Мукомольное производство в России

  Введение.

     Современная аграрная политика страны направлена в первую очередь на решение в  кратчайшее время продовольственной  проблеме.

     Это выдвигает ряд новых задач  по дальнейшему развитию и совершенствованию  всех отраслей агропромышленного комплекса. Производство муки является одним из важных звеном этого комплекса. Мукомольная промышленность обеспечивает производство основных продуктов питания людей - муки, которая сдержит в своем составе важные незаменимые для человека питательные вещества.

     Мукомольная промышленность нашей страны добилась значительных успехов в своем развитии, ее дальнейшее совершенствование неразрывно связано с широким использованием достижения науки и производства, а также качеством готовой подготовки специалистов. Развитие мукомольной техники было важнейшим звеном развития техники в целом. Это легко объяснить. Ведь первой и основной потребностью человека является питание для поддержания жизни. Хлеб с давних времен служит основной частью пищи человека, поэтому технология переработки зерна в муку всегда играет большую роль в развитии производственных сил общества. Развитие техники данного производства сопровождалось многими выдающимися открытиями в области механики, которые, в свою очередь способствовали изобретению большого числа разнообразных машин. С появлением мельницы возникла и технология мукомольного производства. Изучение мукомольного дела имеет целью выяснить достижения и недочеты в организации производства на мельнице. Изучать производство можно практически и теоретически. Практическое изучение знакомит нас с существующим положением производства, не указывая путей к более рациональной ее постановки, теоретическое же, давая познания общих основ производства, указывает пути к дальнейшему усовершенствованию.

     Изучению  качества зерна и производство муки на ООО «Колос», и определению его влияния на выход и качество муки посвящена настоящая работа.

     Целью курсовой  работы является изучение технологии производства муки высшего  и первого сортов в условиях ООО  «Колос». В цели исследования входило:

1. Изучить  качество сырья производимого  в  ООО «Колос».

2. Проанализировать  технологию производства муки  высшего и первого сортов.

3. Оценить  качество готовой продукции.

4. Дать  экономическую оценку работы  предприятия. Основным сырьем  предприятия является зерно, перерабатывающееся за тем в муку. Контроль качества зерна, поступающего на ООО «Колос» осуществляется работниками  лаборатории, которая проводит проверку соответствия качества зерна нормам, установленным действующей нормативной документации.

Задачи:

- Определение натуры зерна;

- Определение зараженности зерна вредителями;

- Определение стекловидности;

- Определение  клейковины в зерне.

     Зерно является дорогим сырьем. В общих  затратах на производство муки  на долю зерна приходится более 90%. Поэтому важно использовать зерно с наивысшей эффективность, то есть обеспечить максимальный выход готовой продукции, наилучшее ее качество при минимальных удельных эксплуатационных расходах. Решением этих задач возможно только на основе управления свойствами зерна в процессе производства муки.

                                          1. Обзор литературы.

     1.1 История развития  мукомольного производства  в России.

     Производства  муки известно человеку с незапамятных времен, на их основе готовят разнообразные  хлебобулочные и кондитерские изделия и кулинарные блюда. Теория и практика технологии муки и крупы постоянно развиваются. Во-первых, переработка зерна в муку принципиальная необходимость. Во-вторых, для измельчения зерна необходимы затраты значительного количества энергии. Поэтому мельница всегда была объектом технической мысли, техника и технология помола постоянно развивались и совершенствовались. Мельница намного раньше других производств приобрела облик промышленного предприятия. В России водяные и ветряные мельницы появились уже в девятом веке, в двенадцатом веке они были повсюду. В 1803 году в одной только Московской губернии было 656 водяных мельниц. Первая мельница с паровым двигателем была построена в Лондоне в 1785году, а в России - в 1818году, в селе Воротынец Нижегородской губернии - раньше, чем в остальных европейских странах. Паровая машина Черепановых мощностью около 4 лошадиных сил (около 3 кВт), созданная в 1824 году, также работала на жерновой мельнице производственной мощностью 1,5 тонн в сутки. В 1892 году в 56 губерниях европейской части России работало свыше 800 крупных паровых мельниц. На мельницах широко применяли различные двигатели внутреннего сгорания. В 1914 году в Санкт-Петербурге мельница ржаного сеяного помола была переведена на электропривод и стала первым электрифицированным предприятием России. Даже на небольших зерновых ветряных или водяных мельницах издавна была предусмотрена механизация физически тяжелых операций. Огромную роль в развитии мельницы сыграло изобретение вальцевого станка. В России его впервые применили на мельнице в 1822 году. С тех пор станки стали активно конкурировать с жерновами, а затем на крупных мельницах совершенно вытеснили их. В 1880 году в Поволжье почти все мельницы были вальцовыми, а всего в России таких мельниц было уже 180. Современная мельница представляет собой полностью механизированное предприятие, причем управление процессом и контроль технологических операций в значительной мере осуществляются автоматизированными системами.

     Вместе  с крупяными предприятиями длительное время существовали мельницы сельскохозяйственного типа. По данным статистики, еще в 1931 году на территории СССР было более 200 000 ветряных и водяных мельниц, которые обеспечивали нужды сельских жителей.

     В 19 веке выход муки разных сортов при помоле пшеницы составлял 75-80%. При этом условия конструкции, диктовали производство большого разнообразия сортов муки. Как правило, на каждой мельнице их было не мене 5, а на некоторых даже 12 сортов.

     Такое положение около 10 лет сохранялось  и после 1917 года в новой РСФСР, а затем и в бывшем СССР. Качество муки на различных мельницах значительно отличалось. В 1927 году в РСФСР и УССР впервые введены единые стандарты на муку. Действующий в настоящее время стандарт утвержден в 1988 году. Во второй половине 19 века в России происходил бурный рост промышленности, быстро развивалось и мукомолье: только в период с 1860 по 1896 годы было построено более 800 товарных мельниц. Опираясь на прочный экономический фундамент, Россия экспортировала не только зерно, но и муку, которая отличалась высоким качеством и заслуженно пользовалась повышенным спросом в западных странах.

     Строительство и эксплуатация мельниц требовали  литературного обеспечения. Инженерное руководство по этому вопросу  было опубликовано уже в 1812 году В. Левшиным. В дальнейшем такая техническая литература появляется достаточно регулярно. Д.И. Менделеев в своей «Технологии» большой раздел посвятил мукомольному производству.

     В 1876 году первый инженер – мукомол и профессор Санкт – Петербургского технологического института П.А. Афанасьев опубликовал «Курс мукомольных мельниц»; в 1884 году его ученик профессор К.А. Зворыкин издал «Курс по мукомольному производству». Эстафету от этих ученых принял профессор П.А.Козьмин, издавший в 1912 году учебник «Мукомольное производство».

     Активно велась и подготовка специалистов. Первые технические школы в России были организованны еще при Екатерине  Второй, в 1782 году насчитывалось 8 таких  школ, в 1786 – уже 165 школ. За период с1876 по1917 годы диплом инженера имели более 100 мукомолов. Современные мельницы отвечают всем инженерным требованиям. Сложный многофакторный технологический процесс, насыщенность предприятий технологическим и вспомогательным оборудованием, автоматизированными системами контроля и управления предъявляют повышенные требования к профессиональным знаниям, организационной способности и общему культурному и интеллектуальному уровню инженеров – технологов.

     1.2 Химический состав  зерна и пшеничной  муки

     Зерно хлебных культур характеризуется  высоким содержанием крахмала. Химические вещества неравномерно распределены по анатомическим частям зерна, что связано с различной органической функцией зародыша, эндоспермы и оболочек, а так же цветковых пленок. Результаты исследования ряда ученых (Кретович Н.И.; Егоров Т.А.; Беркутова Н.С.; Швецова И.А.) показывают, что химический состав зерна 

     Таблица 1.

     В таблице 1 приведено содержание основных химических веществ в различных частях зерновки пшеницы. Данные таблицы 1 свидетельствуют, что оболочки отличаются повышенным содержанием клетчатки, а зародыш и алейроновый слой - белками и липидами. Крахмал присутствует только в эндосперме (без алейронового слоя). Заметно отличаются анатомические части зерновки по зольности, что используют на практике для контроля качества сортовой муки. 
 
 

     Таблица 2.

     Содержание  основных химических веществ в анатомических  частях зерновки пшеницы, % 

     Нагляднее эти различия видны в таблице 2. В оболочках содержатся главным образом не усваиваемые человеческим организмом вещества. Зародыш и алейроновый слой содержат большое количество белка и жира, присутствие последнего в муке значительно уменьшает срок ее хранения. Поэтому алейроновый слой и зародыш в процессе размола зерна должны быть удалены в отруби. Крахмал, как основное запасное питательное вещество для нового растения, формируется только во внутренней части эндоспермы, расположенной под алейроновым слоем.

      Таблица 3.

     Относительное распределение основных химических веществ по анатомическим частям зерновки пшеницы, % от общего количества

     Данные (Козакова Е.Д.) свидетельствуют, что  белки, способные образовывать клейковину, так же расположены в крахмалистой части эндосперм пшеницы. В оболочке много клетчатки, лигнина и пинтозолов.

     Неравномерно  распределены химические вещества и в пределах эндоспермы. Анализ показывает, что по мере продвижения от его центра к периферии содержание биологически ценных соединений (белков, витаминов, минеральных веществ) возрастает. Особенно велико относительное содержание этих веществ в субалейроновом и алейроновом слоях эндоспермы. Клетки алейронового слоя имеют толстые стенки, не поддающиеся ферментам пищеварительного тракта человека, поэтому включать алейроновый слой в муку практически бесполезно. Кроме того, в нем велико содержание липидов, что, при хранении муки отрицательно влияет на ее качество.

     Также неравномерно распределены по анатомическим  частям зерновки и ферменты. Активность протеина в зародыше в 8-13 раз выше, чем в эндосперме, а в алейроновом  слое в 50-70 раз. Несомненно, что это связанно с сохранением жизнедеятельности клеток алейронового слоя и зародыша. Кретович В.А., отметил, что основное количество витаминов сосредоточено в алейроновом слое и зародыше, то есть в тех частях зерна, клетки которого сохранили жизнедеятельность и обеспечили развитие нового растения из семени. Так, наиболее 50% тиамина сосредоточенно в алейроновом слое, крахмалистой части эндосперма и зародыше; ниацин, который почти полностью сконцентрирован в алейроновом слое. Такое распределение связанно с биологической функцией витаминов, которые обеспечивают нормальное протекание физиологических процессов. В связи с удалением зародыша и алейронового слоя в побочные продукты крупа и сортовая мука имеют невысокое содержание витаминов и других важных биологических веществ.

     В процессе помола зерна по определенным технологическим системам мука формируется  из различных областей эндоспермы зерна, поэтому химический состав и технологические  свойства муки, полученной соединением  индивидуальных потоков, заметно варьируется (Крестович В. А.).

     Мука  служит основой для получения  бесчисленного количества пищевых  продуктов. Пищевая ценность этих продуктов  определяется химическим составом, наличием в них набора веществ, необходимых  для покрытия энергетических и физиологических затрат человека в процессе жизнедеятельности. Исследованиями (Беркутова Н.С. и Швецова И.А.) установлено, что рациональное питание предусматривает использование основных рационов для различных групп людей в зависимости от возраста, пола, климатических условий, вида трудовой деятельности. Но во всех рационах хлебобулочные изделия занимают одно из первых мест.

     Важнейшая роль в пищевой ценности продуктов  принадлежит белку. Суточная потребность  человека в белках составляет 80-120 грамм. За счет потребления изделий из муки она удовлетворяется на 30-40%. Потребность в углеводах (около 400г) обеспечивается в размере 50-60%.

     Мука  содержит мало жиров, потребность которых  должна восполняться за счет других продуктов.

     Важное  значение имеет наличие в пище таких биологически важных веществ, как незаменимые аминокислоты, непредельные жирные кислоты, витамины и минеральные вещества.

     В белках зерна различных культур  содержится от 25 до 38 % незаменимых аминокислот. Это соотношение снижается в  белках муки вследствие удаления побочных продуктов богатых белком зародыша и алейронового слоя.

     Однако  с повышением сортности муки содержание белков в ней снижается, поэтому  степень удовлетворения потребности  человека в незаменимых аминокислотах  уменьшается. Так, при ежедневном употреблении 500 граммов хлеба, только из муки высшего сорта, она не превышает 30%, первого сорта – достигает 35%, второго – около 40%, из муки обойной – 45-55%.

     Это же характерно и для других биологически активных соединений. Так, потребность  в различных витаминах обеспечивается на 15 - 60 %, а в минеральных веществах от 15 до 80 %.

     Наиболее  ценной в питательном отношении  является обойная мука, в которой  содержится весь набор питательных  элементов зерна. Кроме того, за счет измельченных оболочек зерна в ней  присутствуют волокнистые вещества, способствующие выведению из пищеварительного тракта различных шлаков и улучшению физиологической функции кишечника.

     В условиях современных мельниц технолог имеет возможность формировать  различные сорта муки с повышенным или пониженным содержанием белка, крахмала, минеральных веществ, витаминов и т.д. 

     1.3. Подготовка зерна к помолу

     Основные  этапы переработки зерна: подготовка зерна к размолу, размол зерна  в муку, хранение и упаковка, муки в тару. Для получения кондиционной муки необходима тщательная подготовка зерна, которая включает следующие основные операции: формирование помольной партии, очистку зерна от примесей, очистку поверхности зерна сухим или влажным способами, гидротермическую обработку зерна (Бутовский В.А., Мельников Е.А.).

     Формирование  помольной партии проводят для поддержания  стабильности технологического процесса переработки зерна в течение  длительного времени и получение  муки с заданными хлебопекарными свойствами. Смешивая разнокачественное  зерно, не только получают муку со стабильными свойствами, но и добиваются рационального и эффективного сырья. Формирование партий позволяет не только использовать для переработки зерно пониженного качества, из которого самостоятельно невозможно выработать кондиционную муку, но часто сопровождается эффектом смесительной ценности, приводящим к улучшению хлебопекарных свойств. Переработка высококачественного зерна без добавления партий пониженного качества приводит к нерациональному использованию сырья и получения муки со значительными колебаниями хлебопекарных свойств. Оптимальное соотношение отдельных компонентов в помольной партии устанавливают пробными лабораторными помолами смесей с различным соотношением компонентов и последующей оценкой их хлебопекарных свойств (Личко И.М.). Формируют партии либо на элеваторах, либо непосредственно в подготовительных отделениях мукомольных заводов. Содержащаяся в зерновой массе примеси ухудшают качество вырабатываемой муки, могут быть причиной поломки рабочих органов машин, поэтому при подготовке зерна к помолу необходимо удалить основное количество примесей, используя их отличия от зерна в физических свойствах (Мерко И. Т.). Выделяют крупные и мелкие примеси в машинах, рабочими органами которых являются сита или решета. Чаще всего применяют штампованные сита с круглыми или продолговатыми отверстиями. Для отделения крупных и мелких примесей в основном используют ситовые или комбинированные воздушно – ситовые сепараторы (А1-БИС-100).

     Легкие  примеси выделяют в воздушных  сепараторах потоками воздуха, движущегося со скоростью, достаточной для уноса легких примесей и недостаточной для уноса зерна.

     Короткие  длинные примеси выделяют на триерах, называемых, при выделении коротких примесей - куколеотборниками, длинных  – овсюгоотборниками.

     Минеральные примеси выделяют по их плотности, которая примерно в два раза больше, чем у зерна. Для их разделения используют несколько типов камне отделителей, наиболее совершенный из них – вибропневматический.

     Для повышения эффективности очистки  зерна от примесей и разделения зерновой массы на фракции по плотности применяют новую машину – концентратор, принцип действия которого основан на просеивание зерна на плоском наклонном сите в восходящем потоке воздуха. Металломагнитные примеси выделяют с помощью статических магнитов, реже – электромагнитов. Обязательно устанавливают магнитные сепараторы перед машинами ударно – истирающего действия (обоечные, щеточные машины), машинами для измельчения зерна, а так же на контроле готовой продукции (Бутковский В.А, Мельников Е.М.).

     На поверхности зерен, особенно в бородке и бороздке, всегда имеется не удаленная, в зерноочистительных машинах, пыль и прилипшая грязь, от которых необходимо по возможности избавиться.

     Сухим способом очищают зерно в основном в обоечных машинах, реже – в щеточных машинах, в обоечных машинах - зерно  обрабатывают бичами, которые подхватывают его и отбрасывают к рабочей  поверхности, выполненной из стального  листа, абразивного материала или  специальной металлотканой сетки. Обоечные машины со стальной поверхностью воздействуют на зерно наиболее мягко; с абразивной поверхностью – наиболее интенсивно; обоечные машины с металлической сеткой по интенсивности воздействия занимают промежуточное положение (Егоров Г.А.).

     Для более мягкой очистки и частичного извлечения пыли и грязи из бороздки применяют щеточные машины, в которых  зерно обрабатывается щетками вращающегося щеточного барабана и неподвижными щетками щеточной деки.

     Влажным способом поверхность зерна очищают в моечных машинах мокрого шелушения.

     Наиболее  эффективна очистка зерна в моечных  машинах. В них удаляется пыль и грязь не только с поверхности  зерна, но и из бороздки, кроме того, выделяются минеральные и легкие примеси. Моечные машины состоят из моечной ванны и очистительной колонки (Бутковский В.А.).

     Несколько мене эффективными, но требующими почти  в 10 раз меньшего расхода воды, являются машины мокрого шелушения. Эти машины представляют собой, по сути, отсилосную колонку с небольшой моечной ванной в ее нижней части.

     Технология  производства сортовой муки основана на избирательном измельчении эндоспермы и оболочек зерна. Оболочки, обладая  большим сопротивлением к измельчению, дробятся в меньшей степени, чем  эндосперма, и чем больше разница  их прочностных свойств, тем эффективнее последующее разделение. У сухого зерна различие в прочностных свойствах эндоспермы и оболочек меньше, чем у влажного, поэтому перед размолом его необходимо увлажнять (Мерко И.Т.) Увлажнение является основой, так называемой гидротермической обработки зерна, то есть обработки водой и теплом. Существует несколько способов обработки: холодное, горячее и скоростное кондиционирование. Наиболее распространено холодное кондиционирование, как наиболее простое и достаточно эффективное.

     Технологическая схема холодного кондиционирования  включает всего две операции: увлажнение зерна и его отволаживание (отлежку) в бункерах.

     После увлажнения влага постепенно проникает  в зерно. Вначале она сосредоточена  в оболочках. Проникая, в эндосперм, влага способствует ее разупрочнению, образуя в ней закритические напряжения, вследствие повышения градиента влажности и неравномерного набухания биополимеров. Так как, влажность наружных и внутренних слоев эндоспермы различна, набухают они неравномерно, что вызывает напряженное состояние материала. Кроме того, крахмал и белки в клетках эндоспермы каждого слоя набухают также не равномерно. В результате при достижении критических значений напряжения в эндосперме начинается образование микротрещин. Трещины являются капиллярами, по которым влага проникает внутрь зерновки с расклинивающим эффектом. Таким образом, происходят предразрушение и разупрочнение эндоспермы. Для завершения этого процесса требуется время – от нескольких часов до суток и более. По – иному изменяются свойства оболочек. С повышением влажности они пластифицируются, снижается их хрупкость. Это происходит вследствие набухания полисахаридов – гемицеллюлоз, клетчатки и лигнина (Трисвятский Л.А.).

     Таким образом, холодное кондиционирование  способствует усилению дифференциации структурно – механических свойств оболочек и эндоспермы, что облегчает проведение сортового помола и снижает дробимость оболочек.

     Завершает процесс подготовки зерна к помолу дополнительное увлажнение и отволаживание  непосредственно перед размолом. Продолжительность отволаживания на заключительном этапе кондиционирования 20-30 минут. За столь небольшое время влага успевает проникнуть в эндосперм, остается в оболочках, что способствует еще большей их пластификации (Личко И.М.). 
 
 
 

     1.4. Влияние технологических свойств зерна на качество

     и выход муку.

     В мукомольном производстве технологические  свойства зерна принято оценивать  по выходу и зольности (белизне муки). Выход и качество готовой продукции  зависят от особенностей анатомического строения зерна, относительного содержания эндоспермы (ядра), формы и крупности зерна, особенности организации и выделения технологического процесса. На выход и качество муки непосредственное влияние оказывает влажность зерна и способы подготовки его и окончательной переработки (Егоров Г.А.).

     Эндосперма  – наиболее ценная часть зерна. Чем  больше в зерне эндоспермы, тем  больше муки можно из него получить. Но количество эндоспермы не единственный показатель определяющий выход муки. Важное значение имеет и его качественная характеристика, в первую очередь его зольность, которая является одним из показателей качества муки. Результаты исследований (Бутковский В.А., Мерко И.Т., Мельников Е.М.), свидетельствуют, что чем выше зольность эндоспермы, тем меньше муки, особенно высшего сорта, можно получить. Зольность – количество золы, образовавшейся при сжигании зерна или других продуктов и вычисленная в процентах к сухому веществу сжигаемого продукта. Зольность анатомических частей зерна неодинакова: наибольшую зольность имеют оболочки с алейроновым слоем, наименьшую - эндосперма.

     Зольность, будучи косвенным показателем соотношения  частей, зерна, имеет большое значение для контроля степени отделения  оболочек эндоспермы и оценки качества муки. Чем выше зольность муки, тем больше в ней содержится оболочек, тем темнее мука и ниже ее сорт.

     Зольность служит также важным показателем  мукомольных свойств зерна, так  как она характеризует качество конечных продуктов переработки. Зольность  зерна, как относительный показатель ее качества используют при расчете выхода муки. Зольность зерна зависит от сортовых особенностей и почвенно-климатических условий по произрастанию. Однако из зерна различной зольности необходимо получить муку зольностью не выше нормы.