Патент на изобретение №2271113

(54) СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МУКИ ИЗ ОБРАБОТАННОГО ОЗОНОМ ЗЕРНА

(57) Реферат:

Изобретение относится к способу изготовления сортов муки, обладающих высокой степенью пищевой безопасности. Способ предусматривает размол предварительно очищенного и увлажненного зерна. При этом предварительно или одновременно с указанным размолом зерно вводят в контакт с озоном, получаемым из газа-носителя, предпочтительно в количестве от 0,5 до 20 граммов озона на килограмм зерна, причем служащую для увлажнения зерна воду предварительно обрабатывают озоном. Описана также установка для производства такой муки. Изобретение позволяет сохранять технологические свойства муки, необходимые при производстве хлеба. При этом способ осуществляется непосредственно на производственной площади независимо от количества подлежащего обработке зерна. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение направлено на создание нового способа производства муки, предназначенной для употребления в пищу человеком и животными и обладающей высокой степенью пищевой безопасности. Изобретение относится также к установке, предназначенной для осуществления данного способа. Изобретение предназначено для использования в области промышленного мукомольного производства, специализированного мукомольного производства, изготовления специальных видов муки, а также промышленного производства хлебобулочных изделий и кормов для животных.

Уровень техники

Известно, что предназначенное для изготовления муки зерно злаковых культур при его использовании в естественном состоянии содержит перед размолом определенное количество загрязнений почвенного происхождения или загрязняется в процессе хранения. Эти загрязнения обычно находятся на периферии зерен и представляют собой зародыши, бактерии, остатки пестицидов, микотоксины, различные споры. На этапе размола загрязненная наружная оболочка смешивается с мукой, получаемой в процессе размола из внутренней части зерна. Таким образом, периферийное загрязнение заражает муку, что создает проблемы пищевой безопасности, хранения, использования и в некоторых случаях может сделать полученную муку непригодной для пищевого употребления. С проблемой заражения сталкиваются мукомольные производства как кустарного, так и промышленного характера, и были предложены различные решения этой проблемы.

Так, было предложено подвергать зерно перед размолом либо физической обработке посредством ионизации; либо химической обработке, а именно обработке пероксидом водорода.

Однако эти два технологических способа имеют различные недостатки, которые препятствуют их широкому использованию. Так, ионизация подразумевает использование радиоактивных источников, которые требуют квалифицированного обслуживания и поэтому географически располагаются в привилегированных местах, далеких от мест мукомольного производства. Вследствие этого стоимость транспортировки зерна к месту обработки в дополнение к стоимости самой обработки делает ионизацию чрезвычайно дорогостоящей и неудобной. В результате ее применение остается ограниченным и сводится к весьма специфическим сферам использования для очень небольших количеств зерна.

Что касается химической обработки зерна пероксидом водорода, она не является полностью удовлетворительной, так как имеет место восстановление бактерий после обработки. Кроме того, по характеру реагента этот способ требует специальных мер предосторожности и управления процессом, которые трудно соблюсти в предполагаемой области применения.

Для очистки зерна от загрязнений предлагались также другие химические агенты, отличные от пероксида водорода. Среди них можно упомянуть хлор и хлорированные агенты, использование которых ограничивается наличием у них мутагенных и канцерогенных свойств, обнаруженных в последнее время; перуксусную кислоту, использование которой вызывает снижение органолептических характеристик зерна и требует степени управления процессом, трудно достижимой в предполагаемой области применения.

Известно далее, что озон, получаемый из газов-носителей, которые могут представлять собой кислород воздуха, чистый кислород или смеси этих двух газов в различных пропорциях, обладает стерилизующими свойствами. Эти свойства широко используются для обработки питьевой воды, а также для промышленных целей (рыбоводство, конхикультура, фармацевтика, тонкая химическая технология).

Из патентного документа Франции № 9311776 известно использование озона для обработки семян и луковиц, однако только для целей улучшения их прорастания.

Ближайшим аналогом заявленного способа и установки для производства муки является техническое решение, раскрытое в книге Егоров Г.А. «Краткий курс мукомольного и крупяного производства», М., «Хлебпродинформ», 2000. Известный способ предусматривает размол предварительно очищенного и увлажненного зерна, а известная установка содержит средства хранения зерна, первые средства очистки хранимого зерна, средства увлажнения зерна водой, средства выдержки увлажненного зерна, вторые средства очистки зерна после выдержки, средства размола зерна.

Сущность изобретения

В этих условиях изобретение направлено на разрешение технической проблемы, которая заключается в создании нового способа производства муки, обладающей высокой степенью пищевой безопасности. При этом способ может осуществляться относительно легко непосредственно на производственной площади, независимо от количества подлежащего обработке зерна, и позволяет сохранять технологические свойства муки, необходимые, в частности, при производстве хлеба. В основу изобретения заложена обнаруженная возможность обеззараживания зерна перед размолом и даже весьма значительного улучшения свойств муки из этого зерна, а также свойств субпродуктов муки посредством предварительной обработки зерна озоном, получаемым из газа-носителя. При этом не требуется применения дополнительных агентов обработки, а сам процесс обработки по условиям осуществления и, в частности, по длительности удовлетворяет требованиям непрерывного производства.

Таким образом, в соответствии с первым аспектом изобретения решение поставленной задачи достигается за счет создания способа производства муки, обладающей высокой степенью пищевой безопасности. Способ по изобретению предусматривает размол предварительно очищенного и увлажненного зерна и характеризуется тем, что предварительно или одновременно с указанным размолом зерно вводят в контакт с озоном, полученным из газа-носителя, предпочтительно в количестве от 0,5 до 20 граммов озона на килограмм зерна, при этом служащую для увлажнения зерна воду предварительно обрабатывают озоном.

Этот способ позволяет впервые удовлетворительным образом разрешить проблему заражения муки, с которой сталкиваются мукомольные предприятия.

В технологии мукомольного производства известно, что для достижения хорошего размола необходимо увлажнять зерно перед этапом размола. В настоящее время это увлажнение производят водой, не подвергнутой предварительной обработке, и этап увлажнения обычно сопровождается этапом выдержки или «отлежки», на котором привнесенная влажность дополнительно способствует развитию присутствующих штаммов.

На практике было установлено, что эта предварительная обработка озоном воды, служащей для увлажнения зерна, позволяет дополнительно усилить благотворное воздействие, которое наблюдалось при предварительной обработке только самого зерна сухим путем, а также неожиданным образом позволяет избежать восстановления штаммов, присутствующих на периферии оболочки, во время этапа выдержки.

В предпочтительном варианте способа продолжительность контакта зерна с озоном составляет от 5 до 70 мин, предпочтительно от 15 до 40 мин. Используемый озон предпочтительно получают из сухого газа-носителя, при этом концентрация озона в газе-носителе составляет от 80 до 160 г/м³ при нормальных температуре и давлении, предпочтительно от 100 до 120 г/м³. Давление озонированного газа-носителя в процессе контакта с зерном может составлять от 20 до 50 кПа.

В следующем варианте используемый озон получают из сухого газа-носителя и увлажненного газа-носителя, а контакт зерна с озоном осуществляют в непрерывном или прерывистом режиме в вертикальном реакторе для осуществления контакта, содержащем устройство внутренней рециркуляции зерна.

Посредством тестов, которые являются классическими в производстве хлеба, было также неожиданно установлено, что продукты, которые были изготовлены из муки, полученной из зерна, предварительно обработанного описанным образом, имеют улучшенные характеристики. При этом данная мука особенно хороша для изготовления сладких продуктов типа английских кексов или миндальных пирожных, для покрытия смешанных изделий (покрытие для пирожков с начинкой, панировка) и для изделий промышленного хлебопечения.

Во втором аспекте изобретение относится к установке для осуществления описанного способа производства муки, которая содержит средства хранения и, при необходимости, смеситель зерна; первые средства очистки хранимого и, при необходимости, смешиваемого зерна; средства увлажнения зерна водой, предварительно обработанной озоном; средства выдержки увлажненного зерна; вторые средства очистки зерна после выдержки; средства размола зерна и средства ввода зерна в контакт с озоном, получаемым из газа-носителя, расположенные перед средствами размола или на их уровне.

В предпочтительном варианте установка дополнительно содержит средства растворения, позволяющие получать озонированную воду, служащую для увлажнения зерна, из сухого озонированного газа-носителя, производимого озонатором. Указанные средства ввода зерна в контакт с озоном могут быть расположены перед средствами размола и могут содержат вертикальный реактор для осуществления контакта, содержащий устройство внутренней рециркуляции зерна, предпочтительно выполненное в виде бесконечного шнека, заключенного в рубашку.

В третьем аспекте изобретение относится к способу изготовления сладких продуктов типа английского кекса или миндальных пирожных, в котором используют муку, получаемую описанным способом. В предпочтительном варианте способа количество используемого озона составляет от 8 до 20 граммов на килограмм зерна, предпочтительно 10 граммов на килограмм зерна.

В четвертом аспекте изобретение относится к способу промышленного изготовления теста или продуктов хлебопечения, в котором используют муку, получаемую описанным выше способом. В предпочтительном варианте способа количество используемого озона составляет 3 грамма на килограмм зерна.

Перечень фигур чертежей

Не являющиеся ограничивающими примеры осуществления настоящего изобретения, его дополнительные особенности и преимущества будут подробнее описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 схематично изображает этапы традиционного способа и обычную установку для производства муки;

фиг.2 изображает, аналогично схеме по фиг.1, этапы способа и установку для производства муки в соответствии с изобретением;

фиг.3 изображает в продольном разрезе реактор для осуществления контакта, выполненный специальным образом для обеспечения контакта зерна с озоном в соответствии с изобретением.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Со ссылкой на фиг.1 вначале будут описаны способ и установка для производства муки, известные из уровня техники.

Зерно, например зерно злаковых культур, хранится в бункерах, в данном примере выполнения обозначенных 1, 2 и 3. Число бункеров может быть любым и выбирается в соответствии с планировкой промышленной установки и требуемой автономностью.

В своем естественном состоянии зерно имеет остаточную влажность, которая для зерновых составляет обычно величину порядка 13%.

Если желают изготавливать муку из различных видов зерновых, их смешивают в смесителе 4.

Затем зерно подвергают первому этапу очистки, который предназначен для отделения более легких фракций, например, путем продувки с помощью соответствующего устройства 5, хорошо известного специалистам в данной области.

После этого первого этапа очистки зерно увлажняют посредством подачи воды и перемешивания.

Количество подаваемой в зерно воды регулируют таким образом, что остаточная влажность зерна, которую измеряют, например, посредством гидрометрии или взвешивания, становится оптимальной для перехода к операции размола и составляет для пшеницы величину порядка 18%.

Увлажненное зерно далее подвергают этапу выдержки, или «отлежки», в бункере 6. Продолжительность этапа в общем случае составляет от 8 до 36 часов.

После этого этапа выдержки проводят второй этап очистки зерна, который может также осуществляться путем продувки в соответствующем устройстве 7.

Этот второй этап очистки позволяет, в частности, отбирать в качестве субпродукта оболочки зерна (отруби), используемые в кормах для животных.

Увлажненное и очищенное зерно подвергают этапу размола в мельнице 9, которая может быть мельницей любого известного в данной области типа.

Непрерывная подача зерна в мельницу 9 может осуществляться известным образом при использовании промежуточного буферного бункера 8.

Далее со ссылкой на фиг.2 будут описаны способ и установка для производства муки в соответствии с изобретением.

Компоненты, идентичные уже описанным на фиг.1, имеют на фиг.2 такие же цифровые обозначения.

Способ по изобретению предусматривает совершенствование традиционного способа производства муки, описанного со ссылкой на фиг.1, и по существу он отличается тем, что предварительно или одновременно с размолом зерно вводят в контакт с озоном, полученным из газа-носителя, в предварительно заданном количестве и с предварительно заданной продолжительностью контакта.

В оптимальном варианте контакт зерна с озоном осуществляют между упомянутыми выше этапами выдержки и второй очистки.

В примере осуществления по фиг.2 зерно после выдержки подают в реактор 10 обработки озоном (называемый также реактором для осуществления контакта). Предпочтительный пример выполнения реактора будет подробно описан далее.

Согласно изобретению в реактор 10 для осуществления контакта может подаваться независимо сухой озон, увлажненный озон или озонированная вода.

Озон получают из газа-носителя, в оптимальном варианте – из чистого кислорода, содержащегося в контейнере 11.

В альтернативном варианте газ-носитель может быть получен из окружающего воздуха, отфильтрованного, сжатого и осушенного до точки росы, т.е. до температуры от -50 до -70°С.

В следующем альтернативном варианте газ-носитель может быть образован представленной в любой пропорции смесью чистого кислорода и отфильтрованного, сжатого и осушенного воздуха.

Таким образом, озонатор 12 позволяет получать поток озонированного сухого газа-носителя, имеющего точку росы в интервале от -50 до -70°С.

Этот поток сухого газа может использоваться следующим образом:

– для непосредственного питания реактора 10 для осуществления контакта с регулируемой подачей посредством регулирующего клапана 13, при этом газовый поток подается к реактору 10 по линии 34;

– для приготовления увлажненного озонированного потока газа, также предназначенного для подачи в реактор 10 для осуществления контакта;

– и, наконец, для приготовления озонированной воды, также предназначенной для подачи в реактор 10 для осуществления контакта.

Генерируемый с помощью озонатора 12 сухой озонированный газ увлажняют при температуре окружающей среды посредством пропускания через жидкий слой, содержащийся в увлажняющей колонне 15.

Размеры этой колонны должны быть рассчитаны таким образом, чтобы допускать достаточное испарение воды для обеспечения насыщения при заданных параметрах способа по изобретению в отношении давления и температуры.

В общем случае отношение высоты водяного столба к диаметру колонны может составлять от 1,7 до 2,5 и предпочтительно равно 2.

Колонна 15 содержит в своей верхней части устройство выпуска увлажненного в ней озонированного газа-носителя, который может поступать в реактор 10 для осуществления контакта по линии 33.

Озонированную воду можно получать из генерируемого в озонаторе 12 сухого озонированного газа-носителя с помощью реактора 16 растворения.

В этом реакторе обеспечивается контакт сухого озона, подаваемого в виде пузырьков, диаметр которых может составлять от 2 до 4 мм, с водяной фазой.

Пузырьки газа создают с помощью устройства с пористыми дисками, устройства в виде «шумовки» с калиброванными отверстиями или любого другого устройства, известного специалисту в данной области, такого как центрифуга, или турбина-растворитель, или гидроэжектор с устройством интенсивной рециркуляции.

В общем случае, чем выше концентрация растворяемого в воде озона, тем меньше требуемая продолжительность пребывания воды в реакторе 16 растворения.

Обычная продолжительность пребывания озонированной воды в реакторе 16 растворения составляет от 2 до 12 мин, предпочтительно от 3 до 6 мин.

Условия растворения озона в воде зависят, в основном, от концентрации озона в газе-носителе, от рабочего давления озона, от остаточного давления газового свода, а также от размера пузырьков и гидродинамического режима на пограничной поверхности пузырьков.

Для специалиста в данной области не представляет трудности на основании расчета реактора 16 растворения оптимизировать параметры переноса газов в жидкую фазу, предпочтительно оперируя величиной концентрации озона в газе-носителе, путем увеличения высоты статического слоя воды в реакторе растворения, увеличения остаточного давления газового свода, увеличения общей площади пограничной поверхности обмена или повышения интенсивности гидродинамического режима на пограничной поверхности газа с жидкостью (скорости жидкости, турбулентности).

Озонированная вода отводится из реактора 16 растворения насосом 17 и может подаваться:

– по линии 30 к зоне увлажнения зерна;

– по линии 31 к реактору 10 для осуществления контакта и

– при необходимости, по линии 32 к буферному бункеру 8, находящемуся в технологической цепочке перед этапом размола зерна.

Комплекс этих устройств для подачи сухого озона, увлажненного озона или озонированной воды позволяет обеспечить оптимальную обработку зерна путем сочетания сухой и влажной обработки.

Такая комплексная обработка предусматривается в рамках способа обработки зерна для производства муки, предназначенной для хлебопечения.

В других случаях, например, для приготовления фуражной муки или муки для молочных продуктов, как правило, достаточно только сухой обработки.

Увлажнение, необходимое для поверхностного увлажнения зерен, предпочтительно обеспечивается озонированной водой на этапе увлажнения. При необходимости оно может быть дополнительно усилено непрерывным регулируемым опрыскиванием в реакторе 10 для осуществления контакта, а также влажностью, вносимой увлажненным озонированным газом.

Отводимая из реактора 16 растворения озонированная вода при необходимости может вторично направляться в бункеры 1, 2 и 3 хранения зерна для его предварительного увлажнения.

Возможно также эффективно использовать остаточный озон, содержащийся в отработанном газе-носителе, из реактора 10 для осуществления контакта. Этот газ может отводиться компрессором 22 и направляться по линии 35 в бункеры 1, 2 и 3 хранения зерна.

Таким образом, рекуперация остаточного озона позволяет производить предварительную обработку зерна, предпочтительно в сочетании с указанным выше предварительным увлажнением.

В общем случае реактор 10 для осуществления контакта может быть вертикальным и выполненным в виде цилиндрического или комбинированного цилиндрического/конусного корпуса с конусным основанием, в котором расположено устройство, обеспечивающее достаточную внутреннюю рециркуляцию зерна и длительность его нахождения в реакторе для оптимальной обработки озоном. Контакт зерна с озоном в реакторе может обеспечиваться как в непрерывном, так и в прерывистом режиме.

В общем случае:

– суммарное время пребывания зерна в реакторе обычно составляет от 5 до 70 мин, предпочтительно от 15 до 40 мин;

– коэффициент внутренней рециркуляции зерна (то есть число проходов зерна в зоне контакта с озоном) обычно составляет от 10 до 40, предпочтительно от 20 до 30.

Внутренняя рециркуляция может обеспечиваться устройством по типу заключенного в рубашку шнекового конвейера с приводом от электромеханического устройства, позволяющего регулировать скорость вращения шнека для точного обеспечения требуемого коэффициента рециркуляции, зависящего от шага и диаметра шнека.

Реактор 10 для осуществления контакта обычно снабжен устройством удаления реакционного газа после реакции, системой распыления воды, подаваемой по линии 31, устройством пожарной безопасности, которое питается водой под давлением, предохранительным клапаном и предохранительной диафрагмой.

В своей нижней части реактор 10 для осуществления контакта содержит устройство ввода и распределения озонированного газа, выполненное таким образом, чтобы обеспечивать распределение газа в массе зерна с достаточной скоростью инжекции для обеспечения хорошего проникновения газа в массу зерна.

В общем случае:

– скорость инжекции составляет от 10 до 80 м·с^-1, предпочтительно от 30 до 50 м·с^-1;

– концентрация озона в газе-носителе составляет от 80 до 160 г/м³ при нормальных температуре и давлении, предпочтительно от 100 до 120 г/м³ при нормальных температуре и давлении.

Поскольку реакция озонирования имеет экзотермический характер, корпус реактора для осуществления контакта обычно снабжается устройством охлаждения, которое позволяет поддерживать постоянную температуру внутри реактора и в реакционной среде без градиентов температуры в вертикальном или радиальном направлении в течение всего времени, необходимого для реакции.

Это эффективное охлаждение реактора для осуществления контакта способствует его безопасной эксплуатации и позволяет точно регулировать реакцию озонирования.

В устройство охлаждения может, например, подаваться холодная вода под давлением или охлажденная вода от морозильного блока.

На фиг.3 представлен предпочтительный пример выполнения реактора 10 для осуществления контакта, выполненного специальным образом для обеспечения контакта зерна с озоном в соответствии с изобретением.

Этот реактор для осуществления контакта содержит центральный бесконечный шнек 36, приводимый во вращение блоком 37 двигателя с редуктором регулируемой скорости и заключенный в центральную рубашку 38, которая ограничивает предпочтительную зону контакта зерна с озоном.

Центральная рубашка 38 установлена в заданное положение относительно корпуса реактора с помощью центрирующего устройства 39, которое известно специалистам в данной области, и содержит средства охлаждения, позволяющие охлаждать реакционную массу с устранением радиальных градиентов температуры.

Центральный шнек 36 установлен в отцентрированном положении внутри реактора 10 для осуществления контакта с помощью известных для специалистов элементов 40 и 41, которые расположены, соответственно, в верхней и нижней части реактора 10 и обеспечивают его герметичность.

Кроме того, реактор 10 для осуществления контакта содержит опорный элемент 42, выполненный таким образом, что он поддерживает реактор и воспринимает крутящий момент, создаваемый движением шнека.

В нижней части реактора 10 в конус его днища встроены устройства инжекции озонированного газа. Они могут быть выполнены в виде форсунок 43, которые предпочтительно расположены радиально снаружи от рубашки 38 для того, чтобы обеспечивать оптимальное проникновение и распределение газа в массе зерна, подлежащего обработке.

В общем случае эти устройства инжекции расположены радиально снаружи от рубашки 38 на расстоянии от 0,17d до 0,8d, предпочтительно от 0,3d до 0,67d, где через d обозначено расстояние между наружной стенкой рубашки 38 и внутренней стенкой реактора 10.

Число форсунок 43 выбирают таким образом, что скорость эжекции озона составляет от 10 до 80 м/с, предпочтительно от 30 до 50 м/с. Обычно число форсунок составляет от 15 до 85, предпочтительно от 20 до 40.

Корпус реактора 10 для осуществления контакта и конус днища 44 в оптимальном варианте охлаждаются с помощью внешнего устройства охлаждения, которое может иметь известную конструкцию по типу водяной рубашки или с помощью системы, образованной полуоболочками, которые поглощают и отводят наружу создаваемый реакционной массой теплый поток.

В оптимальном варианте это устройство охлаждения оснащено средствами контроля, такими как расходомер и счетчик, и другими средствами, известными специалистам в данной области.

В своей верхней части реактор 10 для осуществления контакта содержит:

– устройство 25 впуска зерна, подлежащего обработке;

– предохранительный клапан 46;

– предохранительную диафрагму 47;

– устройство 48 отвода остаточного газа;

– устройство 26 подачи воды (противопожарное средство);

– устройство подачи озонированной воды, позволяющее при необходимости регулировать влажность зерна во время обработки.

Реактор 10 для осуществления контакта может быть известным образом оснащен средствами контроля температуры и давления, обозначенными как 49 и 50.

В оптимальном примере выполнения бесконечный шнек 36 оснащен в своей нижней части консольными скребками 51, предпочтительно в количестве четырех скребков, конструкция и установка которых обеспечивает создание постоянного и равномерного момента для перемешивания зерна, побуждения его движения к центру реактора и захвату бесконечным шнеком.

Материалы частей корпуса реактора 10 для осуществления контакта выбирают таким образом, чтобы обеспечить стойкость к абразивному воздействию и окислению, создаваемому присутствием озона высокой концентрации. Таким материалом может быть, например, нержавеющая сталь, известная специалистам в данной области.

Было установлено, что эффективность обеззараживания зерна, как правило, повышается при интенсивном обновлении пограничной площади обмена (между зерном и реакционноспособным озоном) и максимальной общей доступности поверхностей обмена.

Таким образом, реактор 10 для осуществления контакта должен быть спроектирован таким образом, чтобы удовлетворять этим требованиям, обеспечивая эффективное перемешивание зерна и оптимизированный коэффициент его рециркуляции в зоне обработки озоном.

Этот коэффициент рециркуляции зависит, по существу, от шага шнека и его коэффициента заполнения, который, в свою очередь, является функцией размера зерен и частоты вращения шнека.

В общем случае было установлено, что наилучшие результаты достигаются при следующих параметрах:

– отношение диаметра шнека к диаметру реактора от 0,1 до 0,5, предпочтительно от 0,25 до 0,35;

– отношение шага шнека к диаметру шнека от 0,4 до 1,1, предпочтительно от 0,6 до 0,8;

– коэффициент заполнения шнека от 15% до 95%, предпочтительно от 55% до 82%;

– угловая скорость вращения шнека от 50 до 200 об./мин, предпочтительно от 80 до 120 об./мин, с возможностью регулирования в этом диапазоне для оптимизации с учетом геометрии и переменного диаметра подлежащих обработке зерен;

– отношение полезной высоты реактора к диаметру реактора от 1,1 до 2, предпочтительно от 1,3 до 1,6;

– отношение высоты рубашки к ее диаметру от 1,4 до 2,2, предпочтительно от 1,5 до 1,8;

– отношение внутреннего диаметра рубашки к диаметру реактора от 0,1 до 0,5, предпочтительно от 0,25 до 0,35;

– угол при вершине конуса основания от 60° до 120°;

– отношение общей высоты реактора к диаметру реактора от 1,5 до 5, предпочтительно от 2,2 до 3,2.

Первые опыты по осуществлению способа в соответствии с изобретением показали значительное улучшение качества получаемой муки в микробиологическом плане по сравнению с обработкой известным способом.

Так, было установлено, что способ по изобретению позволяет практически полностью устранить микробиологическое заражение, и в особенности аэробную мезофильную флору (АМФ), Coliform всех видов, плесень и дрожжевые грибки.

В таблице А представлена сводка результатов, которые были получены с помощью классических методов оценки указанных выше микробиологических критериев по образцам сравнения (обработанным обычным способом) и по образцам, которые были обработаны способом по изобретению.

Были проведены также другие опыты для оценки воздействия способа по изобретению на уничтожение микотоксинов и в особенности охратоксина А пшеницы.

Посредством ЖХВР (жидкостной хроматографии высокого разрешения) с флуорометрическим детектированием были получены следующие результаты для сравнительной партии и партии, обработанной способом по изобретению:

– сравнительная партия: 39,80 мкг/кг,

– обработанная партия: 2,5 мкг/кг,

что соответствует снижению примерно на 94% и позволяет получать в высшей степени удовлетворительный продукт в аспекте норм по качеству, действующих в отношении пищевых продуктов (норма: 5 мкг/кг).

Другие опыты также показали преимущества способа по изобретению в снижении загрязнения от использования пестицидов.

Так, наблюдалось снижение примерно на 80% содержания хлорпирифосметила (пестицида, обычно используемого для пшеницы). Таким образом, способ по изобретению дает возможность получать продукт, полностью приемлемый в отношении действующих норм для пищевых продуктов.

Для демонстрации технологических качеств муки, получаемой способом по изобретению, были проведены проверки, которые являются классическими в хлебопечении, такие как определение объема, гладкости, эластичности, пористости, упругости, клейкости, цвета и поглощения воды.

Была проведена оценка 5-и хлебопекарных партий, в том числе:

– 2 сравнительные партии, в которых зерно не было обработано озоном (партии №№ 1 и 2);

– одна партия с обработкой озоном с расходом 5 г/кг зерна непосредственно после увлажнения с последующей выдержкой в течение 24 ч перед размолом (партия № 3);

– 2 партии, в которых было проведено предварительное увлажнение, затем выдержка в течение 24 ч, далее озонирование, – одной партии с расходом 5 г/кг зерна и другой партии с расходом 4 г/кг зерна (соответственно, партии №№4 и 5).

Для оценки были выбраны 30 критериев по трем следующим классам:

1) Тесто

пористость: консистенция, устойчивость, гладкость при 10°, гладкость, клейкость;

придание формы: пластичность, эластичность, упругость, способность к разрыву, клейкость;

выделка: активность, клейкость, устойчивость в печи (минимум-максимум).

2) Хлеб

корка: цвет, толщина, хрусткость;

резка ножом: продольные трещины (минимум – максимум), равномерность (минимум – максимум), способность к разрыву (минимум – максимум);

увеличение размеров: поперечное сечение (минимум – максимум), объем.

3) Хлебный мякиш

цвет;

ноздреватость;

эластичность;

запах/вкус.

Для каждого критерия использовали оценки от 0 до 5 баллов. Было установлено, что критерии партий по изобретению (3-5) были в целом сравнимы с критериями сравнительных партий.

Затем использовали другой критерий оценки, представляющий собой отношение P/L, получаемое из классической альвеограммы Шопена.

По наблюдениям заявителя, при обработке зерна озоном перед его размолом тесто, получаемое из муки, изготовленной с использованием способа по изобретению, имеет полностью модифицированную альвеограмму.

Полученные результаты показали, что увеличение зоны обработки зерна озоном полностью коррелировано с увеличением вязкости и снижением растяжимости.

Таким образом, благодаря способу по изобретению можно выбирать отношение P/L и управлять повышением этого отношения для данной муки как посредством выбора степени обработки зерна озоном, так и посредством предварительного увлажнения зерна водой, озонированной водой или их смесью.

Характерной особенностью является также то, что в соответствии с различиями видов или климатических условий можно также улучшать качество муки (как, например, в случае слишком тягучей муки).

Результаты сделали также очевидным тот факт, что при использовании муки, получаемой из зерна, предварительно обработанного озоном:

– тесто, используемое для изготовления продуктов, которые не слишком поднимаются во время выпечки, – таких как сладкие продукты типа английского кекса или миндальных пирожных, – не опускается после выпечки и не подвержено часто наблюдаемому характерному явлению усадки. Количество используемого озона составляет от 8 до 20 г озона на килограмм зерна, предпочтительно 10 г озона на килограмм зерна;

– массы для наружного покрытия (такие как покрытия для пирожков с начинкой, панировка) не имеют недостатков, наблюдаемых при применении обычной муки, – т.е. образования пузырей и трещин на поверхности продукта. Напротив, поверхность получаемой при использовании изобретения массы выглядит равномерной и сплошной, без пузырей, благодаря тому что она допускает проход к поверхности заключенных внутри пекарных газов; таким образом, достигается существенное улучшение в визуальном аспекте;

– тесто, используемое для промышленного изготовления теста и продуктов хлебопечения и обычно являющееся слишком тягучим, обладает способностью поглощать больший объем воды по сравнению с обычными условиями. Количество используемого озона составляет 3 г озона на килограмм зерна.

И, наконец, было замечено, что можно улучшать альвеометрию без существенной модификации показателя W (отношения P/L) теста из муки, полученной из зерна, которое было предварительно обработано озонированным газом сухим или влажным путем или предварительно обработано озонированной водой или озонированным газом с расходом обработки от 2 до 8 г озона на килограмм зерна, предпочтительно от 3 до 5 г озона на килограмм зерна.

Описанный способ обладает многими преимуществами, из которых особенно следует отметить:

– простоту осуществления, поскольку этот способ прекрасно вписывается в способы и установки для изготовления муки, применяемые в настоящее время;

– пищевую безопасность получаемой муки; при этом сочетание обработки сухим путем и влажным путем позволяет избежать во время этапа выдержки восстановления бактерий, имеющихся на периферии оболочки зерен, с сохранением, если не улучшением технологических параметров получаемой муки.

Кроме того, способ позволяет получать обеззараженные субпродукты размола (отруби) с улучшенными пищевыми качествами.

Формула изобретения

1. Способ производства муки, обладающей высокой степенью пищевой безопасности, предусматривающий размол предварительно очищенного и увлажненного зерна, отличающийся тем, что предварительно или одновременно с указанным размолом зерно вводят в контакт с озоном, полученным из газа-носителя, предпочтительно в количестве от 0,5 до 20 г озона на килограмм зерна, при этом служащую для увлажнения зерна воду предварительно обрабатывают озоном.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что продолжительность контакта зерна с озоном составляет от 5 до 70 мин, предпочтительно от 15 до 40 мин.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используемый озон получают из сухого газа-носителя, при этом концентрация озона в газе-носителе составляет от 80 до 160 г/м³ при нормальных температурах и давлении, предпочтительно от 100 до 120 г/м³ при нормальных температуре и давлении.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что давление озонированного газа-носителя в процессе контакта с зерном составляет от 20 до 50 кПа.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что используемый озон получают из сухого газа-носителя и увлажненного газа-носителя.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что контакт зерна с озоном осуществляют в непрерывном или прерывистом режиме в вертикальном реакторе для осуществления контакта, содержащем устройство внутренней рециркуляции зерна.

7. Установка для производства муки, отличающаяся тем, что содержит средства (1, 2, 3) хранения; средства (5) для первичной очистки хранимого зерна; средства увлажнения зерна водой, предварительно обработанной озоном; средства (6) выдержки увлажненного зерна; средства (7) для повторной очистки зерна после выдержки; средства (9) размола зерна и средства (10) ввода зерна в контакт с озоном, получаемым из газа-носителя, расположенные перед средствами размола или на их уровне для осуществления контакта размалываемого зерна с озоном.

8. Установка по п.7, отличающаяся тем, что она содержит смеситель (4) зерна и средства очистки смешиваемого зерна.

9. Установка по п.7, отличающаяся тем, что дополнительно содержит средства (16) растворения, позволяющие получать озонированную воду, служащую для увлажнения зерна, из сухого озонированного газа-носителя, производимого озонатором (12).

10. Установка по любому из пп.7-9, отличающаяся тем, что указанные средства ввода зерна в контакт с озоном расположены перед средствами размола и содержат вертикальный реактор (10) для осуществления контакта, содержащий устройство внутренней рециркуляции зерна, предпочтительно выполненное в виде бесконечного шнека (36), заключенного в рубашку (38).

РИСУНКИ