволяет гарантировать стабильное качество как зерновой массы, так и конечного продукта, изготовленного из этой массы.

Мелкодисперсность зерновой массы, получаемая при измельчении проращенного зерна до размера частиц не более 0,4 мм, тем более в режиме, предотвращающем нагрев зерновой массы во время измельчения до температуры, вызывающей денатурацию белка зерновой массы и ее спекание, обеспечивает получение высоких органолептических показателей конечного продукта, а также увеличивает объем и сорбирующие свойства пищевой клетчатки за счет большого количества разорванных пищевых волокон, получаемых при измельчении зерновой массы.

Предварительная поверхностная очистка зерна перед его проращиванием способствует повышению мелкодисперстности получаемой зерновой массы, а также напрямую влияет на улучшение вкуса и других органолептических показателей конечного продукта, так как разрушает и удаляет образовавшееся на поверхности созревшего зерна восковидное покрытие наружного слоя плодовой оболочки, которое не очищается при промывке зерна водой.

Использование же новой конструкции измельчителя зерна позволяет обеспечить заданную технологическим процессом степень дисперсности получаемой зерновой массы и исключить ее нагрев свыше 40^oС. Это в свою очередь позволяет обеспечить заданные свойства зерновой массы, в том числе сохранить ее белковую составляющую, и тем самым повысить органолептические показатели конечного продукта, а в случае производства макаронных изделий просто обеспечить возможность их получения. Кроме того, использование новой конструкции измельчителя зерна позволяет отводить излишнюю жидкость, не связанную проращенным зерном, с целью недопущения переувлажнения зерновой массы, что улучшает органолептические показатели, а в случае производства макаронных изделий непосредственно влияет на возможность их получения из проращенного зерна.

Таким образом, достигается указанный комплексный технический результат - получение в промышленных количествах зерновой массы из проращенного зерна со стабильными от партии к партии заданными свойствами, с повышенной пищевой и биологической ценностью и высокими органолептическими показателями произведенного из нее конечного продукта.

Изобретение поясняется описанием примера его выполнения со ссылками на чертежи, где
на фиг. 1 изображен комплект оборудования для получения зерновой массы;
на фиг. 2 - последовательно установленные шелушильная машина безударного действия (в разрезе), схема устройства для очистки зерна от примесей и схема устройства для промывки поверхности зерна;
на фиг. 3 - общий вид измельчителя зерна (в разрезе);
на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 3 (лопастной нож-нагнетатель);
на фиг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 4 (форма сечения лопасти ножа-нагнетателя);
на фиг. 6 - система подвода воздуха (общий вид);
на фиг. 7 - система подвода воздуха (вид сверху);
на фиг. 8 - изотермическая камера с помещенной в нее емкостью для проращивания зерна и с системой подвода воздуха (в разрезе).

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретений, заключаются в следующем.

Для осуществления заявленного способа производства зерновой массы в качестве зерна может быть использовано зерно пшеницы мягких или твердых сортов, зерно ржи, а также их смесь в пропорциях, определяемых рецептурой, поверхностную очистку и проращивание которых ведут раздельно параллельными потоками с учетом особенностей активизации зародыша зерна каждого из компонентов.

Количественное соотношение проращенных зерен пшеницы и ржи может быть в диапазоне от 90: 10% до 10: 90%. С точки же зрения обеспечения максимальной пищевой ценности зерновой массы для изготовления конечного продукта, например зернового хлеба, из проращенного зерна, и в частности, получения наиболее качественного белка и его аминокислотного состава, оптимальным соотношением зерна пшеницы и ржи является 70: 30%. Допускаются различные добавки из зерен сои, чечевицы, подсолнечника, лесного ореха и других растений и трав.

Способ осуществляют в следующей последовательности.

В качестве зерна выбирают вызревшее зерно с семенной оболочкой и с неповрежденным ее хиалиновым слоем.

Поступившее зерно пшеницы, ржи, либо их смесь подвергают поверхностной очистке сначала шелушением безударным способом со снятием части поверхностного слоя плодовой оболочки зерна в количестве до 5% от первоначальной массы зерна, а затем проточной водой в гидродинамическом сепараторе. Предпочтительным является снятие 1,5% от первоначальной массы зерна.

Для создания более щадящих условий при поверхностной очистке на шелушильных машинах безударного действия перед шелушением зерно можно предварительно увлажнить водой в количестве до 6% (предпочтительным является 4%) от массы увлажняемого зерна и отвалаживать в течение 10-20 минут.

Очищенное от минеральных и органических примесей зерно заливают жидкой средой, исходя из соотношения не более 0,9 литра (предпочтительным является 0,7 литра) на 1 кг зерна. В качестве жидкой среды используют жидкую среду с заданными рецептурой свойствами.

Для проращивания к зерну подают воздух. Проращивание зерна осуществляют при равномерной по всему объему проращиваемого зерна температуре жидкой среды 20-40^oС до достижения зерном влажности не менее 38% и кислотности жидкой среды 2-12 градусов Неймана до начала стадии интенсивного гидролиза крахмала и белка зерна. Так, например, время проращивания зерна пшеницы мягких сортов составляет до 36 часов, предпочтительным является 24 часа, для зерна пшеницы твердых сортов - до 48 часов, предпочтительным является 36 часа, для зерна ржи - до 24 часов, предпочтительным является 14 часов.

Под проращиванием понимается такая степень его биологической активизации, при которой полностью активизируется зародыш и на нем появляется белая точка (росток), видимая под микроскопом, при этом зерно набирает количество влаги не менее 38% и набухает, начинается формирование корня, но при этом еще не начался интенсивный процесс гидролиза крахмала эндосперма и белка алейронового слоя, т. е. хлебопекарные свойства зерна не ухудшаются до критического уровня, когда резко снижается содержание клейковины в зерне. Эта стадия прорастания зерна, например, для мягкой пшеницы определяется совокупным показателем достижения влажности зерна не менее 38%, кислотности жидкой среды 2-12 градусов Неймана, временем проращивания зерна при температуре 25-40^oС - 19-35 часов и уменьшением количества клейковины не более чем на 10% от начального содержания в сухом зерне.

Эту стадию (состояние) проращенного зерна можно определить ускоренным эмпирическим путем - нажатием набухшего зерна двумя пальцами без приложения особых усилий, при этом доведенное до заданной кондиции проращиваемое зерно легко сплющивается и из него выскакивает зародыш вместе с влажной массой эндосперма белого цвета.

В это время важнейший показатель - содержание клейковины зерна, определяющий возможность получения конечного продукта из проращенного зерна, например, зернового хлеба с высокими органолептическими показателями, - еще не уменьшился значительно. Так, для широко применяемой хлебопекарной пшеницы с содержанием клейковины 22-23% конец стадии проращивания зерна определяется содержанием клейковины не менее 20%, что является практически минимальным уровнем, при котором еще можно получить конечный продукт без различных добавок, улучшающие органолептические показатели конечного продукта.

Время готовности проращенного зерна можно регулировать путем снижения или повышения температуры жидкой среды, в которой находится зерно, от 10^oС до 40^oС: для замедления процесса проращивания зерно заливают водой с температурой 10-12^oС, для ускорения - с температурой до 40^oС.

Жидкую среду, в которой находилось зерно, перед измельчением удаляют, а проросшее зерно дополнительно промывают холодной питьевой водой.

Получают зерновую массу путем измельчения проращенного зерна до размера частиц не более 0,4 мм в зависимости от вида конечного продукта при температуре, не превышающей температуру денатурации белка получаемой зерновой массы, т. е. 40^oС. Максимальным размером частиц зерновой массы для изготовления макаронных изделий является до 0,3 мм, а для производства хлебобулочных изделий - 0,4 мм.

Получение зерновой массы из различных злаковых культур ведут путем смешивания в заданном соотношении проращенного зерна каждой злаковой культуры в процессе измельчения их в зерновую массу или путем смешивания в заданном соотношении зерновых масс, полученных из каждой злаковой культуры.

Заявленный способ производства зерновой массы осуществляется с помощью комплекта оборудования для производства зерновой массы, содержащего установленные по ходу технологического процесса модуль 1 поверхностной очистки зерна, модуль 2 проращивания зерна, модуль 3 измельчения зерна и разгрузочно-погрузочные устройства 4 (фиг. 1).

Модуль 1 поверхностной очистки зерна выполнен в виде оборудования для очистки поверхности зерна, которое содержит шелушильную машину 5, выполненную с обеспечением возможности снятия частиц поверхностного слоя плодовой оболочки без повреждения целостности хиалинового слоя семенной оболочки зерна и с сохранением его зародыша, и устройство 6 для промывки поверхности зерна, и устройства 7 для очистки зерна от примесей, установленного после шелушильной машиной 5.

Шелушильная машина 5, например, безударного действия, может быть выполнена в виде цилиндрического корпуса 8, состоящего из последовательно расположенных сообщающихся приемного бункера 9, рабочей 10 полости и аспирационной 11 полости, имеющей горловину 12 для подключения к внешней аспирационной сети и разгрузочное отверстие 13 (фиг. 2). В корпусе шелушильной машины 5 традиционным способом посредством, например, подшипников качения размещен приводной вал, состоящий из жестко соединенных между собой подающего шнека 14, размещенного в приемном бункере 9, и ротора, продольные лопасти 15 которого размещены в рабочей 10 полости. Между рабочей 10 полостью и аспирационной 11 полостью установлена диафрагма 16 в виде кольца, внутренний диаметр которого составляет 0,3. . . 0,8 внутреннего диаметра рабочей 10 полости.

Внутренняя поверхность рабочей 10 полости корпуса шелушильной машины 5 может быть выполнена рифленой.

Устройство 7 для очистки зерна от примесей может быть выполнено, например, в виде многокаскадного гидродинамического сепаратора (фиг. 2).

Гидродинамический сепаратор может представлять собой многокаскадную ванну с понижением уровня от первого 17 каскада к последнему 18, при этом высота каскада определяется как высота уровня перелива воды в последующий каскад.

Первая 17 и последующие ступени гидродинамического сепаратора выполнены в виде переливных емкостей с турбулентным потоком воды для отделения тяжелых минеральных примесей типа осколков камней, песка и металлических и стеклянных частиц. Стенка, через которую должна переливаться промывочная вода, выполнена по высоте ниже по сравнению с другими стенками, но выше уровня врезки патрубка подачи промывочной воды в первый 17 каскад, при этом она снабжена козырьком 19 для закручивания потока промывочной воды, т. е. для усиления турбулентного потока промывочной воды, создаваемого напором воды из врезанного патрубка. Таких ступеней может быть несколько, например 3, как это показано в нашем примере.

Последняя 18 ступень гидродинамического сепаратора выполнена в виде осадочной емкости 20, которая выполнена с обеспечением возможности создания ламинарного потока промывочной среды для отделения легких органических примесей и осаждения промытого зерна и установлена с обеспечением возможности стыковки с устройством для промывки поверхности зерна. Одна из стенок 21 осадочной емкости 20 имеет меньшую высоту для обеспечения возможности переливания ламинарного потока промывочной жидкости с легкими частицами органических примесей.

К осадочной емкости 20 со стороны стенки 21 для переливания промывочной жидкости с легкими частицами органических примесей примыкает секция 22 со съемной диафрагмой 23 для процеживания воды и их отделения. Съемная диафрагма 23 может быть выполнена в виде емкости со сплошным дном и перфорированной, по меньшей мере, одной стенкой 24, противоположной стенке 21. Съемная диафрагма 23 навешивается, например, на стенку 21 и стенку 25 секции 22. Стенка 25 выполнена сплошной и имеет патрубок 26 с перфорированной диафрагмой для контрольного отвода воды в случае переполнения съемной диафрагмы 23 легкими частицами органических примесей. Патрубок 26 расположен ниже уровня высоты стенки 21.

Осадочная емкость 20 с секцией 22 размещена над водосборником 27. Водосборник 27 выполнен в виде емкости с патрубком 28 для отвода сточной воды, на дне которой установлено съемное корыто 29 с перфорированным дном для контрольного отделения остатков примесей в сточной воде.

Осадочная емкость 20 снабжена трапом 30 с боковыми и задней стенками, который выполняет роль экрана, переводящего турбулентный поток промывочной жидкости с зерном из предпоследней ступени гидравлического сепаратора в ламинарный. Трап 30 примыкает к стенке 31 осадочной емкости над уровнем высоты стенки 21. Боковые стенки трапа 30 выполнены со стороны осадочной емкости короче длины основания трапа, что обеспечивает плавный боковой слив промывочной жидкости с зерном с двух сторон трапа 30 в осадочную емкость 20.

Нижняя часть осадочной емкости 20 выполнена открытой и жестко соединена с наклонной трубой 32 со встроенным в нее приводным шнеком 33 устройства 6 для промывки поверхности зерна.

В нижней части трубы 32 в месте соединения с осадочной емкостью 20 выполнено входное отверстие, совмещенное с отверстием для выгрузки зерна осадочной емкости 20.

В верхней части трубы 32 выполнено разгрузочное окно 34 для выгрузки промытого зерна.

В верхней части трубы 32 под разгрузочным окном 34 выполнено отверстие 35, закрытое съемным ситом, для отвода промывочной среды.

Отверстие 35 для отвода промывочной среды расположено над закрытым желобом 36, размещенным под трубой 32. Желоб 36 расположен вдоль трубы 32 и жестко прикреплен, например, приварен, к ее наружной поверхности.

Приводной шнек 33 установлен непосредственно под отверстием для выгрузки зерна осадочной емкости 20 так, что обеспечивается возможность захвата вместе с водой оседающего в осадочной емкости 20 зерна и продвижения его вверх к разгрузочному окну 34.

Нижний торец трубы 32 может быть герметично закрыт с помощью традиционной крышки, которая может быть выполнена, например, откидной с целью профилактической очистки элементов устройства 6 для промывки поверхности зерна.

Модуль 1 поверхностной очистки зерна может быть дополнительно снабжен, как это показано в нашем примере, блоком 37 предварительного увлажнения зерна, выполненным в виде транспортируемой емкости 38 с навесным перемешивающим органом 39.

В качестве транспортируемой емкости 38 для увлажнения зерна может быть использована, например, традиционно используемая в хлебопекарном производстве стандартная емкость на колесиках, именуемая как дежа. В качестве навесного перемешивающего органа 39 может быть использован, например, традиционный для хлебопекарной промышленности тестомес, например, марки А2ХТБ Смелянского машиностроительного завода (Украина).

Непосредственно перед шелушильной машиной 5 безударного действия может быть установлено разгрузочно-погрузочное устройство 4, в качестве которого может быть использован, например, широко известный в хлебопекарном производстве стандартный подъемник дежи вилочного типа, так называемый дежеопрокидыватель, например, Смелянского машиностроительного завода (Украина), причем разгрузочно-погрузочные устройства могут быть установлены в заданных технологическим процессом местах перегрузки зерна.

Модуль 2 проращивания зерна выполнен в виде, по крайней мере, одной емкости 40 для проращивания зерна.

Емкость 40 для порционного проращивания зерна может быть выполнена, например, в виде дежи или в виде транспортируемой, например на колесиках, кубической формы емкости для порционного проращивания зерна с обеспечением возможности ее подъема и опрокидывания при перегрузке проращенного зерна.

Каждая из емкостей 40 имеет сточный кран 41 для слива жидкой среды и перфорированную диафрагму 42, стационарную или съемную, которая может быть и закрывающей дно в месте расположения сточного крана 41 и в виде второго дна, а также и в виде невода, закрепленного на бортах емкости 40.

Каждая из емкостей 40 снабжена системой подачи воздуха в проращиваемое зерно.

Система подачи воздуха к проращиваемому зерну может быть выполнена в виде съемной, устанавливаемой в емкости 40 перед загрузкой зерна для проращивания перфорированной трубки 43, соединенной с гибким шлангом подачи сжатого воздуха (фиг. 6).

Перфорированная трубка 43 может иметь форму горизонтальной спирали. Перфорированная трубка 43 может быть иметь вертикальный патрубок 44, который и является переходником между перфорированной трубкой 43 и гибким шлангом 45 (фиг. 7).

Гибкий шланг 45 подачи сжатого воздуха может быть одним из отводов традиционной системы нагнетания сжатого воздуха (фиг. 8), которая включает компрессор с необходимым уровнем давления сжатого воздуха и подсоединенный к нему центральный гибкий шланг с количеством отводов по числу емкостей для проращивания зерна. Каждый из отводов может быть оснащен наконечником с боковой перфорацией (не показан).

Подача воздуха может быть обеспечена, например, и периодическим сливом жидкой среды, в которой находится проращиваемое зерно, с возможным осторожным перемешиванием навесным перемешивающим органом или без него.

Модуль 2 проращивания зерна дополнительно может быть снабжен изотермической камерой 46 с терморегулятором 47 и нагревателями 48, например настенные воздушные калориферы с подачей теплого воздуха снизу вверх для поддержания определенной температуры в емкостях 40 для проращивания зерна (фиг. 8) по всему объему каждой из емкостей.

Изотермическая камера 46 может быть туннельной, длина которой выбирается так, что в ней можно разместить заданное технологическим процессом количество емкостей 40 (для упрощения показана одна емкость) (фиг. 8).

Изотермическая камера 46 представляет собой традиционную конструкцию в виде П-образного туннеля, например, собираемую из термоизоляционных панелей, закрепленных на стойках.

Термоизоляционные панели могут быть выполнены из двух слоев материала с воздушной прослойкой между слоями. В качестве материала могут быть использованы не подлежащие коррозии материалы, например пластмасса, оцинкованное железо и т. п.

Торцы изотермической камеры 46 закрыты входной 49 и выходной 50 дверьми, выполненными из тех же термоизоляционных панелей (фиг. 1).

Термоизоляционные панели крепятся между собой и к стойкам традиционными способами, например посредством прижимных скоб, что позволяет сделать изотермическую камеру сборно-разборной, требуемой длины и легко перемещаемой в случае необходимости.

Изотермическая камера 46 может быть смонтирована и закреплена прямо на полу, на котором внутри ее могут быть проложены и прикреплены к полу направляющие для колес емкости 40 для проращивания зерна.

Внутри изотермической камеры 46 традиционно установлены широко распространенные стандартные настенные воздушные калориферы 48 с подачей теплого воздуха снизу вверх, а также температурный датчик 47 с выведенным наружу регулятором диапазона температур, который управляет работой калориферов для поддержания температуры внутри изотермической камеры 46 в заданном технологическим процессом температурном диапазоне. Кроме того, в изотермической камере 46 может быть установлена традиционная система подачи сжатого воздуха в емкости 40 с проращиваемым зерном с выведенным наружу компрессором и количеством отводов в виде гибких шлангов 45 определенной длины по количеству емкостей, которые могут быть размещены в изотермической камере.

Модуль 3 измельчения зерна выполнен в виде, по крайней мере, одного измельчителя 51 зерна. В нашем примере использованы для наглядности два измельчителя зерна. В случае использования двух и более измельчителей, число которых рассчитывается исходя из заданной производительности и требуемого технологическим процессом интервала времени для измельчения одной порции проращиваемого зерна, возможно введение в состав комплекта оборудования для производства зерновой массы промежуточного бункера 52, например приводного или стационарного, для последовательной загрузки измельчителей, как это показано на нашем примере, выполненным с обеспечением возможности одновременной и/или последовательной загрузки измельчителей зерна.

Перед промежуточным бункером 52 может быть установлено погрузочно-разгрузочное устройство 4, например, типа стандартного дежеопрокидывателя вилочного типа.

Измельчитель зерна состоит из корпуса 53 с загрузочной камерой, приводного подающего шнека 54 и измельчающего приспособления 55 (фиг. 3).

Корпус 53 измельчителя зерна выполнен в виде горизонтально расположенного цилиндра, один конец которого может быть жестко соединен с корпусом привода подающего шнека. В верхней части корпуса 53 в непосредственной близости от места его соединения с корпусом привода размещена загрузочная камера, а в нижней части корпуса 53 напротив загрузочной камеры выполнено отверстие 56 для отвода излишней жидкой фракции, получаемой при измельчении проращенного зерна.

Консольная часть корпуса 53 может иметь раструб, в котором размещено измельчающее приспособление 55, имеющее не менее двух ступеней измельчения для обеспечения заданной степени измельчения зерновой массы.

На внутренней стороне корпуса 53 выполнены выступы 57, препятствующие вращению зерна, подлежащего измельчению, относительно корпуса. Выступы 57 могут быть выполнены с сечением, например, в виде треугольных призм, параллельных оси корпуса, т. е. размещенных в осевом направлении цилиндра корпуса 53 для воспрепятствования вращению зерна относительно корпуса в процессе работы измельчителя 51.

Подающий шнек 54 имеет на консольном конце хвостовик для установки на нем лопастных ножей-нагнетателей измельчающего приспособления 55. Хвостовик приводного подающего шнека 54 может иметь сечение любого профиля, обеспечивающего жесткую связь лопастных ножей-нагнетателей с хвостовиком, например квадрат, шестигранник и т. п. Другой конец подающего шнека 54 жестко соединен с выходным валом привода 58 посредством любых стандартных средств, например посредством либо муфты, зубчатой, кулачковой и т. п. , либо зубчатого соединения валов между собой и т. д.

Приводной подающий шнек 54 может быть установлен внутри корпуса 53 традиционным способом посредством стандартных средств, например подшипников скольжения, установленных, например, в месте соединения шнека с выходным валом привода 58 и в месте установки опорной решетки 59. Роль подшипника скольжения может играть и жестко закрепленная на хвостовике втулка 60, на которую свободно надета опорная решетка 59. Приводной подающий шнек 54 установлен соосно с корпусом 53 и с выходным валом привода 58.

Измельчающее приспособление 55 состоит из последовательно установленных решеток 59, 61, 62 и 63 и размещенных между ними лопастных ножей-нагнетателей, например, 64, 65 и 66. Первой от шнека расположена опорная решетка 59. Каждая из решеток 59, 61, 62 и 63 установлена в раструбе без возможности вращения, т. е. снабжена, например, по крайней мере, одной лыской, контактирующей с сегментным выступом раструба. В нашем примере каждая из решеток имеет по две лыски, одна из которых расположена сверху, другая - снизу (фиг. 4). В то же время каждая из решеток 61, 62 и 63 надеты на хвостовик с зазором, позволяющим приводному подающему шнеку с хвостовиком свободно вращаться во время работы.

Каждая из решеток 59, 61, 62 и 63 выполнена в виде диска со сквозными отверстиями.

Каждый из лопастных ножей-нагнетателей выполнен в виде закрепленных на ступице лопастей 67, режущие поверхности которых выходят за пределы ступицы.

Количество лопастей 67 у ножей может быть разным. Оно варьируется, например, от 3 до 12 в зависимости от места установки соответствующего лопастного ножа-нагнетателя в измельчающем приспособлении 55. Первый нож-нагнетатель 64, расположенный между опорной решеткой 59 и следующей за ней решеткой 61, может иметь, например, три лопасти, второй нож 65, расположенный между решеткой 61 и решеткой 62, может иметь, например, 8 лопастей, третий нож 66, имеющий, например, 12 лопастей, расположен между решетками 62 и 63, т. е. лопастной нож-нагнетатель может быть выполнен с увеличением количества лопастей ножа-нагнетателя, при этом диаметр отверстий решетки может быть уменьшен, а количество отверстий увеличено по мере удаления от подающего шнека 54.

Профиль лопастей 67 может быть прямолинейным, ступенчато-прямолинейным, криволинейным и т. д.

Каждая из лопастей 67 имеет обращенные к соответствующим решеткам режущие головки 68 и 69, выступающие в сторону соответствующей решетки и контактирующие с ней, и тело с нагнетательной плоскостью 70 (фиг. 5).

Нагнетательная плоскость 70 расположена под углом 1-45^o к плоскости соответствующей решетки.

Поверхности противоположных сторон лопастей 67, обращенных к соответствующим решеткам, выполнены повернутыми относительно друг друга на 180^o вокруг продольной оси 71 лопасти. Направление увеличения расстояния между соответствующей решеткой и нагнетательной плоскостью тела лопасти 67 и направлением вращения подающего шнека 54 при виде со стороны выхода зерновой массы совпадают.

Комплект оборудования для производства зерновой массы работает следующим образом.

Вызревшее зерно с семенной оболочкой и с неповрежденным ее хиалиновым слоем засыпают в транспортируемую емкость 38, например дежу, блока 37 предварительного увлажнения, смачивают зерно, например, водой, взятой в количестве до 5% от массы увлажняемого зерна, и перемешивают посредством навесного перемешивающего органа 39, например стандартного тестомеса, в течение 10-20 минут для равномерного увлажнения.

Затем увлажненное зерно посредством разгрузочно-погрузочного устройства 4 перегружают в приемный бункер 9 шелушильной машины 5.

Засыпанное в приемный бункер 9 шелушильной машины 5 увлажненное зерно поступает в рабочую полость 10, заполняя его настолько, насколько перекрывает его сечение диафрагма 16. Вращающиеся в зерне продольные лопасти 15 вызывают послойное движение зерна в области между лопастью 15 и корпусом 8 рабочей полости 10 и одновременно за счет центробежных сил прижимают зерно к корпусу 8. При таком режиме за счет трения зерна о зерно происходит шелушение, т. е. снятие с зерна "шелухи" - части поверхностного слоя плодовой оболочки зерна, называемой эпидермис, в количестве до 5% от первоначальной массы зерна. При этом зерно не ударяется о корпус 8, что обеспечивает полную сохранность и целостность важнейших структурных составляющих зерна: зародыша и семенной оболочки с ее хиалиновым слоем.

Движение зерна вдоль рабочего цилиндра осуществляется как за счет текучести самого зерна, так и за счет подающего шнека 14.

После выхода из диафрагмы 16 зерно с отделившимися при шелушении частичками эпидермиса поступает в аспирационную 11 полость, в которой очищенное зерно через разгрузочное отверстие 13 поступает в устройство 7 для очистки зерна от примесей, а более легкие частицы отсасываются вентилятором и через горловину 12 поступают в циклон.

В устройстве 7 для очистки от примесей зерно промывается и освобождается от минеральных примесей, например песка, каменных частиц, а также органических примесей, например остатков стебельков и других легких частиц и т. д.

При этом поступающее в первый каскад 17 многокаскадной ванны гидродинамического сепаратора зерно попадает в турбулентный поток промывочной жидкости, например воды, созданию которого способствует и козырек 19. Частицы песка и другие тяжелые частицы опускаются на дно ванны, а зерно с потоком воды первого каскада 17 выносится во второй каскад, в третий и т. д.

Затем посредством наклонного трапа 30, выполняющего роль экрана, гасящего турбулентный режим воды, зерно из турбулентного потока воды переходит в ламинарный, поступая в ванну последнего каскада 18 с ламинарным режимом промывочной жидкости.

В осадочной емкости 20 последнего каскада 18 зерно опускается на дно ванны, а легкие частицы - примеси, например органические, всплывают и переливаются в секцию 22 со съемной диафрагмой 23 для сбора примесей.

Оседающее в осадочной емкости 20 зерно через отверстие для выгрузки зерна в ее дне поступает вместе с промывочной жидкостью в трубу 32, где захватывается приводным шнеком 33, и, перемещаясь вверх по трубе 32 к разгрузочному окну 34, дополнительно интенсивно промывается захваченной водой, при этом промывочная жидкость, достигающая вместе с зерном отверстия 35 для отвода промывочной воды, закрытого ситом, отводится по желобу 36 вниз в корыто 29 водосборника 27, а промытое зерно через разгрузочное окно 34 поступает в емкость 40 модуля 2 проращивания зерна.

В корыте 29 от промывочной жидкости отделяются остатки загрязнений, после чего промывочная жидкость сливается через патрубок 28 или на последующую очистку и рециклирование, или в канализацию.

При этом легкие частицы органических примесей, всплывающие на поверхность воды в осадочной емкости 20, увлекаются ламинарным потоком воды, переливающейся с легкими частицами органических примесей в секцию 22, где они оседают на съемной диафрагме 23, а промывочная жидкость отцеживается и поступает в водосборник 27. Для обеспечения режима перелива промывочной жидкости из осадочной емкости 20 предварительно, перед пуском шелушильной машины 5, устанавливают такой напор подачи промывочной жидкости в первую 17 ступень гидродинамического сепаратора, при котором, во-первых, образуется турбулентный режим в первой 17 ступени, а во-вторых, уровень воды в осадочной емкости 20 при включенном приводном шнеке 33 обеспечивает наполнение осадочной емкости 20 и переливание промывочной жидкости через стенку 21 в секцию 22.

По мере наполнения съемной диафрагмы 23 органическими примесями отверстия диафрагмы забиваются, процеживание промывочной жидкости затрудняется, и ее уровень в секции 22 постепенно повышается; по достижении уровня патрубка 26 промывочная жидкость начинает процеживаться через диафрагму патрубка 26 и вытекать через него, попадая в водосборник 27. Этот момент является сигналом для остановки шелушильной машины 5 и съема диафрагмы 23 для очистки от осевших примесей, после чего прочищенная диафрагма 23 устанавливается в секцию 22 и запускается шелушильная машина 5.

Таким образом, зерно эффективно, но мягко очищается от минеральных и органических примесей, промывается и полностью от них отделяется.

Очищенное и промытое зерно в емкости 40 заливают жидкой средой, взятой в соотношении до 0,9 литра на 1 кг зерна.

В качестве жидкой среды может быть использована жидкая среда с заданными рецептурой свойствами (питьевая вода, активированная вода, вода с добавлением экстрактов различных растений и т. д. , сыворотка и т. п. ), использование которых заданы технологическим регламентом с целью улучшения физических свойств будущего продукта, например теста, и, соответственно, повысить пористость, например изготовленного из этого теста зернового хлеба. При этом для повышения биологической ценности зерна возможно введение в водную среду различных питательных компонентов (пищевых биологических добавок, солей). Конкретный состав жидкой среды, ее количество, температура и время прорастания зерна заданы технологическим процессом. В нашем примере использована питьевая вода.

Количество необходимых емкостей 40 для проращивания зерна рассчитывают исходя из общего количества производимого конечного продукта из зерновой массы на данный день (смену) с учетом норм расхода сухого зерна на единицу конечного продукта.

Перед загрузкой очищенного и промытого зерна в емкость 40 устанавливают перфорированную трубку 43 системы подачи воздуха с патрубком 44 для последующего подсоединения к гибкому шлангу 45 подачи сжатого воздуха от компрессора.

Подготовленные емкости 40 для проращивания зерна помещают в изотермическую камеру 46.

В изотермической камере 46 зерно находится при равномерной по всему объему проращиваемого зерна постоянной температуре 35-40^oС в течение 24 часов до достижения заданной стадии прорастания. Эта стадия прорастания зерна определяется совокупным показателем достижения влажности зерна не менее 38%, кислотности жидкой среды 2-12 градусов и уменьшением количества клейковины на 10% от начального содержания ее в сухом зерне.

Эту стадию (состояние) проращенного зерна можно определить ускоренным эмпирическим путем - нажатием набухшего зерна двумя пальцами без приложения особых усилий, при этом доведенное до заданной кондиции проращиваемое зерно легко сплющивается и из него выскакивает зародыш вместе с влажной массой эндосперма белого цвета.

Для обеспечения процесса прорастания в массу зерна регулярно подают воздух, например, либо периодически сливая жидкую среду, в которой находится зерно, и аккуратно его перемешивая с помощью, например, навесного перемешивающего органа, либо подавая воздух в емкость 40 для проращивания зерна посредством системы подачи сжатого воздуха.

В изотермической камере 46 устанавливают температурный диапазон от 25 до 40^oС, при этом образуется высокая относительная влажность, что обеспечивает хорошие условия для быстрого проращивания во всех слоях зерна в емкости для проращивания, включая и верхние слои, при относительно равномерном доступе воздуха по всему объему проращиваемого зерна.

При использовании системы подачи сжатого воздуха в емкости 40 с проращиваемым зерном и водой осуществляют следующие действия: включают компрессор, подсоединяют к патрубку 44 системы подачи воздуха емкости 40 гибкий шланг 45, который может являться одним из отводов, открывают кран патрубка 44. Сжатый воздух под заданным давлением через гибкий шланг 45 и патрубок 44 подается в перфорированную трубку 43, расположенную в массе проращиваемого зерна, а оттуда равномерно подается в проращиваемое зерно, обеспечивая процесс проращивания. При этом давление подачи сжатого воздуха устанавливают выше атмосферного давления.

В качестве упрощенной системы подачи сжатого воздуха в проращиваемое зерно можно использовать подключенный к стандартному компрессору сжатого воздуха гибкий шланг 45 с металлическим наконечником, который погружают в проращиваемое зерно до дна емкости 40.

По достижении зерном заданной стадии проращивания избыточная жидкая среда, если таковая осталась в емкости 40 для проращивания, сливается через сточный кран 41, при этом проращенное зерно задерживается перфорированной диафрагмой 42.

Проращенное зерно затем промывают холодной питьевой водой от остатков кислотной жидкой среды, в которой зерно проращивалось.

Далее проращенное зерно перегружают в промежуточный бункер 52 модуля 3 измельчения зерна. В нашем примере мы используем два измельчителя 51 зерна. Посредством, например, стационарного двухрукавного или приводного однорукавного промежуточного бункера 52, как это показано в нашем примере, последовательно загружаются зерном загрузочные камеры двух измельчителей 51, каждый из которых выполнен с обеспечением получения зерновой массы.

Загруженное зерно приводным подающим шнеком 54 доставляется к первой ступени измельчителя 51 зерна, состоящей из опорной 59 решетки, лопастного ножа-нагнетателя 64 и решетки 61. На этой ступени в зоне контакта режущей головки 68 лопасти ножа-нагнетателя 64 и опорной 59 решетки происходит резание зерна на крупные частицы, которые затем под воздействием нагнетательной плоскости 70 экструдируются через отверстия решетки 61 во вторую ступень, образованную решеткой 61, лопастным ножом-нагнетателем 65 и решеткой 62. При этом в зоне контакта режущей головки 69 и решетки 61 крупные частицы зерна дополнительно измельчаются. Поступившие из первой ступени измельчения грубые частицы в зоне контакта режущей головки 68 лопасти ножа-нагнетателя 65 и решетки 61 режутся на более мелкие частицы, которые затем экструдируются в третью ступень, где в зоне контакта рабочей головки 68 лопасти ножа-нагнетателя 66 и решетки 62 режутся на еще более мелкие частицы. При этом в зоне контакта режущей головки 69 и решетки 63 частицы зерна также дополнительно измельчаются.

Таким образом, обеспечен устойчивый режим движения получаемой зерновой массы из одной ступени в другую, что позволило избежать проскальзывания зерновой массы в корпусе измельчителя зерна и нагрева зерновой массы выше 40^oС. Кроме того, лопастной нож-нагнетатель может быть установлен в измельчающем приспособлении любой стороной, т. к. при любой его установке взаиморасположение плоскостей лопастей ножа-нагнетателя к соответствующим решеткам всегда одинаково.

В нашем примере показан трехступенчатый измельчитель зерна. Количество ступеней измельчения выбирают в зависимости от необходимой степени измельчения.

Готовая зерновая масса из измельчителя 51 зерна поступает в емкость для сбора полученной зерновой массы, например в стандартную дежу, как показано в нашем примере, или на ленточный или шнековый транспортер (не показан), для последующей подачи к технологическому месту переработки в конечный продукт.

Пример 1.

Для производства конечного продукта, например зернового хлеба, в количестве 5000 кг необходимо взять 3700 кг исходного зерна с учетом нормы выхода готового продукта 135% к массе исходного зерна.

В качестве зерна использовано вызревшее зерно мягкой пшеницы, например, сорта Идеал район Добруджа (Болгария) с неповрежденной семенной оболочкой и ненарушенным ее хиалиновым слоем. Исходная влажность 10,2% и содержание клейковины 21,6%.

Поступившее зерно пшеницы в количестве 3700 кг последовательно засыпают в дежу блока 37 предварительного увлажнения зерна по 100 кг, используя для этого три оборотные дежи. При этом зерно в каждой деже равномерно увлажняют 5 литрами воды, разбрызгивая ее равномерно по поверхности зерна в деже, после чего зерно в этой деже перемешивается в течение 10 минут с помощью навесного перемешивающего устройства 39, например традиционного тестомеса. Затем зерно в этой деже отвалаживают в течение еще 10 минут, оставив его в покое. При отвалаживании зерна в первой деже аналогично увлажняют и перемешивают зерно в следующей деже.

После отвалаживания зерно из первой дежи блока 37 предварительного увлажнения зерна с помощью традиционного дежеопрокидывателя 4 засыпают в бункер шелушильной машины 5, где его подвергают поверхностной очистке безударным способом со снятием части поверхностного слоя плодовой оболочки зерна с сохранением семенной оболочки, ее хиалинового слоя и зародыша. После очистки зерна осталось 55 кг удаленных при шелушении зерна частиц, что с учетом увлажнения зерна и повышенной влажности удаленных частиц составляет 1,49% от массы исходного зерна.

По мере очистки зерна в шелушильной машине 5 оно непрерывно подается в гидродинамический сепаратор 7, где обрабатывается турбулентным потоком воды с осаждением тяжелых частиц минеральных примесей в зерне (осколки камней, песок, металлические и стеклянные примеси). Очищенное от минеральных примесей зерно подается с водой в осадочную емкость 20 с ламинарным потоком воды, который захватывает легкие органические примеси (стебельки соломы, оболочка колосков, семена травы и т. п. ) и уносит их, переливаясь в секцию 22.

Очищенное от минеральных и органических примесей зерно оседает на дно осадочной емкости 20, где захватывается вместе с водой приводным шнеком и интенсивно промывается в воде, поднимаясь в трубе устройства 6 для промывки поверхности зерна. При этом отработанная промывочная вода отводится через сито посредством желоба 36 в водосборник 27.

Промытое очищенное зерно через разгрузочное окно устройства 6 для промывки поверхности зерна подается в емкости 40 модуля 2 проращивания зерна. При этом зерно дозируют для отдельных партий проращивания по объемному принципу, исходя из количества зерна, необходимого для одного технологического цикла производства конечного продукта. В данном примере за одну выпечку в ротационной печи получается 500 булочек зернового хлеба весом по 400 г или 200 кг зернового хлеба за одну выпечку, т. е. всего производится 25 выпечек, для которых необходимы 25 емкостей для проращивания зерна. При этом в каждую емкость 40 загружают по 150 кг исходного очищенного зерна, отмеряя его количество по нанесенным на стенке емкости 40 меткам для объемного измерения количества загружаемого для проращивания зерна.

Зерно в емкости 40 для проращивания заливают теплой питьевой водой с температурой 40^oС в количестве 105 л воды, которое рассчитано исходя из соотношения 0,7 литра на 1 кг зерна.

Емкости 40 с зерном и водой с интервалом в 30 минут помещают в изотермическую камеру 46 туннельного типа, где автоматически поддерживается температура в диапазоне от 35 до 40^oС.

Для проращивания к зерну подают сжатый воздух через гибкий шланг 45 на дно емкости для проращивания зерна.

Проращивание зерна осуществляют до достижения зерном влажности 45% и кислотности жидкой среды 8 градусов Неймана в течение 19 часов, содержание клейковины уменьшилось на 7% по отношению к исходному и составило 20,1%.

Через 19 часов после помещения каждой из емкостей 40 для проращивания зерна с интервалом в 30 минут емкости 40 выкатывают из изотермической камеры 46, остаток воды в количестве 10 литров из емкости 40 сливают, проращенное зерно промывают от остатков кислотной среды холодной питьевой водой. После этого проращенное зерно перегружают в промежуточный бункер 52 и загружают в два параллельно работающих измельчителя 51 зерна, которые измельчают каждую порцию проращенного зерна за 25 минут, после чего измельчители 51 останавливают на 5 минут и запускают вновь для измельчения порции зерна из следующей емкости 40.

Масса проращенного зерна в каждой емкости 40 составила 245 кг при влажности 45%. Количество зерновой массы, полученной после измельчителей, составила 240 кг с максимальным размером частиц не более 0,4 мм, при этом в процессе измельчения выделилось 5 литров жидкой фракции.

Получаемые каждый раз 240 кг зерновой массы подаются в дежу для замеса теста для зернового хлеба согласно рецептуре с последующей его разделкой, формовкой, расстойкой и выпечкой, в результате чего за 25 выпечек произведено 5000 кг зернового хлеба с приятным запахом запеченного проращенного зерна и отличным неповторимым вкусом запеченных фибров зерна, эластичным пористым мякишем светло-коричневого цвета, с красивой золотисто-коричневой корочкой и с высоким подъемом хлеба.

Исследование образцов полученного таким образом зернового хлеба в аккредитованной лаборатории г. Софии показало следующие результаты достижения комплексного показателя: содержание белка - 8,9% с улучшенным аминокислотным составом белка; повышенное содержание витаминов B1, B6, РР и Е (до 0,4 мг на 100 г продукта) и микроэлементов (цинк, медь, хром, калий и др. ); количество пищевой клетчатки составило 12,2%.

Пример 2.

Аналогично примеру 1 в тех же производственных условиях изготавливается 5000 кг ржано-пшеничного зернового хлеба с рецептурным соотношением ржи и пшеницы 1: 2, для производства которого также необходимо взять 3700 кг зерна в соответствующей пропорции: 1200 кг ржи и 2500 кг пшеницы.

С учетом различий временных характеристик проращивания зерна ржи и пшеницы их поверхностную очистку и промывку и проращивание ведут двумя раздельными параллельными технологическими потоками. При этом на основе предварительно полученных эмпирических данных устанавливаются следующие температурные диапазоны в соответствующих изотермических камерах: для пшеницы - 35-40^oС, а для ржи - 25-30^oС, с тем, чтобы время проращивания пшеницы составило 19 часов, а ржи - 14 часов.

В этом случае поверхностная очистка и промывка зерна организованы на одном комплекте оборудования: сначала для пшеницы, а потом для ржи, так как с учетом производительности шелушильной машины и устройства промывки зерна 500 кг в час время поверхностной очистки и промывки данной партии зерна пшеницы составило 5 часов. При этом емкости для проращивания зерна пшеницы по 200 кг в каждой размещаются в соответствующей изотермической камере с интервалом в 30 минут в течение 5 часов (всего 12 емкостей по 200 кг зерна и одна емкость с остатком 100 кг зерна пшеницы). После очистки и начала проращивания зерна пшеницы сразу начинают очищать зерно ржи на том же комплекте оборудования, при этом емкости для проращивания ржи с интервалом в один час размещают в другой изотермической камере (всего 6 емкостей по 200 кг ржи, заполняемых непрерывно за три часа, заливаемых теплой водой и закатываемых в изотермическую камеру для проращивания с интервалом в 1 час, т. е. всего за 6 часов).

Таким образом, за одну смену (8 часов) работы шелушильной машины и устройства промывки поверхности зерна удалось подготовить все емкости для проращивания заданного количества пшеницы и ржи. Важно отметить, что в случае увеличения сменного производственного задания в два раза (10000 кг ржано-пшеничного зернового хлеба из 7400 кг зерна пшеницы и ржи в том же соотношении) понадобилось бы два независимых модуля поверхностной очистки зерна, в одном из которых 6 часов подготавливалось бы зерно ржи, а в другом 10 часов - зерно пшеницы (с учетом 8-часовой смены второй модуль поверхностной очистки зерна обрабатывал бы пшеницу 8 часов, а остаток пшеницы на два часа работы модуля мог быть обработан на освободившемся первом модуле после обработки ржи).

В рассматриваемом примере подбор соотношения времени проращивания зерна пшеницы и ржи позволил через 19 часов после заполнения первой емкости зерном пшеницы и через 14 часов после заполнения первой емкости зерном ржи начать одновременное измельчение их содержания. При этом измельчение велось на трех измельчителях, два из которых одновременно измельчали проращенное зерно пшеницы, а один измельчитель - зерно ржи.

Далее загружались два измельчителя из первой емкости с зерном пшеницы, а третий измельчитель - зерном ржи из первой емкости с зерном ржи. Выход зерновой массы пшеницы и ржи раздельно дозировался (взвешивался) и подавался в одну дежу для замеса теста в общем количестве 240 кг в заданном рецептурой соотношении ржи и пшеницы. Через 30 минут после измельчения проращенного зерна пшеницы из первой емкости из изотермической камеры извлекают вторую емкость с проращенным зерном пшеницы и продолжают измельчение зерна пшеницы двумя измельчителями, к этому моменту в первой емкости с проращенным зерном ржи осталась половина неизмельченного проращенного зерна.

Таким образом, за один час из двух емкостей с проращенным зерном пшеницы и одной емкости с зерном ржи на трех измельчителях получают последовательно три дежи с зерновой массой ржи и пшеницы в соотношении 1: 2. Выпечку зернового хлеба в данном примере осуществляют на двух ротационных печах с временем одной выпечки 30 минут на каждой печи.

В результате получен конечный продукт - ржано-пшеничный зерновой хлеб в количестве 5000 кг с высокими органолептическими показателями аналогично примеру 1 с разницей в цвете мякиша и корочки (имеют чуть более коричневый оттенок) и более душистым запахом и приятным вкусом.

Следует отметить, что во втором примере получено повышенное количество белка и его более качественный аминокислотный состав, а также увеличение количества пищевой клетчатки до 19,1%.

Изобретения могут быть использованы для производства в промышленных количествах зерновой массы из проращенного (доведенного до начальной стадии прорастания) зерна со стабильными от партии к партии заданными свойствами, с повышенной пищевой и биологической ценностью и высокими органолептическими показателями произведенных из нее таких конечных продуктов питания, как макаронные изделия, хлеб, в том числе и хлебобулочные изделия (булочки для бургеры, багеты, хлебные палочки, питы, сухари, сушки, кроасанты, пряники и т. д. ).

Реферат

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству макаронных изделий, хлеба, в том числе и хлебобулочных изделий. В качестве зерна используют вызревшее зерно с семенной оболочкой и с неповрежденным ее хиалиновым слоем. Способ включает следующие операции. Перед очисткой зерна от примесей его подвергают шелушению на шелушильной машине. Машина выполнена с обеспечением возможности снятия частиц поверхностного слоя плодовой оболочки в количестве до 5% от первоначальной массы зерна без повреждения хиалинового слоя семенной оболочки зерна и с сохранением его зародыша. Проращивание зерна ведут в жидкой среде в емкостях модуля проращивания зерна при подаче воздуха в проращиваемое зерно до начала стадии интенсивного уменьшения клейковины. Измельчение пророщенного зерна ведут с обеспечением возможности получения мелкодисперсной зерновой массы с температурой, не превышающей температуру денатурации ее белка в измельчителе. Каждая лопасть ножа-нагнетателя в измельчителе имеет режущие головки и тело с нагнетательными плоскостями. Комплект оборудования для производства зерновой массы содержит устройство для очистки зерна от примесей, выполненное в виде многокаскадного гидродинамического сепаратора. Первая и последующие ступени сепаратора выполнены в виде переливных емкостей с обеспечением возможности создания турбулентного потока промывочной среды в первой ступени. Последняя его ступень выполнена с обеспечением возможности создания ламинарного потока промывочной среды и установлена с обеспечением возможности стыковки с устройством для промывки поверхности зерна. Измельчитель зерна содержит корпус с загрузочной камерой, подающий шнек, решетки, между которыми размещены ножи. Ножи выполнены лопастными и закреплены на валу приводного шнека. Каждая лопасть ножа имеет обращенные к решеткам режущие головки, каждая из которых выступает в сторону соответствующей решетки и контактирует с ней, и тело с нагнетательными плоскостями. Поверхности противоположных сторон лопасти, обращенные к соответствующим решеткам, выполнены повернутыми относительно друг друга на 180^o вокруг продольной оси лопасти. Направление увеличения расстояния между решеткой и нагнетательной плоскостью тела лопасти и направление вращения шнека при виде со стороны выхода зерновой массы совпадают. Это обеспечивает получение в промышленных количествах зерновой массы из пророщенного зерна со стабильными от партии к партии заданными свойствами, с повышенной пищевой и биологической ценностью и высокими органолептическими показателями произведенного из нее конечного продукта. 3 с. и 26 з. п. ф-лы, 8 ил.

Формула