Известно, что от совершенства шелушильно-шлифовальных машин и процессов во многом зависят качество, ассортимент и выход вырабатываемой крупы.

Рабочими органами вальцедекового станка, используемого для шелушения гречихи и проса, служат горизонтальный абразивный валок (цилиндр) и неподвижно закрепленная у валка дека, образующие клиновидную (для проса) либо серповидную (для гречихи) форму рабочей зоны. Зерно в станке шелушится в рабочей зоне в результате действия сил сжатия и трения (скольжение с качением) со стороны валка и деки.

Минимальный зазор между валком и декой (при жесткой деке) должен быть больше размера ядра, чтобы исключить его дробление. Примыкающая к валку рабочая поверхность деки обычно очерчивается тем же радиусом, что и валок. Это позволяет получать кривизну ее поверхности путем притирки о вращающийся валок.

На эффективность шелушения зерна влияют диаметр и окружная скорость валка, размер и форма рабочей зоны, материал валка и деки, фракционный состав зерна (по крупности) и др. Диаметр валков составляет 500 и 600 мм, длину рабочего отрезка дуги деки принимают от 180 до 300 мм. Валок изготавливают из абразивных материалов или естественного (песчаникового) камня и придают ему окружную скорость от 10 до 15 м/с. Периодически производят насечку валков, чтобы обеспечить требуемую эффективность шелушения. Для шелушения проса деку изготавливают из резинотканевых пластин (редко кожи), а для гречихи — из песчаникового камня или заливкой абразивной массой.

Опыт эксплуатации вальцедековых станков показывает, что при шелушении проса лучшие результаты получаются с использованием деки длиной 300 мм при окружной скорости валка 14,5 м/с. При шелушении гречихи применяют деки длиной 200 мм с окружной скоростью валка 12...14м/с, причем гречиху перед шелушением сортируют на шесть фракций и каждую фракцию обрабатывают на отдельном станке.

Процесс шелушения в станке происходит следующим образом. Из питающего механизма зерно направляется в рабочий зазор между абразивным валком и декой, взаимное расположение которых устанавливают при помощи специальных регулировочных устройств, позволяющих изменять расстояние между ними в необходимых пределах. Совместное действие сил сжатия и трения приводе к деформации и разрушению наружных покровов проса и гречихи. Однако эффективность такого способа шелушения сравнительно низкая. Это связано с получаемым повышенным процентом дробления и измельчения ядра и значительными энергетическими затратами, обусловленными преодолением сил сопротивления (трения) шелушению. Например, удельное энергопотребление при шелушении проса 4,0-4,5 кВт*ч/т. Кроме того, не все зерна, находящиеся в рабочей зоне, попадают в равные условия, так как более крупные подвергаются интенсивному силовому воздействию со стороны валка и деки, а мелкие проходят рабочую зону и остаются нешелушеными. Количество нешелушеных зерен резко возрастает, если наносимые на валок и деку (для гречихи) бороздки (насечки) истираются. Это снижает пропускную способность машины, увеличивает выход дробленых зерен и мучки, а следовательно, возрастают потери исходного сырья и ухудшается качество вырабатываемой крупы. Одним из направлений совершенствования процесса шелушения гречихи и проса является использование кратковременного действия сил сжатия и сдвига, которое достигается парой валков, установленных с зазором, покрытых резиновым слоем определенной твердости и вращающихся навстречу друг другу с различной окружной скоростью. Благодаря такому способу обеспечивается высокая эффективность шелушения гречихи и проса.

Кроме того, применение обрезиненных (эластичных) валков позволяет обрабатывать зерно различной крупности, благодаря чему исключается необходимость сортировать исходное сырье перед шелушением на фракции.

Другой разновидностью машин, в которых зерно подвергают шелушению силами сжатия и трения (качение со скольжением), являются шелушильные постава. В этих машинах зерно шелушится между двумя дисками с регулируемым зазором. Рабочая поверхность дисков покрыта абразивной массой. Наиболее распространены шелушильные постава с нижним бегуном, имеющие вертикальный вал, на который устанавливают абразивный диск (бегун), а верхний диск параллельно нижнему закрепляют неподвижно. Окружная скорость вращающегося абразивного диска находится в пределах 16...20м/с. Зазор между абразивными дисками регулируют, поднимая и опуская вал. Зерно вводится в зазор через отверстие, предусмотренное в центре верхнего диска, и благодаря центробежной силе перемещается по кривой в форме спирали.

Шелушильными поставами производства ГДР оборудованы некоторые предприятия крупяной промышленности, где производится переработка риса и овса в крупу.

Основные недостатки шелушильных поставов следующие: невысокая производительность; низкая технологическая эффективность, так как зерно подвергается воздействию жестких абразивных поверхностей, путь обработки имеет большую протяженность, в результате чего содержание дробленых зерен (например, риса) после первого пропуска составляет 5...10 %; высокий удельный расход энергии на процесс шелушения — 3,5... 4,6 кВт*ч/т; сравнительно большая материалоемкость конструкции; вращение вертикальному валу передается с помощью конического редуктора, что усложняет ремонт и обслуживание машины.

Указанные недостатки связаны с тем, что принцип действия этих машин несовершенен и недостаточно полно учитывает физико-механические и структурно-биологические особенности зерна риса и овса. Очевидно, для риса, имеющего хрупкие цветковые пленки, не сросшиеся с ядром, целесообразно применять при шелушении кратковременное действие сил сжатия и сдвига. Такое действие, как указывалось выше, обеспечивается в машинах с обрезиненными валками типа А1-ЗРД, которыми в настоящее время оснащены все рисозаводы страны. Основное направление в совершенствовании этих машин: повышение износостойкости валков до 24...300 ч с применением полиуретановых покрытий и надежности привода.

Трудность освобождения ядра овса от цветковых пленок состоит в том, что внутренняя (нижняя) цветковая пленка плотно и глубоко охватывает ядро (не срастаясь с ним), заходя на его боковые стороны, а наружная (верхняя) пленка охватывает, в свою очередь, внутреннюю пленку на значительном протяжении, образуя соединение в виде "замка"; ядро овса вязкой консистенции и зазор между ним и пленками заполнен ворсинками (волосками).

Такие особенности строения зерна овса вызывают необходимость применять для его шелушения машины, учитывающие эту специфику. Кроме поставов, овес шелушат на обоечных машинах, где пленки отделяются в результате многократно повторяющихся ударов вращающимися бичами (лопастями) , которые отбрасывают зерно (овес) на твердую (абразивную либо металлическую) поверхность. Благодаря небольшому уклону бичей в осевом направлении (8 ) и под действием непрерывно поступающего в абразивный цилиндр овса происходит перемещение его по некоторой винтовой траектории вдоль образующей цилиндра.

Окружная скорость бичей 20...22 м/с, зазор между бичами и абразивной поверхностью 20...22 мм. Предварительно перед шелушением овес делят на две фракции: крупную (сход с сита с отверстиями размером 2,2x20 мм) и мелкую (сход с сита с отверстиями размером 1,8 х 20 мм). Однако режим работы обоечных машин не может быть отрегулирован в такой степени, чтобы обеспечить оптимальные условия воздействия рабочих органов на всю массу зерен, отличающихся по размерам, влажности, консистенции ядра, пленчатости и др. Существенный недостаток машин — выход большого количества дробленого и измельченного зерна.

Очевидно, для переработки овса необходимо использовать машины с принципом действия, более полно учитывающим его структурно-механические и биологические особенности. Проведенные на овсозаводе экспериментальные исследования показали, что одним из эффективных является рабочий процесс, в котором реализуется совместное действие сил инерции (центробежных, кориолисовых) и удара, осуществленный в машинах А1-ДШЦ.

Структурно-механические характеристики зерна, имеющего прочную связь оболочек с ядром (ячмень, горох, пшеница, кукуруза и др.), показывают, что для эффективного отделения цветковых пленок, плодовых и семенных оболочек необходимо использовать принцип обработки, основанный на интенсивном трении продукта в зазоре между вращающимися абразивными кругами и неподвижным перфорированным цилиндром, а также зерен между собой при заполненном рабочем объеме машины. В этих машинах время обработки в рабочем объеме можно регулировать с помощью выпускных устройств и получать оптимальную эффективность в зависимости от требований технологии производства крупы.

Машины, работающие на указанном принципе, как правило, непрерывного действия. Их изготавливают с вертикальным либо горизонтальным расположением рабочих зон. Особенностью машин с горизонтальным расположением рабочих зон является наличие специального устройства (шнекового механизма), обеспечивающего принудительную интенсивную подачу продукта в рабочую зону, что наряду с эффективностью процесса шлифования приводит к повышенному дроблению и измельчению зерна.

Дальнейшее совершенствование конструкций шелушильно-шлифовальных машин этого типа пойдет по пути создания образцов с вертикальным расположением рабочих органов, благодаря чему упрощается подача продукта в зону обработки и уменьшаются потери зерна в виде дробленки и мучки, так как продукт не испытывает больших напряжений. Кроме того, требуемую эффективность обработки в указанных типах машин можно регулировать путем изменения частоты вращения главного вала и числа абразивных кругов.

Весьма важной проблемой в отмеченных типах машин является увеличение износостойкости перфорированных цилиндров. Повысить надежность и долговечность этого рабочего органа — актуальная задача для машиностроителей.

Одно из направлений в создании шелушильных машин — применение высокоскоростной воздушной струи в тех случаях, когда необходимо исключить строгое соблюдение геометрических соотношений между продуктом и рабочими органами (зазоры, размеры зерновок и др.). При этом обеспечивается комплексное воздействие струи на обрабатываемый продукт (силы инерции, перепад давлений, скачки уплотнений и др.), в результате чего достигается требуемая эффективность.

Установки, работающие на этом принципе, могут быть эффективными в тех случаях, когда стоимость обрабатываемого сырья в сравнении с затратами энергии в несколько раз выше, а также когда иными средствами невозможно достигнуть требуемой эффективности.

Совершенствование и создание более прогрессивного технологического оборудования позволят разрабатывать и внедрять новые высокоэффективные процессы производства различных видов круп, а также улучшать качество и выход готовой продукции. [2]

Пищевая ценность

Качество товаров является одной из основополагающих характеристик, оказывающих решающее влияние на создание потребительских предпочтений и формирование конкурентоспособности. Под качеством пищевых продуктов понимают совокупность свойств,
отражающих способность продукта обеспечивать органолептические характеристики, потребность организма в пищевых веществах, безопасность его для здоровья, надежность при изготовлении и хранении. Основными свойствами продовольственных товаров, которые определяют их полезность и способность удовлетворять потребности человека в питании, являются пищевая ценность, физические и вкусовые свойства и его сохраняемость.

Пищевая ценность — это сложное свойство, характеризующее всю полноту полезных свойств продукта, т. е. энергетическую, биологическую, физиологическую, органолептическую ценность, усвояемость, доброкачественность.

Важное направление повышения пищевой ценности крупы — производство крупы улучшенной пищевой ценности, различные виды которой вырабатывают из смеси мучнистых продуктов, полученных из риса дробленого (Здоровье, Юбилейная), продела (Пионерская), овсяной недробленой крупы первого сорта (Спортивная) с добавлением обезжиренного сухого молока, сухого яичного белка. Крупу Флотскую, Южную и Сильную также получают смешиванием мучнистых продуктов из различных видов крупы с добавлением обогатителей.

Качество вырабатываемой крупы определяется ее химическим составом, технологическими и потребительскими свойствами. Особенность химического состава крупы состоит в повышенном содержании углеводов (65...77 % на сухое вещество), а также белка, что объясняет высокую калорийность крупы (320...360 ккал в 100 г крупы).

Высокую пищевую ценность имеют также овсяная, рисовая крупа и горох лущеный. В овсяной крупе содержится около 12...13 % белков, в состав которых входят такие незаменимые аминокислоты, как лизин, гистидин, триптофан и др. По пищевой полноценности белки овсяной крупы превосходят белки всех других видов крупы, кроме гречневой и гороха лущеного. Особенность химического состава овсяной крупы заключается в высоком содержании жира (6...7%), клетчатки (1,5...2,8%) и пентозанов (3,0...3,5 %). В овсяной крупе обнаружено высокое содержание минеральных веществ и особенно калия, фосфора, магния и железа в результате попадания в крупу алейронового слоя, оболочек и зародыша. По составу витаминов овсяная крупа уступает гречневой.

Общий химический состав

Пищевая ценность. В табл. 3.1 приведены данные, характеризующие средний химический состав зерна растений, широко возделываемых человеком.

Таблица 3.1.

Средний химический состав зерна, % [8]

Благодаря высокой насыщенности углеводами и множеству ценных питательных веществ крупы стали универсальным диетическим продуктом. Их рекомендуют практически при любом заболевании. Да и с практической точки зрения они хороши: легко и разнообразно готовятся; хорошо соединяются и с мясным бульоном, и с молоком; их углеводы прекрасно усваиваются организмом.