Tehnologii și Echipamente de Procesare a Porumbului Pentru Alimentația Umanădocx

=== Tehnologii și echipamente de procesare a porumbului pentru alimentația umană ===

UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCUREȘTI

FACULTATEA DE INGINERIA SISTEMELOR BIOTEHNICE

Programul de studii: Ingineria și Managementul Păstrării și Procesării Produselor Agroalimentare

LUCRARE DE DISERTAȚIE

Coordonator Științific: Ș.l.dr.ing.Elena-Mădălina Ștefan

Masterand: Ing. Marius-Ionuț Păun

– 2015 –

UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCUREȘTI

FACULTATEA DE INGINERIA SISTEMELOR BIOTEHNICE

Programul de studii: Ingineria și Managementul Păstrării și Procesării Produselor Agroalimentare

Coordonator Științific: : Ș.l.dr.ing.Elena-Mădălina Ștefan

Masterand: Ing. Marius-Ionuț Păun

– 2015–

Introducere

Porumbul este una dintre cele mai importante plante de cultură de pe planeta noastră.

Cultura porumbului ocupă locul trei dintre plantele agricole cultivate pe toate continentele. Față de celelalte cereale, pe lângă producția ridicată la hectar (până la 5000 kg boabe la ha), porumbul prezintă o rezistență sporită la secetă, la boli și intemperii.

Boabele de porumb se folosesc pe scară largă în alimentația omului, în industrie ca materie primă și în furajarea animalelor.

Făina de porumb obținută din boabele de porumb, este folosită la prepararea unor produse alimentare cu valoare nutritivă ridicată. De asemenea, boabele de porumb se utilizează ca materie primă în industria alcoolului rafinat, a amidonului, a dextrinei și glucozei, a uleiurilor rafinate (din germeni de porumb). În producția mondială de grăsimi vegetale comestibile, porumbul este folosit în proporție de 2%.

Din 100 kg boabe de porumb putem obține următoarele produse: 77 kg faină, 63 kg amidon, 71 kg glucoza sau 44 l alcool rafinat, iar din embrionul de porumb rezulta 1,8-2,7 l ulei rafinat dietetic și 3,6 kg tarate folosite la furajarea animalelor.

Folosirea unor soiuri de porumb productive (hibrizi dubli) natura solului, condițiile agrotehnice, etc. duc la obținerea unor recolte sporite.

Porumbul face parte din fam. Gramineae, subfam. Panicoideae tribul Maydeae. Criteriile de bază ale porumbului (Zea mays L.) le constituie caracteristicile endospermului. Pe baza acestor caracteristici s-au determinat următoarele convarietati:

Zea mays îndurata Șturț (porumb cu bobul tare) este specia cu bobul neted, lucios caracterizat printr-o textură cornoasa, dezvoltat pe cea mai mare parte a endospermului; are stratul amidonos repartizat în jurul embrionului. Acest porumb mai poartă denumirea de porumb "sticlos". Are un bob de culoare albă, galbenă, violacee, portocalie sau roșie, având forme ale bobului de la mare la mic în funcție de perioada de vegetație.

Zea mays dentiformis Kőrn (porumbul dinte de cal) se caracterizează printr-un endosperm cornos în partea periferică a bobului. Prezintă o structură făinoasa care ocupa partea de mijloc și superioară a bobului. După uscare partea făinoasa se contractă determinând ca în partea superioară a bobului să se formeze însușiri asemănătoare dintelui de cal, de unde și denumirea populară. Majoritatea hibrizilor dublii și simpli cultivați aparțin acestei convarietati. Suprafața bobului prezintă încrețituri, o culoare albă, galbenă, violacee sau roșie.

Zea mays aurista Grebensc (porumbul cu bob intermediar) cu endosperm ce are însușiri intermediare primelor două convarietati, se caracterizează printr-un bob rotunjit cu o pată mata în vârf, rareori cu o adâncitură neînsemnată.

Zea mays rugosa Bonaf. sân cu Zea mays saccharata (porumbul zaharat) cu bobul transparent și rugos la exterior, cu un conținut ridicat de amilodextrine și sărac în amidon. Porțiunea cornoasă este redusă la un strat subțire periferic. Boabele sunt mari fără luciu, de culoare galbenă, roz, roșie, violacee, cenușie sau neagră. Se utilizează în hrana populației fie sub formă de știuleți fierți, proaspeți sau conservați, fie sub formă de boabe fierte sau ca și garnituri.

Zea mays everta Șturț (porumbul pentru floricele) se caracterizează prin boabe mici, lucioase ce au endospermul cornos, cu vârful rostrat sau rotunjit. Prin încălzire vaporii de apă din bob exercita o presiune puternică asupra exteriorului și prin expandare formează o masă albă, spongioasă, rezultând floricelele.

Hibrizii de porumb

Sub denumirea de hibrizi trebuie cuprinși numai hibrizii obținuți pe bază de linii consangvinizate. Aceștia pot fi :

-hibrizi simpli HS (între două linii consangvinizate)

-hibrizi dubli HD (între doi hibrizi simpli)

-hibrizi triliniari HT (între un hibrid simplu și o linie consangvinizata)

La noi în țara se cultivă două soiuri și anume:

porumb cu boabe mari (sticloase) care se caracterizează printr-un conținut mai mare de substanțe azotoase decât celelalte soiuri;

porumb cu boabe făinoase, care are un conținut mare de amidon și mai scăzut în substanțe azotoase. Aceste soiuri se pretează pentru industrializare obținându-se alcool, amidon, glucoza și dextrina [2].

2. Caracterizarea porumbului

Bobul de porumb este format din următoarele părți principale morfologice: învelișul, endospermul, embrionul sau germenul și vârful (pedicelul).

Constituenții chimici care se separă în industrie se găsesc în endosperm și germen, părți ale bobului care sunt învelite în trei straturi concentrice: pericarpul, învelișul seminal și stratul aleuronic.

Procesele industriale pe care le suferă porumbul în cele mai multe cazuri, includ separarea a trei părți principale ale bobului: învelișul, endospermul și germenul.

Structură bobului de porumb este asemănătoare cu cea a graului.

Figura 1 Structura bobului de porumb

Învelișul fructului ( pericarpul ) – este învelișul exterior al bobului exceptând o suprafață relativ mică de la baza acoperită de vârf.

Țesuturile pericarpului și vârful bobului sunt continue, ele formând un înveliș complet pentru sămânță. Exceptând coroana, unde varietățile dințate prezintă considerabile cute, suprafața exterioară a pericarpului este netedă.

Stratul aleuronic – este format dintr-un singur rând de celule mari, dreptunghiulare, cu pereții îngroșați, care nu conțin amidon. În apropierea embrionului, aceste celule se micșorează treptat fără să dispară complet.

Endospermul – ocupa cea mai mare parte a bobului, cuprinzând aproape 80 – 80 % din masa bobului. El consta dintr-un strat subțire, superficial de celule aleuronice, conținând grăsimi și proteine și o porțiune mare interioară de țesut de înmagazinare care conține amidon și proteine. Se deosebesc două tipuri de endosperm : făinos și cornos. Endospermul cornos este numit astfel deoarece este tare și translucid, semănând cu cornul. Al doilea tip de endosperm este moale și făinos cu textură și relativ opac. La varietățile de porumb galben endospermul cornos are o culoare mult mai deschisă decât cel făinos. Proporția dintre ele depinde de tipul și varietatea porumbului.

Endospermul conține grăunte de amidon închise într-o rețea proteică. Grăuntele de amidon sunt simple, de forma poliedrica sau rotunjită.

Când rețeaua de proteină este groasă și densă, iar grăunciorii de amidon au o formă poliedrica și sunt îndesați în interstițiile rețelei, amidonul este numit ,,tare”. În acest caz țesutul are un aspect caracteristic, iar în secțiune apare cornos (sticlos). Dacă grăunciorii de amidon sunt rotunjiți și au între ei spații mari cu aer și dacă rețeaua de proteină este subțire, amidonul este moale și apare alb caracterizându-se prin opacitate. În secțiune, bobul apare făinos. În unele cazuri amidonul este înlocuit cu hidrați de carbon solubili (amilodextrine), spre exemplu la porumbul zaharat, ceea ce modifică aspectul bobului și îl face translucid; în acest caz suprafața bobului, datorită contracției în timpul uscării, devine zbarcita-rugoasa.

Germenul sau embrionul – are formă de până și este situat în partea inferioară a bobului, cu baza spre vârful acestuia și conține organele tinerei plante. El ajunge 10 – 14 % din greutatea bobului. Este format din următoarele părți: epiteliu, parenchin cu depozitare de ulei, cu țesuturile vasculare și axa embrionului. El este acoperit de pericarp și se poate prin acesta. După îndepărtarea pericarpului, embrionul devine vizibil în întregime. Scutellumul ( organ hrănitor la germinarea embrionului ) este partea cea mai dezvoltată a acestuia, având un contur oval, cu faia internă îndreptată către endosperm, iar cu fata externă îndreptată către embrion.

Scutellumul – este cel mai important pentru tehnologi din cauza conținutului mare de ulei de rezervă din parenchin. Pătrunderea rapidă a apei în germen și capacitatea relativ mare de a menține umiditatea sunt factori care indică ușurarea considerabilă a degerminării industriale pe cale umedă, în comparație cu degerminarea pe cale uscată și totodată a integrității germenului cu influența favorabilă asupra extracției de ulei.

Germenul prezintă importanță ca sursa de ulei. După separarea uleiului, reziduul constituie o faină prețioasă care conține proteine, hidrați de carbon și vitamine. Proteină este de calitate mai bună decât cea din endosperm.[3]

2.1. Caracteristici fizico – tehnologice ale porumbului

Aspectul general al masei de cereale

Acest aspect este influențat de o serie de factori ca: gradul de vechime, modul de conservare, gradul de dezvoltare al boabelor, uniformitatea ca mărime, conținutul de impurități.

Culoarea boabelor

Culoarea indica dacă cerealele sunt vechi, au luciu sau sunt opace, dacă cerealee au suferit degradări în timpul vegetației sau în timpul conervarii.

Mărimea, forma și uniformitatea boabelor

Mărimea, forma și uniformitatea boabelor prezintă o deosebită importantă, deoarece în funcție de acestea, morarul echipează și reglează mașinile de curățat și sortat, reglează regimul de măcinare mai ales la șroturile I, II și III.

Prospețimea

Poate fi considerată optim atâta vreme cât n-au intervenit modificări esențiale în compoziția chimică și aspectul exterior și interior al boabelor, sub acțiunea microorganismelor și dăunătorilor specifici cerealelor.

La stabilirea prospețimii, pe lângă determinarea organoleptică culorii, aspectului, luciului, mirosului și gustului, se determina și aciditatea care este crescută la cerealele vechi.

Tăria și duritatea

Tăria reprezintă un indiciu privind modul în care cerealele rezistă la transport, pregătire și măcinare.

Tăria indica în ce măsură boabele se sparg întâmplător în timpul mișcărilor și când sunt măcinate. În funcție de tăria boabelor se apreciază consumul de energie la măcinare. Tăria indica de asemenea cum trebuie alcătuită diagrama tehnologică de pregătire și măciniș.

Sticlozitatea și fainozitatea boabelor

Boabele sticloase sunt acelea care în secțiune transversală prezintă un aspect sidefat, translucid – cornos. La secționare opun o mare rezistență și prin măcinare la moară se trasforma în prima fază ( șroturile I, II, III ) într-o mai mare cantitate de grisuri mari și mijlocii și mai puține grisuri mici, dunsturi și faina.

Porumbul sticlos e preferat la fabricarea mălaiului de tip superior- extra.

Boabele făinoase opun o mică rezistență la secționare, iar prin măcinare se transforma la primele șroturi în grisuri mici, dunsturi și faina.

Maturizarea porumbului

Imediat după recoltare, bobul este incomplet maturizat, iar mălaiul obținut din astfel de porumb nu prezintă calitățile corespunzătoare.

Procesul de maturizare consta în aceea că substanțele solubile se transformă în substanțe insolubile: zahărul în amidon, aminoacizii în proteine, proteinele solubile în proteine insolubile. Totodată se elimină și apă. Se produc transformări și asupra grăsimilor, substanțelor minerale și vitaminelor.

Masa hectolitrica

Reprezintă greutatea exprimată în kilograme a unui volum de boabe egal cu 0,1 m3, echivalentă cu capacitatea de 100 l. Aceasta însușire este folosită la dimensionarea depozitelor și în special celulelor de siloz.

Masa relativă a 1000 de boabe

Prin aceasta se înțelege greutatea a 1000 de boabe la umiditatea care o conțin în momentul determinării.

Masa absolută

Reprezintă greutatea a 1000 de boabe raportată la substanța uscată.

Prin substanța uscată se înțelege greutatea produsului rămasă după scăderea greutății apei pe care o conține.

Masa absolută se determina cu formula:

G = x g (1)

G – masa absolută, în g ;

u – conținutul în umiditate, în % ;

g – greutatea a 1000 de boabe, în g

Higroscopicitatea

Reprezintă capacitatea de absorbție și desorbție a vaporilor de apă.

Procesul de desorbție poate avea loc atunci când presiunea vaporilor la suprafața boabelor este mai mare decât presiunea vaporilor de apă în spațiul înconjurător. În caz contrar cerealele își măresc umiditatea.

Schimbul de masă între aer și boabe continua până când presiunea vaporilor de apă de la suprafața boabelor și presiunea aerului devin egale. În acest moment se ajunge la starea de echilibru higrometric.[4]

2.2. Compoziția chimică a bobului de porumb

Componentele chimice ale bobului de porumb au o împrăștiere neuniformă în masă bobului, ele având proporții extrem de diferite în cele trei părți principale. Endospermul este foarte bogat în substanțe extractive neazotoase, dar sărac în grăsimi și foarte sărac în substanțe minerale. În schimb germenul este foarte bogat în proteină brută, grăsimi și substanțe minerale, iar învelișul în celuloză brută și substanțe extractive neazotate.

Comparativ cu celelalte cereale porumbul se deosebește prin conținutul ridicat de grăsimi (media 4 % față de 1,5 – 2 % la grâu și secară, 2 % la orz).

Apă (umiditatea) formează circa 12 – 15 % din masa boabelor de porumb ajunse la maturitate deplină și uscate la aer, dar poate atinge proporții considerabil mai ridicate în porumbul proaspăt recoltat, chiar ajuns la maturitate deplină, aceasta atingând valori între 35 % și 19 %.

De menționat, chiar la data recoltării (coacere deplină), umiditatea boabelor de porumb poate fi diferită, după cum soiul este mai timpuriu sau mai târziu și după condițiile meteorologice din perioada din preajma recoltării. Umiditatea boabelor la recoltare poate fi diferită și la diferitele regiuni ale țării noastre și chiar în aceeași regiune. Astfel, în timp ce la unele boabe pierderile prin uscare, până la atingerea stării de echilibru cu umiditatea atmosferică sunt ridicate (de exemplu la circa 24 % din greutatea inițială) la altele ele sunt relativ foarte scăzute (de exemplu numai circa 5,5 %).

Compușii cu azot, reprezentați în cea mai mare parte (95 % din total) de substanțele proteice, constituie în general circa 10 – 12 % din substanța uscată a bobului de porumb, ajuns la maturitate deplină.

Conținutul în azot este mai mare în primele faze de formare a bobului și scade spre maturitate completă.

În bobul de porumb, proteinele sunt distribuite neuniform. Aproape 70 % din globulinele bobului sunt conținute în embrion. În înveliș și endosperm predomina zeina și glutelina. Proteină de bază a porumbului – zeina – este solubilă în alcool 80 – 85 % și în baze diluate, dar nu este solubilă în acizi diluați și apă.

Hidrații de carbon formează 80 % din substanța uscată a bobului de porumb ajuns la coacerea deplină. Alături de amidon, se găsesc cantități mici de zaharuri și dextrine (în general circa 3 % din total), pentozani (circa 6 %) și celuloză (circa 3 %).

Amidonul se găsește aproape numai în endosperm. El formează aproape 85 % din substanța uscată a endospermului și apare sub formă de granule, cu înfățișare și mărime diferită după cum provine din zona cornoasă, mai compactă sau din zona făinoasa, mai afânata a endospermului. Încălzit treptat în apă, amidonul de porumb se gelatinizează la o temperatură de 55 – 62,5°C. Granulele de amidon se compun din amilaza și amilopectina. În amidonul de porumb se găsește circa 28 % amilaza și 72 % amilopectina, aceste proporții putând varia în funcție de soi și condițiile naturale.

În ceea ce privește ceilalți hidrați de carbon, aceștia se găsesc distribuiți oarecum diferit față de amidon. Cea mai mare parte din zaharoza (circa 70 %) se găsește în embrion, iar cea mai mare parte din celuloză (circa 55 %) în înveliș.

Lipidele sunt reprezentate în cea mai mare parte , în bobul de porumb, de trigliceride, precum și de cantități mici de fosfatide și de steride, care împreună cu acizii grași liberi, precum și cu alte componente solubile în dizolvanții acestor substanțe, formează așa numita grăsime brută.

Cea mai mare parte din grăsimea brută a întregului bob este concentrată în embrion, reprezentând circa 30 %, iar uneori chiar 45 % din substanța uscată a acestuia. De aceea bobul este cu atât mai bogat în materii grase, cu cât embrionul sau este mai voluminos și mai greu. Grăsimea brută a embrionului este formată aproape numai din trigliceride, ea apare ca cea mai săracă în acizi grași liberi și în materii nesaponificabile, dar și cea mai nesaturata, pe când fracțiunea asociată în endosperm cu granulele de amidon cuprinde până la 90 % acizi grași liberi, iar cea asociată în materiile proteice și celulozice cuprinde cantități însemnate de acizi grași liberi (circa 20 %), cât și materii nesaponificabile (până la 32 %).

Substanțele minerale, care formează reziduul de calcinare al bobului de porumb ajuns la maturitate nu reprezintă în medie decât 1,7 % din substanța lui uscată. Partea cea mai bogată în cenușă o reprezintă embrionul, iar cea mai săracă endospermul. Datorită însă ponderii mări a endospermului în totalul bobului de porumb, lui îi revine circa o treime din cantitatea totală de substanțe minerale aflate în bob. Bobul de porumb, ca și bobul de grâu, este bogat în fosfor, potasiu și magneziu. Se remarca însă, proporția redusă a calciului și sodiului.

Enzimele prezente în bobul de porumb în diferite faze de maturitate au o importanță deosebită pentru procesul formării seminței și apoi pentru conservarea acesteia. Activitatea dehidrazelor are o influență deosebită asupra procesului de respirație a boabelor în diferite faze de coacere. Pe măsură coacerii bobului, valoarea activității dehidrazei scade treptat, până la coacerea deplină, când are o valoare neînsemnată.

Amilaza bobului de porumb este formată din două fracțiuni: – amilază (dextrinagen – amilază) și – amilază (zaharogen – amilază). Proporția dintre aceste două fracțiuni variază diferit în funcție de faza de dezvoltare a bobului, la faza de coacere deplină, – amilaza ajungând complet inactivă în timp ce – amilaza mai prezintă încă o oarecare activitate.

Pigmenți și vitamine. Marea majoritate a soiurilor de porumb cultivate au bobul de culoare galbenă până la portocalie. Aceasta se datorează unor pigmenți din grupa carotinoidelor, care nu apare decât în cantități extrem de reduse la porumbul alb.

Pigmentul aflat în proporțiile cele mai ridicate este zeaxantina, însoțită totdeauna de criptoxantina și de – caroten, în cantități care, la porumburile puternic colorate reprezintă circa 10 % din zeaxantina prezenta. La unele soiuri au fost semnalate și cantități mici de – caroten, precum și alți pigmenți carotinoidici.

În timpul păstrării se constată o scădere a conținutului de pigmenți și în special a zeaxantinei și – carotenului. Cu cât temperatura este mai ridicată cu atât scăderea este mai sensibilă. La o umiditate mai mică a masei de boabe, oxidarea acestor pigmenți este mai scăzută.

Dintre toți pigmenții prezenți în bobul de porumb, un interes deosebit îl prezintă – carotina și criptoxantina și oarecum – carotina, deoarece sunt provitamine și sub acțiunea carotinazei, pot da naștere vitaminei A, fapt de mare însemnătate în legătură cu valoarea nutritivă a boabelor de porumb.

În afară de vitamina A în bobul de porumb, mai ales în embrion se găsește vitamina E (tocoferolul), a cărei cantitate variază, în funcție de soi:

– Porumb galben timpuriu 0,366 mg

– Porumb românesc de Arieș 0,448 mg

– Porumb românesc de Studina 0,499 mg

– Porumb portocaliu 0,707 mg.

Dintre vitaminele hidrosolubile, prezente în bobul de porumb se poate cita:

– Vitamina B1 (tiamina) 2,33 – 8,00 (medie 4,90 mg/kg)

– Vitamina B2 (riboflavina) 0,77 – 2,29 (media 1,02 mg/kg)

– Vitamina PP (amida acidului nicotinic) 7,0 – 54,1 (media 28,08 mg/kg)

– Acid pantotenic 1,9 – 11,6 (media 6,42 mg/kg)

În ceea ce privește acidul nicotinic, cel mai bogat în această importantă vitamina este porumbul zaharat. Unii autori arata că, cu cât este mai bogat în amidon, cu atât soiul de porumb respectiv are un conținut scăzut de acid nicotinic. De asemenea se pare că conținutul acestui acid ar scădea la porumbul bogat în proteină brută. În general porumbul cu boabe colorate este mai bogat în vitamine decât soiurile cu boabe albe. De menționat că porumbul este lipsit complet de vitaminele din grupa C și D.

Din punct de vedere al compoziției chimice porumbul constituie un aliment de valoare ce poate fi folosit cu randamente superioare în alimentația omului [5].

3. Produse finite

Figura 2 Principalele produse obținute din porumb

3.1. Tehnologia obținerii crupelor din porumb

Procesarea porumbului în industria morăritului

Din porumb, prin măcinare se obțin mai multe sortimente de mălai, germeni și tărâță.

Mălaiul este un griș de porumb și nu "făină de porumb" așa cum impropriu se numește.

Procesul tehnologic de prelucrare a porumbului cuprinde următoarele faze:

– recepția și depozitarea porumbului boabe;

– pregătirea porumbului pentru măciniș (curățire și condiționare);

– măcinarea spărturilor de porumb.

Figura 3 Schema generală a operațiilor de prelucrare a porumbului

Recepția și depozitarea porumbului boabe. Materia primă adusă cu mijloace auto sau vagoane de cale ferată este descărcată într-un buncăr de recepție, de unde, cu ajutorul unui elevator cu cupe este trecută la un separator-aspirator pentru a se înlătura impuritățile grosiere aflate în masa de boabe. Masa de boabe de porumb conține mai puține corpuri străine comparativ cu grâul sau secara. Corpurile străine din masa de porumb sunt: bucăți de cocean, pleavă, praf, pietricele. Apoi are loc cântărirea și trecerea masei de boabe la silozul celular, care trebuie să asigure o rezervă de măciniș de minim 30 de zile.

Pregătirea porumbului pentru măciniș.

Procesul de curățire a porumbului este mult mai simplu decât în cazul grâului. Acesta cuprinde doar operațiile de cântărire, separare a impurităților cu separatorul-aspirator, electromagneți pentru îndepărtarea impurităților din fier, mese densimetrice pentru separarea pietricelelor pe baza diferenței de densitate și a proprietăților aerodinamice diferite.

Condiționarea porumbului are rolul de a favoriza separarea germenului de endosperm foarte aproape sau chiar pe linia de legătură dintre aceste componente anatomic, astfel încât germenele să își păstreze integritatea și să aibă pe suprafața lui doar părți foarte mici sau numai urme de endosperm aderent.

Imediat după umezire, umiditatea se concentrează în învelișurile bobului, iar de aici pătrunde treptat spre endosperm și germene. Germenele contribuie la transferul umidității spre endosperm. La încheierea fazei de distribuție a apei în bob, cea mai mare umiditate se înregistrează în învelișuri, urmând în ordine endospermul și germenele, care rămâne la cea mai mare umiditate în raport cu ceilalți componenți.

Astfel, după 5 h de odihnă, umiditatea cea mai mare este la nivelul învelișurilor – 17,5%, urmează endospermul – 16,5% și apoi germenele – 14,5%. Prelungirea duratei de odihnă nu mai poate schimba sensibil raportul de umiditate între părțile componente ale bobului, durata fiind limitată de pericolul începerii proceselor de degradare a amidonului.

Pentru soiurile sticloase și dacă umiditatea inițială a fost mai redusă, pe lângă asigurarea unei durate de odihnă mai lungă, se impune o a doua umectare, după care se mai menține la odihnă o perioadă de 15-60 minute.

Figura 4 Schema tehnologică standard de pregătire a porumbului pentru măciniș

1 – elevator, 2 – separator cu site, 3 – separator de pietre, 4 – aparat de udat, 5 – șnecuri de amestec, 6 – celule de odihnă.[6]

Degerminarea porumbului.

Datorită valorii deosebite a germenului, dar și pentru asigurarea duratei de conservabilitate a mălaiului, măcinișul industrial al porumbului se realizează în mori cu degerminare.

Procesul de degerminare a porumbului cuprinde câteva faze succesive prin care se ajunge la separarea germenilor eliberați de orice alte componente anatomice ale bobului:

spargerea boabelor de porumb în bucăți mari, grosiere, în scopul detașării germenului din masa de endosperm;

separarea germenilor din masa de produs rezultată din degerminator.

Porumbul curățat este trecut la mașinile de degerminat, unde are loc spargerea boabelor în bucăți mari, grosiere.

La separarea germenilor trebuie să se țină seama de:

separarea să fie cât mai curată;

să se mențină integritatea germenilor pe cât posibil totală, la o umiditate care să le asigure păstrarea pe o perioadă impusă între momentul separării lui din boabe, până la prelucrarea în scopul extragerii uleiului.

Endospermul trebuie, de asemenea, separat cu multă atenței de partea de înveliș și germene:

– în particule cât mai mari;

– fără părți transformate în pulberi, astfel încât el să poată fi prelucrat uletrior în diferite produse (mălai extra, mălai superior).

Pentru realizarea degerminării se folosesc diferite tipuri de degerminatoare, care constau în:

acțiunea unor palete fixate pe un rotor (montat orizontal sau vertical), ce se rotește în interiorul unei mantale cilindrice (din tablă perforată sau împletitură din sârmă); fig.3

acțiune unui rotor tronconic, pe suprafața căruia există o serie de striațiuni, profiluri speciale (permit spargerea boabelor), care se rotește în interiorul unei mantale tronconice prevăzută cu sectoare din tablă perforată (efect tehnologic mare, consum energetic raportat la capacitatea de degerminare), fig.4.

Prin reglarea distanței dintre mantaua cilindrică și palete, respectiv dintre mantaua tronconică și rotorul tronconic, prin regalrea vitezei periferice a rotorului se poate optimiza operația de degerminare.

Figura 5 Degerminator de tip Beall

Figura 6 Schema degerminatorului de tip Beall [9]

Figura 7 Degerminator cu disc [9]

În urma degerminării se formează un amestec de particule ce conține: germeni complet eliberați de masa de endosperm, germeni cu părți de endosperm aderente pe ei, particule de înveliș complet libere, spărtură de endosperm de cele mai variate mărimi (predomină în proporție de 80-85% particule mari) de la foarte mari până la particule de făină și un mic procent de boabe întregi (max. 3%), care au scăpat de sub acțiunea zonei de lucru a utilajului.

Acest amestec este condus la cernere care se realizează cu site plane unde are loc sortarea pe fracțiuni granulometrice a produsului rezultat de la mașinile de degerminat. Fracțiunile mari sunt trecute apoi la mesele densimetrice unde sunt separate fracțiunile de endosperm și tărâță, de germeni. Separarea germenilor la mesele densimetrice se bazează pe diferența de masă specifică a particulelor, mult amplificată în strat fluidizat. Spărturile de porumb eliberate de înveliș, germeni și făină furajeră, în timpul degerminării sunt supuse măcinării cu valțuri.

În cazul prelucrării uscate a porumbului, fără tratament cu apă, se vor înregistra pierderi considerabile deoarece violența caracteristică organelor d lucru ale mașinilor folosite are ca efect spargerea germenului în diferite părți și rămânerea unor părți de endosperm pe germeni, deci cu pierdere de endosperm.

Măcinarea spărturilor de porumb cuprinde mai multe etape: șrotarea, curățirea grișurilor, măcinarea. Din procesul de măcinare și separare prin cernere rezultă o serie de fracțiuni de grișuri. Prin combinarea acestor grișuri în anumite proporții se obțin diferitele sortimente sau tipuri de mălai. Criteriul după care se alcătuiesc sortimentele este granulația.

Mălaiul extra se obține prin curățirea atentă a produsului de granulozitate corespunzătoare la mașinile de griș. Aici, cu ajutorul curentului de aer, se elimină din produs particulele ușoare (pleve, pulbere) care depreciază calitatea mălaiului extra.

Mălaiul superior prezintă aceeași granulozitate ca și mălaiul extra, dar nu este curățit de particule ușoare.

Figura 8 Componentele unei mori de porumb [7]

Figura 9 Diagrama tehnologica a unei mori de porumb cu degerminare

cu capacitatea de 33 t / 24 ore][8]

1.buncar de receptie; 2.elevator cu cupe; 3.separator-aspirator; 4.buncar tampon; 5.priza de aer; 6.ciclonet; 7.valt de porumb; 8.compartiment de sita plana; 9.ventilator-aspirator; 10.ciclon de separare; 11.filtru de presiune; 12.transportor elicoidal; 13.cantar automat; 14.celule de siloz; 15.aparate de procentaj; 16.masini de gris; 17.degerminator dublu; 18.masa de insacuire; 19.separatoare cascada; 20.mese densimetrice; 21.ecluze; 22.buncare (celule) de depozitare

Odată cu finalizarea procesului tehnologic de măciniș se urmărește transformarea miezului de porumb în făină de cea mai bună calitate. Faină reprezintă un complex de componente chimice și biochimice asemănătoare miezului de porumb, dar și a particulelor provenite din înveliș și embrion.Proporția în care se găsesc aceste particule depinde de procesul tehnologic, de gradul de extracție.Faină de porumb este lipsită de gluten, motiv pentru care nu se poate folosi singură la prepararea pâinii, ci numai în adaos cu făină de grâu sau de secară(preferabil porumbul cu bob alb).Diferitele soiuri de făină de porumb se folosesc la prepararea pâinii, biscuiților, budincilor, prăjiturilor.Din faină de porumb fiartă în apă se obține un aliment(mămăligă)apreciat și folosit la noi în țară, mai ales în mediul rural.Din boabele degerminate se obține faina degresată, care se păstrează mai bine.

Cel mai vechi dintre produsele finite obținute din porumb este mălaiul.

Preocupări pentru studiul însușirilor calitative și componentă în substanțe nutritive a preparatului alimentar obținut din mălai, mămăligă, au existat cu mulți ani înainte în țara noastră, tocmai datorită faptului că mult timp mămăligă a constituit alimentul de bază, în special a populației sătești.

În prezent deși ponderea în consumul alimentar uman este trecută pe seama graului, mălaiul rămâne în continuare un produs mult solicitat în alimentație.

Obținerea mălaiului s-a făcut în țara noastră și continuă să se facă într-o proporție suficient de mare încă prin măcinarea directă a porumbului, fără o pregătire specială, exceptând unele operații simple de eliminare a corpurilor străine.

În prezent, datorită pe de o parte valorii deosebite a germenului, iar pe de altă parte pentru asigurarea duratei de conservabilitate a mălaiului s-a introdus procedeul de obținerea lui prin degerminarea porumbului. Acest procedeu, cu tendința puternică de extindere, este aplicat în prezent la un număr mare de instalații pentru prelucrarea porumbului în țara noastră, asigurând cantități considerabile de mălai în sortimente calitative variate și totodată de germeni din care se extrag uleiul de porumb cu calități nutritive superioare.

Mălaiul este un produs alimentar fabricat din porumb germinat sau nedegerminat.În cazul porumbului degerminat, culoarea normală a mălaiului este galben-aurie, sau portocalie, dar poate avea și o culoare albicioasă, chiar galben-cenușie.Aspectul normal al mălaiului este imprimat de uniformitatea granulației, conținutului de făină, sănătatea porumbului din care s-a fabricat mălaiul.Mălaiul trebuie să se obțină numai din partea cărnoasă a bobului.Datorită unei suprafețe imperfecte mălaiul conține particule de tarate, germeni, particule care la masticație produc scrâșnet.Din porumbul degerminat se obține mălai de tip extra(grișat) și mălai superior.Mălaiul extra conține particule de gris și dunst, iar mălaiul superior din dunst, gris și un anumi procent de făină.

Compoziția chimică a mălaiului fabricat din porumb degerminat este influențată de compoziția părții anatomice a spărturii din care provine și de conținutul de tarate.Astfel mălaiul conține :glucide(68-71%), substanțe proteice(9-10%), grăsimi(0.7-1.1%),substanțe minerale(0.8-58-0.65%), vitamine, enzime.Tarata rezultată din fază se srotare și măcinare, constituie după faină, al doilea produs finit.De la srotare rezulta particule mari și mici de tarata, iar de la macinatoare numai particule mici.Ambele se unesc formând produsul finit.Și una și cealaltă mai conțin o cantitate de miez aderent pe particule de tarate sau sub formă de făină.Teoretic tarata nu trebuie să mai conțină faină, dar practic acest lucru nu s-a realizat.

Rolul cerealelor, inclusiv a porumbului în alimentația umană este din ce în ce mai accentuat.Cel mai vechi dintre produsele finite obținute din porumb în țara noastră este mălaiul.Mălaiul este un produs alimentar fabricat din porumb nedegerminat sau germinat.Produsele obținute în urma măcinarii sunt mălaiul extra 15%, mălaiul comun 70% și mălai furajer 4%.

Mălaiul extra : se obține numai la mașinile de gris și reprezintă

o fracțiune de produs, în majoritate obținută din zonele sticloase ale bobului, de o granulozitate foarte strânsă, aproximativ fiecare particulă fiind asemănătoare ca mărime cu celelalte particule.Este lipsit complet de urme de făină(pospai),cât și de particule de tarate.El poate fi obținut în diferite proporții, în funcție de varianta de măciniș.Are culoare roscat-aurie.

Mălaiul comun :său obișnuit obținut de la pasajele de cernere constituind o fracțiune de produs rezuktat în cea mai mare parte din zonele amidonoase ale bobului.Din aceste motive coloarea este galben deschis, iar granulozitatea foarte eterogena predominând particule mici și foarte mici.Toate particulele(relativ puține) rămase cu urme de înveliș din tot procesul de prelucrare se găsesc în acest sortiment de mălai.

Mălai foarte fin :în majoritate pospai, rezultat de la pasajele de cernere și amestecat ulterior cu toate fracțiunile obținute din aspirație la valțuri, site plane și mașinile de gris.Datorită aspectului sau predominant făinos, în amestec cu particule libere de înveliș, nu poate fi folosit în alimentația umană și este dirijat în furajarea animalelor,de unde denumirea de mălai furajer.

3.1 Caracteristicile chimice ale produsului finit

Mălaiul este un produs alimentar fabricat din porumb nedegerminat sau degerminat. Pentru mălaiul fabricat din porumb degerminat compoziția chimică este ifluentata în primul rând de compoziția părții anatomice a spărturii din care provine.

Într-o anumită măsură influențează conținutul de germeni și tărâțe.

Conținutul de glucide variază între 68 și 71 %, conținutul de substanță proteică între 9 și 10%, grăsimile între 0,7 și 1,1 % și conținutul de substanțe minerale între 0,58 și 0,65 %.

Mălaiul din porumb degerminat mai conține vitamine și enzime.

Compoziția fizică se referă la culoare, aspectul, compoziția și granulația masei.

Culoarea

Culoarea normală a mălaiului este galbenă – aurie sau portocalie, culoare ce depinde în primul rând de culoarea porumbului din care provine și de partea din bob care a participat mai mult la formarea masei de mălai. În unele cazuri culoarea mălaiului este albicioasă și chiar galben – cenușie, din cauza porumbului degradat calitativ sau a unui conținut ridicat de făină de porumb fin măcinata.

Aspectul masei

Aspectul normal al masei este imprimat de uniformitatea granulației , conținutul de făină și de sănătatea porumbului din care s-a fabricat mălaiul.

Compoziția masei

Masa de mălai trebuie să fie compusă din particule provenite numai din partea cornoasă a bobului.

Sunt cazuri când în masă de mălai intra și particule din partea făinoasa a bobului. Din cauza unei separări imperfecte, masa de mălai mai poate conține particule de germeni și particule de tarate. În afara acestora masa de mălai mai poate conține și unele particule minerale care la masticație produc scrâșnet și senzație neplăcută consumatorului. Aceste particule pătrund în masă de mălai din cauza unei curățiri necorespunzătoare a porumbului înainte de degerminare.

Granulația mălaiului

Din porumb degerminat se fabrică în mod obișnuit două sortimente de mălai și anume: mălaiul tip extra și mălaiul superior. La ambele tipuri se folosesc pentru determinarea granulației sitele metalice 22 și 55. Pentru mălaiul tip extra refuzul sitei 22 este de maximum 2 % iar cernutul sitei 55 de maximum 4 %.

Mălaiul superior poate avea un refuz de maximum 10 % pe sita 22, iar cernutul sitei 55 poate fi de 35 %.

Primul tip este format din particule de gris și dunst, iar tipul doi este format din gris, dunst și un anumit procent de făină.

În cazurile speciale se fabrică mălai de tip extra care are particulele aproximativ egale. Acest tip de mălai se colectează de la o singură rama de la mașina de gris.

În cazuri speciale se fabrică mălai de tip extra care are particulele aproximativ egale. Acest tip de mălai se colectează de la o singură rama de la o mașină de gris.[6]

BIBLIOGRAFIE

WEBOGRAFIE