Эволюция методов кондиционирования пшеницы

09.05.2015

Роль воды как технологического фактора при переработке зерна была оценена значительно раньше, чем появились моечные машины. Прообраз кондиционирования — смачивание зерна перед помолом (солёной или пресной водой) — в самой примитивной форме применялось ещё в древние времена, на заре мукомолья. Об этом упоминается у Плиния, который, однако, предостерегает от излишнего увлажнения зерна, приводящего к порче муки при длительном хранении. О замочке зерна говорят и немецкие авторы конца XVIII столетия, разработавшие, поданным Поппе (Рорре), специальные правила смачивания зерна перед помолом, чтобы получать лучшие сорта муки для богатых слоев населения. Особенно остро встал этот вопрос в тех странах, где начали перерабатывать твёрдые сорта пшеницы (например в Венгрии), требовавшие создания таких условий, при которых оболочки зерна дробились бы меньше, и тут на помощь технологу пришла вода как технологический фактор.
На русских мельницах вопрос этот был поднят ещё в начале прошлого столетия, В первой книге на русском языке, посвящённой работе мельниц и напечатанной в 1811 г. в Москве в университетской типографии, автор Лёвшин, описывая «молоние для богатых» в отличие от «молния для бедных», говорит: «Чтобы молоние муки произошло выгоднее, то хлебные зёрна должны быть не слишком сухи, не очень сыры, ибо когда они слишком сухи, то часть кожицы, которой следует отделиться в отруби, перебивается в муку, проходит сквозь сито и смешивается с мукой».
Поэтому автор считает, что «... в странах тёплых, в которых пшеница выходит очень суха, надлежит оную за несколько часов перед молонием опрыснуть водой, чтобы кожица с зерна лучше сдиралась и мука вышла белее». При этом Лёвшин устанавливает лимит времени отлёжки: зерно не должно после того, как оно будет «вспрыснуто» водой, пролежать больше 12 или 15 часов. Таким образом, ещё 135 лет назад смачивание зерна с последующим отволаживанием рекомендовалось как верное средство для лучшего отделения оболочек, без их раздробления, т. е. без лишнего загрязнения ими муки.
Позднее это смачивание пшеницы водой, получившее название замочки, с последующим отволаживанием в закромах (для того чтобы вода успела впитаться оболочками и распространиться по всему зерну) стало обычным и неизменным приёмом при подготовке пшеницы к помолу.
Впоследствии установили и место замочки в технологическом процессе — перед шелушильными машинами, так как убедились, что у смоченного зерна оболочки отделяются легче при меньшем разрушении эндосперма. При этом постепенно перешли от «жёсткой» шелушильной машины к «мягкой», имея в виду сохранение зародыша как источника ферментативных процессов во время кондиционирования, с тем, чтобы отделение его происходило на специальной размольной системе.
Характерно, что замочка зерна как новый технологический приём, так же, как и новые мельничные машины (наждачная, вальцевой станок, рассев, моечная машина), вначале, при её введении была встречена недружелюбно. Такой видный теоретик мукомолья как Кик (Kick) не избежал участи консерваторов, обнаружив отсутствие перспективного мышления, утверждая в своей капитальной работе по мукомольному производству, напечатанной в 1871 г. и переизданной в 1884 г., что «...обрызгивание пшеницы водой приносит пользу лишь при переработке на жерновах; при вальцевом же помоле замочка излишня, так как при драном процессе оболочка мало дробится» (?!). Такого же абсурдного мнения придерживались и другие авторы по соображениям, ничего общего с научными не имеющим.
Однако в производстве пошли другим путём, подкрепляя фактами соображения о технологических преимуществах переработки искусственно увлажнённого зерна по сравнению с сухим.
Движение в пользу соответственного увлажнения зерна при переработке усилилось при появлении первых исследовательских работ в этой области, когда от грубо эмпирических приёмов смачивания перешли к расчётному началу, к использованию теоретических предпосылок в данном вопросе.
В начале текущего столетия ряд американских исследователей — Свансон, Шолленбергер и др.—установили, как уже указывалось, что каждому сорту пшеницы, в зависимости от его консистенции и водопоглотительной способности, свойственна определённая оптимальная технологическая влажность для 1 драной системы, при которой переработка протекает в наиболее благоприятных условиях. Упомянутые авторы начали изучать взаимную связь степени увлажнения и длительности отлёжки с физической характеристикой зерна (крупнота, стекловидность, первичная влажность и т. д.) и атмосферными условиями, при которых происходит процесс переработки. На основании этих исследований была создана стройная система увлажнения зерна —вторая фаза его развития, известная под названием темперирования (tempering), связанная со ступенчатой системой увлажнения и непрерывным движением зерна в отлёжных закромах.
Все исследователи сходились в основном на том, что при кондиционировании достигается главным образом физическое изменение зерна, заметно улучшающее мукомольные качества зерна (сопротивление оболочек при измельчении, уменьшение зольности в муке и т. д.), но не влияющее на хлебопекарные качества.
В 1914 г. и Англии Гемфрис (Humphries) использовал методы темперирования значительно шире. Он применил обработку водой не только зерна, но и промежуточных продуктов, сконструировав специальный прибор, при помощи которого вода, а также специальные растворы в распыленном виде вводились в продукты, поступающие на вейки.
Мельницы Западной Европы, в значительной степени базировавшие свою работу на местных низкоклейковинных сортах пшеницы (Англия, Франция) и получавшие при этом высококачественную пшеницу из Америки и России лишь в качестве улучшителей, не могли, однако, довольствоваться полученными результатами темперирования.
В поисках путей для разрешения вопроса пришли к мысли, что, кроме виды и времени воздействия, надо ввести третий фактор — теплоту, имея в виду использовать её для улучшения хлебопекарных качеств зерна. Для этой цели были применены давно практиковавшиеся в Америке методы подогрева либо пшеницы, либо воды перед увлажнением, Мюллер пишет, что ещё в 1900 г. он видел на одной из мельниц Иллинойса применение отработанного пара, которым пользовались для воздействия на зерно перед поступлением его на вальцевые станки. Однако до 1917 г. специальные журналы по мукомолью почти не упоминали про машины, связанные с использованием тепла при кондиционировании зерна.
Опыты по использованию тепла в производственной обстановке начались в результате экспериментальных работ, выполненных в лабораторных условиях. В 1916 г. Свансон, Фитц и Дантон провели в Канзасе (США) опыты по применению тепла при кондиционировании и пришли к выводу, что нагрев свежеубранного зерна вредно отражается на его качестве, но нагрев дозревшего зерна, наоборот, действует положительно. «Если бы мукомол, писали они в своей работе, —имел возможность обрабатывать последовательно увлажнением и нагревом и дана и. ему возможность отлежаться, то он был бы хозяином положения, а не жертвой условий». Таким образом, впервые теоретически ныла обоснована схема горячего кондиционирования, заинтересовавшая как производственников , так и конструкторов.
Несколько лет спустя опыты Свансонл продолжил Тэйг (Tague), который исследовал три сорта американской пшеницы (твёрдую — Kanred, красную озимую — Turkey и белую — Arisona) при разных условиях кондиционирования, включив в изучение не только количество добавляемой воды и продолжительность отволаживания, но и температуру воды.
Несмотря па то что Тэйг пользовался довольно примитивной методикой и был очень осторожен в выводах, всё же полученные им результаты оказались довольно близкими к явлениям, фактически имеющим место в зерне при горячем кондиционировании.
Результаты, полученные Свансоном и Тэйгом, были быстро использованы конструкторами, и уже в 1923 г. в Англии появились первые машины для горячего кондиционирования зерна, сначала названные гидролизаторами, а затем кондиционерами. В этих машинах, конструкция которых во многом позаимствована у сушильных колонок моечных установок, зерно последовательно подвергалось: 1) подогреву при помощи радиаторов до 35°, 2) так называемому «отпотевании» в специальных камерах (sweating chambers) и 3) охлаждению.
Кондиционеры получили быстрое распространение в Англии, где разнообразие сортов пшеницы, поступающих на мельницу для переработки, чрезвычайно велико, так что в составлении зерновой смеси, поступающей на помол, участвуют 10—12 сортов и даже больше. При этом английские мельницы пользуются не только высококачественными сортами советской или американской пшеницы, но и местными низкоклейко винными, особенно нуждающимися в улучшении хлебопекарных качеств.
Поэтому кондиционер, сначала радиаторный, обогреваемый горячей водой, затем воздушный первоначально нашёл применение в Англии, а потом появился на континенте. У нас первый кондиционер появился в 1926 г.
США долгое время являлись, да и сейчас являются, единственной страной, где применяется почти исключительно холодное кондиционирование. Объясняется это высоким качеством сортов американской пшеницы, не нуждающихся в специальном улучшении их хлебопекарных качеств, тем более, что в практике американского хлебопечения имеют распространение «пекарные порошки» и аналогичные разрыхлители теста. Однако развитие, преимущественно на Тихоокеанском побережье менее добротных сортов мягкой белозерной пшеницы с низким процентом стекловидности заставило Америку использовать опыт Европы в области горячего кондиционирования. Несколько лет назад появились первые американские аппараты для горячего кондиционирования, медленно начинающие внедряться в практику мукомолья США.
Ряд исследований, проведённых главным образом у мас (ВНИИЗ и МНИМП) в течение 1937—1940 гг., даёт основание утверждать, что при горячем кондиционировании, правильном подборе температуры, длительности экспозиции и времени отлёжки физические свойства теста (тесно связанные, как уже указывалось, с хлебопекарными качествами зерна) значительно улучшаются. Клейковина мягкой пшеницы получает большую упругость и меньшую растяжимость. Наоборот, слишком крепкая, упругая клейковина твёрдой пшеницы, обычно короткорвущаяся, размягчается, увеличивая свою растяжимость. Таким образом, оба типа пшеницы приближаются К кондиционному состоянию.
Осуществление процесса горячего кондиционирования на кондиционерах радиаторного или воздушного типа ограничено пределом увлажнения зерна при поступлении его в аппарат (18—19%), Так как съём влаги на кондиционере составляет лишь 2—3%, то большее увлажнение зерна привело бы к большей влажности муки, что недопустимо по условиям стандарта. Между тем лабораторные исследования (США и Европа), имея в виду хлебопекарные качества зерна, показали целесообразность более сильного его увлажнения (до 25—28%) на первой стадии кондиционирования с тем, чтобы к переработке на вальцах подвести пшеницу с влажностью 15—18%. В результате этого сначала в США (1936), а затем в Европе было предложено применять вакуумный способ кондиционирования. Несколько лет назад появились первые вакуумные кондиционеры, рассчитанные на съём влаги в 10—12% и не зависящие от атмосферных условий.
Пройдя, таким образом, последовательно ряд этапов: 1) элементарное смачивание, 2) рационализированную замочку с отволаживанием, 3) темперирование, требующее предварительного исследования, мы пришли, наконец к четвёртому, современному виду искусственного увлажнения — кондиционированию, либо холодному, безмашинному, либо горячему, машинному, с применением кондиционеров.
Исходя из указанных выше предпосылок в свете новейших воззрений на природу и роль сырья в технологическом процессе, можно рассматриваемому приёму искусственного воздействия на технологические качества сырья дать следующее определение.
Под кондиционированием следует понимать гидромеханическую или гидротермическую обработку зерна перед помолом, которая имеет целью выявить и закрепить за данным сортом зерна комплекс наилучших технологических качеств сорта, т. е. его мукомольные, хлебопекарные достоинства и смесительную ценность.
Задача эта достигается тем, что на базе оптимальной, свойственной данному сорту зерна «технологической влажности» содержание воды к зерне перераспределяется искусственным путём так, чтобы дифференцировать влажность оболочки и эндосперма и тем самым пытать определённый эффект последействия, имеющею место в процессе отволаживания.
В настоящее время кондиционирование является важнейшей частью технологического процесса подготовки зерна к помолу, объединяющей в один производственный узел смежные и неразрывно связанные между собой и дополняющие друг друга процессы сушки, мойки, замочки и собственно кондиционирования. Поэтому сейчас нельзя рассматривать кондиционирование, как это делается многими авторами, а тем более практиками, обособленно, как самодовлеющий метод обработки зерна, вернее подготовки его к размолу. Наоборот, оно представляет комплексный фактор, увязанный как с предварительными, подготовительными, операциями, так и с последующими приёмами размола зерна.
В настоящее время кондиционирование объединяет ряд приёмов в один, так называемый «водяной узел», охватывающий: 1) предварительную сушку зерна, если в этом есть необходимость; 2) первичное увлажнение зерна при помощи моечной машины, действующей не только как зерноочистительный агрегат, но и увлажняющей зерно; 3) дополнительное увлажнение после моечной машины при помощи специальных приборов (замочные аппараты), рассчитанное на ступенчатое воздействие воды, чтобы довести зерно до оптимальной технологической влажности; 4) прогрев зерна либо в простейшей форме на аппаратах-подогревателях до мойки, либо в кондиционере после мойки при помощи радиаторов, или воздушным путём, когда мы имеем дело с машинным кондиционированием (горячим) в отличие от безмашинного (холодного); 5) охлаждение зерна, как последующую фазу, неизбежно связанную с горячим кондиционированием; 6) отволаживание зерна, рассчитанное на возникновение явлений релаксации.