Основною метою гідротермічної обробки зерна в круп'яному виробництві є спрямована зміна вихідних технологічних властивостей зерна в заданому напрямку для стабілізації їх на оптимальному рівні.
Відмінною особливістю запропонованої нами технології при переробці рису є використання модуля водно-теплової гідротермічної обробки (ГТО) рису-сирцю після зерноочисного відділення крупозавода перед його лущенням.
Модуль ГТО рису виконує наступні технологічні операції: зволоження рису, відлежування в бункерах, попередній зовнішній підігрів, пропарювання водяною насиченою парою і висушування.
Кожна технологічна операція вносить свою певну частку в досягнення кінцевого результату - виробництва «рисової крупи, обробленої паром».
Схема проведення процесу приведена на рис.
Фаза 1. Зволоження і відволоження сприяє вилученню водою і накопичення між квіткової оболонкою і ядром водного розчину, збагаченого вітамінами, ароматичними речовинами, макро- і мікроелементами.
Фаза 2. Пропарювання дозволяє активізувати процеси вилучення корисних речовин з квіткових оболонок і поверхневих шарів ядра, розпочаті в першій фазі, за рахунок часткової конденсації пари на поверхні зерна, а також перенести розчинені корисні речовини вглиб ядра за рахунок дії надлишкового тиску пропарювання.
При проникненні вологи-конденсату вглиб ядра і впливу температури пара і конденсату відбувається клейстеризація крохмалю і денатурація білків, що, в свою чергу, призводить до склеювання внутрішньої тріщинуватості в ядрах рису. Цьому також сприяє те, що в тріщини більш активно проникає гарячий конденсат від пару.
Фаза 3. Процес висушування зерна після пропарювання, крім доведення його до необхідної вологості, дозволяє продовжити час гідротермічної обробки і завершити процеси «пресування крохмалю» (клейстеризации), що сприяє отриманню більш міцного зерна.
Таким чином крупа, отримана з обробленого парою зерна, дозволяє зберегти вітаміни і мінеральні речовини, присутні в верхньому шарі зерна, які за звичайними технологіями губляться в результаті очищення і шліфування.
Дуже важливо знати, що рис, оброблений паром:
- Виглядає жовтим, а після приготування стає сліпуче білим.
- Крупинки рису, обробленого парою, не злипаються під час приготування, рис стає більш повітряним і розсипчастим, ніж звичайне поліроване зерно «білого» рису. Такий рис зберігає більше 80% вітамінів і мінеральних речовин, які зазвичай губляться в результаті звичайних методів очищення рису - при видаленні зовнішньої оболонки і полірування.
Згідно з технологічною схемою обробки рису-сирцю, зерно з зерносховища норією (поз.1.1) подається на зволожувач зерна (поз.13), де зволожується до вологості 22...28%. Ступінь зволоження в першу чергу залежить від сорту і тріщинуватості рису-сирцю. Після зволожувача через дільник поз.18 зерно надходить в бункера для зволоження (поз.14.1 і 14.2). У бункерах відбувається процес перерозподілу вологи, в результаті чого викликається набухання полімерів ядра і з'єднання тріщин. Подальша теплова обробка призводить до «склеювання» тріщин внаслідок клейстеризації крохмалю.
Для забезпечення нормального вивантаження зерна в нижній частині бункерів встановлені віброднища (поз.15.1 і 15.2). Через засувки рейкові (поз.16.1 і 16.2) рис-сирець гвинтовим конвеєром (поз.17) подається в норію поз.1.2, і далі в бункер попереднього підігріву зерна (поз.2). Усередині бункера встановлені підвідні і відвідні короба агента сушіння, а в кінці шахти, по всій її висоті, знаходиться розвантажувальна камера для виведення легких відходів. Агент сушіння в пристрій нагнітається вентилятором (поз.12.3), що відсмоктує з парових сушарок по висоті шахти суміш парів вологи і повітря, яка для додаткового підігріву до температури 90...100 °С нагнітається в парові калорифери (поз.8.2-8.7). Пар в калорифери подають від центральної магістралі паропроводу, а відпрацьований конденсат через ресівер (поз.4.2) і конденсаційний бак (поз.19) повертають в котельню. Агент сушіння з зазначеними параметрами нагнітається вентилятором (поз.12.3) в пристрій через підвідні короба, що забезпечує його рівномірний розподіл за обсягом шахти, за рахунок чого відбувається підігрів зерна до температури 35...45ºС.
Попередньо підігріте зерно завантажують в пропарювач, де проводять пропарювання при тиску пари 0,1...0,2 МПа протягом 3...5 хв. Попередній підігрів зерна інтенсифікує процес пропарювання і призводить до прискорення набору заданого тиску пари і зниження на цю операцію витрат пари на 12...18%. Режими пропарювання встановлюють залежно від вологості зерна. Чим вище вологість зерна, тим менші значення параметрів пропарювання (експозиція і тиск пари). Встановлено закономірність, що з підвищенням тиску пари поліпшуються не тільки технологічні властивості зерна, а й споживчі переваги крупи. Тиск пари і експозиція пропарювання є взаємозамінними параметрами по ефективності впливу на зерно в співвідношенні 1: 3. Одним з небажаних моментів є можливість подачі з котельні в пропарювач перенасиченого водяного пару, що призводить до перезволоження і погіршення не тільки технологічних властивостей зерна, порушення технологічного процесу, а й до підвищення енергетичних витрат на сушіння. Для усунення цього недоліку пропонується використовувати перед подачею в пропарювач насиченої водяної пари спеціальну буферну посудину очищення пари (поз.4.1), проходячи через який пар очищається від надлишку крапельної вологи.
Після пропарювання зерна відпрацювала паро-конденсатна суміш з пропарювача безперервної дії скидається в каналізацію, виключаючи викид пари в виробниче приміщення або атмосферу.
Пропарене зерно з пропарювача надходить в надсушильний бункер (поз.6). У надсушильному бункері відбувається нетривале відволоження зерна. У процесі відволоження завершуються перетворення, розпочаті при пропарюванні, при цьому волога продовжує надходити в ядро, протікають фізико-хімічні процеси. Так як з пропарювача виходить нагріте і вологе зерно, то його слід відволожувати в бункері, що має теплоізольовані стінки і днище. В іншому випадку інтенсивне випаровування вологи з гарячого і вологого зерна викличе значну конденсацію вологи на стінках бункера, що ускладнить витікання з нього зерна.
Сушка зерна є важливою стадією ГТО. У парових сушарках (поз.7.1 і 7.2) зерно нагрівається, випарена волога несеться з агентом сушіння, що пронизує зерно. У сушарці зерно рухається щільним шаром і сушка здійснюється комбінованим кондуктивно-конвективним способом: від контакту зерна з тепловими трубами, в яких циркулює пар під тиском 0,3...0,4 МПа, і від агента сушіння, що нагнітається вентиляторами (поз. 12.1 і 12.2). Вентилятор (поз.12.1) відсмоктує тепле повітря з охолоджувальних колонок (поз.10.1 і 10.2) і нагнітає в калорифери (поз. 8.6 і 8.7) для додаткового підігріву до температури 90...100°С. Вентилятор (поз.12.2) відсмоктує гаряче повітря від секцій парових сушарок і через калорифери поз.8.2-8.5 з температурою 100...120˚С нагнітає в верхні секції.
Підведена конвективним шляхом теплота витрачається на випаровування вологи, перегрів утвореного пару і нагрів самого зерна. Утворені водяні пари поглинаються повітрям і виводяться з сушильних шахт. Нагріте повітря, таким чином, виконує функції не тільки теплоносія, а й вологопоглинача, тому його називають агентом сушіння. При використанні відомих сушарок, наприклад ВС-10-49М, використовується кондуктивний спосіб сушіння, де теплота передається зерну від нагрітої поверхні теплових труб, в яких циркулює пар під тиском. Це не тільки призводить до тривалого сушіння, але і не забезпечує рівномірного підведення теплоти до всієї маси зерна, вимагає значних енерговитрат. Використання викидної теплоти з сушарок дозволяє направити її на рішення даних цілей.
При сушінні швидко висихають оболонки, ядро втрачає вологу значно повільніше. Тому в процесі сушіння і після неї оболонки завжди мають більш низьку вологість, ніж ядро. При низькій вологості оболонки дуже тендітні, легко розколюються і відділяються від ядра. Більш вологе зерно зберігає свою пластичність і порівняно менше дробиться при лущенні зерна.
Конструктивною особливістю парової сушарки є розташування в нижній частині сушарки охолоджувальної секції. По висоті шахти сушарки в двох місцях встановлені колектори підведення по всій довжині шахти агента сушіння, який підігрівають в калориферах, куди пар під тиском подають від центральної магістралі, а конденсат скидають в котельню. У міру просування зерна в шахті до виходу відбувається видалення вологи, і на виході з сушильної зони зерно охолоджується. Охолодження супроводжується подальшим підсушуванням оболонок і в меншій мірі - ядра, тому холодному зерно лущитися легше. Разом з охолодженням зерна відбувається самостійне випарування вологи на 1,2...1,5%. Вологість зерна після висушування не повинна превищувати 14,5...15%, охолодження просушеного зерна здійснюють до температури, що не перевищує температуру повітря виробничого приміщення на 6...8˚С. Висушене зерно стрічковим конвеєром (поз.11) подають далі на переробку.
ГТО зерна за пропонованою технологічною схемою включає операції: зволоження, відволоження, підігріву, пропарювання, сушіння та охолодження. У зв'язку з цим необхідно розглядати ГТО як комплексний вплив операцій теплової обробки на зерно. Гідротермічна обробка рису підвищує харчову цінність крупи, так як в результаті міграції з зовнішніх шарів до центральних збільшується вміст вітамінів та інших біологічно активних речовин.
Специфікація модуля ГТО рису продуктивністю 3 т/год.:
| Поз. |
Наіменування |
Позначення |
К-ть.,шт |
Потужність 1 ед., кВт |
| 1.1, 1.2 |
Норія |
Н-10 |
2 |
1,5 |
| 2 |
Бункер (для попередього підігріву зерна) |
ПБ-1200 |
1 |
--- |
| 3 |
Засувка шиберна |
--- |
1 |
--- |
| 4.1, 4.2 |
Ресівер |
--- |
2 |
--- |
| 5 |
Пропарювач |
ПЗ-2 |
1 |
0,55 |
| 6 |
Бункер надсушильний |
|
1 |
--- |
| 7.1, 7.2 |
Сушарка |
ВС-14 |
2 |
0,75 |
| 8.1...8.7 |
Повітрьонагрівач паровий |
ПНП 113 |
7 |
--- |
| 9.1...9.7 |
Дроссель-клапан з ручним управлінням |
ДК-225 |
7 |
--- |
| 10.1, 10.2 |
Охолоджуюча колонка |
ОК |
2 |
--- |
| 11 |
Конвеєр стрічковий |
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 |
Зволожувач зерна шнековий |
|
1 |
1,1 |
| 14.1, 14.2 |
Бункер для відволожування |
--- |
2 |
--- |
| 15.1, 15.2 |
Віброднище |
Р6-МБВ |
2 |
0,5 |
| 16.1, 16.2 |
Засувка рейкова |
ТЗР-300 |
2 |
--- |
| 17 |
Конвеєр гвинтовий |
УШ2-Ч-200 |
1 |
1,1 |
| 18 |
Поділювач |
КДР-7 |
1 |
--- |
| 19 |
Конденсаційний бак |
№10 |
1 |
--- |
| 20.1, 20.2 |
Насос вихровий |
ВК1/16 |
2 |
1,5 |
