Технология послеуборочной обработки зерна

Факультет технологический

Кафедра переработки и хранения продукции растениеводства

Дисциплина технология производства и переработки продукции растениеводства

Курсовая  работа на тему:

«технология послеуборочной обработки зерна»

                                                                                    Выполнил:

студент Привезенцев  И.Ю.

факультет ВЗО и ДО

группа ЗТ-41, курс 4

                                                                                    Проверил:

__________________

__________________

Москва, 2012 г.

Оглавление

Введение.

Послеуборочная обработка – это комплекс технологических операций, выполняемых в послеуборочный период с целью повышения стойкости зерновой массы им ее качества.

Задачи послеуборочной обработки:

1.Привести зерно в  стойкое состояние;

2. Повысить качество, довести его до требований  целевых стандартов (производственное – базисные, семенное – семенные кондиции).

Основные операции послеуборочной обработки зерна:

1 задача – приведение  зерна в стойкое состояние

1. Предварительная очистка  зерна.

2. Сушка.

3. Временная консервация  зерна.

2 задача – повышение  качества

1.Первичная очистка.

2.Вторичная очистка  (сортировка) – семенное зерно.

Очистка зерна на току от примесей, щуплых, недозрелых и битых зерен улучшает его качество, повышает товарную ценность. Качество зерна улучшится, если очищенное и подсушенное зерно 10 – 15 дней полежит на току. Послеуборочную обработку проводят на специально оборудованных механизированных токах. Для четкой и слаженной работы тока необходимо знать продолжительность каждой операции и массу зерна, получаемую в результате ее проведения.

В районах с высокой  влажностью для сохранения зерна  до сушки применяют временную консервацию активным вентилированием и, кроме того, этой технологической операции подвергают зерно поздно убираемых культур в сухостепных районах. В районах с невысокой уборочной влажностью зерна послеуборочную обработку начинают с первичной очистки, минуя предварительную.

Очистка зерна.

Различают предварительную,  первичную и вторичную очистку. Вторичную очистку чаще называют сортировкой.

Предварительная очистка.

Проводится сразу после поступления зерна на ток. Ее цель состоит в снижении физиологической активности вороха и повышении его сыпучести за счет выделения наиболее влажных, крупных и легких фракций сорной примеси. Предварительную очистку проводят на самоходных и стационарных ворохоочистителях. Операция считается удовлетворительно выполненной в том случае, кода за один проход зерна через ворохоочиститель удается выделить все соломистые частицы, мелкие семена сорняков и до 60%  остальных фракций сорной примеси.  При этом потери полноценного зерна в отход не должны превышать 0,05%. Ворохоочистители рассчитаны на обработку зерновой массы с влажностью до 40 и содержанием сорной примеси до 20%. Их паспортная производительность составляет 20-25т/ч (самоходные) и 50т/ч (стационарные). Легкие мелкие и крупные примеси выделяют на воздушно-очистительных машинах, используя аэродинамические свойства семян. Зерновой ворох предварительно очищают на машинах ОВП-2ДА, ОВП-20, ОВП-20А, ЗВС-10, ЗВС-20А, МЗП-50-1, БТ-10 (эти машины кроме воздушной очистки имеют решетный стан), а также ЗД-10, МПО-50, МПО-50С, СЗГ-25 , входящих в состав оборудования зерноочистительных агрегатов и зернооистительно-сушильных комплексов.

Первичная очистка зерна.

Проводится после сушки.  Цель первичной очистки заключается в доведении зерновой массы по чистоте до требований стандарта на продовольственное зерно обрабатываемой культуры.  При проведении операции из зерна удаляется как сорная, так и зерновая примеси. Проводится первичная очистка на воздушно-решетных машинах типа ЗВС. При оптимальных режимах работы за один проход через машину из зерна выделяется порядка 60% примесей.  Потери полноценных зерен в отходы не должны превышать 1,5%.  Данный класс машин рассчитан на обработку зерновых масс с влажностью до 18% и содержанием сорной примеси до 8%. Их паспортная производительность составляет 20 т/ч. Машины выполняют не только очистку, но и сортирование по фракциям. Для этого в решетный стан включено дополнительно сортировочное решето, которое отделяет щуплые и мелкие зерна основной культуры. Исходный материал делится на 4 фракции:

1) очищенное зерно продовольственного назначения;

2) фуражное (щуплые и мелкие);

3) крупные и мелкие примеси;

4) мелкие отходы.

Технологическая эффективность  выделения крупных, мелких и легких примесей составляют 60%.

Суммарные потери основного  зерна во все фракции отхода не должны превышать 1,5% от массы основной культуры в исходном материале. В обработанном материале не должно содержаться более 3% примесей.

Вторичная очистка

или сортировка применяется  после проведения первичной очистке  при подготовке семенного материала,  или в случае необходимости выделения трудноотделимых примесей из партии продовольственного зерна. Сортировка отличается от всех видов очистки тем, что при ее проведении из зерновой массы помимо примесей выделяется зерно II сорта, неполноценное в семенном отношении. Для проведения этой операции используются воздушно-решетные машины типа СВУ с паспортной производительностью 5т/ч, триерные блоки,  пневмосортировальные столы, горки и т.п.  К операции предъявляются следующие требования:  количество полноценных семян, попадающих во все виды отходов не должно превышать 1%,  в зерно II сорта и при триееровании - не более 3%  в каждом случае. Общее дробление семян допускается в пределах 1%. Влажность и содержание сорной примеси в зерне, поступающем на обработку, должны быть менее 18% и 3% соответственно. Проводят вторичную очистку на воздушно-решетных машинах: СВУ-5, СВУ-5А, СВУ-10, ОСЗ-50, К-531, ОС-4,5А, СМ-4, «Петкус-Гигант». Их паспортная производительность составляет 5 – 50 т/ч. Использование сортировальных машин позволяет выделить из партии 60 – 75% семян, лучших по посевным качествам.

Исходный материал делится  на 4-е фракции: 1).семена; 2).зерно II сорта; 3).аспирационные отходы и прочие примеси; 4).мелкие примеси. К операции предъявляют следующие требования: потери семян во все фракции примесей не должны превышать 1%, и попадание полноценных семян во II сорт должно составлять не более 3% от массы основной культуры в исходном материале. Общее дробление семян допускается до 1%. Трудноотделимые примеси, по размерам и аэродинамическим свойствам близкие к семенам очищаемой культуры, выделяют в основном по плотности семян и характеру поверхности. По первому признаку ,например, дикую редьку, можно удалить на пневматическом сортировальном столе (ПСС-2,5, ПСС-25, ПСС-35, МОС-9) или триерном блоке. В некоторых случаях, например, чтобы освободить культуру от рожков спорыньи, их отделяют, используя разную плотность компонентов в растворах.

Различный характер поверхностей семян и примесей используют для разделения их на полотняных горках и цилиндрах, чаще всего с ворсистым материалом (выделение овсюга). Горки используют также для выделения трудноотделимых сорняков семян льна (на ОСГ-0,2А), трав и крупносемянных бобовых.

На змейках хорошо выделять горох и вику из зерновых (при смешанных посевах), а также гнилые, проросшие и битые семена гороха и вики.

В процессе триерования выделяют 2 фракции:

1). Очищенное зерно;

2). Короткие и длинные примеси.

Триерование.

При триеровании содержание полноценных зерен не должно в  отходах превышать 0,5% при обработке продовольственного зерна и 3% - при очистке семян. После сортирования и сушки зерно должно быть выровненным, чистым от семян сорняков и примесей, его влажность не должна превышать 14-16%, семенное зерно должно соответствовать требованиям ГОСТа.

Сушка зерна.

При увеличении влажности  зерна выше определенного уровня,  так называемой кондиционной влажности,  в зерне появляется свободная влага, что приводит к активизации жизнедеятельности зерна.  Задача сушки заключается прежде всего в снижении влажности зерна до кондиционной. Зерно —  хороший сорбент,  что объясняется высокой скважистостью зерновой массы и капиллярно-пористой структурой зерновок. Вся зерновка пронизана микрокапиллярами, вследствие чего активная поверхность зерна,  через которую происходит влагообмен с окружающей средой, в сотни тысяч раз превышает площадь геометрической поверхности зерна.  По микро-  и макрокапиллярам влага в виде жидкости или пара циркулирует из внутренних частей зерна к поверхности, и наоборот.

Сильно одревесневевшие  цветковые оболочки (ячмень,  рис,  овес)  в значительной степени затрудняют перемещение влаги как в одном,  так и другом направлении,  что ухудшает процесс сушки.  Плодовые оболочки имеют большое количество капилляров и микропор, поэтому они не служат препятствием при удалении влаги из зерна в процессе сушки. Прилегающие к плодовым семенные оболочки характеризуются относительно слабой проницаемостью паров воды и ухудшают процесс сушки. Характер удаления влаги из зерна зависит от форм связи влаги с материалом.

Для сушки зерна важны  его теплофизические и физические свойства: теплоемкость,  теплопроводность,  температуропроводность, удельная поверхность, скважистость, сыпучесть, скорость витания зерна.

Все процессы тепло-влагообмена  между зерном и агентом сушки осуществляются через поверхность зерна, поэтому большое значение имеет его удельная поверхность —  отношение поверхности всех зерен, содержащихся в одном килограмме, к объему этой зерновой массы. Процесс сушки протекает быстрее при увеличении удельной поверхности зерна, следовательно, чем мельче зерно, тем интенсивнее оно высушивается.

При сушке зерновая масса  продувается воздухом иди агентом  сушки, что возможно благодаря скважистости зерновой массы. Чем выше скважистость, тем легче агент сушки подводится к зерновке и тем интенсивнее и равномернее протекает сушка.

Учитывая то,  что  зерно —  живой организм,  важно  знать его термо- устойчивость,  т.  е.  способность сохранять в процессе сушки семенные и продовольственные свойства.  В процессе сушки зерно может снизить жизнеспособность или товарно-продовольственные качества.

Нагрев зерна по-разному  влияет на содержащиеся в нем органические вещества (белки, углеводы, жиры, ферменты, витамины). Более устойчивы к нагреву углеводы и жиры.  При влажности зерна 14%  они выдерживают нагрев до 60—65°С.  При более высокой влажности или температуре начинается процесс декстринизации крахмала,  приводящий к ухудшение цвета муки и разложению жиров,  в результате чего происходит повышение кислотного числа жира.

Белковые вещества более чувствительны к нагреву. Изменения связаны со сложными биохимическими преобразованиями белкового комплекса зерна, приводящими к денатурации белков,  потере ими способности поглощать воду.  Снижение посевных свойств семенного зерна,  уменьшение выхода и ухудшение качества клейковины,  снижение хлебопекарных достоинств продовольственного зерна,  снижение активности ферментов вызваны в первую очередь денатурацией белков.  Следует иметь в виду то,  что белки зародыша более чувствительны к нагреву,  чем белки эндосперма.  Поэтому семенное зерно обычно нагревают до 40°С,  в то время как зерно продовольственного назначения выдерживает нагрев до 50° С.

В процессе нагрева клейковина укрепляется,  поэтому сушка зерна  со слабой клейковиной приводят к ее укреплению и,  следовательно,  к улучшению качества.

При неправильном ведении  процесса сушки в зерне кроме  биохимических реакций могут произойти структурно-механические изменения:  уплотнение или разрыв оболочек, растрескивание ядра, запаривание и др.

Ко всем типам зерносушилок предъявляют следующие основные требования:

♦ обеспечение требуемого снижения влажности и сохранение качества зерна;

♦ охлаждение зерна после  сушки;

♦ исключение механического  травмирования зерна;

♦ удобство обслуживания и эксплуатации;

♦ соответствие требованиям  охраны труда,  противопожарным требованиям и санитарным нормам;

♦ полная механизация  всех работ, связанных с сушкой;

♦ оснащение приборами для контроля и регулирования процесса сушки;

♦ экономичность по удельным расходам теплоты,  электроэнергии, эксплуатационным затратам;

♦ максимальная универсальность,  обеспечивающая высококачественную сушку  зерна различных культур;

В сушилке СЗШ-16  используют конвективный метод сушки,  при котором теплота,  необходимая для сушки,  передается зерну от нагретого агента сушки. Зерно при этом может находиться в состоянии неподвижного,  движущегося, псевдоожиженного или взвешенного слоя.

В качестве агента сушки применяют смесь топочных газов с воздухом. В сушильной шахте зерно под действием силы тяжести движется сверху вниз и пронизывается агентом сушки.  Скорость движения зерна в шахте регулируется производительностью выпускного механизма. Шахтная прямоточная зерносушилка состоит из двух сушильноохладительных шахт,  напорно-распределительной камеры,  выпускного механизма, над- и подсушильных бункеров, вентиляционного оборудования и топки.

Сушильно-охладительная шахта имеет  прямоугольное сечение и до верха заполняется просушиваемым зерном. Верхняя часть шахты — сушильная — предназначена для высушивания зерна,  а нижняя —  охладительная —  для охлаждения высушенного зерна.  Конструкция их аналогична.  Сушильная часть шахты может разделяться на 2—3 секции — зоны сушки, — при этом в каждую зону подается агент сушки с различной температурой.

Внутри шахты установлены короба рядами в шахматном порядке для подвода и отвода агента сушки (воздуха).

Зерно располагается между коробами. Агент сушки (воздух) поступает в шахту через подводящие короба со стороны напорнораспределительной  камеры, проходит слой зерна и выходит через отводящие короба в атмосферу или осадительную камеру.

Короб представляет собой канал  пятигранной формы с открытой нижней стороной. Иногда стенки коробов делают жалюзийными.

Напорнораспределительная камера предназначена для выравнивания потоков агента сушки (воздуха)  с целью равномерного распределения по подводящим коробам.  Камеру разделяют по высоте горизонтальными перегородками для подачи агента сушки в зоны сушки или воздуха в охладительную зону.

Режимы сушки

Под режимом сушки понимают определенное сочетание таких параметров,  как температура агента сушки,  его влагосодержание,  скорость движения (расход)  и предельно допустимая температура нагрева зерна.

Величину ее определяют термоустойчивостью зерна, которая зависит от его культуры,  влажности,  назначения и продолжительности теплового воздействия.  Режим сушки,  при котором обеспечивается высокое качество зерна и достигаются наилучшие технико-экономические показатели работы сушилки, называют оптимальным.

Своевременно и правильно проведенная сушка не только повышает стойкость зерна при хранении,  но и улучшает его продовольственные и семенные достоинства.  В результате сушки ускоряется послеуборочное дозревание,  происходит выравнивание по влажности,  улучшаются цвет, внешний вид и технологические свойства зерна.

Режим сушки зависит от способа  сушки и конструкции зерносушилок. При сушке зерна в шахтных прямоточных зерносушилках в нашей стране применяют режимы,  при которых температуру агента сушки изменяют постепенно, по мере прохождения зерна по зонам сушки. Такие ступенчатые режимы особенно благоприятны при сушке свежеубранного зерна,  а также для крупяных культур.

При сушке пшеницы температурный  режим дифференцируют в зависимости

от исходного качества клейковины — крепкой, нормальной,  слабой. Сушка

пшеницы со слабой клейковиной  при повышенных температурах приводит к

уплотнению клейковины и, следовательно, к улучшению ее качества.

При сушке зерна в  шахтных прямоточных зерносушилках  съем влаги за один

пропуск не должен превышать 6%,  а для риса-зерна — 3%.  Если этого недостаточно,  то применяет второй пропуск зерна через зерносушилку.  В шахтных рециркуляционных зерносушилках снижение влажности за один пропуск может составлять 10%,  в рециркуляционных зерносушилках с дополнительными камерами для нагрева зерна —  без ограничения предела снижения влажности.

При организации процесса и выборе режима сушки руководствуются утвержденными инструкциями и правилами.

Режимы сушки зерна  продовольственного назначения некоторых культур в шахтных прямоточных зерносушилках приведены в табл. 1.16.

Как видно из приведенных  данных,  в большинстве случаев  применяют восходящие режимы сушки. В первую зону подают агент сушки с меньшей температурой,  так как зерно имеет высокую влажность и меньшую термоустойчивость.  Во вторую зону подают агент сушки уже с более высокой температурой.

Режимы сушки зерна  в рециркуляционных зерносушилках (табл. 1.17) также

дифференцированы по начальной влажности зерна,  а  для пшеницы —  и в

зависимости от качества клейковины.

При сушке зерна в  шахтных рецикуляционных зерносушилках  допускают более высокие температуры нагрева зерна,  чем а прямоточных шахтных зерносушилках,  так как они характеризуются кратковременностью и большей равномерностью нагрева зерна.

Семена зерновых культур  сушат в шахтных зерносушилках  всех типов, за исключением передвижных.  Семенное зерно не рекомендуется сушить в барабанных зерносушилках,  но можно в рециркуляционных.  Семена пшеницы,  подсолнечника,  ячменя и бобовых культур сушат и в камерных сушилках семяобрабатывающих заводов. Семенное зерно всех культур сушат также в складах на установках активного вентилирования атмосферным или подогретым воздухом.

Зерно как объект переработки в  муку.

Зерно, предназначенное  для производства муки, оценивают по влажности, засоренности, свежести, мукомольным и хлебопекарным свойствам. Под мукомольными свойствами зерна понимают количество и качество муки, полученной при его размоле, т. е. они характеризуют, насколько полно могут быть разделены эндосперм и оболочки.

Мукомольные свойства зерна  можно определить путем опытной  переработки его на предприятии или на лабораторной мельничной установке. Однако есть косвенные показатели (тип зерна, натура, стекловидность, крупность, зольность и так далее), по которым можно судить об этих свойствах. Чем выше натура, крупность и стекловидность зерна, тем лучше его мукомольные свойства.

Один из важнейших  показателей качества муки - зольность, косвенно свидетельствующая о содержании в ней оболочек. Выход и зольность муки зависят от содержания и зольности эндосперма. Как правило, в зерне пшеницы содержится 77-85 % эндосперма (мучнистого ядра) зольностью 0,4-0,5 %. Зольность оболочек (включая алейроновый слой) составляет 7,5-9,5 %, поэтому даже небольшое их количество в муке значительно влияет на ее зольность.

Зольность зерна находится  в пределах от 1,6 до 2,0 %, и чем она  ниже, тем лучше качество вырабатываемой муки.

Хлебопекарные свойства муки определяют по выходу и качеству хлеба. Для пшеничной муки они зависят от количества и качества клейковины, которые в партиях перерабатываемого зерна варьируют в широком диапазоне от 18 до 28% и более качеством I - II группы. Поэтому на мельницах составляют помольные партии зерна с заданной характеристикой клейковины.

Свежеубранное зерно  пшеницы в связи с незавершенностью процесса послеуборочного дозревания не рекомендуют перерабатывать в течение двух-трех месяцев. Такое зерно характеризуется пониженными хлебопекарными свойствами.

Свойства муки, предназначенной  для макаронных изделий, должны обеспечить получение плотного, упругого, вязкого теста.

Такое тесто получают из твердой пшеницы с большим количеством упругой клейковины с хорошей растяжимостью.

Хранение муки

При хранении в благоприятных условиях в муке активно протекают окислительные и гидролитические процессы, приводящие к улучшению хлебопекарных свойств – созревание. При хранении муки в течение 1,5-2 месяцев клейковина становится более крепкой, и чем больше срок хранения, тем в большей степени укрепляется клейковина. В процессе длительного хранения (полгода и более) клейковина может стать чрезмерно крепкой, мука перезревает.

Чем слабее клейковина свежесмолотой муки, тем заметнее эффект созревания и значительнее улучшение физических свойств клейковины и соответственно качества получаемого хлеба. Однако такая мука требует и более продолжительного созревания.

Наиболее продолжительное  созревание требуется для муки из свежеубранного зерна, поэтому при  осенней переработке такого зерна  длительность отлежки полученной муки должна быть наибольшей.

Продолжительность созревания зависит от сорта (выхода) муки: чем  выше сорт муки, тем больше требуется времени для завершения процесса. Различная продолжительность созревания отдельных сортов муки обусловлена особенностями ее химического состава. В муке низких сортов более активно протекают процессы гидролиза жиров, что приводит к ускорению созревания.

Интенсивность созревания зависит от влажности муки, температуры и наличия в ней кислорода. Чем выше влажность, тем быстрее протекает созревание. Наиболее интенсивно мука созревает при повышенных температурах хранения – 20-30 °С. В неотапливаемых складах при хранении в зимнее время все процессы, происходящие в муке, замедляются, созревание практически не происходит.

Активно созревание может происходить при достаточной обеспеченности муки кислородом, поэтому плотность укладки мешков в штабеле, порядок размещения штабелей в складе влияют на доступ воздуха к каждому мешку и, следовательно, на продолжительность созревания.

Во время хранения вследствие накопления свободных жирных кислот в муке повышается кислотность. Особенно быстро этот процесс идет в течение первых 2...3 недель, затем его интенсивность снижается. При длительном хранении (в течение нескольких лет) кислотность муки может возрасти настолько, что невозможно будет получить хлеб с нормальной кислотностью.

Цвет муки при хранении постепенно изменяется. Мука вследствие окисления каротиноидов обесцвечивается, однако этот процесс протекает довольно медленно. Наиболее светлой мука становится после трех лет хранения.

При неправильном хранении мука может испортиться. Опасно увлажнение муки, происходящее при хранении в  помещении с высокой (80 % и более) относительной влажностью воздуха. Увлажнение муки может также происходить за счет явления термо- влагопроводности при высокой разнице температур, например при хранении муки у стены склада в зимнее время.

При повышенной влажности и температуре создаются благоприятные условия для жизнедеятельности плесневой и бактериальной микрофлоры. Интенсивное развитие этих процессов может привести к самосогреванию, которое обычно сопровождается слеживанием муки в комки, плесневением и появлением неприятного запаха.

Активное развитие бактериальной микрофлоры может являться причиной прокисания муки.

Длительное хранение муки с повышенным содержанием ненасыщенных жирных кислот может привести к её прогорканию, причем наиболее быстро в летнее время при температуре более 25 °С.

Ухудшение технологических свойств муки при хранении вследствие перезревания, повышения кислотности и прогоркания принято называть старением муки.

Приготовление теста

Этап приготовления  теста включает следующие операции: дозирование сырья, замес полуфабрикатов и теста, брожение полуфабрикатов и теста, обминки. Для каждого сорта хлеба и хлебобулочных изделий, вырабатываемых по государственным стандартам, существуют утвержденные рецептуры, в которых указывают сорт муки, расход каждого вида сырья. Необходимое количество компонентов для образования теста в хлебопечении исчисляют на 100 кг муки, что соответствует их выражению в процентах от массы муки. На основании утвержденной рецептуры на предприятиях составляют производственную рецептуру, в которой указывают количество муки, воды и другого сырья с учетом применяемой технологии и оборудования, а также технологический режим приготовления изделий (температура, влажность, кислотность полуфабрикатов, продолжительность брожения и другие параметры). В производственных рецептурах допускаются изменения в количествах прессованных дрожжей в зависимости от их подъемной силы, замена их на жидкие или сушеные.

Расчетная часть

Дано:

Культура – пшеница на семена

Площадь посевов – 200 Га

Влажность – 25%

Сорность 7%

Зерновые примеси 14%

Уборку осуществляет комбайн Дон производительностью 15Га\смена.

Уборка продолжается 5 дней, следовательно, в день необходимо убирать не менее 40 Га.

Урожайность примем 40 ц\Га=4т\Га.

Масса вороха за сутки  составит 45 Га x 3т\Га=135тонн.

За 4 суток уберем: 135 тонн x 4 суток=540тонн.

За последние сутки: (200-(45 x 4)) x 3=60 тонн.

Предварительная очистка зерна:

Очистку производим 2 аппаратами ОВС-25 общей производительностью 50 т\час.

Рассчитаем эксплуатационную производительность машин  по формуле

,

где - коэффициент эквивалентности, учитывающий особенности культур;

- коэффициент, учитывающий исходную  влажность зерна;

- коэффициент, учитывающий исходную  засоренность зерна;