PL207641B1 - Sposób wytwarzania mąki pszennej - Google Patents

Description

Przedmiotowy wynalazek związany jest z przemysłem spożywczym.

Dotyczy on w szczególności wytwarzania mąki pszennej, a zwłaszcza semoliny z pszenicy durum (Triticum turgidum var. durum, Desf.).

Jak wiadomo, mąka i semolina wytwarzane odpowiednio z pszenicy miękkiej (Triticum aestivum, L.) i pszenicy durum, otrzymywane są przez mielenie ziarna zbożowego, a następnie usunięcie otrąb.

Przykładowo, w przypadku pszenicy durum, ziarna zbożowe posiadają centralne jądro zawierające bielmo (endospermę), zarodek oraz łupinę składającą się z różnych warstw tworzących otręby i stanowiących około 15% wagowych ziarna zbożowego.

W tradycyjnym procesie wytwarzania mą ki lub semoliny przewidziano wiele (3 - 4) etapów kondycjonowania ziarna zbożowego z wykorzystaniem wody i/lub pary wodnej, przy czym kondycjonowanie trwa od 8 do 12 godzin i ma na celu nadanie bielmu jednorodności oraz optymalizację jego wilgotności, jak również ułatwienie oddzielania otrąb. Następnie z wykorzystaniem odpowiednich urządzeń przeprowadzane jest mielenie (miażdżenie, przesiewanie).

Oddzielone w wyniku przesiewania najdrobniejsze frakcje zawierające głównie bielmo wraz z otrębami i zarodkami poddawane są kolejnym etapom oczyszczania.

Grubsza frakcja zawierająca głównie otręby, lecz również bielmo, poddawana jest dalszemu mieleniu w celu odzyskania bielma.

Może to być powtarzane wiele razy, przy czym za każdym razem wytwarzane są drobne cząstki otrąb i zarodków, których oddzielenie od bielma jest trudne.

W ten sposób obniż eniu ulega końcowa wydajność procesu wytwarzania semoliny, jak również jakość otrzymywanej semoliny.

W opisie patentowym US 3399839 przedstawiono sposób wytwarzania produktów z mielonej na sucho kukurydzy. W sposobie tym reguluje się przyrost zawartości wilgoci w ziarnach od 19 do 23% wagowych i bezzwłocznie przeciera się kukurydzę za pomocą drucianej szczotki, tak aby przed mieleniem usunąć okrywę z kukurydzy.

W opisie patentowym US 5586492 przedstawiono sposób nawilż ania ziaren zbóż , w którym do nawilżania mieszanki ziaren płynem wykorzystuje się urządzenie wytrząsające. Mieszanka jest poddawana silnym drganiom (wytrząsanie przy 80 Hz), w wyniku czego ziarna zbóż bezpośrednio pochłaniają wodę, dzięki temu nadają się do dalszej bezpośredniej obróbki.

W patencie EP 0598022 opisano procedurę zwilżania ziarna zbożowego z wykorzystaniem urządzenia umożliwiającego wytwarzanie drgań, co prowadzi do znaczącego ograniczenia czasu trwania wykonywanego następnie pojedynczego etapu kondycjonowania, przy czym ma to korzystny wpływ na całkowity czas trwania procesu produkcyjnego.

W zgłoszeniu patentowym EP 0295774 zaproponowano wykorzystanie do wytwarzania mąki pszennej alternatywnego procesu, w którym ziarna zbożowe mielone są po selektywnym usunięciu różnych warstw tworzących otręby.

Proces według wymienionego powyżej zgłoszenia obejmuje następujące etapy:

1) poddanie ziaren zbożowych działaniu takiej ilości wody, która jest wystarczająca do kondycjonowania zewnętrznych warstw otrębowych, przy jednoczesnym utrzymaniu bielma zasadniczo zabezpieczonego przed działaniem wody;

2) poddanie przetworzonych w ten sposób ziaren zbożowych procesom ciernym, które mają na celu usunięcie zewnętrznych warstw otrębowych, a następnie procesom ciernym i abrazyjnym prowadzącym do usunięcia większej części pozostałych otrąb;

3) kondycjonowanie w konwencjonalny sposób ziaren zbożowych z wykorzystaniem wody oraz ich mielenie.

W ten sposób ilość otrą b wytwarzanych w etapie mielenia jest nieznacznie mniejsza, zaś liczba etapów miażdżenia może być zmniejszona, co zwiększa zdolności produkcyjne zakładu wytwórczego.

Zgodnie ze wskazówkami zawartymi w powyższym zgłoszeniu patentowym istotne jest, by etap wstępnego kondycjonowania ziaren zbożowych przeprowadzany był z wykorzystaniem wody w ilości mniejszej niż 2% masy ziaren zbożowych, co ma na celu uniknięcie łączenia się ze sobą różnych warstw otrębowych, dzięki czemu warstwy znajdujące się bardziej wewnątrz pozostają połączone z bielmem, przez co ich oddzielenie od tego ostatniego staje się trudniejsze.

PL 207 641 B1

Zgłaszający stwierdził jednak na drodze eksperymentalnej, że proces według tego znanego w obecnym stanie techniki dokumentu może być z całą pewnością korzystnie wykorzystywany w celu uzyskiwania różnych warstw otrębowych o zadowalającej czystości na drodze opisanych w zgłoszeniu procesów ciernych i abrazyjnych, lecz prowadzi on do powstania poważnych niegodności związanych z przeprowadzanym później etapem mielenia, szczególnie w przypadku przeprowadzania procesu na skalę przemysłową.

Konwencjonalny etap kondycjonowania (z wykorzystaniem wody w ilości stanowiącej około 16% wagi ziaren zbożowych) przeprowadzany na ziarnach zbożowych, z których usunięto większą część łupiny otrąb, prowadzi w rzeczywistości do zwiększenia stopnia upakowania ziaren zbożowych, przez co wykazują one skłonność do przywierania do siebie, co z kolei powoduje występowanie niemożliwych do pokonania problemów technicznych związanych z przeładunkiem ziaren i ich dostarczaniem do urządzeń mielących.

Celem niniejszego wynalazku jest zatem zapewnienie sposobu wytwarzania mąki pszennej lub semoliny, a w szczególności sposobu wytwarzania semoliny z pszenicy durum, który umożliwia zwiększenie wydajności etapu mielenia przy jednoczesnym zmniejszeniu czasu trwania procesu produkcyjnego i zapewnieniu uzyskiwania semoliny całkowicie spełniającej obowiązujące we Włoszech surowe przepisy dotyczące jakości produktu.

Osiągnięto to unikając równocześnie opisanych powyżej niegodności związanych z procesem według opisu patentowego EP 0 295 774.

Streszczenie wynalazku

Sposób według wynalazku dotyczący wytwarzania mąki pszennej lub semoliny z odpowiednich ziaren zbożowych polega na tym, że w kolejnych etapach wykonuje się następujące czynności:

a) zwilża się ziarna zbożowe, z wykorzystaniem ilości wody zapewniającej zawartość wilgoci wynoszącej przynajmniej 15%, poprzez poddanie ziaren zbożowych intensywnym drganiom;

b) poddaje się ziarna zbożowe kondycjonowaniu w czasie od 4 do 6 godzin;

c) kondycjonowane ziarna zbożowe poddaje się procesom odłuszczania, które zasadniczo polegają na ścieraniu ziaren zbożowych z uzyskaniem usunięcia zewnętrznych warstw owocowonasiennych;

d) mieli się kondycjonowane i obłuszczone ziarna zbożowe.

Korzystnie etap zwilżania ziaren zbożowych przeprowadza się równocześnie poddając ziarna działaniu drgań o częstotliwości od 50 do 300 Hz.

Korzystnie drgania wytwarza się z wykorzystaniem energii mechanicznej, elektrycznej lub magnetycznej, albo z wykorzystaniem ultradźwięków.

Korzystnie sposobem według wynalazku obrabia się ziarna pszenicy durum.

Ziarna zbożowe poddawane są najkorzystniej działaniu drgań o 75 Hz.

Ziarna zbożowe korzystnie poddawane są działaniu drgań z wykorzystaniem urządzenia produkowanego przez firmę Graf GmbH & Co. KG, Lahnau, Niemcy, które występuje na rynku pod nazwą „Vibronet®.

Po poddaniu ziaren zbożowych działaniu intensywnych drgań przeprowadzany jest tylko jeden etap kondycjonowania, którego czas trwania korzystnie jest mniejszy niż czas trwania wielu (3 - 4) etapów kondycjonowania przeprowadzanych w konwencjonalnych procesach, przy czym czas ten zmniejszono do 4 - 6 godzin w porównaniu do 8 - 12 godzin przewidywanych podczas kondycjonowania tradycyjnego.

Sposób według wynalazku posiada w porównaniu do tradycyjnie wykorzystywanych sposobów zaletę polegającą na tym, że nie obejmuje on odłuszczania ziaren zbożowych przed etapem mielenia, dzięki czemu uzyskiwany jest 15 - 20% wzrost wydajności zakładu wytwórczego. Równocześnie uniknięto, związanych z obecnością otrąb, niedogodności takich, jak przepełnianie się lub blokowanie urządzeń, co związane jest ze zmianami objętości otrąb będącej funkcją ich wilgotności.

Mniejsza ilość otrąb i zarodków w ziarnach zbożowych poddawanych mieleniu prowadzi ponadto do uzyskiwania mąki i semoliny o mieszczącej się w normach zawartości popiołu, nawet w przypadku większego odzyskiwania najdrobniejszych frakcji o wysokiej zawartości popiołu, co związane jest z oczywistymi korzyś ciami dotycz ą cymi wydajnoś ci wytwarzania semoliny i mą ki.

W porównaniu procesu wedł ug zgł oszenia patentowego EP 0295774, sposób wedł ug niniejszego wynalazku wykazuje znaczącą zaletę polegającą na uniknięciu upakowania ziaren zbożowych, z których usunię te zostały łupiny otrąb, co ma miejsce podczas etapów zwilżania i kondycjonowania

PL 207 641 B1 wykorzystywanych w procesie według wymienionego wyżej patentu, przy czym nadal zapewnione jest łatwe odłuszczanie ziaren zbożowych.

W porównaniu do procesu według zgłoszenia patentowego EP 0295774, podczas wykorzystywania sposobu według wynalazku praktycznie nie występuje łączenie się bielma z pozostałymi wewnętrznymi warstwami otrębowymi. Zgodnie z niezobowiązującą hipotezą przyczyną takiego stanu rzeczy jest to, że drgania oddziaływujące na ziarna zbożowe podczas etapu zwilżania powodują zmniejszenie napięcia powierzchniowego warstwy otrębowych i umożliwiają gwałtowne przenikanie wody do centralnej części ziaren zbożowych oraz jej koncentrację w bielmie, podczas, gdy warstwy otrębowe pozostają względnie suche. W ten sposób uniknięto łączenia się ze sobą bielma i położonych najbardziej wewnętrznie warstw otrębowych.

Stwierdzono ponadto, że procesy cierne opisywane w zgłoszeniu EP 0295774 mogą być pominięte bez wpływu na wydajność całego procesu produkcyjnego, jak również jakość otrzymywanej mąki. Usunięcie otrąb z ziaren zbożowych jest zatem w sposobie według wynalazku dokonywane wyłącznie z wykorzystaniem procesów abrazyjnych, co związane jest z oczywistymi zaletami związanymi ze zmniejszeniem stopnia skomplikowania zakładu przetwórczego, jak również zmniejszeniem czasu trwania procesu produkcyjnego.

P r z y k ł a d

Do 115 kg oczyszczonej wcześniej w konwencjonalny sposób pszenicy durum dodano taką ilość wody, by uzyskać wilgotność ziaren zbożowych wynoszącą 16,5% i poddano w tym samym czasie działaniu drgań wytwarzanych przez urządzenie Vibronet® (drgania o impulsach około 10 sekund i czę stotliwoś ci 75 Hz). Po zakoń czeniu trwają cego 5 godzin pojedynczego etapu kondycjonowania ziarna zbożowe dostarczono do urządzenia przeprowadzającego pierwsze odłuszczanie lub ścieranie, przy czym urządzenie to posiada obracający się wał o pionowej osi, na którym umieszczone są wykonane z węgliku krzemu tarcze zdzierające zewnętrzne warstwy otrębowe, które są odzyskiwane w postaci proszku otrębowego z wykorzystaniem podciśnienia. Ziarna zbożowe opuszczające urządzenie przeprowadzające pierwsze odłuszczanie/ścieranie poddano dwóm kolejnym etapom z wykorzystaniem dwóch innych urządzeń łuszczących, dzięki czemu zapewniono odpowiednie usunięcie środkowej oraz wewnętrznej warstwy otrębowej, w ten sposób uzyskując zawsze proszek otrębowy. Trzy proszki otrębowe otrzymane na wyjściu trzech urządzeń łuszczących różnią się od siebie zawartością błonnika, która była największa w przypadku pierwszego proszku otrębowego, zaś najmniejsza w przypadku trzeciego proszku otrę bowego, jak również zawartoś cią biał ka, która był a najwię ksza w przypadku trzeciego proszku otrębowego, zaś najmniejsza w przypadku pierwszego proszku otrę bowego.

Po opuszczeniu trzeciego urządzenia łuszczącego, a przed transportem do konwencjonalnego młyna w celu zmielenia, ziarna zbożowe o całkowitej masie wynoszącej około 100 kg, co odpowiada 87% masy początkowej, poddano dynamicznemu chłodzeniu, z wykorzystaniem strumienia powietrza. Obłuszczone ziarna zbożowe zostały zmielone z wykorzystaniem zabiegów technologicznych zwykle stosowanych przy mieleniu ziaren zbożowych, w wyniku czego otrzymano 85 kg semoliny z pszenicy durum (wydajność 74%) w pełni spełniającej obowiązujące wymagania jakościowe. Stwierdzono, że w szczególnoś ci zawartość popioł u, jak również rozmiar cząstek i tak zwane cę tkowanie (ang. „speckling) (po włosku: „puntatura) spełniają odpowiednie normy i są w rzeczywistości mniejsze w porównaniu z semoliną otrzymaną z wykorzystaniem konwencjonalnych procesów, zarówno w odniesieniu do składników otrębowych jak i popiołu.

Należy wreszcie zauważyć, że w teście porównawczym przeprowadzonym z wykorzystaniem 100 kg pszenicy durum pochodzącej z tej samej partii i poddanej trwającym 10 godzin konwencjonalnym procesom zwilżania i kondycjonowania z wykorzystaniem takiej ilości wody, by uzyskać wilgotność pszenicy wynoszącą 16,5%, a następnie zmielonej bez uprzedniego odłuszczania w tych samych warunkach eksperymentalnych i produkcyjnych, otrzymano 70 kg semoliny, co oznacza wydajność 70%.

Jak jest to widoczne z porównania wyników uzyskanych w tych dwóch testach, sposób według wynalazku zapewnia wyższą wydajność w porównaniu do procesu konwencjonalnego. Istnieje jednak inna istotna zaleta sposobu według wynalazku, którą jest możliwość zauważalnego zwiększenia wydajności zakładu, w którym przeprowadzane jest mielenie, ponieważ ziarna zbożowe charakteryzują się znacznie zmniejszoną zawartością pozostałości otrąb, dzięki czemu nie ma potrzeby wielokrotnego przeprowadzania procesu miażdżenia, co jest charakterystyczne dla konwencjonalnych procesów mielenia.

PL 207 641 B1

Podczas realizacji sposobu na skalę przemysłową stwierdzono, że strumień przepływu odłuszczonej pszenicy dostarczanej do młyna wynosił 15,20 t/godzinę, podczas gdy w przypadku dostarczania do tego samego młyna pszenicy nie poddanej odłuszczaniu strumień przepływu wynosił 12,87 t/godzinę.

W przypadku realizacji sposobu według wynalazku na skalę przemysłową uzyskano wydajność wynoszącą 75,2% wagowych semoliny w stosunku do początkowej masy pszenicy durum, podczas gdy maksymalna wydajność uzyskana w tym samym młynie z wykorzystaniem procesów konwencjonalnych wynosiła 70,1%.

Claims (4)

1. Sposób wytwarzania mąki pszennej lub semoliny z odpowiednich ziaren zbożowych, znamienny tym, że w kolejnych etapach wykonuje się następujące czynności:

a) zwilża się ziarna zbożowe, z wykorzystaniem ilości wody zapewniającej zawartość wilgoci wynoszącej przynajmniej 15%, poprzez poddanie ziaren zbożowych intensywnym drganiom;

b) poddaje się ziarna zbożowe kondycjonowaniu w czasie od 4 do 6 godzin;

c) kondycjonowane ziarna zbożowe poddaje się procesom odłuszczania, które zasadniczo polegają na ścieraniu ziaren zbożowych z uzyskaniem usunięcia zewnętrznych warstw owocowonasiennych;

d) mieli się kondycjonowane i obłuszczone ziarna zbożowe.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że etap zwilżania przeprowadza się równocześnie poddając ziarna zbożowe działaniu drgań o częstotliwości od 50 do 300 Hz.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że drgania wytwarza się z wykorzystaniem energii mechanicznej, elektrycznej lub magnetycznej, albo z wykorzystaniem ultradźwięków.

4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że ziarnami zbożowymi są ziarna