СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ЗЕРНА ПШЕНИЦЫ С ПОВЫШЕННОЙ ИСХОДНОЙ ВЛАЖНОСТЬЮ К СОРТОВОМУ ХЛЕБОПЕКАРНОМУ ПОМОЛУ
METHOD OF PREPARING WHEAT GRAIN WITH INCREASED INITIAL MOISTURE FOR VARIETAL BREAD FLOUR MILLING

Изобретение относится к мукомольно-крупяной промышленности, в частности к способам подготовки зерна, поступающего в зерноочистительное отделение мельницы, с повышенной исходной влажностью к сортовому хлебопекарному помолу.
Известен способ подготовки зерна к помолу, включающий увлажнение зерна, его сушку посредством циклической электромагнитной обработки в многоходовом электромагнитном поле сверхвысокой частоты с одновременной продувкой воздухом и досушку до требуемой влажности. Увлажнение осуществляют до 22-28%, СВЧ-обработку - до достижения влажности 16-18%, при этом продолжительность циклов СВЧ-нагрева устанавливают уменьшающейся по ходу процесса. При этом общую длительность СВЧ-воздействия определяют по формулам (см. RU №2019998, В02В 1/00, 30.09.1994).
Недостатком известного способа является высокое значение конечной влажности после обработки конвективным способом, вследствие чего происходит досушивание зерна до влажности 13,5%, что повышает энергозатраты.
Известен способ подготовки зерна ржи к помолу, включающий очистку зерна от примесей, очистку поверхности, после чего зерно подвергают конвективно-кондуктивному нагреву при температуре 120-160°С в течение 2-3 минут (см. RU №2261146, В02В 1/08, опубл. 27.09.2005 г.).
Недостатком способа является высокая температура обработки, которая приводит к денатурации белков в зерне, в т.ч. клейковинных, что ухудшает хлебопекарные свойства пшеницы, и поэтому такие режимы обработки не могут быть использованы при подготовке к сортовому хлебопекарному помолу пшеницы.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является широко применяемый способ подготовки зерна пшеницы к переработке (холодное кондиционирование) с увлажнением до технологической влажности - 14,5-16,5% и продолжительностью отволаживания от 4 до 24 часов в зависимости от типа зерна и его стекловидности (см. «Правила организации и ведения технологического процесса на мукомольных, крупяных заводах. Ч. 1, 2. - М.: ВНПО «Зернопродукт». 1991» (далее Правила…)).
Недостатком известного способа является то, что для достижения необходимой степени разрыхления эндосперма, приводящего к увеличению выхода муки и снижению затрат энергии на измельчение, влажность зерна, поступающего на мельницу, в соответствии с рекомендациями Правил, не должна превышать 13,5%, а продолжительность отволаживания должна составлять от 4 до 24 часов. Чем выше исходная влажность зерна, тем ниже степень увлажнения (разность между технологической и исходной влажностью) и тем ниже интенсивность образования микротрещин, главного фактора разрыхления эндосперма (Егоров Г.А. Технология муки. Технология крупы. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос - 296 с., стр.90-96 и 98-100).
Однако в современных условиях на мельницы все чаще поступает зерно пшеницы с повышенной исходной влажностью -14,5-16,5%. Таким образом, исходная влажность зерна равна технологической, выше которой мукомольные свойства зерна резко снижаются (Егоров Г.А. Технология муки. Технология крупы. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: КолосС. - 296 с., стр.98-102). Степень увлажнения в этом случае либо минимальна, либо равна нулю. Гидротермическая обработка такого зерна сводится только к увлажнению оболочек на 0,3-0,5% с кратковременным отволаживанием зерна в течение 20-30 мин. В результате выход муки снижается, а зольность ее растет, т.е. ухудшается ее качество (Егоров Г.А. Технология муки. Технология крупы. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: КолосС. - 296 с., стр.100-102).
Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении эффективности подготовки зерна пшеницы с повышенной исходной влажностью (14,5-16,5%) к сортовому хлебопекарному помолу.
Техническим результатом изобретения является повышение качества муки, сокращение процесса подготовки и более эффективное использование зерна с повышенной исходной влажностью при сохранении или увеличении выхода муки.
Обеспечиваемый изобретением технический результат достигается тем, что в способе подготовки зерна пшеницы с повышенной исходной влажностью к сортовому хлебопекарному помолу, включающем очистку зерна от примесей, очистку поверхности зерна, согласно изобретению зерно после очистки поверхности подвергают конвективно-кондуктивному нагреву при температуре 60-100°С в течение 150-50 с соответственно, с последующей отлежкой в течение 0,5-1 часа, после чего зерно направляют на помол.
Отличительными признаками заявленного способа по сравнению с прототипом (холодным кондиционированием) являются новые режимы обработки зерна пшеницы с повышенной исходной влажностью в процессе подготовки его к помолу, а именно конвективно-кондуктивный нагрев при температуре 60-100°С в течение 150-50 с соответственно, с последующей отлежкой в течение 0,5-1 часа.
Результаты исследований показывают, что предлагаемый способ при следующих режимах - температура обработки 60-100°С в течение 150-50 с соответственно, позволяет снизить первоначальную высокую влажность зерна на 0,9-1,7%, снизить стекловидность зерна на 5-12%, что указывает на разрыхление эндосперма, и одновременно увеличить количество клейковины в зерне на 1-3%, что улучшает хлебопекарные свойства зерна по сравнению со способом обработки зерна по прототипу (холодное кондиционирование). Результаты проведенных экспериментальных исследований представлены в таблице 1 и на фиг.1
Как видно из табл.1 и фиг.1, обработка зерна повышенными температурами при конвективно-кондуктивном нагреве сопровождается его высушиванием. Количество испарившейся влаги зависит от температуры и длительности обработки. В данном случае при изменении температуры от 40 до 120°С и продолжительности обработки в аппарате в течение 50 и 150 с, влажность зерна уменьшается на 0,2-3%.
Быстрое испарение влаги при нагревании зерна конвективно-кондуктивным способом вызывает разрушение эндосперма микротрещинами, в результате чего уменьшается его стекловидность на 5-15% (см. фиг.2).
При этом, чем больше длительность и температура обработки, тем больше разрыхление эндосперма.
Однако тепловая обработка может ухудшать хлебопекарные свойства зерна, т.к. в определенный момент это приводит к денатурации белков и снижению содержания клейковины в зерне.
Результаты влияния режимов конвективно-кондуктивной обработки на содержание клейковины в зерне пшеницы показали, что при температуре обработки от 40 до 80°С и длительности обработки 50 с происходит увеличение количества клейковины по сравнению с необработанным зерном на 2-3%. При увеличении длительности обработки до 150 с содержание клейковины возрастает на 1-2% при температуре обработки, не превышающей 80°С. С увеличением температуры более 100°С и длительности обработки 150 с клейковина не отмывается, а при длительности обработки 50 с, и температуре свыше 120°С содержание клейковины в зерне уменьшается на 4% (фиг.3).
В результате, чем выше температура и длительность конвективно-кондуктивной обработки зерна, тем больше снижаются влажность и стекловидность. Однако при температуре обработки более 100°С и длительности обработки 150 с наблюдается снижение количества сырой клейковины по сравнению с ее содержанием в исходном зерне (по прототипу), а при температуре обработки 120°С и длительности 150 с клейковина не отмывается. При температуре обработки ниже 60°С и длительности обработки 50 с снижение влажности и стекловидности очень незначительное. Таким образом, оптимальными режимами конвективно-кондуктивной обработки зерна пшеницы, способными разрыхлить эндосперм и одновременно улучшить хлебопекарные свойства зерна, являются температура - 60-100°С при длительности 150-50 с соответственно.
Для сравнения эффективности заявленного способа подготовки зерна к помолу и прототипа определили их влияние на мукомольные и хлебопекарные свойства.
Сравнительные данные представлены в таблице 2.
* Образец 1 - пшеница рядовая, выращенная в Бурятии.
Образец 2 - пшеница рядовая, выращенная в Красноярском крае.
Образец 3 - пшеница рядовая, выращенная в Забайкальском крае**.
Для того чтобы снизить исходную влажность зерна до требуемой по прототипу, зерно выдерживали на воздухе при комнатной температуре.
Примеры, подтверждающие технический результат изобретения:
Пример 1-1 (по прототипу). Зерно с исходной влажностью 13,3% подвергли гидротермической обработке методом холодного кондиционирования: первое увлажнение до 15,7%, отволаживание в течение 18 часов, второе увлажнение на 0,3% и отволаживание 40 мин. Подготовленное зерно отправляют на помол.
Выход муки составляет 68,1%, белизна - 59 ед. прибора БПЛ, количество клейковины в муке - 31%.
Пример 1-2 (по изобретению). Зерно с исходной влажностью 15,5% подвергли термообработке конвективно-кондуктивным способом при температуре 80°С в течение 50 с, отлежка зерна 50 мин. Подготовленное зерно отправляют на помол.
Выход муки составляет 72,8%, белизна - 63 ед. прибора БПЛ, количество клейковины в муке - 32%.
Пример 1-3 (по изобретению). Зерно с исходной влажностью 15,5% подвергли термообработке конвективно-кондуктивным способом при температуре 100°С в течение 50 с, отлежка зерна 40 мин. Подготовленное зерно отправляют на помол.
Выход муки составляет 74,0%, белизна - 60 ед. прибора БПЛ, количество клейковины в муке - 32%.
Пример 2-4 (по прототипу). Зерно с исходной влажностью 10,0% подвергли гидротермической обработке методом холодного кондиционирования: увлажнение до 16,5%, отволаживание в течение 16 часов. Подготовленное зерно отправляют на помол.
Выход муки составляет 67,0%, белизна - 63 ед. прибора БПЛ, количество клейковины в муке - 40%.
Пример 2-5 (по изобретению). Зерно с исходной влажностью 16,5% подвергли термообработке конвективно-кондуктивным способом при температуре 78,0°С в течение 50 с, отлежка зерна 30 минут. Подготовленное зерно отправляют на помол.
Выход муки составляет 69,4%, белизна - 64 ед. прибора БПЛ, количество клейковины в муке - 40%.
Пример 3-6 (по прототипу). Зерно с исходной влажностью 10,0% подвергли гидротермической обработке методом холодного кондиционирования: увлажнение до 14,6%, отволаживание в течение 18 часов. Подготовленное зерно отправляют на помол.
Выход муки составляет 80,3%, белизна - 29 ед. прибора БПЛ, количество клейковины в муке - 30%.
Пример 3-7 (по изобретению). Зерно с исходной влажностью 15,1% подвергли термообработке конвективно-кондуктивным способом при температуре 60,0°С в течение 50 с. Подготовленное зерно отправляют на помол.
Выход муки составляет 80,3%, белизна - 34 ед. прибора БПЛ, количество клейковины в муке - 32%.
Примеры, подтверждающие технический результат изобретения, приведены на разных образцах пшеницы, имеющих разные исходные технологические свойства. Влажность зерна при проведении холодного кондиционирования выбирали исходя из типа, стекловидное™ и района произрастания зерна пшеницы в соответствии с рекомендациями Правил. Мукомольные свойства зерна оценивали путем проведения лабораторных помолов на лабораторной мельничной установке МЛУ-202 по общему выходу муки и ее белизне, а хлебопекарные свойства - по содержанию клейковины в муке.
Результаты показывают, что применение конвективно-кондуктивной обработки зерна при оптимальных режимах приводит к увеличению общего выхода муки, хотя и в разной степени. Так при обработке образца №1 выход муки увеличивается на 4,8 и 5,9% (это очень значительное увеличение) образца №2 - на 2,4%, а у образца №3 выход муки не увеличивается, но зато увеличилась белизна муки (на 5 ед. прибора БЛИК) и количество сырой клейковины в муке (на 2%).
Одновременно улучшается белизна муки на 1-4 единицы прибора БЛИК-3, которая является показателем сорта муки и ее потребительских свойств. Увеличивается количество сырой клейковины в муке на 1-3%.
Это возможно лишь в результате более полного и более чистого отделения эндосперма от периферийных частей. Клейковинообразующие белки содержатся только в эндосперме, и их количество возрастает от центра к алейроновому слою, поэтому при более полном отделении субалеронового слоя эндосперма возрастает количество клейковины в муке.
На ослабление связи между алейроновым слоем и эндоспермом указывает и то, что увеличение выхода муки сопровождается хоть и небольшим, но стабильным улучшением ее белизны, то есть оболочки не дробятся и не попадают в муку.
Заявленный способ может быть использован в пищевой промышленности, в частности в мукомольно-крупяной отрасли.
По сравнению с прототипом предлагаемый способ обработки зерна пшеницы позволяет сократить процесс подготовки зерна к помолу и повысить эффективность подготовки зерна с повышенной исходной влажностью, в результате чего повышается выход муки и улучшается ее качество.