Патент на изобретение №2220586

(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВСПУЧЕННОГО ЗЕРНА

(57) Реферат:

Изобретение предназначено для использования в производстве комбикормов, а именно при гидротермической обработке зерна под давлением для его вспучивания с сохранением формы. Очищенное зерно влажности 14% через дозатор загружают в камеру высокого давления, затем после герметизации в нее подается пар давлением не менее 0,5 МПа и температурой не более 200^oС, зерно подвергается обработке паром не более 60 с. После завершения обработки при выводе зерна с теплоносителем давление в камере резко падает до атмосферного, и происходит процесс вспучивания. Использование готового пара в качестве носителя влаги, давления и температуры позволяет минимизировать время технологического процесса по вспучиванию для зерна любой влажности за счет исключения операции по отволаживанию для ввода этого процесса в технологическую цепь производства комбикормов. Преобразование крахмала зерна в удобную для усвоения организмом животного форму при вспучивании его предлагаемым способом дает уменьшение расхода комбикорма по сравнению с комбикормом, изготовленным из обычного зерна, на 15-20%. Кроме этого использование вспученного по заявляемому способу зерна позволяет снизить стоимость комбикорма за счет снижения в его рецепте растительного масла до 30% благодаря увеличению переваримой энергии вспученного зерна. 1 табл.

Изобретение относится к производству комбикормов, а именно к гидротермической обработке зерна под давлением, для его вспучивания с сохранением формы, используемого в производстве комбикормов.

Известен ряд способов получения вспученного зерна с сохранением его формы.

Известен способ производства вспученного зерна (ячменя), который предусматривает очистку зерна от примесей, разделение по крупности на две фракции, пофракционное увлажнение 28-30% и отволаживание в течение 1,5-2,5 ч. Далее кондиционированное зерно ячменя экспандируют путем обработки ИК-излучением при 180-200^oС в течение 70-80 с (обработка зерна, называемая микронизацией), после чего обработанные фракции зерна объединяют [1].

Микронизированный экспандированный продукт из ячменя по этому способу представляет собой вспученные зерновки с запахом и вкусом поджаренного продукта хрустящей консистенции, готовые к употреблению в пищу.

Недостатком этого способа или вообще микронизации является необходимость отволаживания зерна перед обработкой, что увеличивает продолжительность технологического процесса на 1,2-2,5 ч, большое энергопотребление на осуществление микронизации зерна. Эти факторы значительно удорожают процесс производства вспученного зернового продукта.

Известен также способ сушки фруктовой выжимки, включающий в себя обработку выжимки с исходной температурой не выше 60^oС в камере высокого давления горячим паром не более 15 с при давлении не менее 5 атм и при температуре не более 130^oС. Затем сбрасывают давление до атмосферного, выводя поток выжимки с теплоносителем из камеры высокого давления. Далее происходит досушивание фруктовой выжимки дополнительным потоком теплоносителя давлением 5-6 атм, температурой 120-130^oС и инфракрасным излучением мощностью 4-6 кВт/м² в течение 3-5 с [2].

Кратковременная обработка выжимки теплоносителем в виде пара с давлением в несколько атмосфер с последующим быстрым сбросом давления через сопло камеры приводит к уменьшению влажности и вспучиванию выжимки. Кратковременный характер тепловых воздействий на выжимку обеспечивает оптимальный режим сушки для наиболее полного сохранения протопектина в готовом продукте. Однако получение вспученного зернового продукта для производства комбикормов данным способом с такими параметрами невозможно ввиду недостаточного разрушения зернистой структуры крахмала и недостаточной дескринизации зерна.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является способ вспучивания зерна, осуществляемый в машине для вспучивания зерна В-35М, предназначенной для производства вспученных (взорванных) зерен кукурузы, риса, овса и др. [3].

Способ вспучивания в этой машине осуществляется следующим образом. В нагретый газовой горелкой до 220-240^oС цилиндр загружают зерно определенной влажности. После загрузки цилиндр герметично закрывают крышкой и цилиндр подогревают горелкой и вращают для устранения пригорания зерна. Находящееся внутри цилиндра зерно нагревается, имеющаяся в зерне влага испаряется и давление в цилиндре постепенно повышается. При достижении давления 1,0-1,2 МПа нагревание цилиндра прекращают и путем резкого открытия крышки соединяют внутреннюю полость цилиндра с атмосферой. Зерно подвергается воздействию резкого перепада давления, влага внутри зерен мгновенно превращается в пар и, взрывая зерна, увеличивает их объем в 15-20 раз. Пар улетучивается, а образовавшиеся в зерне пустоты заполняются воздухом. Вспученные зерна выбрасываются из цилиндра в специальный бункер.

Недостатком данного способа является использование зерна “определенной” влажности, то есть использование в этом способе процесса отволаживания зерна, так как без наполнения зерна влагой она не будет испаряться в нагреваемом герметичном цилиндре и давление в цилиндре (и в зерне) не повысится до нужного значения. Процесс отволаживания зерна, как указывалось выше, занимает до 2,5 ч. Далее режим постепенного нагрева увлажненного зерна до нужного давления занимает до 5 мин, которые совершенно несопоставимы с временем отволаживания.

Таким образом, режим отволаживания для получения зерна “определенной” влажности при промышленном производстве вспученного зерна не встраивается в технологический процесс, так как намного удлиняет производственный цикл, тем самым удорожая производство в конечном случае и комбикорма.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, – создание технологического процесса, который бы позволял получать вспученное зерно для производства комбикормов в комбикормовой промышленности наименее затратным способом.

Цель вспучивания зерна для комбикормов создание микропористой структуры, разрушение зернистой структуры крахмала зерна и его декстринизация. При вспучивании объем зерна увеличивается в 2-5 раз, происходит разрыв оболочек зерна, крахмальные зерна разрушаются, клетчатка частично гидролизуется, зерно приобретает пористую структуру и становится гигроскопичным. Перевариваемость питательных веществ вспученного зерна (комбикормов из него) в желудочно-кишечном тракте животного увеличивается, так как частички зерна быстро набухают и внутриклеточные структуры становятся доступными для воды и пищеварительных ферментов.

Такое преобразование крахмала зерна в удобную для усвоения организмом животного форму дает уменьшение расхода комбикорма, по сравнению с комбикормом изготовленным из обычного зерна, на 15-20%. Кроме этого использование вспученного по заявляемому способу зерна позволяет снизить стоимость комбикорма за счет снижения в его рецепте растительного масла до 30% благодаря увеличению переваримой энергии вспученного зерна.

Сущность изобретения заключается в том, что очищенное зерно нормальной влажности через дозатор загружают в камеру высокого давления. После герметизации в нее подается пар давлением не менее 0,5 МПа и температурой не более 200^oС. Зерно подвергается обработке паром не более 60 с. После завершения обработки, при выводе зерна с теплоносителем давление в камере резко падает до атмосферного и происходит процесс вспучивания.

Отличительными от прототипа признаками способа являются:
– использование водяного пара в качестве носителя влаги, давления и температуры для увлажнения зерна, создания в нем избыточного давления и температуры;
– давление пара в камере высокого давления с начала процесса не менее 0,5 МПа;
– температура пара в камере до 200^oС;
– обработка (выдерживание) зерна в камере не более 60 с.

Использование готового пара в качестве носителя влаги, давления и температуры позволяет минимизировать время технологического процесса по вспучиванию для зерна любой влажности за счет исключения операции по отволаживанию. Инжектирование пара в массу зерна способствует также снижению продолжительности увлажнения зерна и его нагреванию (до 60 с в предлагаемом способе, а в прототипе – до 5 мин), позволяет производить гидролиз крахмала в более мягких условиях (избыток влаги, конденсат в сочетании с высокой температурой), а также позволяет осуществить более интенсивный влагоперенос внутри зерна, из-за чего при резком снижении давления зерно вспучивается равномерно по всему объему.

Такая подготовка зерна перед заключительной операцией резким снижением давления в камере высокого давления позволяет получить вспученный зерновой продукт, который при приготовлении комбикорма повышает его питательность и позволяет снизить расход при кормлении животных и птицы.

Примеры осуществления способа
Для осуществления предлагаемого способа брали зерно обычной влажности 14%, загружали в камеру высокого давления, герметизировали ее и подавали водяной пар с различными параметрами по давлению и температуре (см. таблицу). Выдерживали в этих режимах зерно в камере максимум 60 с. Далее соединяли камеру с атмосферой посредством клапана, зерно вспучивалось и перемещалось в накопительный бункер. Из полученного вспученного зерна (Продукта) изготовлялся комбикорм по единой технологии для всех примеров, который применялся для кормления, в частности, птицы. Три группы птицы кормили комбикормом с Продуктом, полученным разными режимами обработки паром, четвертую – комбикормом с необработанным (невспученным) зерном. Привес птицы и расход комбикормов во всех группах контролировали.

Данные по снижению расхода (в %) комбикормов в трех группах по отношению к четвертой представлены в таблице.

Таким образом, как видно из представленных экспериментальных результатов, при заявляемом способе получения вспученного зерна наблюдается снижение расхода комбикормов из вспученного зерна при кормлении птицы с одинаковым привесом. Наилучшие результаты достигаются при приближении к показателям водяного пара: давление 1,0 МПа (не менее 0,5 МПа), температура 200^oС (не более 200^oС) и при времени обработки не более 60 с. В остальных случаях в пределах заявленных показателей, результаты приемлемы.

Источники информации:
1. Патент РФ 2030882 MПK 6 A 23 L 1/18, 20.03.95.

2. Патент РФ 2175840 МПК 7 А 23 В 7/02, 20.11.01.

3. И. Т. Кротов и др. Технологическое оборудование предприятий пищеконцентратной промышленности. Воронеж, Издательство Воронежского университета, 1990.

Формула изобретения

Способ производства вспученного зерна, включающий загрузку зерна в камеру, герметизацию камеры, гидротермическую обработку зерна под давлением в газообразном теплоносителе, сброс давления в камере до атмосферного, отличающийся тем, что в качестве газообразного теплоносителя используют водяной пар, инжектируемый в герметизированную камеру, с давлением не ниже 0,5 МПа и температурой не более 200С, а длительность обработки зерна паром не превышает 60 с.

РИСУНКИ