Производство муки, виды помолов

Мука — порошкообразный продукт с различными размерами частиц, получаемый в результате измельчения зерна различных культур.

Во всех странах, где печеный хлеб является одним из основных продуктов питания, огромное количество зерна пшеницы и в меньшей степени ржи перерабатывается в муку — основное сырье для хлебопечения, для производства макаронных, кондитерских мучнистых изделий. В небольших количествах вырабатывают муку из ячменя, кукурузы, овса, гречихи, гороха, сои и сорго для нужд пищевой, текстильной, бродильной и других отраслей промышленности.

Производство муки — одно из старейших на земном шаре, оно возникло около 6—10 тыс. лет назад. Орудия, а позднее и комплекс машин, которыми человек стал измельчать зерно в муку, получили название мельниц. Такое название сохранилось и за целыми предприятиями, ведущими помол зерна. В настоящее время все государственные мельницы называют мукомольными заводами.

Для измельчения зерна до порошкообразного продукта требуются значительные усилия. Этот процесс может быть довольно просто выполнен с применением тех или иных машин ударного или истирающего действия. Получится темная по цвету мука, хлеб из которой окажется также темноокрашенным, поскольку при таком способе измельчения все части зерна, в том числе и его темноокрашенные оболочки, попадают в муку. Если ее просеять через довольно густое (частое) шелковое или капроновое сито с мелкими ячейками, то легко убедиться, что она состоит из различных по размерам частиц. При этом крупные частицы, оставшиеся на сите, как правило, содержат и оболочки. Прошедшая через сито мука более светлая, однако и в ней находятся оболочки. Поэтому мякиш хлеба из такой муки все-таки будет серым.

Для получения белого хлеба (со светлым мякишем) необходимо выработать муку только из эндосперма, т. е. уметь в процессе измельчения возможно полнее отделять оболочки. Этого достигают, используя неодинаковую прочность различных частей зерновки — хрупкость ее эндосперма и большую прочность оболочек и зародыша.

Приведенный выше пример с просеиванием муки из целого зерна убеждает, что для возможно полного отделения оболочек от эндосперма быстрое интенсивное измельчение зерна неприемлемо. Только при постепенных и многократных механических воздействиях можно сохранить частицы оболочек более крупными и выделить в виде мелких частиц содержимое эндосперма. При этом после каждого измельчения полученный продукт необходимо сортировать, выделяя из него частицы, достигшие величины, свойственной муке. Таким образом, появились различные помолы зерна с применением разных измельчающих и просеивающих машин.

Неоднородная прочность структуры зерновки даже в пределах эндосперма позволяет при правильно поставленном процессе измельчения и сортирования частиц получать муку из разных частей эндосперма (внутренней и периферийной), отличающуюся по своему химическому составу, свойствам и питательности вследствие неравномерного распределения веществ в зерне.

На основании этого на крупных государственных и сельскохозяйственных мукомольных предприятиях применяют несколько видов помола и получают различные выхода и сорта муки.

Выходом муки называют количество ее, полученное из зерна в результате его помола. Выход выражают в процентах к весу переработанного зерна. Он может быть 100%-ный (практически 99,5%-ный), когда все зерно превращено в муку. Однако при таком выходе мука может иметь пороки в качестве: хруст, измененный вкус и худший цвет. Поэтому муку такого выхода не вырабатывают.

В нашей стране известны следующие выхода муки, имеющие и свои сортовые названия:


а) пшеничная

96% — обойная (односортная)

85% — второго сорта (односортная)

78%—двухсортная и трехсортная

77% — односортная (улучшенная второго сорта)

75%—трехсортная

72%—первого сорта (односортная)

70% — двухсортная или односортная

б) ржаная 95%—обойная (односортная)

87%—обдирная (односортная)

78% —двухсортная

63% — сеяная (односортная)

Кроме того, получают односортную муку из смеси зерна пшеницы и ржи: пшенично-ржаную (70% пшеницы и 30% ржи) с выходом 96% и ржано-пшеничную (60% ржи и 40% пшеницы) с выходом 95%. Односортные выхода пшеничной муки — 96%-ный и 85%-ный. Муку выходом 70% получают на опытных лабораторных мельницах для мукомольно-хлебопекарной оценки сортов пшеницы. Ржаную муку выпускают главным образом односортную с выходом 95, 87 и 63%.

Отмеченная выше неоднородная прочность структуры частей зерновки позволяет, в зависимости от схемы помола, получать муку в пределах общего установленного выхода (70—72—78%) в виде одного или нескольких сортов. Так, удлиняя схему технологического процесса, т. е. последовательного измельчения зерна и сортирования образующихся продуктов с использованием большего числа машин, можно при общем выходе муки 78% выпустить два или три сорта ее. При двухсортном помоле можно получить 45% муки первого сорта и 33% второго. При выработке трех сортов можно получить 10% крупчатки или взамен ее 15% высшего сорта, а остальное — муку первого и второго сорта. При помоле зерна твердой и высокостекловидной мягкой пшеницы для макаронной промышленности в пределах 78%-ного выхода получают 15—20% "крупки" (высший сорт), 40% "полукрупки" (первый сорт) и 23% муки второго сорта.

Описанные выхода и сорта муки вырабатываются и в других странах. Общий выход муки ниже 70% получают сравнительно редко, так как в нормально выполненном зерне пшеницы содержание эндосперма достигает 81—85%. Нужно только уметь правильно организовать технологический процесс, обеспечивающий наибольшее измельчение эндосперма. При хорошей работе мельницы выхода и сорта муки с сохранением показателей ее качества могут быть значительно больше базисных. Так, на многих мельницах нашей страны получают при двух- и трехсортных помолах до 60% и более муки высших сортов (высшего и первого).

Кроме муки, в процессе помола образуются побочные продукты: различной ценности отходы, содержащие то или иное количество зерна и семян сорняков, мучная пыль, отруби и т. д. Их выхода также показаны в приложении 4. Следует отметить, что расчет выходов ведется от норм качества зерна, предусмотренных помольными базисными кондициями.

Виды помолов

Мука различных выходов и сортов необходима как благодаря ее различной питательности и усвояемости, так и по соображениям эстетическим и вкусовым. Мука высшего и первого сорта содержит меньше белков, чем обойная и второго сорта. Однако усвояемость ее значительно больше. Зато мука обойная и второго сорта наряду с большим содержанием белков и уменьшением углеводов содержит больше витаминов группы В, минеральных веществ и провитамина А — каротина. Представление об усвояемости пшеничной муки в зависимости от ее выхода дает график В. Л. Кретовича.

По рекомендациям Института питания Академии медицинских наук в рационе питания человека должен быть как черный, так и белый хлеб из пшеничной и ржаной муки в следующих примерных соотношениях: ржаной—14—16% и пшеничной 84—86%. Общее количество хлеба темных сортов должно быть не менее 30% суточного рациона.

Для получения муки, соответствующей требованиям государственного нормирования, и в количествах, отвечающих выходам, применяют различные виды помолов с использованием разнообразных машин различной производительности, последовательно связанных между собой. Поэтому помолом называют совокупность процессов и операций, проводимых с зерном и образующимися при его измельчении промежуточными продуктами. Схемы помолов, характеризующие взаимосвязь машин и движение продуктов, принято изображать графически. Степень сложности схем зависит от вида помола и производительности мельницы. Чем проще ведется измельчение зерна, тёк проще и схема помола.

Классификация помолов, применяемых на мельницах

Классификация помолов, применяемых на мельницах

Все помолы подразделяют на разовые и повторительные (см. схему). Первые названы так потому, что превращение зерна в муку совершается после однократного его пропуска через измельчающий механизм или машину. К машинам такого типа относятся жерновые постава и дробилки (например, молотковые). При этом измельчающие органы (например, жернова) должны быть размещены один от другого на таком близком расстоянии, чтобы зерно за время прохождения от центра жерновов к их окружности было полностью растерто до состояния муки. Этому способствуют насеченные на рабочей части жерновов по определенным правилам бороздки глубиной 7—12 мм. Один из жерновов, сделанных из естественного или искусственного камня, закрепляется неподвижно (лежень), а второй (бегунок) вращается с окружной скоростью 10—12 м/с. Зерно засыпается в глоток (рис. 1) и при вращении бегунка затягивается в пространство между жерновами.

Схема устройства рабочей части жернова

Рис. 1. Схема устройства рабочей части жернова.

Пройдя мелющий пояс, продукт превращается в муку, состоящую из частиц разной крупности. Расстояние между жерновами регулируется. Их можно установить горизонтально (что бывает чаще) или вертикально. Производительность жернового постава 100—125 кг зерна на 1 см диаметра жерновов в сутки. Жернова изготовляют диаметром 55, 76, 100 и 120 см. Следовательно, при диаметре их 1 м выработка достигает примерно 10—12 т муки в сутки.

Разовые помолы проводят с контрольным просеиванием продуктов, размола или без него. Просеивание на буратах или центрифугалах (призматических или цилиндрических рамах, обтянутых шелковыми или металлоткаными ситами с определенными размерами ячеек) исключает попадание в тесто и печеный хлеб крупных недомолотых частиц, которые при высеивании снова направляются на жерновой постав для измельчения.

На молотковых дробилках измельчение идет более интенсивно. Домол частиц зерна происходит в дробилке без повторного их возвращения.

При разовых помолах с предварительной очисткой зерна получают обойную муку установленных выходов. Более светлую муку (серую "сеяную") можно получить отсеиванием на густых (частых) ситах.

Повторительные помолы, как показывает само название, состоят в том, что всю массу муки получают не за один пропуск через измельчающую машину. При последовательных механических воздействиях на зерно достигается постепенное его измельчение, при котором более хрупкий, чем оболочки, эндосперм скорее превращается в муку.

Измельчают зерно на специальных машинах — вальцовых станках. Рабочей частью их служит пара чугунных валков длиной 1 м, вращающихся навстречу друг другу с разными скоростями, соотношение которых составляет 1: 1,5; 1:2, 1: 2,5 и т. д. Расстояние между этими валками различно на разных этапах схемы помола. Наибольшее расстояние между ними (мелющая щель) на первой системе, на которую и попадает целое зерно.

На первых системах поверхность валков (по их длине и под углом) рифленая, причем в начале схемы рифли самые крупные. Зерно поступает на мелющие валки через питательный механизм (валик), распределяется по всей длине валков, захватывается ими и очень быстро проходит через мелющую щель. В связи с тем, что валки вращаются с разной скоростью, зерно между валками не расплющивается, а скалывается и разворачивается. При этом сразу же небольшая часть эндосперма измельчается до состояния муки.

После прохождения через вальцовый станок продукт поступает на просеивающую машину — рассев, имеющий набор различных сит, на которых продукт рассортировывается по крупноте на несколько фракций.

Наиболее крупная фракция состоит из оболочек со значительным содержанием эндосперма. Другие фракции в зависимости от крупности называются крупная крупа, мелкая крупа, дунст и мука. Полученную при этом муку направляют для формирования какого-либо сорта, а остальные фракции продуктов — раздельно на другие машины. Так, после просеивания наиболее крупная фракция поступает вновь на вальцовые станки, где происходит дальнейшее выкрашивание эндосперма. Вслед за этим снова производят просеивание продуктов. Этот прием, повторяемый 5-7 раз, называется драным процессом. На последних драных системах продукт состоит в основном из оболочек зерна и небольшого количества прикрепленного к ним эндосперма. Образующиеся при этом мука и крупа также содержат большое количество мелких частиц оболочек.

Крупная и мелкая, крупы в большинстве случаев состоят в основном из частиц эндосперма с тем или иным количеством оболочек. Для отделения их крупу направляют на другие вальцовые станки, на которых устанавливают соответствующие параметры и режимы измельчения. Количество образующейся при этом муки составляет 5—10% веса продукта, поступившего на вальцовый станок. Такой процесс обработки промежуточного продукта называют шлифовочным.

После рассортирования в рассевах продуктов, прошедших шлифовочные системы, число которых достигает 3—5, получают несколько фракций продуктов, часть которых (крупу и дунсты) направляют на ситовеечные машины.

Этот процесс сильно разветвлен при сложных двух- и трехсортных и особенно при макаронных помолах, где нужно получить как можно больше крупитчатой муки высшего и первого сортов.

На ситовеечных машинах происходит сортирование частиц крупок и дунстов по крупноте и по удельному весу. Если частица состоит из чистого эндосперма, она имеет больший удельный вес. Другая частица такого же размера, но содержащая некоторое количество оболочек, обладает меньшим удельным весом. Принцип работы ситовеечных машин состоит в том, что сквозь наклонное сито с прямолинейно-возвратным движением, на которое поступает продукт, снизу засасывается воздух, препятствующий прохождению сквозь сита более легких частиц с малым удельным весом (они удерживаются во взвешенном состоянии), но не задерживающий частицы, состоящие из чистого эндосперма.

Одна из фракций крупной крупы, получаемая на ситовейках, называется манной крупой. При помоле пшеницы ее получается 2—3%.

Частицы, прошедшие сквозь сита ситовеечных машин, в зависимости от крупности и качества направляют на вальцовые станки шлифовочных и размольных систем для последующего измельчения. При этом мелкую крупу и дунет интенсивно измельчают до крупности муки. Этот этап размола промежуточных продуктов называется размольным. Однако весь продукт, поступивший на вальцовый станок, не может быть измельчен до состояния муки за один пропуск через мелющую щель. Поэтому размольный процесс также осуществляется на нескольких системах.

На первых размольных системах, куда направляют частицы крупы с наименьшим количеством оболочек, получают муку высшего сорта. На последующих системах, на которые поступают частицы, не измельченные на первых размольных системах, а также продукты, содержащие оболочки, получают муку первого или второго сорта. При сортовых помолах пшеницы используют 8— 12 размольных систем.

Таким образом, при разветвленных схемах повторных помолов на мельнице применяют три вида основных машин: вальцовые станки, рассева и ситовейки. Кроме того, имеются очень важные технологические машины (щеточные, размольно-бичевые, которые оттирают остатки эндосперма от оболочек, и др.). Число машин и их размеры зависят от вида помола и производительности мельницы. Наименьшее число машин нужно при обойном помоле, когда измельчение идет более интенсивно по сокращенной схеме и совсем не используются ситовейки.

Здесь приведены самые элементарные сведения, дающие лишь общее представление о помолах, выходах и сортах муки. Достаточно сказать, что некоторые промежуточные продукты при высокосортных помолах проходят в машинах и транспортирующих механизмах путь в несколько километров. Графически изображенные схемы этих помолов настолько сложны, что могут быть прочитаны только хорошо подготовленным специалистом — инженером или техником.

Для выработки муки высокого качества при любом виде помола очень важна следующая подготовка зерна:

1)   подбор партий зерна таким образом, чтобы они обладали хорошими мукомольными и хлебопекарными достоинствами;

2)   тщательная очистка зерна от примесей и загрязнения с некоторым удалением покровных тканей его; это достигается сухой и мокрой очисткой: зерно пропускают через сепараторы, триеры, аспирационные колонки, обоечные и щеточные машины, очищающие зерно от пыли, некоторых покровных тканей (бородок, оболочек) и удаляющие зародыш; если на мельницах имеются моечные установки, зерно промывают водой, удаляя с его поверхности грязь и микроорганизмы;

3)   улучшение физических и биохимических свойств зерна перед размолом. Это достигается увлажнением зерна с последующей отлежкой при определенной температуре (холодное или горячее кондиционирование). Подготовленное таким образом зерно легче вымалывается, лучше отделяются оболочки от эндосперма, а иногда улучшаются и хлебопекарные качества в результате деятельности ферментных систем.

Подготовка зерна к помолу на крупных товарных мельницах настолько многогранна, что третья часть корпуса мельницы бывает занята оборудованием, предназначенным на эти цели. Две трети помещения занимает размольное отделение.

На мельницах сельскохозяйственного типа применяют в основном два первых вида подготовки к помолу. Сохранились еще и мельницы без зерноочистительного отделения или с далеко не полным комплектом машин. Отправка зерна на помол на такие мельницы требует особого внимания. Очистка партии зерна и подготовка ее к помолу должны проводиться в хозяйстве.

Операции, связанные с перемещением, очисткой и размолом зерна, сопровождаются выделением пыли. Для улавливания ее непосредственно в машинах применяется система вентиляции (аспирация).