Виробництво крупи на крупорушках сільськогосподарського типу

Процес переробки зерна на крупорушках сільськогосподарського типу полягає в очищенні партії зерна від домішок, сортуванні за крупністю, лущенні та відокремленні ядра від плівок, обробці ядра, сортуванні готової продукції. Для очищення зерна від домішок застосовують зерноочисні машини, робота яких ґрунтується на використанні різних властивостей зерна і домішок. До таких машин належать: повітряні сепаратори (для виділення домішок, які відрізняються від зерна аеродинамічними властивостями); повітряно-решітні сепаратори (для виділення домішок, які відрізняються від зерна розмірами та аеродинамічними властивостями); трієри (установки для виділення домішок, які відрізняються від зерна за довжиною); каменевідбірні машини; магнітні колонки; оббивальні машини. У технологічному процесі істотне значення має сортування зерна після очищення перед лущенням. Партію очищеного зерна розділяють на фракції за крупністю, що полегшує відокремлення від зерна зовнішніх оболонок в лущильних машинах. Чим краще розсортоване зерно, тим виший ефект роботи машин, оскільки за крупністю зерна встановлюють режим лущення. Крім того, попереднє сортування зерна на фракції підвищує ефективність процесу лущення, зокрема виділення ядра. Кількість фракцій, на які сортують зернову суміш, залежить від характеру і форми робочої зони лущильних машин та умов сортування.

Лущення зерна в круп’яному виробництві — основна технологічна операція виробництва крупи, від ефективності якої залежать вихід і якість виробленої крупи. Основним завданням лущення зерна є максимальне руйнування його зовнішнього покриття з ядром у лущильній машині при збереженні цілісності ядра. Фізико-меха-нічні властивості круп’яного зерна неоднакові, тому дія на нього робочих органів має бути різною, чим і пояснюється різноманітність конструкцій лущильних машин. Існує три способи дії робочих органів на зерно, внаслідок яких руйнуються і виділяються зернові оболонки.

Перший спосіб лущення полягає у стисканні зерна та наступному сколюванні квіткових плівок. Це відбувається між двома досить жорсткими робочими поверхнями, відстань між якими менша за розміри зернин, що забезпечує їх стискання. Коловий рух робочих поверхонь, одна з яких нерухома, а друга рухома або обидві поверхні рухомі, але рухаються з різними швидкостями, приводить до сколювання оболонок та вивільнення ядра. Такий спосіб ефективний для лущення зерна, оболонки якого не зрощені з ядром (рис, просо, овес, гречка). Основні машини, які при цьому використовують, — лущильні посади або вальцьо-декові верстати.

За другого способу лущення плівки відокремлюються внаслідок одноабо багаторазових ударів зернівок об тверду поверхню. Зерно через приймальний патрубок потрапляє на обертові била, які відкидають його на абразивну поверхню. При ударі об абразивну поверхню в зерні частково відокремлюються плодові оболонки, борідки та зародки. Змінюючи кут нахилу обертових бил, можна прискорити або сповільнити проходження зернівок в машині, а змінивши відстань між билами та абразивною поверхнею, — змінити інтенсивність лущення зерна. Цей спосіб використовують переважно для лущення зерна, плівки якого не зрослися з ядром, а ядро досить пластичне і не руйнується при ударі (овес, ячмінь), а також для лущення зерна з крихким ядром при одержанні подрібненої крупи (перлової, ячної). Машини, які працюють цим способом лущення, називаються оббивальними.

Третій спосіб лущення полягає у стиранні оболонок внаслідок тертя зерна об шорстку рухому поверхню. Його застосовують для лущення зерна, плівки якого щільно зрослися з ядром (горох, рис, пшениця, кукурудза). Основна машина — лущильна шліфувальна.

Після лущення зерна одержують суміш різних продуктів, які умовно поділяють на п’ять фракцій: перша (основна) — лущене зерно, або ядро; друга — зерно, що залишається нелущеним; третя — відокремлені зовнішні плівки; четверта — подрібнене ядро; п’ята — борошенце, тобто подрібнені часточки ядер і плівок. Борошенце і подрібнене ядро розділяють при сортуванні на решетах, а лушпиння відвіюють за допомогою аспіраторів. Важливою технологічною операцією у виробництві крупи є розділення суміші лущеного і нелущеного зерна — круповідокремлення. В крупо-відокремлювальних машинах використовують різницю в масі лущених і нелущених зерен, що забезпечує самосортування суміші, за якого лущене зерно опускається в нижні шари суміші, а нелуще-не — залишається на поверхні. Як правило, лущене зерно (ядро), за винятком гречки, — це напівфабрикат. Ядро стає крупою після шліфування та полірування, тобто після відокремлення оболонок, що залишилися, і частини алейронового шару. У процесі шліфування поступово стираються зовнішні частинки ядра внаслідок інтенсивного тертя об абразивну або іншу жорстку поверхню та взаємного тертя ядер. Полірування переважно поліпшує зовнішній вигляд крупи, при цьому з поверхні ядра видаляється борошенце, що залишилося після шліфування, згладжуються подряпини, крупа стає світлішою. Для полірування застосовують ті самі машини, що й для шліфування, використовуючи дрібніший абразивний матеріал.

На сучасних круп’яних заводах поряд з механічною обробкою зерна застосовують гідротермічну обробку — водою і парою. У цьому разі полегшується відокремлення оболонок при лущенні, знижується подрібнення ядер, поліпшуються споживчі якості крупи, скорочується тривалість її варіння і каша стає більш розсипчастою, підвищується стійкість крупи при зберіганні в результаті інактивації ферментів, які викликають псування крупи.

Найпоширенішими способами гідротермічної обробки є: 1) пропарювання — сушіння — охолоджування; 2) зволоження — відволожування. Першим способом обробляють зерно гречки, вівса і гороху при високій температурі (> 100 °С). Зерно зволожується і прогрівається, відбувається часткова клейстеризація деякої частини крохмалю, а також пластифікація ядра, яке стає менш крихким і менше подрібнюється при лущенні та шліфуванні.

При наступному після пропарювання сушінні зневоднюються переважно зовнішні оболонки зерна, які, втрачаючи вологу, стають більш крихкими і легше розколюються при лущенні. Крім того, відбуваються диференційні зміни в зерні, які сприяють відокремлюванню оболонок. Охолодження після сушіння додатково знижує вологість зерна, тому слід враховувати, що холодні оболонки стають більш крихкими.

Другий спосіб (зволоження — відволоження) застосовують переважно для обробки зерна пшениці й кукурудзи. Зерно зволожують до вологості 15 — 16% або в спеціальних апаратах, або в пропарни-ках безперервної дії при низькому тиску пари. Зволожене зерно відволожують у бункерах протягом 8 год.

Наведемо схему технологічного процесу виробництва гречаної крупи на гречковій крупорушці. Зерно гречки надходить у зерноочисне відділення на сепаратор, який має три сита: приймальне (уловлювальне) з отворами діаметром 8—10 мм; відсівне з отворами 5 мм; підсівне з отворами 1,8×2,0 мм, що забезпечує добре очищення зерна від домішок.

Після проходження через магнітний апарат зерно гречки сортується за крупністю на чотири фракції на двоярусній підсівці із ситами, діаметр отворів яких становить, мм: першого — 4,1, другого — 3,5, третього — 3,1, четвертого 2,7 — 2,5. Зерно, яке пройшло крізь останнє сито, відносять до відходів. Розсортоване зерно надходить в окремі засіки, а з них — на вальцьо-дековий верстат. Кожну фракцію зерна лущать окремо, що дає змогу збільшити вихід ядриці. Після лущення продукт знову подається на сепаратор (з відповідною заміною сит для кожної фракції) і сортується на чотири частини: крупа-ядриця, крупа-проділ, борошенце і нешеретоване зерно. Останнє направляють у засік, а готову продукцію пропускають крізь магнітний сепаратор.