Установка для консервации влажного риса-зерна пропионовой кислотой

Введение. Рис – диетический продукт, поэтому использовать при его хранении консерванты следует с большой осторожностью. Повысить общий выход крупы и, в частности, целого ядра за счет снижения растрескивания эндосперма зерновок при сушке, шелушении и шлифовании можно при переработке риса-зерна с оптимальной технологической влажностью - 15,0–16,5 %, но такое зерно нестабильно при хранении. Для стабилизации такого зерна при хранении достаточно использовать низкие дозы консерванта (0,07–0,09 % пропионовой кислоты к массе зерна) [1, 2, 7].

Цель исследования : разработать установку для обработки влажного зерна риса органическим консервантом перед закладкой на хранение.

Результаты исследования. Известна установка для консервации влажного зерна пропионовой кислотой, содержащая горизонтальный шнековый транспортер с герметичным кожухом, средства загрузки и выгрузки зерна, емкость с пропионовой кислотой и средство подачи пропионовой кислоты в шнековый транспортер, включающее насос и распылительные форсунки [1, 2].

Недостатками этой установки является недостаточная равномерность распределения консерванта в консервируемой зерновой массе, низкая надежность стерилизации зерна и высокий расход консерванта.

Установки для консервации зерна с использованием комбинированных приемов обработки отличаются сложностью конструкций [3–5].

Техническим результатом использования предлагаемой нами установки является полное подавление развития всех форм микрофлоры на обработанном зерне [6]. Данная установка обеспечивает эффективное внесение пропионовой кислоты в зерновую массу в аэрозольном состоянии и позволяет добиваться высокой равномерности распределения консерванта в зерновой массе, что является одним из важных условий надежной консервации зерна и повышения его пищевой безопасности.

Технический результат достигается тем, что установка для консервации зерна пропионовой кислотой, содержащая горизонтальный шнековый транспортер с герметичным кожухом, средства загрузки и выгрузки зерна, емкость с пропионовой кислотой и средство подачи пропионовой кислоты в шнековый транспортер, снабжена установленным в емкости с пропионовой кислотой кипятильником, а средство подачи пропионовой кислоты в шнековый транспортер включает две паровые камеры, одна из которых охватывает его кожух, а вторая выполнена в теле шнека, каждая из которых сообщена с полостью кожуха шнекового транспортера через сопловые отверстия.

Это позволяет повысить равномерность распределения консерванта в консервируемой зерновой массе, надежность стерилизации зерна за счет увеличения вероятности уничтожения кислоторезистентных форм микрофлоры и существенно снизить расход пропионовой кислоты за счет повышения равномерности ее распределения по поверхности зерновок и минимизации толщины образующейся на их поверхности пленки пропионовой кислоты, а так же повысить пищевую безопасность зерна риса. В предпочтительном варианте сопловые отверстия паровых камер выполнены по форме сопл Лаваля.

Кроме этого конструкция установки позволяет повысить вероятность уничтожения не только вегетативных, но и споровых форм микроорганизмов, населяющих зерновую массу, при генерировании в потоке пропионовой кислоты ультразвуковых колебаний. С этой целью сопловые отверстия снабжены на входе завихрителями.

Повысить надежность стерилизации и длительность безопасного хранения зерна можно за счет увеличения энергоемкости генерируемых в потоке пропионовой кислоты ультразвуковых колебаний.

Схема предлагаемой установки представлена на рисунке 1; на рисунке 2 показан фрагмент паровой камеры с соплами Лаваля; на рисунке 3 то же, но с завихрителями. Установка для консервации зерна пропионовой кислотой содержит горизонтальный шнековый транспортер с герметичным кожухом 1 и приводным шнеком 2 , средство 3 загрузки зерна, средство 4 выгрузки зерна, емкость 5 с пропионовой кислотой, в которой размещен кипятильник 6 , и средство подачи пропионовой кислоты в шнековый транспортер, включающее охватывающую кожух 1 паровую камеру 7 и размещенную в теле шнека 2 паровую камеру 8 , каждая из которых сообщена с полостью кожуха 1 сопловыми отверстиями 9 , которые предпочтительно могут быть выполнены по форме сопл Лаваля, а в желательном варианте могут быть снабжены установленными на входах завихрителями 10 .

Рис. 1. Схема установки для консервации влажного зерна (в том числе риса) пропионовой кислотой

Рис. 2. Фрагмент паровой камеры с соплом Лаваля

Рис. 3. Фрагмент паровой камеры с соплом Лаваля и завихрителем

При работе установки зерно средством 3 подают в кожух 1 шнекового транспортера, в котором оно захватывается приводным шнеком 2 и транспортируется по кожуху 1 в сторону средства 4 выгрузки. Кипятильником 6 пропионовую кислоту в емкости 5 доводят до кипения и подают ее пары в камеры 7 и 8 . Под действием избыточного давления, возникающего в парах пропионовой кислоты при ее кипячении в закрытой емкости 5 , пары пропионовой кислоты поступают из камер 7 и 8 через сопловые отверстия 9 в полость кожуха 1 и взаимодействуют с транспортируемым шнеком 2 зерном в условиях встречной подачи и поперечно-поточного контактирования. За счет охлаждения паров пропионовой кислоты при теплообмене с зерном происходит их конденсация на поверхности зерна с образованием пленки, толщина которой многократно меньше, чем при аэрозольном распылении. Кроме того, встречная подача паров пропионовой кислоты обеспечивает повышение равномерности ее распределения в массе зерна, в отличие от установки-прототипа, в которой максимальное количество пропионовой кислоты оседает на периферийных слоях зерна. В результате экзотермического эффекта конденсации паров пропионовой кислоты на поверхности зерна микрофлора подвергается комбинированному тепловому и химическому воздействию, что повышает вероятность уничтожения кислоторезистентных форм микрофлоры и надежность стерилизации зерна.

При выполнении сопловых отверстий 9 по форме сопл Лаваля поток паров пропионовой кислоты достигает сверхзвуковой скорости истечения и создает на выходе из них турбулентный срыв, сопровождающийся образованием и схлопыванием кавитационных полостей с ультразвуковой частотой.

Генерируемая ультразвуковая волна передается потоками паров пропионовой кислоты на поверхность зерна и приводит к динамическому разрушению клеточных оболочек находящейся там микрофлоры. Это особенно важно для повышения надежности стерилизации, поскольку позволяет уничтожить споры, обладающие высокой стойкостью как по отношению к пропионовой кислоте, так и к тепловой обработке.

При наличии на входе сопл 9 Лаваля завихрителей 10 сверхзвуковой поток паров пропионовой кислоты приобретает закрученную структуру, имеет бочкообразную форму и создает регулярные скачки уплотнения в узлах бочек с ультразвуковой частотой. В результате повышается энергоемкость генерируемых в потоке пропионовой кислоты ультразвуковых колебаний и вероятность уничтожения микрофлоры как в вегетативной, так и в споровой форме.

Обработанное таким образом зерно с образовавшейся на его поверхности пленкой пропионовой кислоты транспортируется шнеком 2 к выходу из кожуха 1 шнекового транспортера и удаляется средством 4 для последующей закладки на хранение. Предлагаемая установка позволяет повысить равномерность распределения консерванта в консервируемой зерновой массе, увеличить надежность стерилизации зерна и существенно снизить расход пропионовой кислоты. Это открывает возможности консервации влажного зерна риса, являющегося диетическим продуктом.

Таким образом, предлагаемая установка для консервации влажного зерна (в том числе риса) пропионовой кислотой, содержащая горизонтальный шнековый транспортер с герметичным кожухом, средства загрузки и выгрузки зерна, емкость с пропионовой кислотой и средство подачи пропионовой кислоты в шнековый транспортер, отличается от аналогов тем, что она снабжена установленным в емкости с пропионовой кислотой кипятильником, а средство подачи пропионовой кислоты в шнековый транспортер включает две паровые камеры, одна из которых охватывает его кожух, а другая выполнена в теле шнека, каждая из которых сообщена с полостью кожуха шнекового транспортера через сопловые отверстия.

Кроме этого установка отличается тем, что сопловые отверстия паровых камер выполнены по форме сопл Лаваля, а каждое сопловое отверстие снабжено установленным на входе завихрителем.

Выводы. Предлагаемая установка позволяет повысить равномерность распределения консерванта в консервируемой зерновой массе, увеличить надежность стерилизации зерна и существенно снизить расход пропионовой кислоты и повысить пищевую безопасность консервированного зерна.

Зерно оптимальной технологической влажности, обработанное на предлагаемой установке, можно хранить до 6 мес., а затем перерабатывать его во влажном состоянии, при этом повышается общий выход крупы и, в частности, целого ядра за счет снижения растрескивания эндосперма зерновок при шелушении и шлифовании и в результате исключения процесса сушки риса-зерна. Санитарно-гигиенические показатели крупы, полученной из консервированного зерна риса, не отличаются от крупы, полученной из риса-зерна, стабилизированного способом тепловой сушки, а относительная биологическая ценность консервированного риса-зерна cохраняется на исходном уровне и приближается к казеину.

Это открывает возможности консервации влажного зерна риса, являющегося диетическим продуктом.