Praktyka wprowadzania innowacji w technologii produkcji zbóż.
O.V. Shevchenko, Kierownik Działu Rozwoju i Wdrożeń, OLIS LLC
Biorąc pod uwagę innowacje w technologiach produkcji zbóż, należy przede wszystkim wspomnieć o sorterach optycznych. Z jednej strony jest to nowa, bardzo zaawansowana technologia, która jest intensywnie rozwijana. Z drugiej strony, istnieje już doświadczenie w eksploatacji takich maszyn w przemyśle, co pozwala określić zakres ich efektywnego wykorzystania. Sortownik optyczny jest maszyną wykorzystującą głównie różnice kolorystyczne jako cechę separującą i jest o tyle cenny, że żadna z tradycyjnych maszyn nie wykorzystuje tej cechy. Jednak przy wyborze maszyny separującej konieczne jest zrozumienie, jak dobrze charakterystyka separacji wykorzystywana przez maszynę spełnia cel separacji. Powszechnym błędem w stosowaniu sorterów optycznych jest to, że próbują one oddzielić za pomocą koloru to, czego nie można oddzielić za pomocą koloru, ale jest oddzielane z wysoką skutecznością za pomocą tradycyjnych znaków, a ponadto przez tradycyjne maszyny rozdzielające. Dlatego też zakres efektywnego działania sorterów optycznych, biorąc pod uwagę ich wysoki koszt, nie zastępuje tradycyjnych operacji separacji, ale raczej je uzupełnia. Opierając się na zdobytym doświadczeniu, większość tradycyjnych technologii produkcji w naszym kraju to końcowe operacje zapewniające jakość poszczególnych partii gotowych produktów.
Następnie chciałbym przedstawić krótki przegląd innowacji, które zostały ostatnio zastosowane w produkcji zbóż.
Technologia przetwarzania gryki. Jednym z najważniejszych elementów sukcesu w przetwórstwie gryki jest wydajność operacji kalibracji ziarna, która determinuje wydajność łuszczenia, oddzielanie nieuszkodzonych ziaren w systemach sortowania i ich zawartość w gotowym zbożu. Z drugiej strony, wszystkie te operacje mają bezpośredni wpływ zarówno na jakość, jak i wydajność zbóż. Zgodnie z Zasadami Organizacji i Prowadzenia Procesu Technologicznego, zalecane ilości niedosiewu, w zależności od frakcji wielkości ziarna, wynoszą od trzech do sześciu procent. Nasze badania wykazały, że wzrost jakości i plonu ziarna zbóż wiąże się przede wszystkim ze znacznym wzrostem tych wskaźników. Analiza partii ziarna gryki uprawianej w Ukrainie, Rosji, Kazachstanie, Polsce, Białorusi i krajach bałtyckich wykazała szeroki zakres zmian wielkości ziarna i procentowej zawartości niektórych frakcji. Analiza potwierdziła możliwość frakcjonowania ziarna gryki na sześć frakcji, a w niektórych przypadkach nawet na siedem. Bilanse materiałowe przetwarzania partii ziarna o różnym składzie frakcyjnym wykazały sprzeczności strukturalne w tradycyjnej organizacji procesu produkcyjnego realizowanego w ramach przyjętych trybów i schematów technologicznych rozpraszania BRU. Eliminacja zidentyfikowanych sprzeczności wymagała opracowania nowych trybów przetwarzania i dziewięciu oryginalnych schematów technologicznych przesiewania, które pozwalają na wydajną produkcję kaszy gryczanej we wszystkich badanych obszarach wzrostu surowca. W ten sposób ulepszona technologia etapu napędowego, wraz z racjonalnymi trybami etapu WTO, pozwala nam osiągnąć wydajność ziarna na poziomie 72-74%, czyli o 10-12% wyższą niż podstawowa wydajność.
Przetwarzanie owsa
Warto zwrócić uwagę na dwa aspekty przetwarzania owsa.Tradycyjnie, rozdzielanie obłuszczonego owsa na ziarna niełuskane i ziarna obłuszczone odbywa się w maszynach do plew. Precyzja tej separacji określa jakość zbóż na podstawie zawartości niełuskanych ziaren i płatków owsianych na podstawie zawartości błon kwiatowych. Często efektywność tej operacji jest zapewniana poprzez zmniejszenie wydajności całego młyna zbożowego. Jednak przed powszechnym zastosowaniem maszyn do łuszczenia płatków owsianych, oddzielanie produktów łuszczenia owsa w przetwórstwie domowym odbywało się za pomocą separatorów owsa. Dokładność separacji w trieferze jest znacznie niższa niż w maszynie paddy, więc oprócz głównego systemu triefer, w schemacie przetwarzania uwzględniono triefer kontrolny. Pomimo tego, triefer nadal przegrywał tę operację z maszynami paddy. Jednak w przeciwieństwie do maszyn paddy, triefery nie generują obciążeń dynamicznych, są mniejsze i znacznie tańsze, co czyni je odpowiednimi do stosowania jako sortowniki wstępne. Testy przemysłowe metody oddzielania produktów obłuskiwania owsa za pomocą triefera i maszyny paddy wykazały jej skuteczność. Jeśli zawartość nieuszkodzonych ziaren w ziarnie zostanie zredukowana do zera czterech dziesiątych procenta, wydajność operacji oddzielania może zostać zwiększona o dwadzieścia do trzydziestu procent.
Cechą anatomiczną ziarna owsa jest to, że pod jego łuską kwiatową znajdują się włoski łonowe (puch) pokrywające całą powierzchnię ziarniaka. Ich zawartość sięga 1,5…2,0% masy ziarna.
Analiza składu chemicznego oddzielonego puchu wyjaśnia problemy występujące przy spalaniu plew z jego zawartością, a także pokazuje, że produkt ten jest znaczącym źródłem składników odżywczych i może być wykorzystywany w przemyśle paszowym jako cenny surowiec. Dlatego konieczne jest oddzielenie łuski nie tylko od ziarna owsa, ale także od łuski. W tym celu nasza firma posiada specjalnie zaprojektowaną maszynę do przetwarzania owsa.
Przetwarzanie kukurydzy
Jak wiadomo, obecnie w produkcji kaszy kukurydzianej stosowane są dwie zasadniczo różne technologie: tradycyjna i stosunkowo nowa. Tradycyjna technologia obejmuje wstępne mielenie ziarna w obłuskiwaczach udarowych i oddzielanie zarodków na stołach pneumatycznych. Nowa technologia jest wdrażana za pomocą obłuskiwaczy ściernych, w których zarodek jest miażdżony siłą i usuwany z procesu przetwarzania przez powłokę sita, tj. może być stosowany w postaci rozdrobnionej wyłącznie do celów paszowych.
W związku z tym nowa technologia nie wykorzystuje operacji oddzielania zarodka na stołach pneumatycznych. Jednakże, w zależności od odmiany, warunków kiełkowania i przetwarzania po zbiorach, partie kukurydzy różnią się zawartością warstwy rogowej i mączystej w bielmie. Podczas przetwarzania przy użyciu nowej technologii mączysta warstwa bielma, ze względu na swoją niską wytrzymałość, jest miażdżona razem z zarodkiem i trafia do odpadów, tj. nie może być wykorzystywana do celów spożywczych. W związku z tym nową technologię należy uznać za postępową i uzasadnioną w przypadku przetwarzania kukurydzy o znacznej zawartości bielma rogowego i jeśli nie ma celu uzyskania zarodka jako oddzielnego produktu. Pomimo wysokiego zużycia energii w łuszczarkach, które wynosi około 10,0 kW na tonę ziarna, takie urządzenia są kompaktowe i mogą być uzasadnione, jeśli surowce są wymaganej jakości. Do przetwarzania ziarna o wysokiej zawartości mączystej warstwy, która jest podstawą krajowej bazy surowcowej, należy preferować tradycyjną technologię. Technologia ta pozwala na częściowe włączenie mączystej warstwy bielma do zbóż i mąki, a także zachowanie zarodka, zapewniając wyższą wydajność produktów spożywczych, a tym samym efektywność ekonomiczną przetwarzania. W Ukrainie większość młynów kukurydzianych wykorzystuje tradycyjną technologię przetwarzania kukurydzy. Problem polega jednak na tym, że w momencie ich tworzenia technologia ta nie była wystarczająco uzasadniona, a wiele metod jej wdrażania opierało się na założeniach. Wyniki eksploatacji takich kaszarni ukształtowały opinię, że technologia ta jest niedoskonała i wymaga udoskonalenia. Po przeprowadzeniu szeroko zakrojonych eksperymentów w dziedzinie technologii produkcji zbóż, nasza firma opracowała racjonalną technologię przetwarzania kukurydzy na kaszę i mąkę. Podstawą takiego przetwarzania jest
- wstępne obłuskiwanie ziarna, które zmniejsza obciążenia udarowe podczas wstępnego mielenia, zwiększa wydajność formowania zbóż i zachowuje zarodek jako całość;
- wykluczenie zawijania produktu w systemach selekcji zarodków na stołach pneumatycznych dzięki systemom kontroli;
- wykorzystanie systemów spłaszczania i mielenia do wzbogacania małych produktów.
Powyższe innowacje były wielokrotnie testowane w warunkach laboratoryjnych i produkcyjnych. Jednak ze względów organizacyjnych technologia ta nie została jeszcze w pełni wdrożona. Niemniej jednak jesteśmy gotowi do tworzenia nowych i przebudowy istniejących instalacji produkcyjnych, które zapewnią efektywny przerób ziarna kukurydzy o dowolnej jakości, w tym skuteczną kontrolę czarnych wtrąceń w zbożu, tj. rozdrobnionej warstwy szklistej ziarniaka.
W ramach tego raportu chciałbym również poinformować o pozytywnych wynikach rozwoju i testów produkcyjnych dwóch nowych technologii. Chodzi o produkcję łuski prosa do celów spożywczych oraz niepolerowanego grochu łuskanego.
Przetwarzanie prosa
Proso produkowane przy użyciu tradycyjnej technologii to ziarno prosa, które jest całkowicie pozbawione łusek kwiatowych i prawie całkowicie pozbawione łusek nasion i owoców, warstwy aleuronowej i zarodka. Jednakże łuski owocowe i nasienne prosa są źródłem cennych pierwiastków śladowych (fosforu, magnezu, cynku, miedzi, jodu itp.), podczas gdy zarodek i warstwa aleuronowa są bogate w witaminy B1, B2, PP i kwas foliowy. Tak więc, zachowując te części anatomiczne w zbożu, można nie tylko znacznie zwiększyć jego wydajność, ale także uzyskać cenny produkt do żywienia ekologicznego. Jednocześnie, aby zapewnić przyzwoite właściwości konsumenckie i zbywalność zbóż, a także długi okres przydatności do spożycia, konieczne jest zapewnienie, że jądro zostanie uwolnione z łupin kwiatowych przy minimalnym uszkodzeniu jego powierzchni, a zwłaszcza zarodka. Opracowana przez nas technologia, a także oryginalna flota maszyn do produkcji łuski prosa jako produktu końcowego do przetwarzania żywności, jest wdrażana bez użycia operacji mielenia i pozwala nam zapewnić wydajność zbóż do 80%. Oprócz maksymalizacji potencjału ziarna prosa do celów spożywczych, technologia ta pozwala nam produkować zboża prawie bez ziaren zawierających łuski kwiatowe.
Przetwarzanie grochu
Analiza tradycyjnej technologii produkcji kaszy grochowej pokazuje, że powstawanie znacznej ilości mąki i rozdrobnienia podczas przetwarzania grochu wynika z operacji łuszczenia i mielenia wykonywanych przez maszyny do łuszczenia i mielenia. Jednak badanie morfologii i anatomii ziaren grochu, a także nasze badania naukowe, pozwoliły nam uzasadnić możliwość stworzenia technologii produkcji grochu łuskanego, którą można wdrożyć bez użycia maszyn do łuszczenia i mielenia. W rezultacie stworzono maszynę do obłuskiwania ziaren grochu i dzielenia ich na liścienie oraz opracowano schemat technologiczny produkcji grochu dzielonego bez mielenia. Testy produkcyjne wykazały, że wydajność zbóż produkowanych przy użyciu nowej technologii jest o 3-4% wyższa niż przy użyciu tradycyjnej technologii, a gładka, błyszcząca powierzchnia ziaren bez śladów uszkodzeń zapewnia lepszą prezentację zbóż.
Podsumowując, chciałbym poinformować, że OLIS posiada szeroką gamę wydajnych technologii produkcji zbóż oraz cały niezbędny sprzęt do ich wdrożenia. Dzięki naszym ciągłym pracom badawczo-rozwojowym stale ulepszamy możliwości naszych technologii i sprzętu. Nasi klienci wiedzą, że młyny zbożowe stworzone przez OLIS są opłacalne. Dziękujemy za uwagę.
