Переработка гороха

(из кн. В.М. Филин. Технология и оборудование для производства кукурузной и других круп. –М.: ДеЛи принт. 2007. -224 с.)

Типовой технологический процесс переработки гороха основан на последовательном сошлифовывания оболочки до полного ее отделения от семядолей. Традиционно шелушение гороха достигается в результате двукратной его обработки в шелушильных машинах типа ЗШН

Шелушение ведется пофракционно на нескольких шелушильных системах, причем в каждой из них задействовано по две машины типа ЗШН. Прохождение зерна через первые машины шелушильных систем приводит в первую очередь к раскалыванию на отдельные семядоли и части ядра поврежденного вредителями продукта. А выделенный на сепараторе целый горох подается для повторной обработки во вторые машины шелушильных систем.

Типовые режимы обработки продукта в шелушильных машинах выбираются из условия максимального получения целого гороха. Они зависят как от сорта гороха, так и от крупности абразива, окружных скоростей абразивных дисков, характеристик ситовеечных обечаек. Продукты шелушения первой системы — целое ядро, колотое ядро (семядоли), дробленые частицы, мучка объединяются с аналогичным продуктом, полученным после второй шелушильной системы. Получение на выходе большего количества целого гороха связано с применением гидротермической обработки. ГТО, наряду со снижением усилий для отделения оболочки, способствует склеиванию семядолей, уменьшению выхода дробленых зерен и мучки. Однако, несмотря на все предпринимаемые усилия, после шелушильных машин количество колотого и целого гороха примерно одинаково при общем выходе 70-73%. При этом сошлифовывание оболочки в машинах с абразивными поверхностями неизбежно связано с образованием царапин на поверхности ядра целого гороха и семядолях. Известно, что такие царапины ухудшают товарный вид крупы и делают ее менее пригодной для длительного хранения из-за высокой ферментативной активности, особенно окислительных ферментов.

В типовом технологическом процессе для удаления царапин иногда дополнительно вводится операция — полирование. Для этого шлифованный горох предварительно подается в пропариватель и подсушиватель. В подсушивателе горох смешивается с пищевым тальком, который в процессе перемещения обволакивает поверхность крупы тонким слоем. Полученная смесь подается на вход машины типа ЗШН или щеточную машину. За счет межзернового трения и трения о поверхности рабочих органов машин шероховатости и царапины на поверхности крупы сглаживаются.

Дробленый горох, выделенный после первой и последующих шелушильных систем, представляет собой смесь частиц ядра различной геометрической формы с острыми гранями. Для улучшения товарного вида эту часть продуктов шелушения направляют на специальную шелушильную систему, после которой из общей массы выделяются округленные частицы ядра, а мучка направляется в соответствующий бункер.

Так выглядит в упрощенной форме типовой технологический процесс переработки гороха. В нем задействовано большое количество технологического оборудования, транспортных средств для межоперационного перемещения продуктов шелушения, вспомогательного оборудования (парогенератор, пропариватели, сушилки, охладители) и др. Процесс энергоемок. Установленная мощность электродвигателей только для машин ЗШН составляет от 90 до 140 кВт (в зависимости от производительности). Положенный в основу процесса шелушения метод постепенного сошлифовывания оболочки до полного удаления ее с ядра малоэффективен. Кроме того, приводит к повреждению поверхности ядра — микроцарапинам, снижающим потребительскую ценность готового продукта. Однако до настоящего времени с перечисленными недостатками мирятся как отечественные, так и зарубежные производители гороховой крупы.

Перспективными целевыми факторами дальнейшего совершенствования процесса переработки гороха в крупу, как и любого другого процесса переработки сырья, являются глубина, интенсивность и экономичность. Однако усилиями ученых и практиков, на наш взгляд, полностью исчерпаны возможности существующего технологического процесса и применяемого для его реализации оборудования. Кроме того в настоящее время оптовые базы практически отказались от закупки целого гороха с одновременным увеличением закупок колотого гороха. Но повышения экономичности процесса выработки крупы «горох колотый» можно достичь только путем коренного изменения технологического процесса и создания для этого нового оборудования, максимально учитывающего положительный опыт предшествующих разработчиков.

Поиск технологических и инженерных решений нами велся в области физического микровоздействия на оболочку и ядро гороха. Профессор С.В. Зверев отмечает: «…параметрами процесса при свободном ударе являются скорость удара, число ударов, удельная энергия удара, угол падения и энергия, затрачиваемая на измельчение…». При этом разрушаемый продукт характеризуется геометрическими размерами, влажностью, физико-механическими свойствами (твердость, модуль упругости и др.) и прочностными свойствами (предел прочности, деформация до разрушения и др.). Показателем качества полученной смеси является ее фракционный состав, по которому можно оценить долю частиц колотого гороха, количество оболочки, мучки, а также сросшихся с оболочкой и семядолями.

В основу разработки новой машины была положена идея накопления повреждений в виде микро- и макродефектов вплоть до образования поверхности разлома. Многократное нагружение целого гороха при его перемещении под действием центробежных сил вдоль поверхностей дисков, покрытых металлическим или металлокерамическим слоем высокопрочного материала, с заданной чистотой обработки и направлением неровностей способствует отслоению оболочки и разделению целого гороха на семядоли без царапин с минимальным количеством дробленки и мучки..

Многолетние испытания экспериментальных образцов завершились созданием дисковых безабразивных шелушителей гороха (ДБШГ) и дробильно-крупоотделяющих машин (ДКМ), обеспечивающих малозатратное производство круп «горох колотый», «горох дробленый калиброванный» и сопутствующих им — «крупа типа манной», «гороховая мука».

Схема процесса производства колотых и дробленых круп приведена на рис. 3.9. Процесс разделения ядра на семядоли осуществляется в дисковых шелушителях оригинальной конструкции. Сам же процесс подготовки гороха к шелушению остается традиционным. Он предусматривает как очистку зерна от примесей, так и его рассортировку по крупности на две-четыре фракции. Количество шелушителей определяется количеством фракций. В соответствии с крупностью зерна конкретной партии выбираются отверстия сит сортировочных машин.

Основным критерием является не одинаковость потоков зерна, проходящих через каждый из шелушителей, а одинаковость геометрических размеров горошин в каждом потоке. При этом случайно возникающая недогрузка одного из шелушителей не влияет на качество готового продукта (параметрический ряд многодисковых безабразивных шелушителей 100, 200, 400, 500, 600, 800, 1000 кг/ч. Соответствующее исполнение машин обозначается ДБШГ-0,1… ДБШГ-1,0).

Рис. 3.9. Схема технологического процесса производства круп из гороха:

1 — рассев: 2 дробилъно-крупоотделяющая машина ДКМ-0,2; 3 — многодисковый шелушитель ДБШГ-1,0 (ДШГ-0,3); 4 — магнитный сепаратор; 5 — пневмоклассификатор; 6 — мучка, лузга; 7 — горох колотый крупный; 8 — горох колотый мелкий; 9 — гороховая мука; 10 — гороховая манка; 11 — горох дробленый калиброванный

Во время сортирования отбирается мелкий горох на сите с отверстиями диаметром 4,5 мм. Этот горох направляется в бункер-накопитель, установленный над дробильно-крупоотделяющей машиной марки ДКМ-1 или ДКМ-2 (патент RU по заявке № 2000119972/13) [2]. Рассортированный горох других фракций также направляется в соответствующие бункеры, установленные над безабразивными шелушителями гороха.

Для шелушения каждой из фракций, в зависимости от среднего диаметра горошин, в шелушителях выбирается соответствующий зазор. Его величина устанавливается также и с учетом качественного состава продукта шелушения. При поступлении продукта через магнитные колонки в шелушильную машину процесс разделения на доли протекает непрерывно, в первую очередь разрушаются пораженные зерна. Они раскалываются на семядоли и их части. Центробежной силой продукты шелушения выносятся из зоны обработки. Целое зерно требует большего количества микронагружений для освобождения от оболочки и разделения на семядоли. При неправильно выбранных зазорах не исключены случаи выхода из зоны шелушения целого гороха. Поэтому после многодисковых шелушителей продукт, состоящий из целого гороха, шелушенного колотого, разделенных семядолей, сечки, мучки и лузги направляется в рассев. Сходом с сит с отверстиями диаметром 5,0×20 мм и 6,0×20 мм выделяется целый горох и крупные части оболочки. Продукт, выделенный на сите диаметром 6,0×20 мм, подается в бункер второй шелушильной системы, а сход с сита диаметром 5,0×20 мм в бункер дробильно-крупоотделяющей машины (ДКМ). Проход через отверстия сит диаметром 6,0×20 мм и сход с сит с отверстиями диаметром 5,5 мм, крупные разделенные семядоли, после отвеивания в пневмоклассификаторе поступают в бункер для крупного колотого гороха.

Проход через отверстия сит диаметром 5,0×20 мм и сход с сит с отверстиями 4,5 мм (разделенные семядоли с частицами оболочки) после отвеивания оболочки поступают в бункер для мелкого колотого гороха.

Проходом через отверстия сит диаметром 4,5 и 5,5 и сходом с сит с отверстиями 2 мм выделяют части дробленого ядра вместе с частицами лузги и мучки. Этот продукт направляют в дробильно-крупоотделяющую машину.

Частицы горохового ядра и лузги, прошедшие через отверстия сит 2 мм, объединяются и после отвеивания частиц оболочки направляются на вход дополнительного рассева.

Мелкий горох, полученный при разделении партии на фракции, подается в накопительный бункер дробильно-крупоотделяющей машины. В этот же бункер поступает целый горох и крупные части оболочки — сходовые фракции с сит с отверстиями диаметром 5,0×20 мм. Кроме

этих продуктов в бункер поступает колотый горох, выделенный после первой и второй шелушильных машин (сход с сит 2 мм). Столь разнородные продукты (мелкий целый, мелкий шелушенный горох и дробленые части ядра) в машине ДКМ подвергаются измельчению и калиброванию. Величина частиц, выходящих из машины, определяется величиной отверстий установленного калибровочного сита. Кроме того, продукты дробления в машине подвергаются классификации в пневмоклассификаторе (рис. 2.38). Мелкие частицы ядра, мучка и частицы оболочки выносятся потоком воздуха в циклон, а крупные поступают на вход дополнительного рассева. Сход с сит рассева с отверстиями диаметром 1,5 мм направляется в бункер для «гороха дробленого калиброванного», а проход через отверстия сита с диаметром 1,5 мм и сход с сита 1,0 мм поступает в бункер для «крупы типа манной». Проход через отверстия 1,0 мм направляется в бункер для гороховой муки.

Дальнейшее повышение коэффициента использования сырья возможно путем выделения из кормовых отходов мучки. Для этого лузгу с мучкой направляют на просеиватель, где выделяют вынесенные потоком воздуха частицы ядра и лузгу. Лузга используется для корма животных, а выделенные мучка и частицы ядра добавляются к соответствующим видам продукта.