Основной целью гидротермической обработки зерна в крупяном производстве является направленное изменение исходных технологических свойств зерна в заданном направлении для стабилизации их на оптимальном уровне.
Отличительной особенностью предлагаемой нами технологии при переработке риса является использование модуля водно-тепловой гидротермической обработки (ГТО) риса-сырца после зерноочистительного отделения крупозавода перед его шелушением.
Модуль ГТО риса выполняет следующие технологические операции: увлажнение риса, отлежку в бункерах, предварительный наружный подогрев, пропаривание водяным насыщенным паром и высушивание.
Каждая технологическая операция вносит свою определенную долю в достижение конечного результата - производства «рисовой крупы обработанной паром».
Схема проведения процесса приведена на рис.
Фаза_1. Увлажнение и отволаживание способствует извлечению водой и накоплению между цветочной оболочкой и ядром водного раствора обогащенного витаминами, ароматическими веществами, макро- и микроэлементами.
Фаза_2. Пропаривание позволяет активизировать процессы извлечения полезных веществ из цветочных оболочек и поверхностных слоев ядра, начатые в первой фазе, за счет частичной конденсации пара на поверхности зерна, а также перенести растворенные полезные вещества вглубь ядра за счет действия избыточного давления пропаривания.
При проникновении влаги-конденсата вглубь ядра и воздействии температуры пара и конденсата происходит клейстеризация крахмала и денатурация белков, что в свою очередь приводит к склеиванию внутренней трещиноватости в ядрах риса. Этому также способствует то, что в трещины более активно проникает горячий конденсат от пара.
Фаза_3. Процесс высушивания зерна после пропарки кроме доведения его до необходимой влажности, позволяет продлить время гидротермической обработки и завершить процессы «утрамбовки крахмала» (клейстеризации), что способствует получению более прочного зерна.
Таким образом крупа, полученная из обработанного паром зерна, позволяет сохранить витамины и минеральные вещества, присутствующие в верхнем слое зерна, которые по обычным технологиям теряются в результате очистки и шлифовки.
Очень важно знать, что рис, обработанный паром:
- Выглядит желтым, а после приготовления становится ослепительно белым.
- Крупинки риса, обработанного паром, не слипаются во время приготовления, рис становится более воздушным и рассыпчатым, чем обычное полированное зерно «белого» риса. Такой рис сохраняет более 80% витаминов и минеральных веществ, которые обычно теряются в результате обычных методов очистки риса - при удалении внешней оболочки и полировки.
Согласно технологической схеме обработки риса-сырца, зерно из зернохранилища норией (поз.1.1) подается на увлажнитель зерна (поз.13), где увлажняется до влажности 22...28%. Степень увлажнения в первую очередь зависит от сорта и трещиноватости риса-сырца. После увлажнителя через делитель поз.18 зерно поступает в бункера для отволаживания (поз.14.1 и 14.2). В бункерах происходит процесс перераспределения влаги, в результате чего вызывается набухание полимеров ядра и соединение трещин. Дальнейшая тепловая обработка приводит к «склеиванию» трещин вследствие клейстеризации крахмала.
Для обеспечения нормальной выгрузки зерна в нижней части бункеров установлены виброднища (поз.15.1 и 15.2). Через задвижки реечные (поз.16.1 и 16.2) рис-сырец винтовым конвейером (поз.17) подается в норию поз.1.2, и далее в бункер предварительного подогрева зерна (поз.2). Внутри бункера установлены подводящие и отводящие короба агента сушки, а в конце шахты, по всей её высоте, находится разгрузочная камера для вывода легковесных отходов. Агент сушки в устройство нагнетается вентилятором (поз.12.3), отсасывающим из паровых сушилок по высоте шахты смесь паров влаги и воздуха, которая для дополнительного подогрева до температуры 90...100ºС нагнетается в паровые калориферы (поз.8.2-8.7). Пар в калориферы подают от центральной магистрали паропровода, а отработавший конденсат через ресивер (поз.4.2) и конденсатный бак (поз.19) возвращают в котельную. Агент сушки с указанными параметрами нагнетается вентилятором (поз.12.3) в устройство через подводящие короба, что обеспечивает его равномерное распределение по объёму шахты, за счёт чего происходит подогрев зерна до температуры 35...45ºС.
Предварительно подогретое зерно загружают в пропариватель, где производят пропаривание при давлении пара 0,1...0,2 МПа в течение 3...5 мин. Предварительный подогрев зерна интенсифицирует процесс пропаривания и приводит к ускорению набора заданного давления пара и снижению на эту операцию расхода пара на 12...18 %. Режимы пропаривания устанавливают в зависимости от влажности зерна. Чем выше влажность зерна, тем меньшие значения параметров пропаривания (экспозиция и давление пара). Установлена закономерность, что с повышением давления пара улучшаются не только технологические свойства зерна, но и потребительские достоинства крупы. Давление пара и экспозиция пропаривания являются взаимозаменяемыми параметрами по эффективности воздействия на зерно в соотношении 1:3. Одним из нежелательных моментов является возможность подачи из котельной в пропариватель перенасыщенного водяного пара, что приводит к переувлажнению и ухудшению не только технологических свойств зерна, нарушению технологического процесса, но и к повышению энергетических затрат на сушку. Для устранения этого недостатка предлагается использовать перед подачей в пропариватель насыщенного водяного пара специальный буферный сосуд очистки пара (поз.4.1), проходя через который пар очищается от избытка капельной влаги.
После пропаривания зерна отработавшая паро-конденсатная смесь из пропаривателя непрерывного действия сбрасывается в канализацию, исключая выброс пара в производственное помещение или атмосферу.
Пропаренное зерно из пропаривателя поступает в надсушильный бункер (поз.6). В надсушильном бункере происходит непродолжительное отволаживание зерна. В процессе отволаживания завершаются преобразования, начатые при пропаривании, при этом влага продолжает поступать в ядро, протекают физико-химические процессы. Так как из пропаривателя выходит нагретое и влажное зерно, то его следует отволаживать в бункере, имеющем теплоизолированные стенки и днище. В противном случае интенсивное испарение влаги из горячего и влажного зерна вызовет значительную конденсацию влаги на стенках бункера, что затруднит истечение из него зерна.
Сушка зерна является важной стадией ГТО. В паровых сушилках (поз.7.1 и 7.2) зерно нагревается, испарившаяся влага уносится с агентом сушки, пронизывающим зерно. В сушилке зерно движется плотным слоем, и сушка осуществляется комбинированным кондуктивно-конвективным способом: от контакта зерна с тепловыми трубами, в которых циркулирует пар под давлением 0,3...0,4 МПа, и от агента сушки, нагнетаемого вентиляторами (поз.12.1 и 12.2). Вентилятор (поз.12.1) отсасывает тёплый воздух из охладительных колонок (поз.10.1 и 10.2) и нагнетает в калориферы (поз. 8.6 и 8.7) для дополнительного подогрева до температуры 90...100˚С. Вентилятор (поз.12.2) отсасывает горячий воздух от секций паровых сушилок и через калориферы поз.8.2-8.5 с температурой 100...120˚С нагнетает в верхние секции.
Подведённая конвективным путём теплота расходуется на испарение влаги, перегрев образующегося пара и нагрев самого зерна. Образующиеся водяные пары поглощаются воздухом и выводятся из сушильных шахт. Нагретый воздух, таким образом, выполняет функции не только теплоносителя, но и влагопоглотителя, поэтому его называют агентом сушки. При использовании известных сушилок, например ВС-10-49М, используется кондуктивный способ сушки, где теплота передаётся зерну от нагретой поверхности тепловых труб, в которых циркулирует пар под давлением. Это не только приводит к длительной сушке, но и не обеспечивает равномерного подвода теплоты ко всей массе зерна, требует значительных энергозатрат. Использование бросовой теплоты из сушилок позволяет направить её на решение данных целей.
При сушке быстро высыхают оболочки, ядро теряет влагу значительно медленнее. Поэтому в процессе сушки и после неё оболочки всегда имеют более низкую влажность, чем ядро. При низкой влажности оболочки очень хрупкие, легко раскалываются и отделяются от ядра. Более влажное зерно сохраняет свою пластичность и сравнительно меньше дробится при шелушении зерна.
Конструктивной особенностью паровой сушилки является расположение в нижней части сушилки охладительной секции. По высоте шахты сушилки в двух местах установлены коллекторы подвода по всей длине шахты агента сушки, который подогревают в калориферах, куда пар под давлением подают от центральной магистрали, а конденсат сбрасывают в котельную. По мере продвижения зерна в шахте к выходу происходит удаление влаги, и на выходе из сушильной зоны зерно охлаждается. Охлаждение сопровождается дальнейшим подсушиванием оболочек и в меньшей мере - ядра, поэтому холодное зерно шелушиться легче. Вместе с охлаждением зерна происходит самоиспарение влаги на 1,2...1,5%. Влажность зерна после высушивания не должна превышать14,5...15%, охлаждение просушенного зерна производят до температуры, не превышающей температуру воздуха производственного помещения на 6...8˚С. Высушенное зерно ленточным конвейером (поз.11) подают далее на переработку.
ГТО зерна по предлагаемой технологической схеме включает операции: увлажнения, отволаживания, подогрева, пропаривания, сушки и охлаждения. В связи с этим необходимо рассматривать ГТО как комплексное влияние операций тепловой обработки на зерно. Гидротермическая обработка риса повышает пищевую ценность крупы, так как в результате миграции из наружных слоев в центральные увеличивается содержание витаминов и других биологически активных веществ.
Спецификация модуля ГТО риса производительностью 3 т/час.:
| Поз. |
Наименование |
Обозначение |
Кол.,шт |
Мощн. 1 ед., кВт |
| 1.1, 1.2 |
Нория |
Н-10 |
2 |
1,5 |
| 2 |
Бункер (для предварительного подогрева зерна) |
ПБ-1200 |
1 |
--- |
| 3 |
Задвижка шиберная |
--- |
1 |
--- |
| 4.1, 4.2 |
Ресивер |
--- |
2 |
--- |
| 5 |
Пропариватель |
ПЗ-2 |
1 |
0,55 |
| 6 |
Бункер надсушильный |
|
1 |
--- |
| 7.1, 7.2 |
Сушилка |
ВС-14 |
2 |
0,75 |
| 8.1...8.7 |
Воздухонагреватель паровой |
ПНП 113 |
7 |
--- |
| 9.1...9.7 |
Дроссель-клапан с ручным управлением |
ДК-225 |
7 |
--- |
| 10.1, 10.2 |
Охладительная колонка |
ОК |
2 |
--- |
| 11 |
Конвейер ленточный |
ТБ-30-1,5 |
1 |
1,5 |
| 12.1 |
Вентилятор |
ВР-86-77-4В |
1 |
5,5 |
| 12.2 |
Вентилятор |
ВР-86-77-4ВК1Ж |
1 |
5,5 |
| 12.3 |
Вентилятор |
ВР-86-77-5К1Ж |
1 |
3 |
| 13 |
Увлажнитель зерна шнековый |
|
1 |
1,1 |
| 14.1, 14.2 |
Бункер для отволаживания |
--- |
2 |
--- |
| 15.1, 15.2 |
Виброднище |
Р6-МБВ |
2 |
0,5 |
| 16.1, 16.2 |
Задвижка реечная |
ТЗР-300 |
2 |
--- |
| 17 |
Конвейер винтовой |
УШ2-Ч-200 |
1 |
1,1 |
| 18 |
Делитель |
КДР-7 |
1 |
--- |
| 19 |
Конденсационный бак |
№10 |
1 |
--- |
| 20.1, 20.2 |
Насос вихревой |
ВК1/16 |
2 |
1,5 |
