Производство варено-сушеных круп

2 Технологическая часть

2.1 Изменения, происходящие с крупой в процессе технологической обработки

Для производства пищевых концентратов обеденных блюд в качестве основного сырья используют крупы и зернобобовые, содержащие много углеводов (в основном крахмала) и белковых веществ. Изменения нативных свойств крахмала и белковых веществ в процессе технологической обработки обусловливают качество получаемого продукта и имеют решающее значение при выборе технологического режима.

В зависимости от характера  и интенсивности технологической  обработки различают три вида варено-сушеных круп:

— обычные (гречневая, перловая, пшеничная, кукурузная, пшенная, рисовая  и ячневая), получаемые варкой и сушкой предварительно очищенного и вымытого сырья;

— быстроразваривающиеся (гречневая  и пшеничная), получаемые методом  гидратации (двойной обработкой водой  в процессе варки) или способом механической обработки круп (плющением) в процессе сушки (пшеничная, овсяная, перловая, кукурузная);

— не требующие варки, получаемые путем глубокой гидротермической и  механической обработки (плющением) в  процессе сушки (перловая, пшеничная, гречневая  и рисовая).

Основными процессами, изменяющими коллоидно-химические свойства крахмала и белков круп и зернобобовых, в производстве пищевых концентратов являются гидротермическая обработка и сушка.

При гидротермической обработке происходят полная или  частичная клейстеризация крахмала и частичный гидролиз его с образованием ряда промежуточных коллоидных веществ (декстринов). В связи с этим значительно увеличивается содержание в продукте водорастворимых веществ, количество которых находится в прямой зависимости от свойств крахмала и степени гидротермической обработки.

При клейстеризации крахмала наблюдается нарушение  внутренней структуры крахмальных зерен и присоединение молекул воды к их освободившимся гидроксильным группам, что приводит к увеличению сухих веществ круп, подвергнутых гидротермической обработке.

Степень клейстеризации крахмала находится  в прямой зависимости от количества воды, участвующей в гидротермической обработке, и длительности термического воздействия. Как будет показано ниже, для получения круп, не требующих варки при приготовлении из них пищи, это обстоятельство оказывает существенное влияние.

На степень клейстеризации влияет также природа крахмала. Известно, что крахмалы различных круп различаются  не только соотношением амилазы и  амилопектияа, но и физико-химическими свойствами, например температурными зонами клейстеризации.

Механизм клейстеризации крахмала сводится, по-видимому, к следующему. Амилоза растворяется, давая раствор  невысокой вязкости и очень нестойкий, способный при изменении условий  ретроградировать; амилопекгин образует стойкий гель, в котором крахмальные пузыри плотно прилегают один к другому.

При углублении степени клейстеризации между отдельными крахмальными зернами возникают  новые мицеллы, объединяющие несколько крахмальных зерен, и образующийся гель получает значительную прочность.

В дальнейшем при сушке вареных  круп частицы крахмала, теряя воду, уплотняются, амилоза ретроградирует, мицеллы сближаются и уплотняются. Структура высушенного крахмала становится более прочной. Однако в  варено-сушеных крупах, несмотря на значительную потерю растворимости крахмала после сушки, наблюдается повышенная ферментативная доступность его, примерно равна ферментативной доступности крахмала в крупах, прошедших гидротермическую обработку (варку в воде), т. е. в кашах. Другими словами, усвояемость крахмала варено-сушеных круп близка к усвояемости крахмала каш. Белковые вещества круп в результате тепловой обработки свертываются и коагулируют, причем этот процесс в дальнейшем необратим, и в варено-сушеных крупах и изделиях из них, готовых к приему в пищу, белки представлены в коагулированном состоянии.

Коагуляция  белков ведет к уменьшению содержания водорастворимых веществ в крупах, поскольку коагулированный белок является гидрофобным. Особенно заметно снижение водорастворимых веществ после гидротермической обработки в зернобобовых, содержащих большое количество белковых веществ.

Известно, что коагулированные белки лучше  усваиваются человеческим организмом. Однако следует иметь в виду, что  чрезмерное воздействие тепла может  привести к значительным необратимым  процессам в белковой молекуле, например к начальной стадии протеолиза, что иногда может вызвать уменьшение усвояемости белкового азота.

Гидротермическая  обработка, проводимая при повышенных давлениях и температуре, обусловливает  некоторый гидролиз клетчатки, что  делает более доступным пищевые  вещества отдельных клеток. Во время сушки первоначальная структура клетчатки не восстанавливается, подвергается гидролизу и геми-целлюлоза, а протопектин переходит в растворимый пектин. При гидротермической обработке наблюдаются реакции между редуцирующими сахарами и другими углеводами, содержащими альдегидные группы с аминокислотами, при которых образуются коричневоокрашенные вещества — меланоидины.

Если реакции меланоидинообразования заходят далеко, качество готового продукта может резко снизиться.

2.2 Технологическая схема производства

Производство варено-сушеных круп и зернобобовых осуществляется по описываемой ниже технологической схеме (рис. 1).

Рис. 1. Технологическая схема производства варено-сушеных круп.

1 - бункер, 2 - автовесы, 3 - зерномоечная машина, 4- сборник-дозатор,

5 - насос, 6 - бункер-мерник, 7 - сборник-мерник, 8 - варочный аппарат,

9 - бункер, 10 - распределитель, 11 - сушилка, 12 - вальцовый станок,

13 - приемный бункер, 14 - бурат, 15 - дробилка.

Крупу (или горох) очищают от посторонних  примесей и металлопримесей на зерновом сепараторе. Очищенная крупа поступает в бункер 1, откуда по мере надобности транспортируется на автовесы 2. После взвешивания крупу направляют в зерномоечную машину 3. Промытую крупу через сборник-дозатор 4 насосом 5 по гидротранспортеру передают в бункер-мерник 6, установленный над варочным аппаратом 8. Крупу из бункера-мерника загружают в варочный аппарат, куда добавляют из сборника-мерника 7 необходимое количество воды.

Сваренную до готовности крупу из варочного аппарата выгружают в  бункер 9 и из него специальным распределителем 10 раскладывают на приемную ленту сушилки 11. При выработке быстроразваривающихся круп их в процессе сушки слегка подплющивают, направляя после прохождения первой ленты сушилки (при влажности 22—26%) на вальцовый станок 12, оборудованный гладкими валками с одинаковой частотой вращения, с зазором между ними от 1,0 до 2,0 мм. Расплющенную крупу  возвращают на вторую ленту сушилки 11, где досушивают до влажности 9,5—10%. Некоторые крупы (рис, пшено, ячневую крупу) не плющат, поэтому при поступлении в сушилку их сушат до влажности 9,5—10%, не направляя на вальцовый станок. Высушенную крупу транспортируют в приемный бункер 13, откуда ее для отсева образовавшихся комочков направляют на бурат 14. Комочки дробят на дробилке 15 и присоединяют к крупе. После бурата крупу очищают на магнитных установках от ферропримееей, взвешивают и направляют на следующий процесс, или, если крупа предназначена для другого предприятия, упаковывают в пакеты из крафтбумаги.

Надо  иметь в виду, что быстро разваривающаяся  крупа, полученная методом сушки с предварительным плющением, хрупкая, и поэтому следует избегать транспортировки ее на другие предприятия.

При организации цехового транспортирования  сырья по схеме, представленной на рис. 1, на участках от зернового сепаратора до автовесов 2 и от сушилки 11 до бункера 13 может быть использован пневмотранспортер, для чего следует дополнительно установить разгрузительные циклоны. На остальных участках транспортировка осуществляется самотеком. Трехэтажное решение схемы упрощает транспортные операции.

Методом плющения приготовляют варено-сушеные  перловую, пшеничную, овсяную и кукурузную крупы, горох и фасоль.

Технологические режимы производства хорошо изучены, для  получения высококачественного  полуфабриката необходимо точно их соблюдать.

Сырье от машины к машине передается различными транспортными устройствами (нории, транспортерные ленты, шнеки, пневмотранспорт и т. п.). При выборе транспортных устройств необходимо иметь в виду повышенную хрупкость полуфабриката после некоторых процессов. Так, транспортирование вымытой крупы наклонным шнеком приводит к ее частичному измельчению, что нежелательно. Нежелательно по этой же причине транспортирование варено-сушеной крупы нориями. Например, процент лома в варено-сушеной крупе, особенно рисе, при осуществлении схемы производства с применением большого количества норий значительно выше, чем на предприятиях, не работающих по такой схеме. Следует предпочесть вертикальную схему производства варено-сушеных круп, так как в этом случае продукт меньше дробится. Для ее осуществления необходимо проектировать не менее трех этажей.

Следует более подробно рассмотреть  некоторые операции при производстве варено-сушеных круп.

Мука гороховая  и соевая. В производстве пищевых концентратов применяют муку, изготовленную из гороха и сои, подвергнутых специальной термической обработке. Технологическая схема производства муки из бобовых включает подготовку зерна к помолу, помол зерна, просеивание и контроль. Технологическая схема производства муки из гороха представлена на рис. 1.2.

Подготовка зерна к  помолу — ответственная операция, от которой зависит не только качество получаемого продукта, но и его  пищевая ценность. Подготовка гороха нашелушенного или сои к помолу состоит из очистки от примесей, мойки, термической обработки, сушки, вторичной очистки от примесей и  обрушивания — освобождения от наружных оболочек. Очистка от примесей проводится на зерновом сепараторе, где отбирают от зерна крупные и мелкие примеси, а также пыль и металломагнитные примеси. Для этого на сепараторе устанавливают металлические штампованные сита: верхнее (приемочное) с отверстиями  диаметром 12 мм, сортировочное — 8 мм, нижнее (сходовое) — 3 мм. При использовании  такого набора сит все примеси  крупнее 8 и мельче 3 мм отделяются от очищаемого зерна, иногда мелкие примеси  попадают в очищенное зерно, поэтому  для обеспечения правильной работы сепаратора проводят лабораторный контроль качества очистки зерна не менее 3... 4 раз в смену. Очищенное от посторонних примесей зерно поступает  на зерномоечную машину, где оно  тщательно отмывается от минеральных  загрязнений и освобождается  от случайно оставшихся примесей.  Необходимость  мойки зерна при подготовке его  к помолу обусловливается тем, что  оболочки гороха и сои загрязнены приставшей к ним землей, которая  не отделяется во время обработки  зерна на зерновом сепараторе. Кроме  того, в зерне можно обнаружить слежавшиеся комочки земли, не проходящие через штампованные сита при очистке. При обрушивании зерна минеральная  примесь вместе с семядолями попадает на размольную систему и в муку, снижая качество готового продукта. При  мойке горох увлажняется до влажности 18... 20%, соевое зерно — до 15,5...17%. Наиболее сильно увлажняется оболочка зерна, что в дальнейшем облегчает ее снятие с семядолей. При сушке  удаление влаги из оболочки и зерна  происходит неравномерно, поэтому возникают  большие напряжения и деформация оболочки. После мойки горох подают на термическую обработку в пароварочные аппараты. Горох пропаривают острым паром в течение 25 мин при давлении в аппарате 0,15 МПа. При термической  обработке происходят сложные физико-химические процессы, аналогичные процессам  при варке крупы: денатурация  белковых веществ, набухание и клейстеризация крахмала зерна, инактивация ферментов. Они положительно влияют на хранение гороховой муки и концентратов из нее. В связи с конденсацией пара горох увлажняется до 25 ...30 %. Для  пропаривания гороха вместо пароварочных аппаратов лучше использовать специальные  аппараты для термической обработки  зернобобовых — шнековые дезодораторы, в которых наряду с варкой зерна  происходит интенсивная отгонка  дезодорирующих веществ, имеющихся  в зерне бобовых растений, улучшающая качество готового продукта.  Термическая  обработка сои существенно отличается от обработки гороха. Соя имеет  специфические неприятные вяжущий  вкус и запах, поэтому она практически  непригодна для непосредственного  использования в пищевых концентратах. Мука, получаемая из необработанного  зерна сои, в результате ферментативных процессов приобретает запах  и привкус испорченного жира. Дезодорацию  сои осуществляют пропариванием  зерна в течение 25 мин влажным  паром при температуре 100 °С с  его увлажнением до 16... 18 % влаги. При этом происходят частичный распад пахучих веществ и инактивирование  ферментов. Ферменты сои состоят  в основном из урезы, относящейся  к группе гидролитических ферментов. Уреза разлагает мочевину на аммиак и диоксид углерода:

В меньших количествах  в сое присутствуют амилаза, липаза, протеаза, каталаза и др. В соевой дезодорированной муке в результате сильной тепловой обработки активность ферментов резко снижается, например, уреазы в 60 раз. Пропаривание сои изменяет ее состав, улучшает вкус в результате накопления Сахаров. Процесс дезодорации  должен обеспечивать получение соевой муки, отличающейся приятными вкусом и запахом, светлым цветом с полностью  инактированными ферментами. Для  дезодорации зерна сои разработаны  специальные режимы, различающиеся  температурой и продолжительностью воздействия пара. Излишняя жесткость  режима дезодорации может принести к гидролизу жира, содержащегося  в соевом зерне (до 20 %), и частичному разрушению некоторых аминокислот (лизина, триптофана, цистина и др.), снижающим качество муки. Дезодорацию сои осуществляют в непрерывно работающих шнековых дезодораторах. Пропаренные горох и сою сушат до влажности 9... 10 %. Процессы, происходящие при сушке бобовых, идентичны процессам, происходящим при сушке круп. Обрушивание необходимо для получения муки высокого качества. Подсушенные зерна гороха или сои охлаждают до температуры 30... 35 °С. Затем зерно вторично очищают на зерновом сепараторе от примесей. Обрушивание зерна проводят на дезинтеграторе — наждачной обоечной машине, оборудованной специальной системой. Зерно обрушивают для удаления наружной оболочки, которая в основном состоит из гемицеллюлозы, неусвояемой организмом человека. В наждачной обоечной машине на зерно одновременно действуют силы удара и трения. Зерно подвергается ударам бичом о наждачную поверхность.  Одновременно оно испытывает деформацию от трений о наждачную поверхность и о другое зерно. Ударяясь об абразивную поверхность, зерно раскалывается на семядоли. Оболочка при этом разрывается и отделяется. Если оболочка очень сухая, семядоля разламывается на несколько частей. Частицы, не отделившиеся от семядолей при ударе о бичи, отделяются при ударе об абразивную поверхность. При обрушивании зерна необходимо до минимума снизить образование мучки, так как это уменьшает выход муки и необрушенных зерен и снижает качество муки. Поэтому при обрушивании следят за режимом работы наждачной обоечной машины: скоростью перемещения зерна, углом наклона бичей, окружной скоростью верхней кромки бичей, загрузкой машины. Обрушенное зерно поступает на аспирационную систему, где оно освобождается от лузги (обрушенных оболочек). Помол зерна включает следующие технологические операции: дробление зерна, измельчение полученной крупки и контрольный просев муки. Получение гороховой и соевой муки осуществляют по схеме простого повторного помола. При этом зерно измельчают последовательно на нескольких измельчительных машинах. После каждого измельчения отбирают муку. Эта схема помола позволяет получить тонкоизмельченный продукт без оболочек, так как оболочки зерна предварительно отделяются на наждачных обоечных машинах, а оставшиеся частицы оболочек при помоле не измельчаются и легко отделяются от муки. Дробление зерна проводят на молотильной дробилке, которая позволяет получить крупку с достаточной степенью измельчения. Измельчение получаемой на дробилке крупки осуществляют на вальцовом станке, рабочими органами которого являются два цилиндрических валка одинакового диаметра, вращающихся навстречу друг к другу с различными окружными скоростями. На поверхности валков имеются рифли, поэтому валки называют рифлеными. Валки различают по количеству рифлей, нарезанных на 1 см, и их уклону. Полученную крупку размалывают на четырех парах вальцовых станков. На первой паре валков имеется 4 рифли, на второй — 6, на третьей и четвертой — по 10. После прохождения через каждую пару валков продукт помола просеивают. Продукты измельчения разделяются на самобалансирующихся рассевах, кузова которых имеют 10 и 12 ситовых рамок. Для очистки сит во время работы рассева применяют щетки, укладывая их на дно ситовой рамы. Особенно важное значение имеет очистка сит при просеивании продуктов измельчения соевого зерна, в которых содержится до 20 % жира. При неправильной и несвоевременной очистке сит наблюдается их замасливание, затрудняющее процесс просеивания и снижающее качество муки. Различают две схемы просеивания: параллельное питание. По этой схеме продукт поступает на все сита с одинаковыми номерами одновременно и на каждом сите обрабатывается часть исходного продукта; последовательное питание. Весь исходный продукт поступает на первое сито и постепенно проходит все сита. При прохождении через валки продукт поступает на основные рамки рассевов, оборудованных металлоткаными ситами № 5, игом на три рамки с шелковыми ситами № 25 (семь рамок). Мука проходит через все сита, собирается и направляется для контроля на вторую половину четвертой четверти рассева, где установлены шелковые сита №21. Сход с шелковых сит № 21 направляют на четвертую размольную систему, а полученную муку пропускают через магниты и направляют в сборный бункер. При применении схемы последовательного питания высев проходовых частиц всегда выше, чем при использовании схемы параллельного питания. Это объясняется тем, что схема последовательного питания предусматривает нахождение продукта на ситах более продолжительное время. Полученная по данной технологии мука имеет высокие потребительские свойства Новым направлением в получении гороховой муки для пищевых концентратов является метод ферментативной модификации белка муки экзогенными протеазами. Метод разработан в Московском государственном университете прикладной биотехнологии, является биологически естественным и позволяет, не нарушая структуры биологически активных веществ исходного сырья, получать в составе модифицированной муки белок с улучшенными функциональными свойствами.