Введение
Современный мукомольный завод представляет собой полностью механизированное и автоматизированное предприятие, на котором управление технологическим процессом и контроль технологических операций в значительной мере осуществляется автоматизированными системами. Это же присуще и современным крупозаводам.
И на всем протяжении существования мельниц постоянно перед специалистами стояла задача возможно более полной реализации технологических свойств зерна. Процесс переработки зерна в муку и крупу непрерывно развивался, мельницы и крупозаводы оснащались все более совершенными машинами и аппаратами, уточнялись режимы технологических операций, все большее значение приобретала задача управления технологическими свойствами зерна. [1]
В диапазоне 15...17% влажности происходит существенное изменение всех показателей. Следовательно, это обусловлено особой реакцией зерна на изменение влажности. При этом важно то, что в этом диапазоне влажности технологические свойства зерна развиваются в благожелательном для технологии направлении: повышается извлечение продуктов при измельчении зерна, улучшается их качество, при одновременном снижении удельного расхода энергии. Все это и позволяет считать данный диапазон влажности зерна оптимальным для мукомольной практики.
Второй важный вывод из этой работы заключается в следующей цитате: «Технологическую оценку зерна для установления режима размола нужно давать комплексно», т.е. следует изучать в эксперименте не отдельные показатели свойств зерна, но возможно большую их группу - только в таком случае выводы получают необходимую объективность и полноту обоснования.
Зерно является живым организмом, а не инертным материалом, поэтому его поведение в различных процессах носит более сложный характер.
Постоянное развитие техники и технологии муки и крупы обеспечили высокий результат использования зерна. Даже в условиях рабовладельческого общества на жерновых мельницах с примитивной технологией мукомолы достигали неплохих результатов.
Значительный прогресс в мукомольной технологии произошел во второй половине XIX века. Обусловлено это было изобретением и внедрением в мукомольную практику вальцовых станков, рассевов и ситовеек. Это позволило осуществить основные принципы технологии муки, которые остаются практически неизменными и в настоящее время. Выход муки на мельницах сортового помола пшеницы находился на уровне 75...80%, причем конкуренция диктовала производство нескольких сортов муки разного качества и стоимости.
Профессор Афанасьев, автор первого учебника по мукомольному производству, изданного в 1876 г., указывает, что при повторительном помоле можно получить:
крупки и муки высшего сорта
крупчатой муки32,7%
хлебной муки22,2%
черной муки2,6%
отрубей 18,5%
высевок 1,3%
Следовательно, 51,4% получалось муки зольностью 0,53%, т.е. муки высшего сорта, по теперешним нормам, а общий выход муки составлял 76,2% зольностью 0,69%, т.е. находился на современном уровне. Это хорошо показывает высокий инженерный уровень технологов-мукомолов прошлого столетия. Однако эти результаты достигались более дорогой ценой: технологический процесс был чрезвычайно усложнен, число измельчающих систем доходило до 40...50, удельные нагрузки на оборудование были ниже современных в несколько раз и т.п. Например, технологическая схема старого волжского помола включала от 10 до 12 драных систем и 39 размольных.
В конце прошлого века мукомолы все более пристальное внимание стали уделять процессу подготовки зерна к помолу, в частности, его увлажнению. Однако недостаточное знание различных свойств зерна, особенностей его поведения в различных условиях сопряжения с окружающей средой, не позволяли технологам тех лет вести технологические процессы на высоком научном уровне. Управление свойствами зерна здесь только начинало формироваться, технологи продвигались вперед ощупью, как в темном лабиринте с зажженными свечами.
Современные мукомольные заводы отвечают всем инженерным требованиям. Сложный многофакторный процесс, насыщенность предприятий технологическим и вспомогательным оборудованием, автоматизированными системами контроля и управления предъявляют высокие требования к профессиональным знаниям, организационной способности и общему культурному и интеллектуальному уровню технологов.
На основе современных технологий и оборудования мукомолы достигли высокого уровня реализации технологического потенциала зерна. Дальнейшее развитие мельничной и крупяной промышленности направлено на создание многофункционального технологического оборудования, упрощение технологических схем, сокращение процесса, снижение эксплуатационных и энергетических затрат. Особое значение в этом комплексе задач имеет проблема управления технологическими свойствами зерна, решение которой позволит еще более повысить эффективность производства. Решение этой проблемы требует обстоятельного изучения разнообразных свойств зерна и его поведения в различных условиях выполнения с ним технологических операций, вскрытия механизмов различных процессов и определения управляющей роли биологической системы зерна как живого организма.
К настоящему времени учеными и практическими работниками нашей промышленности накоплен солидный багаж сведений о поведении зерна в различных процессах послеуборочной обработки, хранения и проведения подготовительных операций на мельнице и крупозаводе. Однако этих данных недостаточно для разработки конкретных рекомендаций по методам управления свойствами зерна, при различных вариантах его использования для тех или иных нужд, при переработке в различные продукты. Требуется постановка специального сложного комплексного исследования, в котором должны принять активное участие специалисты всех звеньев, начиная от селекционеров, до переработчиков. Требуется получить дополнительные сведения о разнообразных свойствах зерна, их преобразовании под воздействием факторов внешней среды - как природных, так и используемых при операциях с зерном. Это требует коллективных усилий специалистов разного профиля, объединенных единой программой многопланового исследования. Надежные рекомендации практического характера могут быть получены только при таком подходе к решению этой важной проблемы управления технологическими свойствами зерна, с целью достижения высокой эффективности его использования в различных областях промышленности, в частности, при переработке зерна в муку.
1. Технико-экономическое обоснование
1.1 Экономическая характеристика строительства
Проектируемый мукомольный завод с суточной производительностью 180 тонн будет оснащен современным высокопроизводительным комплектным оборудованием, разработанном компанией «Бюлер» работающий по сокращенной схеме, будет выпускать муку хлебопекарную двух сортов: высшего и первого в соотношении 45% и 30%.
1.2 Источники поступления сырья
Проектируемый мукомольный завод может находиться практически в любом районе Оренбургской области, но не далее 60-70 км от источников сырья. Рациональнее следует разместить мукомольный завод в тех районах области, где идет массовое производство зерна. Это экономически выгодно и обеспечит ритмичность работы всех перерабатывающих предприятий в целом.
Зерно пшеницы будет поступать на завод из различных аграрных хозяйств Оренбургской области.
Основная масса зерна будет поступать в период уборки урожая, а также, для обеспечения ритмичной работы мукомольного завода, и в другие периоды года. Продолжительность заготовительного периода не менее трех месяцев. В основном зерно будет доставляться автомобильным транспортом и некоторая часть железнодорожным транспортом. Поступающее зерно должно пройти техно-химический контроль в производственно-технологической лаборатории, и если оно будет соответствовать существующим нормативам качества и другим показателям мукомольный завод примет зерно. В противном случае зерно возвращается хлебосдатчику или переводится в разряд некондиционного для других целей. Каждая партия зерна должна иметь сопроводительные документы, подтверждающие его качество и безопасность.
1.3 Цели и задачи строительства завода
Главной целью строительства проектируемого мукомольного завода является обеспечение населения основным продуктом питания, а то есть производство хлебопекарной муки и затем из нее хлебобулочных изделий.
Основными задачами строительства мукомольного завода являются:
1. Целенаправленная переработка сырья, поступающего от хлебосдатчиков;
2. Эффективное использование трудовых ресурсов, сырья, материалов;
3. Обеспечение хлебопекарных предприятий, а также населения высококачественной мукой.
1.4 Энергоснабжение завода
Мукомольный завод будет получать электрическую энергию от главной понизительной подстанции (ГПП) предприятия «Оренбургэнерго» по кабельным линиям электропередачи напряжением 10 кВ. По надежности электроснабжения, мукомольные предприятия относятся ко II категории. Поступающая электроэнергия полностью обеспечит основное и вспомогательное производство.
1.5 Водоснабжение завода
Завод будет снабжаться холодной водой от Оренбургского предприятия «Горводоканал». В качестве резервного источника водоснабжения, на предприятии планируется устройство водяных скважин для полного удовлетворения потребности производственных и бытовых потребностей в воде.
1.6 Теплоснабжение завода
Теплоснабжение предприятия будет осуществляться от котельной, находящейся на территории предприятия. Котельная будет оснащена двумя паровыми котлами ДЕ-6,5/14 На территории предприятия также будет размещен тепловой пункт для обеспечения горячей водой производственных и бытовых помещений.
2. Технологическая часть
2.1 Свойства зерна как сырья для производства муки
Для производства высококачественной хлебопекарной муки используется, в основном, пшеница I типа - мягкая яровая краснозерная (Саратовская 29, Саратовская 36, Скала, Московская 35, Целинная 20, Омская 9 и др. ), III типа - мягкая яровая белозерная (Альбидум 43, Саратовская 42, Саратовская 46, Новосибирская 67 и др.) и IV типа (Безостая 1,Мироновская 803, Прибой и др.).
В состав зерновой массы, поступающей на предприятие, входит не только зерно основной культуры, но и различные примеси.
К основному зерну мягкой пшеницы относятся целые и поврежденные зерна пшеницы, по характеру повреждений не относящиеся к сорной или зерновой примеси.
К сорной примеси относится: весь проход, получаемый при просеивании через сито с отверстиями диаметром 1мм; минеральная примесь (комочки земли, гальку, частицы шлака, руды и т.п.); органическая примесь (части стеблей, стержней колоса, ости, части листьев и др.); семена всех дикорастущих растений; семена культурных растений, не отнесенные к зерновой примеси; зерна пшеницы, прогнившие, заплесневевшие, обуглившиеся, поджаренные - все с явно испорченным эндоспермом от коричневого до черного цвета; ко вредной примеси от носятся семена дикорастущих растений, имеющих в своем химическом составе алкалоиды и другие отравляющие вещества, отрицательно воздействующие на организм человека (головня, спорынья, угрица, вязель разноцветный, горчак ползучий, софора лисохвостная, термопсис ланцетный, гелиотроп опушенноплодный, триходесма седая).
К зерновой примеси относятся: битые и изъеденные зерна пшеницы, независимо от характера и размера повреждения, в количестве 50% от массы (остальные 50% относятся к основному зерну); давленые; щуплые - сильно недоразвитые; проросшие - с вышедшим наружу корешком или ростком, или с утраченным корешком или ростком, но деформированные с явно измененным цветом оболочки вследствие прорастания; захваченные морозом - сморщенные (деформированные), белесоватые (деформированные), сильно потемневшие, зеленые; поврежденные самосогреванием или сушкой, заплесневевшие с измененным цветом оболочек и затронутым эндоспермом от кремового до светло-коричневого цвета; раздутые при сушке; зерна ржи, ячменя и полбы как целые, так и поврежденные, не отнесенные по характеру повреждений к сорной примеси.
Мукомольные свойства зерна мягкой пшеницы в значительной степени характеризуются содержанием эндосперма, количество которого в пшенице колеблется до 85%, остальное количество приходится на долю оболочек, алейронового, субалейронового слоя и зародыша.
Для заготовляемой пшеницы на продовольственные цели региона Южного Урала, в том числе Оренбургской области, установлены следующие базисные показатели качества: натура - 775г/л, влажность - 14%, сорная примесь - 1,0%, зерновая примесь (в озимой мягкой - 3,0%; в яровой мягкой - 2,0%), зараженность вредителями хлебных запасов не допускается.
2.2 Общие принципы технологии муки
Технологические свойства зерна реализуются в процессе переработки его в муку. Несмотря на существенное различие строения и свойств зерна хлебных культур, в организации и ведении технологического процесса производства муки имеется много общего, что позволяет рассматривать их, используя одинаковый методический подход. Эта значительная общность технологии обусловлена, в частности, и тем, что многовековой опыт мукомольного производства в значительной мере способствовал развитию и совершенствованию технологии. Современные принципы сортового помола пшеницы определились уже более 100 лет назад, современная технология крупы насчитывает меньшую историю. Существенное влияние на их совместное развитие оказало конструирование всего комплекса машин и аппаратов, занятых в технологическом процессе на современных мукомольных заводах.[2]
Весь современный технологический процесс на мукомольных заводах логично расчленяется на две стадии: на первом этапе осуществляются подготовительные операции, на втором - производится окончательное превращение подготовленного зерна в готовую продукцию. Но и в подготовительном, и в размольном, отделениях основная роль принадлежит разделительным процессам. Сепарирование и фракционирование зерна, сортирование продуктов измельчения по крупности и добротности, - все эти процессы имеют единую природу, опираются на одни и те же физические законы. К этой группе процессов с полным основанием можно причислить и процесс измельчения и шлифования крупок. Во всех этих процессах решается однотипная задача разделения объекта обработки на некоторые составляющие компоненты. Эта общность физической сущности процессов технологии муки имеет важное значение, т.к. позволяет при их теоретическом обосновании использовать единый математический и физический аппарат.