Przemysły interesujące nas na zbożach:
- cukiernicze
- młynarskie i makaronarskie
- piekarskie
- piwowarskie
- spirytusowe
Dla każdej gałęzi przemysłu spożywczego zasadnicze znaczenie mają następujące zagadnienia:
- jakość surowca
- jakość produktu gotowego
- maksymalne wykorzystanie surowca
- maksymalne wykorzystanie energii maszyn i innych czynników biorących udział w procesie produkcyjnym
- ochrona środowiska
- realność wykonania procesu
Główne zadania przemysłu spożywczego:
- przyjęcie produktu towarowej rolnictwa i innych produktów żywność oraz jej transport do zakładów przetwórczych.
Jednak czynniki te są komplikowane przez takie czynniki jak:
- sezonowość skup
- sezonowość produkcji (wynika z powyższego)
- nierównomierne rozłożenie bazy surowcowej w stosunku do zakładów przetwórczych i w stosunku do odbiorców
- niska trwałość większości surowców
- utrwalanie i przechowywanie żywności
Zboża uprawiane w Polsce:
- pszenica (ozima, jara)
- jęczmień (ozimy i jary)
- pszenżyto (ozime jare)
- owies
- kukurydza
- gryka
- proso
Przeciętne zbiory podstawowych zbóż w Polsce (w mln ton)
Pszenica 7,5 – 9,5 ↑ - wzrost
Żyto 5,3 – 5,7 ↓ - spadek
Pszenżyto 1,6 – 2,1 ↑ - wzrost
Jęczmień 2,6 – 3,8 ↓ - spadek
Owies 4,2 – 5,7 ↓ - spadek
Kukurydza 0,2 – 0,6 ↑ - wzrost
Produkcja zbóż ogółem 22 – 27 ↑ - wzrost
Korzystnie wplywa na właściwości przemyslowa ziarna poprzez zroznicowanie wilgotnosci okrywy i bielma:
- urzadzenia przemyslowe do plukania ziarna
- czas plukania (myci)
- zdolnosc wchlaniania wody przez ziarno
- sposoby okreslania czasu plukania
Zmijka do czyszenia czarnego ziarna (wykorzystywanie roznicy mas, ksztaltu ziarna i sily odsrodkowej) – rynna owinieta wokół rury.
Tryjer – roznica wielkosci i masy ziarna i zanieczyszczen.
Duze ziarna nie sa podnoszone do rynny i cofaja się, bo nie mieszcza się w gniazdach. Pozostaje najwyzej 0,5% niepozadanych ziaren.
Operacje i procesy zwiazane z przemialem ziarna zboz.
1) Wstepne czyszczenie ziarna
2) Magazynowanie ziarna
3) Czyszczenie wlasciwe i sortowanie ziarna
4) Kondycjonowanie ziarna
5) Rozdrabnianie i sortowanie mlewa
6) Przygotowanie mieszanek handlowych maki
7) Pakowanie maki
Podzial mlynow
- pszenne – przystosowane tylko do zlozonych przemialow pszenicy na 2 lub wiecej gatunkow maki
- zytnie – przystosowane tylko do prostych bądź zlozonych (dwugatunkowych) przemialow ziarna
- kombinowane – czyli mlyny zytnie, przystosowane do prostych najczesciej jednogatunkowych przemialow pszenicy
Technologia mlynarstwa
Przemial: rozdrobnienie, poczatkowo ziarna (uprzednie czyszczonego), a nastepnie miedzy produktow, az do wydzielenia produktu koncowego czyli maki
Przemial prosty: rozdrabnianie, w którym wykorzystuje się właściwości strukturalno – anatomiczne ziarna (bielma, zarodek, okrywa owocowo-nasienna, rozniace się nie tylko budowa anatomiczna, ale i skladem chemicznym). W wyniku uzyskuje się miedzyprodukty (mialy-sruty-kaszki-maki) które poddaje się dalszemu wymielaniu. W wyniku uzyskuje się maki gatunkowe, pozbawione w znacznej czesci okrywy i zarodka.
Przemial prosty – stostowany do przemialu zyta, a zlozony do pszenicy.
Wyciag z maki – ilosc produktu koncowego (maki) uzyskanego w wyniku przemialu (w mlynach przemyslowych uzyskuje się wyciag maki w granicach 70-80%)
Po przejsciu przez pierwszy mlewik ziarno jest dzielone na frakcje i te najgrubsze elementy trafiaja na inne walce – bardziej docisniete
Przy przemiale prostym uklad najwyzej 2 maszyn rozdrabniajacych; przy zlozonym nawet kilkadziesiat.
Maka- jest to mialki proszek drobno zmielonych ziaren niektórych zboz rzadziej z owocow lub innych czesci rosliny
Maka uzyskana z ziarn zboz może być:
- pszenna
- zytnia
- pszenzytnia
- jeczmienna
- owsiana gryczana
- kukurydziana itd.
Kazda z tych mak może być pytlowa lub razowa
Popiolowosc maki – wskaznik wyciagu maki (tez barwa) – pozostalosc (wyrazona w mg) po spaleniu 100g maki.
Systemy przemialowe – w zaleznosci od intensywnosci przemialu i ilosci maszyn do tego celu uzytych razroznia się nastepujace systemy przemialu: plaski, polplaski, polwysoki, wysoki.
W przemiale pszenicy stosuje się zwykle system polwysoki, a w przemiale zyta system polplaski (wzglednie plaski), system plaski – walce sa do siebie max docisniete.
Najwieksza odleglosc umozliwia rozdrabnianie ziarna – taka przy ktorej nastepuje przynajmniej zlamanie ziarna na pol – system wysoki.
Handlowe typy maki
Maki pszenne
Torotwa typ 450
Krupczatka typ 500
Luksusowa typ 550
Chlebowa typ 750
Sitkowa typ 1400
Graham typ 1800
Razowa typ 2000
Srutowa chlebowa typ 2000
Maki zytnie
Zytnia typ 720
Zytnia typ 800
Starogardzka typ 1850
Maki pszennozytnie
Pszenzytnia typ 720
Mlewnik walcowy podwojny – podwojne urzadzenia podajace i rozdrabniajace. Specjalna zasuwa reguluje ilosc ziarna podawanego do przemialu. Srednica walow podajacych – max 10cm, rozdrabniajacych – 22 do 35cm – pokryte zeliwem i twardym materialem. Obracaja się w roznych kierunkach – do srodka z rozna predkoscia, np. 1 i 5 – jeden wkonuje 1 obrot (walec podajacy) a drugi w tym samym czasie 5 obrotow (rozdrabniajacy), maja rowki na powierzchni.
Im drobniejsze produkty do rozdrobnienia tym mniejsze rowki. Im sa glebsze tym jest ich mniej; rowkowanie pod roznym katem do osi walca.
Diagonalne ustawienie walcow - na roznych wysokosciach
Walce podajace (srednica 5-10cm) obracaja się w tym samym kierunku z ta sama predkoscia. Rownomiernie rozkladaja strupe ziarna na cala szczeline mielaca – najmniejszeje odleglosci miedzy walcami. Nie sa gladkie, ale ryflowane (karbowane) – ulozone rownolegle do osi walca.
Szybkosc obrotowa – 1 walec wolno i jeden szybkobiezny/ wolnoobrotowy – podajacy, szybkoobrotowy – rozdrabniajacy. Ilosc obrotow zalezy od rodzaju mlyna.
Walec może być w srodku pusty i może przeplywac przez niego zimna woda – studzenie. Walec nagrzewa się w trakcie pracy.
Każdy mlyn jest sprzezony z odsiewaczem. Jeśli jest wiecej par walcow rozdrabniajacych, to maja jednakowe obroty, ale rozne rowkowanie.
Teoretyczne podstawy przemialu
Przemial to rozdrobnienie czyli mechaniczny podzial cial stalych na czesci.
W przetworstwie zbozowo – mlynarskim mamy rozdrabnianie selektywne czyli przez odpowiedni dobor paramaterow uzyskuje się odpowiedni efekt.
Rozdrabnianie ziarna polega na rownoczesnym dzialaniu kilku sil mechanicznych, a mianowicie: zgniatanie, scinanie, rozrywanie i scieranie.
Proces rozdrabniania charakteryzuje stopien rozdrobnienia „i” i=D/d
D- sredni wymiar liniowy czastek materialu przed rodrobnieniem
d- sredni wymiar liniowy czastek materialu po rozdrobnieniu
Stopien rozdrobnienia można tez wyliczyc ze wzoru:
I = Sk/Sp
Sk – sumaryczna powierzchnia czastek po rozdrobnieniu
Sp – sumaryczna powierzchnia czastek przed rozdrobnieniu
W mlynarstwie wspolczesnym, „i” wyliczony wg podanych wzorow wynosi przeciętnie od 20 do 50.
Rozdrabnianie nazywa się:
Drobnieniem – jezeli uzyskane czastki sa wieksze od 5mm
Mieleniem - jezeli uzyskane czastki sa mniejsze od 5mm
Na rozdrobnienie 100kg pszenicy zuzywa się około 6kWh energii, przy stopniu rozdrobnienia i=40.
Widac z tego ze jest to proces wysoce praco- jak i energochlonny.
Rodzaje maszyn rozdrabniajacych stosowanych w mlynarstwie:
- mlewnik walcowy (gniecenie i scinanie)
- mlewnik kamienny (gniecenie i scinanie)
- rozdrabniacz tarczowy (uderzanie i udar)
- rozdrabniacz mloteczkowy (uderzenie i scieranie)
- rzutnik bijakowy (scieranie i uderzanie)
- gniotnik (gniecenie)
Każdy walec bez względu na spelniana funkcje powienien być wykonany z odpowiednich materialow, przede wszystkim odpowiednio twardego, co pozwala na latwei nawet czeste rowkowanie
Rowki walca tez musza mieć odpowiednia twardosc, a tym samym trwalosc.
Odpowienie, wymagane cechy uzyskac można przez odpowiednia strukture zeliwa, z którego wykonane sa walce musza być uzywane zawsze zgodne z ich przeznaczeniem, np. tzw. walec rozczynowe musza być uzyte tylko do rozczyniania tzw. wymialowe – do wymielanie mlewa.
Walce mlynaskie mogą mieć rozna srednice – najczesciej 220 – 250 – 300 i 350mm
Waznym zagadnieniem jest stopien zuzycia walcow czyli zmniejszenie ich srednicy.
Zasady przemialu
Wartosc przemialowa – wlasciowosci zapewniajace mozliwosc uzyskania z danego ziarna, maki o wysokiej jakosci i dobrej wydajnosci
Wydajnosc maki – wyciag maki
Wyciag maki – zmiany stosunkoweo niewielkie do wyciagu, około 60% powyzej wyraznie ciemnieje, a tym samym może być miernikiem wyciagu maki
Zwiekszenie ilosci uzyskanej maki - wzrost wyciagu maki – wzrost (pociemnienie) narwy – wzrost popiolowatosci maki.
Sposoby przemialu
Przemial prosty – jednorazowe przejscia ziarna przez maszyna rozdrabniajaca. Uzyskany produkt – maka razowa- bedaca mieszaninia rozdrobnionych czesci ziarna: bielma, okrywy i zarodka.
Uwaga! Podczas tego przemialyu mogą być wydzielone niewielkie ilosci otreb – (97% maki)
Przemial zlozony – doskonalszy od przemialu prostego. Przeprowadzony na kilku (kilkunastu) maszynach rozdrabniajacych z kazdorazowym odsiewaniem mlewa. Każdy zespol maszyn spelnie okreslone funkcje technologiczne.
W celu uzyskania maki o wysokiej jakosci i szerokim zastosowaniu stosuuje się przemial zlozony, czyli stopniowe, selektywne rozdrobnienie i sortowanie mlewa przed kolejnym przejsciem przez maszyne rozdrabniajaca!!!
Fazy wyroznione w przemiale zlozonym:
Przemial zyta
1) srutowanie
2) wymielanie kaszek
Przemial pszenicy
2) sortowanie kaszek i mialow
3) czyszczenie kaszek i mialow
4) rozczynianie kaszek
5) wymielanie kaszek i mialow
Rozbudowanie systemu przemialu pszenicy, w stosunku do przemialu zyta wynika z roznic w skladzie chemicznym i budowie zierna miedzy tymi zbozami czyli, z roznic w zdolnosciach ich bielma do tzw. „kaszkowania”.
Do rodrabniania ziarna stosuje się powszechnie mlewniki walcowe. Zostaly one wprowadzone około 1870 roku, wczesniej stosowane były przede wszystkim zarna.
Elementem roboczym w mlewniku jest para walcow, wykonanych z utwardzonego powierzchniowo zeliwa.
Przestrzen w ktorej odbywa się rozdrabnianie – strefa drobienia (odksztalcania) - jest to fragment powierzchni walcow bioracych udzial w czynnosciach drobienia – liczony jest od momentu (punktu) uchwycenia ziarna lub mlewa przez walce mielace, a konczy się na szczelinie mielacej.
Szczelina mielaca – miejsce najwiekszego zblizenia się walcow do siebie.
Strefa drobienia i szczelina mielaca odgrywa duza i wazna role w procesie mielenia, bowiem od ich wielkosci zalezy ostateczne rozdrobnienie ziarna (mlewa).
Wplyw: srednica walcow i odleglosc miedzy nimi na wielkosc strefy drobienia i szczeline mielaca.
Im wieksza srednica walca tym wieksza strefa drobienia; oddalenie walcow – mniejsza strefa rozdrabniania; na szczeline mielaca wplywa tylko odleglosc miedzy walcami.
Urzadzenia do rozdrabniania to (ogolnie) rozdrabniacze:
- mlewniki walcowe, gniotowniki (bez rowkowania) jednakowa predkosc walcow
- rozdrobniacze mlotkowe
- rozdrobniacze tarczowo – rzutowe
- srutowniki tarczowe
- rozdrabniacze kamienne (kiedys zarna)
Mogą być 4 rozne wzajemne ustawienia walcow:
- ostrze na ostrze
- ostrze na grzbiet
- grzbiet ostrze
- grzbiet na grzbiet
W procesie rozdrabniania ziarna wykorzystuje się metody polegajace na zgniataniu i rozcieraniu w polaczeniu z rozcinaniem i rozrywaniem
Zgniatanie – stosowane jako zabieg wstepny; przed przemialem wlasciwym; jest to tez dodatkowe czyszczenie ziarna ulatwia przemial wlasciwy, zmniejsza naklady energetyczne koniecznie na przeprowadzenie przemialu.
Przeprowadza się w specjalnych mlewnikach – gniotownikach, gladka powierzchnia walcow, jednakowa predkosc obrotowa
Rozcieranie – przez nadanie roznej predkosci walcom czyli elementowm roboczym maszyn drobiacych. Ziarno przylega do powierzchni nieruchomych lub obraca się wolniej, pozostaje nieruchome lub porusza się z predkoscia jaka mama ten element , czyli walec wolnoobrotowy). Natomiast czesc przylegajaca do powierzchni szybkoobrotowej jest przez nia porywana – powstaja naprezenia, a w efekcie drobienie, przez rozcieranie.
Jeżeli powierzchnie robocze będą jeszcze dodatkowo uksztaltowane (np. rowkowanie) czyli będą uzbrojone w ostre krawedzie – to powstanie dodatkowo dzialanie tnace powodujace skrawanie ziarna.
Zatem w tym procesie wystepuje dzialanie rozcierajace i rozciagajace. Dzialanie tnaco-rozcierajace – uzyskuje się w zlozeniach kamieni mlynskich wzglednie w mlewnikach z walcami rowkowanymi.
Na przebieg rozdrabniania ziarna zboz wplywaja:
- właściwości strukturalne i reologiczne ziarna, tj. grupa cech fizycznych które wykazuje cialo stale poddawane dzialaniu naprezen statycznych i dynamicznych, a przede wszystkim:
- twardosc
- wytrzymalosc
...
wait_and_bleed