Химическая характеристика продуктов, поступающих на размольные системы и получающихся с них

11.05.2015

Максимально энергоемкими в сложных многосортных помолах зерна пшеницы являются тонкое измельчение промежуточных продуктов и отделение краевых частей эндосперма от оболочек в размольном процессе. На этот процесс приходится 55—70% всей энергии, расходуемой на помол в целом. Энергия, затрачиваемая на измельчение и образование новой поверхности, преобразуется в тепло, передаваемое продукту. Интенсивность поглощения им тепла обусловлена многими факторами: величиной давления в рабочей зоне валков, кинетической силы удара, связанной с относительной скоростью валков; характером поверхности валков (рифленой, микрошероховатой), определяющим число и силу воздействий на продукт; структурно-механическими и химическими свойствами исходного продукта и заданными технологическими режимами.
Следует отметить, что повышение скорости быстро-вращающегося валка Vб с 4 до 8 м/с при измельчении продуктов первого качества не только уменьшает количество первого и второго сходов, но и повышает их зольность; содержание золы в дунстах возрастает незначительно.
Во второй операции, где измельчают продукты 2-го качества, несколько уменьшается количество сходов и усиливается образование дунстов, сопровождаемое ростом их зольности. При Vб=8 м/с зольность этих промежуточных продуктов максимально увеличивается.
В наших опытах, связанных с определением влияния удельных нагрузок па вальцовую линию, выявлено, что в первой операции размольного процесса при удельной нагрузке qв=400—500 кг/см*сутки качество сходов и дунстов не изменяется. В продуктах же 2-го качества при варьировании в пределах 200—300 кг/см*сутки не отмечается резкого перераспределения фракций промежуточных продуктов, а следовательно, и химических веществ, но несколько возрастает зольность. Однако при обработке продуктов с преобладанием оболочек рост величины qв приводит к заметному увеличению сходовых фраций и содержания в них крахмала. Количество дунстов уменьшается и зольность их повышается. Микрогеометрия поверхности валков Rz оказывает более существенное влияние, чем Vб и qв, главным образом при измельчении продуктов второго качества и с преобладанием оболочек. При использовании микрошероховатых валков, приработанных электроискровым способом (с Rz=120—140 мкм), достигается лучший технологический эффект, чем при работе на рифленых валках с Rz = 450 мкм.
Чем интенсивнее механическая работа, измеряемая величиной преобразованной электрической энергии в тепло, поглощенное валками, тем сильнее отдача ими тепла измельчаемому продукту. Теплота и механическая работа — две формы передачи энергии, тесно связанные друг с другом. Однако твердые тела — частицы поступающих продуктов (крупок и дунстов), представляя собой конденсированные системы, характеризуются неодинаковыми свойствами в различных направлениях (векториальность свойств). К ним относят прочность, тепло- и электропроводность, коэффициент теплопередачи и т. п. Эти свойства обусловливают неодинаковую сопротивляемость системы — частиц и продукта — деформациям при наложении на них внешнего давления в рабочей зоне вальцового станка. Степень противодействия этому давлению зависит и от естественной самосжатости (плотности упаковки) тел под действием межмолекулярных сил притяжения. При принудительном (под давлением) сближении частиц валками начинают нарастать силы отталкивания одноименно заряженных частиц оболочек.
Кроме того, почти все технологические факторы неразрывно связаны с эффективностью предшествующих сопряженных простых процессов (драного, ситовеечного, шлифовочного) и непосредственно с уровнем совершенства размольного процесса, а также с видом внутрицехового транспорта. Заметим, что количество тепла, выделяемого вальцовым станком в размольном процессе при механическом транспорте, составляет приблизительно 19 000 ккал/ч в пересчете на 1 т измельчаемого продукта — 14 000 ккал/ч.
Меньшее образование тепла и больший расход воздуха, омывающего продукт в вальцовом станке, способствует лучшему охлаждению поверхности валков и поглощению воздухом тепла от продуктов измельчения, обладающих, как указывалось, высокоразвитой теплоотдающей поверхностью. Необходимо отметить, что как бы тщательно ни отделяли в процессах, предшествующих размольному, оболочки, зародыш и алейроновый слой, все же при современном уровне технологии чрезвычайно трудно полностью освободить эндосперм от этих частей, поэтому крупки и дунсты, поступающие в размольный процесс, в той или иной мере содержат частицы покрова зерна.
Технологические операции, входящие в размольный процесс, перерабатывают близкие но крупности и качеству продукты: 1-го, 2-го качества и продукты с преобладанием оболочек. Ho даже при таком группировании продуктов каждый поток состоит из частиц разной формы, геометрических очертаний, механических свойств, компоненты раздела которых характеризуются различными химическим составом и свойствами. Условно можно назвать гомогенной системой лишь продукты первого качества, близкие но зольности (0,50—0,60%) к зольности эндосперма. По мере увеличения в массе продукта покровных частиц зерна гомогенная система вытесняется усилением гетерогенной — микроскопически неоднородной системой, состоящей из однородных частей эндосперма, оболочек и других частиц с присущими им химическим составом и физическими свойствами. Тем не менее крупки и дунсты, подвергающиеся тонкому измельчению, как свидетельствуют химические их показатели, приведенные в таблице 42, представляют собой биологически ценные соединения.

Химическая характеристика продуктов, поступающих на размольные системы и получающихся с них

Образующиеся в размольном процессе фракции с различными биохимическими свойствами указывают на то, что жизнедеятельность клеток продолжает сохраняться и в процессе интенсивного измельчения. Механизм этого замечательного биологического явления расшифровывается тем, что крупки и дунсты содержат высокомолекулярные органические вещества, в данном случае сырую клейковину, характеризующую наличие белка.
Любое деформирование, тем более такое интенсивное, какое отмечается при избирательном измельчении в размольном процессе, сопровождается, с одной стороны, фазовым поверхностным разделом эндосперма и оболочек с оставлением в них соответствующих химических компонентов. С другой стороны — деформирование сопровождается действием механических и теплового факторов, обусловливающих начальные явления денатурации белков, которые прогрессируют по мере повторений технологических операций, связанных с протяженностью процесса (числом систем) и технологическими режимами. При нормальных режимах температура продукта по выходе из вальцовых станков при механическом транспорте колеблется от 27 до 49°С, при пневматическом — от 23 до 32°С, т. е. значительно ниже той, которая угрожает полной денатурации белков.
По мнению В.Л. Кретовича и Ю.Б. Филипповича, белково-углеводный комплекс продуктов, направляемых па тонкое измельчение, устойчиво реагирует при осуществляемых технологических режимах на внешние деформативные воздействия изменением конфигурации молекул. Он способен восстанавливать исходное состояние по окончании воздействий без ощутимых потерь природных свойств белков и перехода их в денатурированное состояние.
Следовательно, и в размольном процессе проявляется главным образом закон распределения химических веществ, органически связанных с качеством исходных продуктов и совокупностью механико-технологических параметров. Они обусловливают последовательный посистемный отбор муки, образование сходовых продуктов, мелкой крупки и дунстов.
Из данных таблицы 42 видно, что на 1-ю, 2-ю и 3-ю размольные системы поступают крупки и дунсты с зольностью, близкой к зольности эндосперма. Это обусловливает высокую мукомольную ценность продуктов и позволяет извлечь в первой технологической операции максимальное количество муки, а также образовать производные от исходного продукта — низкозольные сходы, дун-сты. С переходом от первой к последней системе по мере извлечения муки в поступающем продукте возрастает содержание золы. Содержание золы в сходах и дунстах зависит также от интенсивности разрушения частиц оболочек, зародыша и алейронового слоя, находящихся в смеси исходного продукта.
На последней операции в размольном процессе, особенно на 2-й сходовой и вымольной системах, продукт представляет собой мелкие оболочки с незначительным содержанием эндсперма, неоднократно подвергавшиеся механическому воздействию рабочих валков вальцовых станков предыдущих систем. Зольность таких продуктов колеблется в пределах 3,45—4,02%. Содержание клетчатки в исходных продуктах коррелирует с содержанием золы в них, а распределение клетчатки в продуктах, образующихся при измельчении на отдельных системах, отражает закономерность, наблюдаемую при распределении золы. Количество крахмала и сырой клейковины находится в обратной зависимости от золы и клетчатки. В лучших по качеству продуктах преобладают крахмал и клейковина. Их количество уменьшается по мере извлечения муки на предыдущих системах и увеличения содержания золы и клетчатки, т. е. оболочек и других покровных тканей зерна в продуктах, направляемых на последующие системы.
Содержание сырой клейковины в продуктах, поступающих на 1-е размольные системы, составляет 31,0— 33,1%. Она легко отмывается, отдельные частицы набухшей клейковины быстро слипаются, образуя сплошную массу с характерной гладкой шелковистой поверхностью и с оттенком, присущим цвету эндосперма. Лучшим качеством отличается клейковина, получаемая из крупок и дунста 1-го качества, чем из продуктов 2-го качества. Из продуктов, подаваемых на третью операцию, клейковина еще хуже.
В верхних сходах с размольных систем по мере извлечения из них муки количество клейковины постепенно убывает, а качество ее ухудшается. Из продуктов, поступающих на последние две-три системы, клейковина получается в минимальном количестве, она липкая и темного цвета, плохо отмывается; в сходах с вымольной системы клейковины совсем мало; она представляет собой темноглинистую массу, с трудом отмываемую.
По структуре продукты, поступающие на последние две-три системы, представляют собой смеси измельченных частиц оболочек, эндосперма, зародыша и алейронового слоя. Размеры их частиц почти сходны, а разница в плотности и скоростях витания незначительна. Поэтому разделить такую смесь ситовым или аэродинамическим способами и выделить из нес муку невозможно, так как частицы при измельчении одновременно разрушаются до одинаковой степени дисперсности. Необходимо стремиться к резкому уменьшению образования мелких частиц оболочек в промежуточных и конечных продуктах сортовых помолов пшеницы.
Получаемые с крупочных, шлифовочных и размольных систем продукты, содержащие более 3,8—4,0% золы, более 10% сырой клетчатки и менее 32% крахмала, не следует подвергать дальнейшей обработке, так как в них преобладает гемицеллюлоза, делающая невозможным получение муки с нормальными хлебопекарными и пищевыми достоинствами.
Однако из всех приведенных химических показателей проще определять содержание крахмала, причем по данному признаку, имея несколько сигнальных точек в технологическом процессе, можно его оперативно контролировать. Такими точками могут служить места отбора верхних сходов с IV драной, последней шлифовочной, сходовых систем, конечной размольной, а также места отбора отрубей в драном и размольном процессах.
Такой несложный контроль позволяет оперативно следить за ходом технологического процесса и воздействовать на него в желательном направлении.