Способ гидротермической обработки зерна сорго Российский патент 2024 года по МПК B02B1/08 

Изобретение относится к области мукомольно-крупяной промышленности и может быть применено преимущественно на заводах по переработке сорго, например, зерна голозерного сорго.

Известен способ гидротермической обработки (ГТО) зерна сорго, включающий пропаривание зерна в течение 1,5-2 мин при давлении пара 0,16-0,18 МПа и последующую сушку в воздушном потоке при температуре 50-70°С до достижения содержания влаги в зерне 13-14% (авторское свидетельство SU 833189 A1, М. кл.³ A23L 1/10).

Основными недостатками способа ГТО зерна сорго являются пониженный выход готовой продукции вследствие недостаточной равномерности пропаривания зерна, особенно при относительно низких уровнях давления пара и длительности пропаривания, и повышенные энергозатраты, во-первых, на получение пара, необходимого на операцию пропаривания зерна, во-вторых, на измельчение ядра при переработке сорго в муку, так как пропаривание вызывает частичные клейстеризацию и тепловую деструкцию крахмала до декстринов, частичную денатурацию белка, что делает структуру ядра более монолитной.

Известен способ ГТО зерна сорго, включающий замачивание зерна воздушно-водяным способом при температуре воды 18-20°С в течение 29 часов до конечной влажности 35-37% с подавлением микрофлоры путем добавления хлорной извести, сушку зерна ИК-лучами при длине волны 0,9-1,1 мкм и плотности лучистого потока 11-13 кВт/м² в течение 2,0-2,5 мин до влажности 28-30%, обработку зерна ИК лучами при длине волны 0,9-1,1 мкм и плотности лучистого потока 20-22 кВт/м в течение 80-90 с до достижения зерном температуры 170-180°С (патент RU 2511347 С1, МПК A23L 1/10 (2006.01), A23L 1/025 (2006.01)).

Недостатками данного способа являются длительность технологического процесса, требующая больших площадей для размещения зерна, вследствие замачивания зерна продолжительный промежуток времени до очень высокой влажности, и повышенные энергозатраты, так как вода, используемая для замачивания зерна, при данном способе заменяется, что требует очистку отработанной воды для дальнейшего использования. Кроме того, наблюдается пониженная экологичность продукции, так как для подавления микрофлоры, развивающейся на влажном зерне, необходимо использовать хлорную известь.

Известен способ производства муки из зерна суданской травы (sorghum sudanense), включающий увлажнение зерна в течение 50-60 минут при температуре воды 20-25°С, тепловую обработку в течение 120-150 минут при температуре 50-55°С, аспирацию, то есть сушку, зерна в течение 400-420 минут при температуре 50-55°С до влажности 7,5-9,5% и его помол (KZ 20310 А4, МПК В02В 3/14, В02В 5/02, В02С 9/00).

К недостаткам данного способа можно отнести удлиненный технологический процесс вследствие использования замачивания и сушки зерна в течение большого промежутка времени, и высокие энергозатраты вследствие длительного размещения большого объема зерна в сушильных установках при постоянном поддержании повышенной температуры и требуемой очистки отработанной воды, что влечет за собой дополнительные затраты энергии.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по техническим свойствам и достигаемому результату (прототипом) является способ ГТО зерна овса, включающий увлажнение зерно водой до влажности 22-23% с последующим скоростным набором вакуума в течение 0,1-0,5 с до остаточного давления 0,045-0,065 МПа. Затем с помощью шнека вакуумной установки производят интенсивное перемешивание зерна, после чего в рабочую камеру установки осуществляют скоростную подачу атмосферного воздуха в течение 0,1-0,5 с. Далее зерно подают в бункера и отволаживают в них в течение 5-7 ч. Затем зерно сушат в сушилке при температуре агента сушки 100-120°С до влажности зерна 11,5-13,0%. (патент RU 2682051 С1, МПК В02В 1/08 (2006.01)).

Основным недостатком описанного способа ГТО является невозможность его использования для зерна сорго ввиду пониженного выхода готовой продукции, так как, во-первых, повышенная влажность зерна после увлажнения ведет к повышению напряжений внутри зерновки сорго и растрескиванию ядра при отволаживании, во-вторых, из-за небольшой длительности отволаживания зерна, обуславливающей недостаточное перераспределение влаги внутри зерновки, в третьих, из-за того, что пересушенное зерно больше дробится при шелушении и шлифовании, что в совокупности снижает выход целого ядра, а также ввиду повышенных энергозатрат на данный процесс, так как пониженная влажность зерна после сушки ведет к увеличению ее продолжительности.

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении изобретения, заключается в создании способа ГТО с повышенным выходом готовой продукции и пониженными энергозатратами.

Решение данной технической проблемы заключается в том, что в способе ГТО зерна сорго, включающем увлажнение зерна водой с последующим скоростным набором вакуума в течение 0,1-0,5 с и заданным остаточным давлением, перемешивание зерна, скоростную подачу атмосферного воздуха в течение 0,1-0,5 с, отволаживание и сушку зерна при температуре агента сушки 100-120°С, согласно изобретению воду подают в количестве, обеспечивающем увлажнение зерна до влажности 21 -22%, и используют остаточное давление при скоростном наборе вакуума до 0,025-0,060 МПа. При этом отволаживание зерна проводят в течение 6-9 часов, а сушку - до влажности зерна 14,5-15,5%.

Таким образом, отличительными признаками предлагаемого способа являются подача воды в количестве, обеспечивающем увлажнение зерна сорго до влажности 21-22%, то есть сниженная, но достаточная влажность зерна сорго после увлажнения, использование при скоростном наборе вакуума сниженного остаточного давления воздуха до 0,025-0,060 МПа, осуществление более длительного отволаживания зерна сорго в течение 6-9 часов, сушку до повышенной влажности зерна, 14,5-15,5%, после сушки. Это позволяет повысить выход готовой продукции и снизить энергозатраты на процесс ГТО зерна сорго путем повышения влажности зерна после сушки, снижающей потери ядра в побочных продуктах шелушения - мучке и дробленке, и уменьшения энергоемкости процесса сушки зерна.

Увлажнение зерна сорго до влажности 21-22% способствует развитию химических процессов, протекающих в ядре во время сушки, таких, как денатурация белковых соединений и клейстеризация крахмала, что способствует увеличению прочности ядра и, как следствие, снижению потерь продукта при шелушения и шлифования зерна, то есть повышению выхода готовой продукции. При снижении влажности после увлажнения ниже 21% зерно является излишне хрупким, и наблюдаются потери части ядра в побочных продуктах шелушения и шлифования зерна. Повышение влажности зерна после увлажнения выше 22% ведет к увеличению энергозатрат на процесс сушки до заданного уровня влажности зерна после сушки, так как требуется увеличение температуры агента сушки или продолжительности сушки.

Остаточное давление, равное 0,025-0,060 МПа, является оптимальным, так как остаточное давление ниже 0,025 МПа ведет к большему растрескиванию ядра вследствие резкого перепада давления при наборе вакуума и при подаче атмосферного воздуха, что вызывает снижение выхода готовой продукции при шелушении и шлифовании зерна за счет увеличения выхода побочных продуктов - мучки и дробленки, а при остаточном давлении более 0,06 МПа проникновение влаги в зерно на этапе увлажнения проходит в недостаточной мере, что ведет к дополнительному увеличению длительности отволаживания, сопровождающемуся снижением прочности ядра вследствие развития процесса тре-щинообразования, и, в конечном итоге, к снижению выхода целого ядра при шелушении и шлифовании зерна, а, следовательно, и выхода готовой продукции.

Длительность отволаживания зерна сорго, равная 6-9 часов, способствует завершению процессов распределения влаги внутри зерновки и является оптимальной. Отволаживание зерна сорго менее 6 часов приводит к недостаточному распределению влаги и, как следствие, увеличению внутренних напряжений в ядре и растрескиванию ядра во время сушки, что увеличивает долю побочных продуктов и снижает выход целого ядра. Отволаживании зерна сорго более 9 часов существенно не повышает выход целого ядра, однако увеличивает длительность всего технологического процесса.

Сушка зерна сорго до влажности 14,5-15,5% является оптимальной, и вкупе с предыдущими операциями ГТО способствует достаточному укреплению ядра, вызванному частичной денатурацией белковых соединений сорго, а также клейстеризацией крахмала, что снижает потери ядра при шелушении и шлифовании зерна; кроме того, сушка при данных режимах улучшает потребительские свойства продуктов переработки зерна сорго - появляются приятные сладковатый вкус и запах. Также сушка зерна сорго до влажности 14,5-15,5% увеличивает стойкость при хранении готовой продукции. Сушка до влажности зерна после сушки ниже 14,5% приводит к излишнему пересушиванию ядра и снижению разности влажности оболочек и ядра, что затрудняет шелушение и шлифование - ядро растрескивается, оболочки плохо отделяются от ядра, возрастает количество побочных продуктов и снижается выход готовой продукции. Сушка до влажности зерна после сушки выше 15,5% увеличивает пластичность оболочек, что также ухудшит шелушение и шлифование зерна; кроме того, такая влажность готовой продукции выше допустимой стандартами и соответственно конечный продукт переработки быстрее портится.

Способ ГТО зерна сорго заключается в увлажнении зерна водой в количестве, обеспечивающем увлажнение зерна до заданного уровня, последующем скоростном наборе вакуума, перемешивании зерна, дальнейшей скоростной подаче атмосферного воздуха, отволаживании зерна в бункерах и сушке в сушилке.

Способ ГТО зерна сорго осуществляется следующим образом.

Зерно сорго после очистки увлажняют, направляя в рабочую камеру вакуумной установки шнекового типа, в которую подают воду в количестве, обеспечивающем увлажнение зерна до влажности 21-22%, и осуществляют последующий скоростной набор вакуума в течение 0,1-0,5 с до остаточного давления 0,025-0,060 МПа. Далее проводят интенсивное перемешивание зерна в установке с помощью шнека, после чего осуществляют скоростную подачу атмосферного воздуха в течение 0,1-0,5 с в рабочую камеру установки. Далее зерно отправляют в бункера и отволаживают в них в течение 6-9 часов. Затем зерно сушат в сушилке в псевдоожиженном слое при температуре агента сушки 100-120°С до влажности 14,5-15,5%. После ГТО зерно направляют на шелушение и шлифование и далее в соответствии с принятой технологией получения крупы или муки.

Таким образом, использование предложенного способа ГТО зерна сорго позволяет повысить выход готовой продукции и снизить энергозатраты на осуществление процесса ГТО.

Изобретение относится к области мукомольно-крупяной промышленности и предназначено для использования преимущественно на заводах по переработке сорго, например зерна голозерного сорго. Способ включает увлажнение зерна водой с последующим скоростным набором вакуума в течение 0,1-0,5 с и заданным остаточным давлением, перемешивание зерна, скоростную подачу атмосферного воздуха в течение 0,1-0,5 с, отволаживание и сушку зерна при температуре агента сушки 100-120°С. Воду подают в количестве, обеспечивающем увлажнение зерна до влажности 21-22%. Используют остаточное давление при скоростном наборе вакуума до 0,025-0,060 МПа. При этом отволаживание зерна проводят в течение 6-9 часов, а сушку - до влажности зерна 14,5-15,5%. Способ позволяет повысить выход готовой продукции и снизить энергозатраты на осуществление процесса гидротермической обработки.

Способ гидротермической обработки зерна сорго, включающий увлажнение зерна водой с последующим скоростным набором вакуума в течение 0,1-0,5 с и заданным остаточным давлением, перемешивание зерна, скоростную подачу атмосферного воздуха в течение 0,1-0,5 с, отволаживание и сушку зерна при температуре агента сушки 100-120°С, отличающийся тем, что воду подают в количестве, обеспечивающем увлажнение зерна до влажности 21-22%, используют остаточное давление при скоростном наборе вакуума до 0,025-0,060 МПа, при этом отволаживание зерна проводят в течение 6-9 часов, а сушку - до влажности зерна 14,5-15,5%.