ГЛАВА 1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ
1.1. Общие сведения о муке
Мука считается неприхотливым продуктом с достаточно длительным сроком годности.
Производство муки – одно из древнейших занятие людей на земном шаре. Первоначальными орудиями для получения муки служили камни (зернотерки) или ступки из камня, в которых зерно измельчали ударными усилиями. Позднее, используя силу животных, ветра или воды, зерно расти-рали между специально обработанными камнями – жерновами с насечками на рабочей части. Зерно, попадая в центральную часть жерновов, из кото-рых один вращающийся, измельчалось. Первобытные способы получения муки с применением зернотерок сохранились у населения многих стран Аф-рики, Азии и Латинской Америки.
Развитие науки и техники привело к созданию высокопроизводитель-ных измельчающих машин (вальцовых станков), сортирующих и просеива-ющих машин (рассевов), использованию транспортирующих устройств ме-ханического и пневматического действия и др. Для измельчения зерна в муку требуются значительные усилия, однако данный процесс довольно просто выполняют с применением тех или иных машин ударного или истирающего действия. При этом получается темная мука, хлеб из которой также темно-окрашенный, поскольку при таком способе измельчения все части зерна, в том числе и темноокрашенные оболочки, попадают в муку. Если ее просеять через довольно густое (частое) сито, то легко убедится, что она состоит из различных по размеру частиц. Мука, прошедшая через сито, более светлая, однако и в ней присутствуют оболочки. Поэтому мякиш из такой муки се-рый. Для получения хлеба со светлым мякишем необходимо вырабатывать муку только из эндосперма, т. е. уметь в процессе измельчения как можно более полно отделять оболочки. Этого достигают, используя неодинаковую прочность различных частей зерновки – хрупкость эндосперма и большую прочность оболочек и зародыша. Таким образом, для наиболее полного от-деления оболочек от эндосперма быстрое интенсивное измельчение зерна не-приемлимо. Только при постепенных и многократных механических воздей-ствиях сохраняют частицы оболочек более крупными и выделяют в виде мелких частиц содержимое эндосперма. После каждого измельчения полу-ченный продукт сортируют, выделяя из него частицы, достигшие величины, свойственные муке. Неоднородная прочность структуры зерновых даже в пределах эндосперма позволяет при правильном измельчении и сортирова-нии частиц получать муку из разных частей эндосперма – внутреннего и пе-риферийного, отличающуюся по химическому составу, свойствам и пита-тельности вследствие неравномерного распределения веществ в зерне.
На основании этого на мукомольных заводах применяют несколько ви-дов помолов и получают различные выходы и сорта муки. В рационе пита-ния человека должен присутствовать как черный, так и белый хлеб из ржа-ной и пшеничной муки.
Для получения муки, соответствующей требованиям государственного нормирования, в количестве, отвечающему выходам, применяют различные виды помола с использованием разнообразных машин. Поэтому помолом называют совокупность процессов и операций, проводимых с зерном и про-межуточными продуктами, зависят от вида помола и производительности мукомольного завода. Чем проще процесс измельчения зерна, тем проще и схема помола. Все помолы подразделяют на разовые и повторительные. Ра-зовыми называются потому, что зерно превращается в муку после однократ-ного его пропуска через измельчающую машину.
К машинам такого типа относят жерновые постава и дробилки (напри-мер, молотковые). При разовых помолах с обязательной предварительной очисткой зерна вырабатывают обойную муку установленного типа. Более светлую муку (серую сеяную) получают отсеиванием на густых(частых) си-тах. При повторительных помолах количество муки производят за несколько пропусков через измельчающие машины (вальцовые станки). Последова-тельное механическое воздействие на зерно обеспечивает постепенное из-мельчение, при котором более хрупкий, чем оболочки, эндосперм скорее превращается в муку. Выходом муки называют ее количество, полученное из зерна в результате помола. Он может быть 100%-ным (практически 99,5%-ным), если все зерно превращено в муку. Однако при таком выходе мука может иметь дефекты (хруст, изменение вкуса и цвета). Муку такого выхода вырабатывают в незначительном количестве. По выходу пшеничную муку классифицируют следующим образом: 96% - обойная (односортная), 85% - второго сорта (односортная), 78% - двух- и трехсортная, 75% - трех- и одно-сортная, 72% - первого сорта (односортная); ржаную; 95% - обойная, 87% - обдирная, 63% - сеяная (все односортные), 73% - сеяная, двусортный помол с выходом сеяной 15 – 30% и обдирной 50 – 65%, с общим выходом 80%. Не-однородная прочность структуры частей зерновых позволяет в зависимости от схемы помола получать муку в пределах общего установленного выхода в виде одного или нескольких сортов. Процент выхода каждого сорта зависит от качества зерна и схемы технологического процесса.
Упаковывают муку в чистые, сухие, без постороннего запаха мешки, пакеты. На каждый мешок пришивают маркировочный ярлык из бумаги или картона с указанием предприятия-изготовителя, его местонахождения, названия продукта, его вид, сорт, массу нетто, дату выработки (год, месяц, число, смена). Номер весовщика-упаковщика, номер стандарта. Хранят муку при температуре не выше 18 °C, относительной влажности 60% в течение 6 месяцев. При длительном хранении в муке могут происходить изменения, ухудшающие ее потребительские свойства. В сырых, теплых, плохо вентили-руемых помещениях может произойти самосогревание муки. У муки появля-ется затхлый, плесневелый запах, который сохраняется и в хлебе. При по-вышенной температуре и доступе света мука приобретает неприятный про-горклый запах и вкус.
Вся технология производства муки состоит и следующих этапов: Под-готовительный этап. Здесь проходит очистка зерен пшеницы или ржи, в за-висимости от выпускаемого сорта муки производят смешивание разных сор-тов, партий. Производится лабораторный контроль зерен, шелушение зерен, дробление (перемол). Муку просеивают и проводят аспирацию.
1.2. Формирование товарных сортов и их краткая характеристика
При сортовом помоле зерна подвергают последовательному раздель-ному измельчению. В результате на мелких мельницах получают 20 – 35, а на крупных – 45 – 54 промежуточных потока муки.
Потоки муки, получаемые на различных системах, существенно разли-чаются по составу и свойствам. Особенно существенны различия по зольно-сти и содержанию клетчатки. Мука с первых размольных систем богата крахмалом, клейковинообразующими белками, содержит минимальное ко-личество золы, клетчатки, растворимых и красящих веществ. Получаемая с последних размольных систем (и еще более со сходовых и вымольных) мука содержит больше общего азота, но меньше клейковинообразующих белков, меньшее количество крахмала, но больше зольных элементов, клетчатки, во-дорастворимых и красящих соединений.
На свойства муки влияет сам процесс измельчения, так как в результате механического воздействия нарушается структура белковых частиц и зерен крахмала, которые частично разрушаются полностью, частично поврежда-ются с изменением структуры крахмальных зерен. Повреждение крахмала – означает отрыв прочной оболочки, амилопектина от крахмальных зерен, при этом высвобождается и становится доступной ферментам амилоза.
Оптимальным количеством поврежденных крахмальных зерен счита-ется 35%, а его превышение ухудшает качество получаемого из нее хлеба, снижает его объем. Большое влияние на качество продукта о4казывает си-стема формирования товарных сортов муки. Это объясняется тем, что при различных способах получения муки одного и того же сорта продукт фор-мируется из различных частей зерен.
Согласно действующим «Правилам организации и ведения технологи-ческого процесса на мельницах» однотипные сорта муки могут быть получе-ны разными способами и при различном выходе муки. Так, в случае трех-, двух- и односортного помолов муку первого сорта получают при семи вари-антах выхода, а муку второго сорта – при пяти.
При односортных помолах в состав муки первого и второго сортов входят все части эндосперма. Мука первого сорта отличается от муки второ-го сорта лишь соотношением отдельных частей эндосперма и содержанием отрубистых частиц.
При двухсортном помоле в состав муки первого сорта входят цен-тральная и внутренняя (боковая) части эндосперма, а муки второго – в ос-новном периферийные части эндосперма.
Наконец, при трехсортном помоле в муке первого сорта значительно меняется соотношение между центральными и внутренними (боковыми) ча-стями эндосперма, в ней увеличивается доля внутренних частей.
Расчеты показали, что при действующих типах пшеничнх хлебопекар-ных помолов соотношение между центральными, внутренними и периферий-ными частями эндосперма в муке первого сорта колеблется от 30 : 10 : 60% до 23 : 70 : 7%, а в муке второго сорта – от 40 : 35 : 25% до 0 : 29 : 71%. Это и является причиной получения муки разного состава и качества. Так, иссле-дования продукции 151 мельницы показали, что мука первого сорта по зольности колеблется в пределах 0,54-0,75%, по содержанию отрубянистых частиц – от 1,6 до 4,3%; по белизне – от 31,5 до 86,5 единиц прибора и по объемному выходу хлеба – от 360 до 530 мл. Для муки второго сорта эти колебания еще больше. Таким образом, постоянство качества сорта муки за-висит не только от исходных свойств, но и от принципа формирования сорта из потоков муки, получаемой на различных этапах помола. Микроскопиче-ские исследования показывают, что образование муки происходит последо-вательно из отдельных участков эндосперма.
Кроме того, химический состав и хлебопекарные достоинства муки за-висят от ее выхода. Соотношение же количества муки, извлекаемой на раз-личных этапах помола, находится в зависимости от стекловидности перера-батываемого зерна.
Существует также функциональная зависимость между количеством из-влекаемой муки и ее отрубянистостью. Следовательно, практически форми-ровать сорт муки со стабильными технологическими достоинствами возмож-но, если соблюдать содержание в ней в определенном соотношении частей эндосперма, отрубянистых частиц и показателя белизны. Содержание в муке различных частей эндосперма в определенном соотношении предопределяет ее питательную ценность и хлебопекарные достоинства, а также степень по-темнения муки в процессе тестоведения. Содержание в муке отрубянистых частиц зависит, с одной стороны, от строения зерновки, с другой – от каче-ства подготовки зерна к помолу и его размола.
Установлено, что при всех прочих равных условиях (содержание и ка-чество белка, активность ферментов, дисперсность составных частей) хлебо-пекарные достоинства муки, характеризуемые объемным выходом и цветом мякиша хлеба, зависят от содержания в ней отрубянистых частиц. При вы-боре ассортимента и выхода пшеничной сортовой муки следует исходить из:
1) степени рационального использования отдельных частей зерна для продовольственных и кормовых целей с учетом затрат электроэнергии на помол;
2) состояние хлебного баланса;
3) обеспечения выработки традиционного ассортимента хлебобулоч-ных, макаронных и кондитерских изделий;
4) различий в питательной ценности, технологических достоинствах, изменяемости в процессе выпечки хлеба различных частей эндосперма, а также их соотношения;
5) содержание отрубянистых частиц в муке различных сортов и т.д.
В качестве примера можно привести ассортимент пшеничной муки с четко выраженными технологическими различиями – сорта высший А, выс-ший Б, первый, второй и третий (типа обойной).
Мука высшего А сорта формируется из центральной частей эндоспер-ма при размоле крупнодунстовых продуктов превого качества. Содержание отрубянистых частиц в муке этого сорта не должно превышать 1%, что при-мерно эквивалентно зольности 0,48%.
Мука высшего Б сорта формируется из смеси центральной и внутрен-ней частей эндосперма при их соотношении 65:35%, получаемых при размо-ле крупнодунстовых продуктов первого и второго качества. Содержание от-рубянистых частиц в муке этого сорта должно быть не менее 1,5%, но не бо-лее 2% (примерно 0,55% зольности).
Мука первого сорта формируется из внутренней и периферийной ча-стей эндосперма в соотношении 70:30%, получаемых на крупнообразующих системах и при размоле крупнодунстовых продуктов второго качества, а также вымоле продуктов, полученных сходом с рассевов размольных систем. Содержание отрубянистых частиц от 3 до 4% (0,7% зольности).
Мука второго сорта формируется из смеси внутренней и периферийной частей эндосперма в соотношении 30:70%, полученных при образовании и размоле крупнодунстовых продуктов второго качества и вымоле продуктов, полученных сходом с сит рассевов драных и размольных систем. Содержа-ние отрубянистых частиц в муке этого сорта допускается в пределах 9-10% (1,05-1,25% зольности).
Мука третьего сорта (типа обойная) формируется из смеси централь-ной, внутренней и периферийной частей эндосперма в соотношении 10:30:60%, полученных при размоле на последних размольных системах крупнодунстовых продуктов первого качества, а также при образовании крупнодунстовых продуктов второго качества и вымоле продуктов схода с сит рассевов и драных систем. Содержание отрубянистых частиц в муке это-го сорта допускается до 16,5%, что примерно эквивалентно 1,7% зольности. Мука высших А и Б сортов в зависимости от дисперсного состава должна подразделяться на макаронную и хлебопекарную и иметь соответствующие обозначения.
Таблица 1 - Средние значения пищевой и энергетической ценности в 100 г продукта
С учетом большого разнообразия качества зерна в зависимости от района его произрастания и различных почвенно-климатических условий муку каждого сорта по этому признаку следует подразделять еще на марки. Для того чтобы вырабатывать продукцию с устойчивыми показателями ка-чества и наиболее полно удовлетворяющую требованиям хлебопекарной и макаронной промышленности, необходимо правильно формировать сорта муки, крупок и полу крупок из отдельных потоков.
При трехсортном помоле пшеницы потоки муки с различных систем группируют в три сорта по близким показателям качества. В целях удовле-творения спроса хлебопекарной, макаронной и кондитерской промышленно-сти в муке всех сортов должна быть перестроена технология формирования сортов муки на мельницах. Технологический процесс каждой мельницы сле-дует перестроить на выработку самого высокого (одного) сорта муки, какой она в состоянии вырабатывать по своему техническому оснащению. Затем в местах потребления использовать добавки для формирования муки более низких сортов. Структура перевозок муки в настоящие время складывается в следующем порядке: отпуск муки с мельниц на хлебозаводы, макаронные и кондитерские фабрики составляет 32%; отгрузка с мельниц по железной до-роге потребителям - 18; отгрузка муки с мельниц на реализационные базы и с них на хлебозаводы – 50%. Таким образом, с мельниц непосредственно по-требителям отпускается только 50% продукции и 50% доставляется с пере-валкой через реализационные базы, что вызывает большие затраты труда и средств. При новом способе формирования сортов муки удельный вес до-ставки продукции непосредственно потребителям значительно возрастает, в связи с чем потребуется строить меньше складов для бестарного хранения муки на базе. При приведенном способе формирования сортов муки обеспе-чивается значительное повышение качества муки каждого сорта, предостав-ляется возможность раздельной переработки различных сортов пшеничной и получения большего выхода высокосортной муки, увеличение объема бес-тарных перевозок непосредственно с мельниц, снижения транспортных рас-ходов.
1.3. Признаки доброкачественности, дефекты муки
К общим показателям качества относят вкус, отсутствие хруста при разжевывании, запах, цвет, влажность, крупность помола, зольность, содер-жание примесей, зараженность вредителями, количество металлопримесей, а также кислотность. Доброкачественная мука обладает слабовыраженным приятным, чуть сладковатым вкусом, специфичным для муки каждого вида. В муке не допускается кислый, горький или явно сладкий вкус, а также какие-либо посторонние привкусы. Изменение вкуса может быть вызвано порчей муки – ее самосогреванием, прогорканием; выработкой муки из испорченно-го зерна, которое придает ей кислый или горький привкус; примесями полы-ни, горчака, вязеля, обладающими горьким вкусом; явно выраженный слад-кий вкус имеет мука, полученная из проросшего зерна. Мука любого вида и сорта при разжевывании не должна давать ощущение хруста на зубах. Он может появится при плохой очистке зерна перед помолом и наличием в муке измельченных минеральных примесей. Запах муки является важным показа-телем ее свежести и доброкачественности. Свежая мука обладает приятным специфическим слабовыраженным запахом. Не допускается запах затхлости, плесени, прогорклого жира и любой другой посторонний запах. Несвой-ственный муке запах вызывается различными причинами: прогорканием жи-ра; развитием плесеней; выработкой муки из недоброкачественного зерна; порчей муки или попаданием в нее пахучих примесей; адсорбцией пахучих веществ в случае упаковки муки в грязную тару или при хранении ее на складах и перевозке в транспортных средствах, где хранились или перевози-лись вещества с сильным запахом. Цвет муки связан со многими ее свойства-ми: принадлежностью к тому или иному виду, сорту; различной окраской зерна, из которого мука получена; степенью измельчения и др. Цвет муки разных сортов должен отвечать стандартам. Так, пшеничная мука крупчатка должна иметь белый или кремовый с желтоватым оттенком цвет; высшего сорта – белый или белый с кремовым оттенком; первого сорта – белый или кремовый с желтоватым оттенком; второго – белый с желтоватым или серо-ватым оттенком; обойная – белый с желтоватым
или сероватым оттенком и хорошо заметными отрубянистыми части-цами. Влажность муки является одним из наиболее важных показателей ее качества. Мука, выработанная из кондиционного зерна и хранившаяся в бла-гоприятных условиях, имеет влажность 13-15%. При повышенной (свыше 15%) влажности муки в ней появляется так называемая свободная (слабосвя-занная) вода, способствующая активной деятельности ферментов и развитию микрофлоры. Это снижает пригодность муки для хранения и нередко ведет к ее порче. Кроме того, повышенная влажность муки влияет на состояние ос-новных ее веществ – белков и крахмала, снижает их способность к набуха-нию в процессе тесто образования и ухудшает хлебопекарные свойства муки. Зольность зерна в целом, а также зольность отдельных его частей – эндо-сперма, алейронового слоя и оболочек – не является величиной строго по-стоянной и колеблется. Но она является основным показателем сорта, чем больше зольность, тем больше в ней отрубей, и ниже сорт. В муке не допус-кается более 3 мг металла на 1кг муки, при этом наибольший размер частиц металла не должен превышать 0,3 мм, а масса отдельной крупинки руды или шлака – 0,4 мг. Кислотность муки характеризует ее свежесть. Кислотность по болтушке составляет в муке высшего сорта 2-30 Н, первого – 3 – 3,5, второ-го – 4 – 4,5 и в обойной – 4,5 – 50 Н. При хранении кислотность незначи-тельно возрастает за счет гидролитического распада жира, фитина и других соединений. Мука, не отвечающая стандартам, использованию в хлебопече-нии и реализации не подлежит.
1.4. Упаковка, маркировка, условия и сроки хранения муки
Муку упаковывают в мешки весом 40-60 кг, в рознице муку продают в бумажных пакетах весом 1-2 кг. Укладывают на хранение на подтоварники, или поддоны, штабелями высотой 6-14 рядов. Расстояние между штабелями и от штабеля до стены должно быть соответственно не менее 50 и 75 см. Для предупреждения слеживания мешки с мукой периодически перекладывают. Подмоченную муку высыпают и сушат. Муку, зараженную сельскохозяй-ственными вредителями, направляют на обеззараживание. Хранят муку при температуре не выше 15 градусов тепла, относительной влажности 65-75%. Пшеничную муку хранят до года, ржаную до 6 месяцев, кукурузную и сое-вую 3-4 месяца. Снижение температуры до 0 0С позволяет увеличить срок хранения муки в 2-3 раза. Если условия хранения ее препятствует развитию вредителей хлебных запасов, срок использования увеличивается до двух лет и более. За мукой, находящейся на хранении, осуществляется постоянный контроль: проверяют температуру, влажность, свежесть. Результаты наблю-дений заносят в журнал.
1.5. Актуальность темы «Автоматизация процесса фасовки муки в бу-мажные пакеты»
Автоматизация процессов производства, заключается в том, что часть функций управления, регулирования и контроля технологическими комплек-сами осуществляется не людьми, а роботизированными механизмами и ин-формационными системами. Автоматизация процессов производства – одна из стадий механизации, с помощью которой человек освобождается от необ-ходимости управления различными производственными процессами и пере-носит эти функции на автоматику. Автоматизация это одно из направлений научно-технического прогресса, использующее саморегулирующие техниче-ские средства и математические методы с целью освобождения человека от участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов, изделий или информации, либо существенного умень-шения степени этого участия или трудоёмкости выполняемых операций. Ав-томатизация
позволяет повысить производительность труда, улучшить качество продукции, оптимизировать процессы управления, отстранить человека от производств, опасных для здоровья. В состав систем автоматизации входят дозаторы, датчики (сенсоры), устройства ввода, управляющие устройства (контроллеры), исполнительные устройства, устройства вывода, компьюте-ры. Основная тенденция развития систем автоматизации идет в направлении создания автоматических систем, которые способны выполнять заданные функции или процедуры без участия человека. Роль человека заключается в подготовке исходных данных, выборе алгоритма (метода решения) и анализе полученных результатов. Также в подобных системах предусматривается по-степенно наращиваемая защита от нестандартных событий (аварий) или спо-собы их обхода. Современный рынок основан на конкуренции производите-лей, успех которых оценивается не по объемам производимой продукции, а по уровню эффективности производства. Этот уровень определяется степе-нью удовлетворения потребителя с наименьшими затратами. В настоящее время процессы автоматизации по дозированию, упаковке и транспортиров-ке сыпучих материалов занимают одно из ведущих мест в отраслях пищевой, химической, металлургической промышленностях, в строительстве и сель-ском хозяйстве. Важным этапом в транспортно-технологических схемах до-ставки сыпучих материалов от производителя к потребителю является про-цесс их расфасовки в различные виды тары. Так как дозирование материалов на производстве неотъемлемо связано с их расфасовкой и транспортировкой, во многих случаях за счет физической силы человека, что в свою очередь со-провождается сильным пылевыделением и несет определенную опасность для здоровья человека, возникает необходимость применения автоматических дозирующих и упаковочных линий. Предприятия пищевой промышленности и складские комплексы сегодня уделяют большое внимание автоматизации процессов транспортировки сырья и готовой продукции. Современные мо-дели такой техники, приходящие на смену традиционным вилочным погруз-чикам, более аккуратно оперируют продуктами и минимизируют вероят-ность их повреждения. Таким образом, автоматизация процессов производ-ства заключается в том, что часть функций управления, регулирования и контроля технологическими комплексами осуществляется не людьми, а ро-ботизированными механизмами и информационными системами.
1.6. Принципы автоматизации
На всех уровнях предприятия принципы автоматизации производ-ственных процессов одинаковы и едины, хотя и отличаются масштабом под-хода к решению технологичных и управленческих задач. Эти принципы обеспечивают эффективное выполнение требуемых работ в автоматическом режиме.
1.6.1. Принцип согласованности и гибкости
Все действия в рамках единой компьютеризированной системы должны быть согласованы друг с другом и с похожими позициями в смежных обла-стях. Полная автоматизация оперативных, производственных и технологиче-ских процессов достигается за счет общности выполняемых операций, рецеп-тур, графика и оптимального сочетания методик. При невыполнении этого принципа нарушится гибкость производства и комплексное выполнение все-го процесса. Особенности гибких автоматизированных технологий. Исполь-зование гибких производственных систем – ключевая тенденция в современ-ной автоматизации. В рамках их действия выполняется технологическая оп-тимизация за счет слаженности работы всех системных элементов и возмож-ности быстрой замены инструментария. Используемые методики позволяют эффективно перестроить имеющиеся комплексы под новые принципы без се-рьезных затрат. В зависимости от уровня развития производства гибкость автоматизации достигается за счет слаженного и комплексного взаимодей-ствия всех элементов системы: манипуляторов, микропроцессоров, роботов и т. д. Причем
