Технологический процесс

Технологический процесс — это сочетание в определенной последовательности физических или других воздействий на сырье, что приводит к изменению его свойств или состояния в процессе получения готовой продукции. На крупяных заводах в результате ведения технологического процесса получают основную, побочную продукцию и отходы технологии. Основным продуктом крупяной технологии является крупа. Это зерно крупяной куль­туры, целое или дробленое, частично или полностью освобожденное от наружных, внут­ренних оболочек, алейронового слоя и зародыша. Крупа получается в технологическом процессе, когда с зерна крупяной культуры последовательно удаляются нежелательные в готовой продукции грубые периферийные части при сохранении цельности ядра или внут­ренней части зерна.

В курсовой работе речь пойдет о крупе, из которой можно приготовить едва ли не самую полезную кашу, так хорошо знакомую нам с детства, – овсянку.

Овес имеет очень высокую питательную ценность, в нем содержится до 60% крахмала, около 10–12% белковых веществ, 6% жира, эфирные масла, витамины B1, B2, B6, PP, провитамин A, ферменты, а также различные элементы, необходимые организму, – железо, калий, магний, фосфор, а также медь, фтор, йод и др. (по данным ОАО «Бакалейные продукты и минеральные воды»).

Из овса можно получить различные виды бакалейных изделий – прежде всего, дробленую и недробленую овсяную крупу, овсяные хлопья (геркулес), муку, толокно и проч. В последнее время особенно активизировался рынок овсяных хлопьев быстрого приготовления, а также мюслей – смеси хлопьев с сухофруктами.

По данным Госкомстата РФ, овсяную крупу выпускают порядка двух десятков крупных предприятий различных регионов РФ.

Рисунок 1 - Региональное распределение объемов выпуска овсяной крупы, 2005 г.

Общий выпуск овсяной крупы в 2005 г., по данным Госкомстата РФ, составил порядка 36 тыс. т. Наибольший объем выпуска при этом приходится на такие предприятий, как ОАО «Алейскзернопродукт» (Алтайский край), ОАО «Челябинский комбинат хлебопродуктов 1» (Челябинская область), ОАО «Верещагинский комбинат хлебопродуктов» (Пермская область), ЗАО «СИБКОРН» (Омская область), ООО «Арчединский» (Волгоградская область), ГУП «Юргинский комбинат хлебопродуктов» (Кемеровская область).

Объем производства геркулеса за аналогичный период превысил объем выпуска овсяной крупы чуть менее чем в два раза, очевидно, в силу большей популярности у потребителей, и составил порядка 62,7 тыс. т.

Рисунок 2 - Региональное распределение объемов выпуска геркулеса в РФ в 2006 г.

Здесь максимальный объем выпуска приходится на Москву и Московскую область, где расположены такие крупные компании, как ОАО «Русский продукт» и ОАО «Геркулес», однако крупнейшим предприятием по выпуску геркулеса на данный период является ОАО «Челябинский комбинат хлебопродуктов 1», на долю которого приходится чуть более 20% общего объема производства геркулеса в РФ.

На московском рынке получили широкое распространение овсяные хлопья «Геркулес» компании ОАО «Русский продукт», объединяющей производственные мощности нескольких предприятий, являющихся структурными подразделениями: московского экспериментального комбината пищевых концентратов "Колосс"; московского пищевого комбината; макаронной фабрики "Супермак"; детчинского завода овощных концентратов.

Что касается каш моментального приготовления, то на сегодняшний день явным лидером отечественного рынка является НПК «Быстров». По данным MEMRB Information Resources, его доля в прошлом году составила 74%. В ассортименте компании «Быстров» - более десяти видов моментальных овсяных каш с фруктами, более пяти видов моментальных овсяных каш с фруктами и сливками. Компанией выпускаются также овсяные хлопья и мюсли. В целом, данный рынок, по-видимому, является достаточно перспективным.

Если технологический процесс на производстве построить таким образом, что готовая крупа после придания ей пластического состояния плющится до толщины 0,3-0,5 мм, то получают пищевые хлопья или крупу плющеную. Благодаря водно-тепловой обработке крупа плющеная и хлопья требуют меньшего времени для приготовления пищи и хорошо усвояемы. В технологии крупы также существуют способы получения искусственных круп. Последние получают прессованием из теста, приготовленного из смеси муки различных зерновых культур, обогащенного витаминами, микроэлементами, белками и т. д. Прессо­ванные частицы, форма и размеры которых зависят от конструкции матрицы пресса, сушат до оптимальной влажности.

Эффективность крупяной технологии традиционно оценивают по конечному результату или по выходу, качеству готовой продукции и по суммарной величине эксплуатационных затрат на производство единицы готовой про­дукции.

Одним из основных факторов, определяющих высокую эффективность технологии, яв­ляется качество сырья. Последнее определяется набором физических и других показате­лей, которые регламентируются специальными нормативными документами. Для обеспечения надежности функционирования таких сложных в техническом отно­шении объектов, какими являются крупяные заводы, каче­ство сырья должно быть неизменным во времени. Последнее позволит стабилизировать режимы работы отдельных систем и сделает работу предприятия стабильной и высокоэф­фективной.

Вторым по значимости фактором, определяющим эффективность технологии, являет­ся насыщенность технологического процесса необходимыми операциями или построени­ем технологического процесса. Как правило, предприятия с более развитым технологическим процессом более эффективны в эксплуатации.

Стабильность ведения технологического процесса с высокой эффективностью, несом­ненно, зависит от качества технологического и другого оборудования. Высокое качество оборудования обеспечивает длительную, бездефектную работу предприятия, стабильные режимы воздействия на сырье, минимальные затраты на ремонтные работы и высокую конечную эффективность.

Четвертым, одним из главнейших факторов эффективного ведения технологии, явля­ется искусство или мастерство технолога. Сложность эксплуатации крупяного про­изводства состоит в том, что конечный результат всегда зависит от многих факторов, находящихся в сложной взаимосвязи друг с другом.

Таким образом, четыре основных фактора, обеспечивающие высокую эффективность производства, — качество зерна, уровень технологии, качество технологического оборудо­вания и мастерство технолога — должны быть в зоне постоянного внимания.

И еще одно немаловажное обстоятельство. Рыночные отношения требуют учета воз­можности реализации произведенной продукции, т. е. учета спроса и предложения на рынке крупы. Производство малореализуемой продукции в силу ее неудовлетворительного качества, высокой себестоимости при отсутствии спроса может свести на нет усилия предприятия даже при самой современной технологии и высоком качестве сырья и оборудования.

1. ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА ПРЕДПРИЯТИИ

1.1 Технологические свойства зерна
Товарная партия зерна, постав­ляемая на крупозавод, должна обеспечить получение крупы заданного качества и ассорти­мента в соответствии с регламентом технологии. Поэтому качество зерна должно быть не ниже показателей, предусмотренных стандартами на зерно для переработки в крупу. При этом технические условия на крупяное зерно включают органолептические показатели, определяющие цвет, запах и состояние, а также показатели, определяемые объективными методами анализа, такие как массовая доля ядра, влажность, содержание примесей в про­центах, предельные нормы зараженности амбарными вредителями и т. п.

Зерно должно быть выровненным по крупности и содержать минимальное количество двойных зерен, затрудняющих процессы очистки. Наи­более ценным является овес, имеющий тяжелое крупное зерно с хорошо развитым эндоспер­мом. Удлиненные игольчатые зерновки содержат минимальное количество эндосперма, что свидетельствует об их низких технологических достоинствах. Базисным по качеству считает­ся овес с содержанием чистого ядра в сходе сита с отверстиями 1,8 х 20 — 65 % к массе зерна с примесями, лузги — 27 % и мелкого зерна в проходе сита 1,8 х 20 — 5,0 %.

Для переработки в крупу поставляют овес I типа, 1 и 2-го подтипов в соответствии с ГОСТ 6584-73. Овес, поставляемый для переработки в крупу должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Требования, предъявляемые к овсу, направляемому на производство крупы

Примечание - Отгрузка овса на крупозаводы, имеющие сушилки, допускается с влажностью зерна не более 15,5 %.

Основная продукция овсозаводов — крупа овсяная недробленая. Это ядро овса, полно­стью освобожденное от наружных оболочек (цветковых пленок), семенных и плодовых оболочек, частично от алейронового слоя и зародыша. Овсяная крупа отличается высоким и сбалансированным содержанием хорошо усваиваемых полноценных белков, жиров и витаминов. Поэтому она является средством диетического, детского и лечебного питания. Кроме овсяной недроблёной крупы при более глубокой переработке из овса получают хло­пья различного качества, толокно и крупу плющеную.
1.2. Технологические процессы в зерноочистительном и шелушильном отделениях

Операции в подготовительном отделении. Предварительно очищенное зерно овса размещается в оперативных емкостях вмести­мостью не менее чем на сутки непрерывной работы овсозавода. В подготовительном от­делении очищают зерно от примесей, делят на крупную и мелкую фракции и проводят гидротермическую обработку (рис. 1.1). На первом этапе подготовки зерно овса очища­ют от грубых, случайно попавших примесей с помощью скальператоров. При организа­ции предварительной очистки в элеваторе, скальператор может быть исключен из тех­нологической схемы. После выделения грубых примесей на первом сепараторном прохо­де выделяют крупные, легкие и мелкие примеси. Крупные примеси содержат зерна культурных растений, а также крупные зерна овса, что позволяет отнести их к отходам I—II категории. В мелких примесях содержится мелкая минеральная примесь и мелкий овес, поэтому они проходят дополнительный пересев на системе контроля отходов. Лег­кие примеси, кроме соломистых частиц, содержат минеральную пыль, что классифици­рует их как отходы III категории. Основное зерно после первого сепараторного прохода направляется на камнеотборник, что при соответствующей его регулировке позволят выделить практически полностью минеральную примесь. Для более эффективного выде­ления мелкого овса основной поток зерна дважды последовательно сортируется в рассе­вах. На первой системе проходом сит 1,8 х 20 выделяют основную массу мелкого овса, которая не представляет технологической ценности (направляется на контроль отхо­дов). Основное зерно направляется на вторую систему, где сортируется на крупную (сход сит 2,2 х 20) и мелкую (проход сита 2,2 х 20) фракции. Мелкая и крупная фракции зерна дополнительно очищаются от коротких примесей на куколеотборниках с разным диаметром ячеек (для мелкого зерна — 0 5,5, для крупного — 0 6 мм). Это позволяет выделить основную массу куколя и семена бобовых.

Гидротермическую обработку проводят раздельно для крупной и мелкой фракций. Пропаривание осуществляют в горизонтальных пропаривателях непрерывного действия при давлении пара 0,05-0,1 МПа. Пропаривание также возможно и в аппаратах порцион­ного действия. Сушку осуществляют до влажности 10,0 % при последующем шелушении в поставах и до влажности 13,5-14,0 %, если шелушение осуществляется в обоечных машинах с наждачным цилиндром. При этом пофракционная технология позволяет при­менить дифференцированные режимы сушки, что благоприятно влияет на качество зер­на. Сушка несортированного на фракции крупности зерна приводит к пересушиванию мелкого зерна, которое приобретает коричневую окраску, и недосушиванию крупного. Считается, что при влажности зерна в целом 10,0 % влажность оболочек после подсуши­вания должна составлять 4-6 %. В результате оболочки становятся хрупкими и легко разрушаются при шелушении.

1— емкости для неочищенного зерна; 2 — дозаторы; 3 — автоматические весы; 4 — скальператор; 5 — сепаратор; 6 — камнеотделитель; 7 — рассев БРУ; 8 — бурат; 9 — куколеотборник; 11 — пропариватель; 12 — сушилка; 13 — охладительная колонка.

Рис. 1.1 - Технологическая схема зерноподготовительного отделения

После сушки зерно пропускают через охладительные колонки или пневмоаспирирующее оборудование с разомкнутым циклом воздуха. Температура зерна после охлаждения должна быть не более чем на 10 °С выше температуры рабочего помещения.

Для овсозаводов небольшой производительности технологический процесс подготовки и гидротермической обработки можно осуществить без разделения зерна на фракции. При этом, для обеспечения оптимальных условий шелушения овес непосредственно после гидротермической обработки делят на две фракции:

3,5-4,0 2,2x20

крупную - ——— и мелкую ———

2,2x20 1,8x20

Для этого можно использовать любой зерноочистительный сепаратор.

Операции в рушальном отделении овсозавода. Шелушение овса осуществляют раздельно по фракциям крупности. Для этого исполь­зуют шелушильные постава, центробежные шелушители или обоечные машины с абра­зивным цилиндром. При использовании шелушильных поставов окружную скорость бегу­на (нижнего камня-диска) принимают для основных систем — 18—20 м/с, а для сходовых — 16-18 м/с при ширине рабочего поля неподвижного диска 220-260 мм для основных систем и 200-220 мм — для сходовых. При изготовлении абразивных масс для заливки камней-дисков для основных систем используют шлифзерно № 125 и 100 в равной про­порции, для сходовых — шлифзерно № 100 и 80 и также в равной пропорции. При использовании обоечных машин состав абразивной массы цилиндрических дек остается таким же, как для поставов. Рекомендуется уклон бичей ротора обоечной машины прини­мать 8 %, окружную скорость — 20-22 м/с, а рабочий зазор между бичами и абразивной поверхностью — 20-22 мм.

Интенсивность процесса шелушения должна обеспечивать количество шелушеных зерен за однократный пропуск зерна через машины для шелушения не менее 90-96 % для крупной фракции и 80-85 % для мелкой. При этом количество дробленых ядер не должно превышать 3-4 % на основных системах шелушения и 5-6 % — на сходовых.

В соответствии с рисунком 1.2. технологический процесс шелушения каждой фрак­ции построен по принципиальной схеме с наличием промежуточного отбора ядра и воз­вратом нешелушеных зерен на специальную сходовую систему шелушения. Функцию сходовых систем по технологической схеме выполняют 2 ш.с. для крупной фракции и 4 ш.с. для мелкой фракции. Продукты шелушения представляют собой смесь шелуше­ных и нешелушеных зерен, дробленого ядра, мучки и лузги. Каждый компонент смеси должен быть направлен по целевому назначению. Лузга, мучка и дробленое ядро — это конечные продукты технологии и должны быть направлены на контроль, шелушеное зерно (ядро) — на шлифование, а нешелушеное зерно — на повторное шелушение. Сор­тирование проводят в три этапа. На первом этапе выделяют дробленое ядро и мучку проходом сит 0 2 мм, а остальные продукты выводят смесью. Для сортирования исполь­зуют рассевы, центрофугалы или любые другие сепарирующие средства. В данной тех­нологической схеме применены рассевы БРУ сх 3. На втором этапе сортирования про­дукты пневмосепарируют для отделения лузги. Причем, на основных системах — двух­кратно, последовательно, а на сходовых — однократно. После отделения лузги смесь шелушеных и нешелушеных зерен разделяют на падди-машинах (совместно потоки ос­новных и сходовых систем). Эта операция (крупоотделение) осуществляется на двух последовательных системах. Выделенное зерно овса дополнительно шелушат на сходовой системе шелушения, а ядро направляют на шлифование. Аналогично построена тех­нология сортирования продуктов шелушения для основных и сходовых систем крупной и мелкой фракции.

Рис. 1.2 - Технологическая схема шелушильного отделения

Ядро овса, направляемое на шлифование, должно содержать не более

0,6 % неше­лушеных зерен. Шлифование осуществляют в поставах с конусным абразивным рото­ром. Количество систем шлифования одна-две. В современных технологических схе­мах предпочтение отдают технологии с одной системой. При шлифовании у овсяного ядра удаляют волоски опушения, а также плодовые и семенные оболочки и частично зародыш. Продукты шлифования сортируют в рассеве БРУ сх. 3. Проходом сит 0 2 мм выделяют мучку и дробленое ядро, а сходом сит 2,5 х 20 — случайно оказавшиеся зерна ячменя, пшеницы и другие примеси, направляемые в отходы I—II категории.

Основной продукт — крупу овсяную недробленую шлифованную

(2,5x20)

Ø2

контролируют на наличие нешелушеных зерен в контрольных падди-машинах ПМ 5, ПМ б и после провеивания и выделения металломагнитных примесей направляют в отделение готовой продукции.

Контроль лузги осуществляют путем однократного пересеивания в рассеве с набором сит Ø 2 и Ø 3,5 мм. Проход сита Ø2 мм представляет собой смесь мучки и дробленого ядра, и его направляют на контрольный пересев мучки. Проход сита Ø 3,5 мм может содержать некоторое количество шелушёных и нешелушеных зерен, поэтому его направ­ляют на пневмосепарирование, а затем на крупоотделение в падди-машинах технологи­ческого потока основного шелушения мелкой фракции.

Лузгу с небольшим содержанием шелушёных и нешелушеных зерен дважды провеива­ют. Легкую составляющую направляют в лузгу, а выделенные ядра и зерна овса направ­ляют на крупоотделение на падди-машины сортирования продуктов шелушения мелкой фракции овса.

Содержание в лузге частиц ядра, не проходящего через отверстия сита Ǿ 2 мм, не должно превышать 1,5 %.

Сырьем для производства лепестковых хлопьев служит овсяная крупа высшего сорта. Лепестковые хлопья выраба­тываются на специальной технологической линии как продолжение технологии недробле­ной овсяной крупы. Выход хлопьев составляет 95,5 % от массы переработанной крупы.

В соответствии с рисунком 1.3. на предварительном этапе крупа овсяная дважды сепа­рируется на падди-машинах для удаления случайно оставшихся нешелушеных зерен и дополнительно шлифуется в шлифовальном поставе с абразивным конусным шлифоваль­ным барабаном. Интенсивное шлифование должно обеспечить снижение зольности не ме­нее чем на 0,2 %, что соответствует разности между зольностью готовых хлопьев Геркулес и лепестковых. Продукты шлифования (основная крупа с небольшим количеством муч­ки) сортируется с выделением двух фракций крупы, мучки и отходов I—II категорий.

Крупная и мелкая фракции крупы интенсивно пневмосепарируют в дуоаспираторах и раздельно обрабатывают по схеме: пропаривание, плющение, сушка и охлаждение для получения хлопьев.

Овсяные хлопья должны иметь белый с оттенками от кремового до желтого цвет, свойственный овсяной крупе, запах и вкус без привкуса горечи и других посторонних привкусов. Влажность хлопьев должна быть не выше 12,0 %. Зольность не более 2,1 % для хлопьев Геркулес и 1,9 % для хлопьев лепестковых. Ограничивается также содер­жание сорной примеси, не допускается зараженность вредителями хлебных запасов.

1 — падди-машина; 3 — шлифовальный постав; 4 — рассев; 5 — дуоаспиратор; 6 — пропариватель; 7 — плющильный станок; 8 — сушилка; 9 — аспиратор

Рис. 1.3 - Технология лепестковых хлопьев

Для переработки в крупу используют овес, отвечающий по качеству требованиям ГОСТ 6584-73 «Овес для переработки в крупу». При переработ­ке такого зерна получают базисный выход крупы, приведенный в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Ассортимент и нормы выхода продукции из овса базисных кондиций в процентах

Продукты переработки	Тип технологии
	в недробленую кру­пу и хлопья
Крупа недробленая высше­го сорта первого сорта	10 29,5
Хлопья	5,5
Мучка	11,5
Дробленка кормовая	4,5
Отходы I-II категории	2,8
Лузга	27,0
Мелкий овес	5,0
Отходы III категории и меха­нические потери	0,7
Усушка	3,5
Всего:	100,0