Оборудование для производства крахмала. Проектирование линий
Dry Food – инжиниринговая компания, которая имеет большой опыт в разработке технологических проектов и поставке специального оборудования. Мы предлагаем индивидуальные решения для производства крахмала и сопутствующих продуктов. Мы гордимся тем, что можем реализовывать все задумки наших клиентов, имея высочайшие компетенции в отрасли промышленной переработки, обезвоживания продуктов и оптимизации технологических процессов.
Наша компания фокусируется на производстве крахмала из картофеля, кукурузы и пшеницы. Мы предоставляем широкий спектр услуг по технологическому проектированию, применяем на практике наши ноу-хау в технологиях, поставляем оборудование для комплексных проектов по производству крахмала и сопутствующих продуктов. Наряду с нашими знаниями производственных технологий, мы заботимся об экологии, используем энерго- и ресурсосберегающие технологии. Вопросы экономии ресурсов крайне важны при проектировании и
Линии для производства картофельного крахмала:
- Приемка, взвешивание, инспекция.
- Мойка картофеля, удаление камней.
- Измельчение картофельного сырья.
- Экстракция крахмала.
- Концентрация.
- Очистка и фильтрация.
- Мойка крахмала.
- Излечение крахмала из воды.
- Сушка крахмала.
- Упаковка и хранение.
Линии для производства пшеничного крахмала:
- Приемка сырья и смешивание.
- Гомогенизация.
- Дробление и измельчение.
- Отделение клетчатки.
- Агломерация глютена.
- Сепарация глютена.
- Извлечение глютена из воды и сушка.
- Очистка крахмала.
- Извлечение крахмала из воды и сушке.
- Хранение и упаковка.
Линии для производства кукурузного крахмала:
- Выщелачивание.
- Первичный помол.
- Отделение зародыша.
- Сепарация масел.
- Вторичный помол.
- Отделение клетчатки.
- Отделение белка.
- Извлечение из воды и сушка белков.
- Очистка крахмала.
- Извлечение из воды и сушка крахмала.
- Упаковка и хранение.
Оборудование для дробления и измельчения.
Данный тип оборудования применяется для измельчения крахмалосодержащего сырья: клубней картофеля, зерен кукурузы или пшеницы. Главной функцией подобного оборудования является нарушение структуры клеточных связей и освобождение крахмала из клеток растения.
Оборудование для сепарации.
В производстве крахмала применяется несколько этапов сепарации и отделения одних составляющих от других. Разное оборудование подбирается под определенные процессы, которые могут быть влажными и сухими. Доступны фильтры, способные отделять частицы размером от 30 микрон.
Гидроциклоны.
В процессе производства крахмала используются гидроциклоны. Технология нашла широкое применение благодаря простоте процесса и относительно низких эксплуатационных расходов.
Ротационные вакуумные фильтры.
Вакуумная фильтрация является зарекомендовавшей себя методикой, для отделения частиц от жидкостей. Поскольку вращающиеся вакуумные фильтры могут быть оснащены различными системами фильтрации, они успешно применяются во многих отраслях промышленности, от фармацевтики до переработки отходов.
Если требуется изменить начальные характеристики крахмала, то его подвергают модификации, и меняют свойства путем дополнительной обработки. Такие крахмалы используется в пищевой промышленности в качестве наполнителей, стабилизаторов и загустителей. Основные свойства, которых добиваются модификацией, это отсутствие запаха, изменение цвета, рассыпчатость и т.д. В других отраслях промышленности также используют модифицированные крахмалы
Для консультаций по реализации проектов по строительству заводов по производству крахмала, обращайтесь к нашим специалистам.
1.2 Технология производства картофельного крахмала
Ведение
Крахмал — главнейший представитель природных углеводов, синтезирующийся в растениях и являющийся основным источником энергии для человеческого организма.
Крахмал, находящийся в клеточных структурах получаемый в виде продукта , представляет собой мелкие глобулы – зерна. Они формируются в некоторых растениях в результате постепенного отложения углеводов как резервного вещества для дальнейшего развития и формирования нового поколения данного растения. крахмал идентификация углевод
Крахмал издавна применяется в кулинарии, в кондитерской промышленности и для других целей. В настоящее время из крахмала вырабатывают разнообразные по свойствам крахмалопродукты. Их используют в пищевой промышленности в качестве заменителей сахара , эмульгаторов , загустителей , стабилизаторов структуры, наполнителей , снижающих калорийность изделий. В кондитерском производстве необходимым сырьем являются крахмальные патоки, обладающие антикристаллизационным действием.
Крахмал получают из запасающих органов растений , в которых он откладывается как резервный углевод. По внешнему виду – это сыпучий порошок белого или слегка желтоватого цвета. Энергетическая ценность 100 г крахмала ( в кДж): картофельного – 1251, кукурузного – 1376. Крахмал хорошо переваривается и легко усваивается организмом.
Являясь основным резервным углеводом растений , крахмал в больших количествах находится почти во всех семенах , так же в клубнях , корневищах и других частях растений. Однако для промышленного получения крахмала человечество прис-пособилось использовать , прежде всего, клубни картофеля , зерна кукурузы, пшеницы, риса, ржи.
Обладая большой энергетической ценностью, крахмал и некоторые углеводные продукты его переработки являются концентратом энергии, благодаря чему они активно используются человеком для употребления в пищу (после кулинарной обработки), а также для получения различных пищевых продуктов.
Крахмал в России вырабатывают в основном из картофеля и кукурузы. В некоторых, преимущественно южных и восточных, зарубежных странах его получают также из клубней маниокини (крахмал тапиоки), зерен сорго и др. В США крахмал вырабатывают главным образом из кукурузы.
В России промышленное производство крахмала началось в начале XVIII века , когда около Петербурга была создана мастерская для выработки крахмала из пшеницы. Этот крахмал использовался для технических целей, в частности, при изготовлении хлопчатобумажного полотна (для его шлихтования). В дальнейшем в качестве сырья для производства крахмала начали применять и картофель.
Целью выполнения курсовой работы является обзор рынка крахмаловой продукции, изучение жизненного цикла крахмала и крахмалопродуктов, а также их свойств, пищевой ценности, методов идентификации и изучение ассортимента магазиана «Пятёрочка».
В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:
-изучить ассортимент продукции;
-узнать технологии производства разных видов продукции данной категории;
-определить факторы влияющие на показатели качества крахмала и крахмалопроодуктов;
-выяснить основные методы фальсификации крахмала и крахмалопродуктов.
1. Теоретическая часть
Состав и основные свойства крахмала и крахмалопродуктов
В клетках растений крахмал находится в виде плотных образований, получивших название крахмальных зерен. Форма, структура и размер крахмальных зерен характерны для каждого вида крахмала, в связи с чем с помощью микроскопа можно определить его происхождение и наличие примесей крахмалов других видов. Для каждого вида крахмала характерны определенная форма, размер и свойства (различная вязкость, устойчивость клейстера, цвет), на чем и основана его идентификация.
Для рисового крахмала характерны следующие показатели:
— массовая доля влаги колеблется от 11 до 13%;
— зерна рисового крахмала при микрокопировании имеют многогранную форму очень маленьких размеров от 3 до 8 мкм.
Кукурузный крахмал имеет следующие характерные отличия:
— массовая доля влаги колеблется от 11 до 13%;
— при микроскопировании зерна крахмала, выделенные из роговидной части эндосперма кукурузы – многогранные, из мучнистой – круглые. При этом зерна представляют собой пирамиды, поэтому в центре зерна видна точка, от которой отходят лучи-грани этой пирамиды.
Картофельный крахмал имеет следующие отличия от других:
— массовая доля влаги колеблется от 17 до 20%;
— при микроскопировании крахмальные зерна около 100 мкм в поперечнике, которые имеют овальную форму (напоминающие форму клубня, но в малых размерах) и на поверхности присутствуют бороздки, концентрически размещенные вокруг глазка-точки или черточки.
У пшеничного крахмала имеются следующие особенности:
— массовая доля влаги колеблется от 11 до 13%;
— при микроскопировании для пшеничного крахмала характерно присутствие зерен крупного размера (около 40 мкм) и мелких – от 2 до 10 мкм, при этом они имеют плоскую эллиптическую или округлую форму.
Плотность зерен крахмала (в кг/м): картофельного – около 1,65, кукурузного – 1,61. Масса 1 м картофельного крахмала влажностью 20 % — 650 кг.
Важнейшее свойство крахмала – способность подвергаться гидролизу под действием кислот и ферментов. В состав крахмальных зерен входят две природные фракции: крахмала – амилоза и амилопектин. В амилозе остатки глюкозы соединены в основном а-1,4-гликозидными связями. Линейная или слабо разветвленная цепь амилозы способна благодаря а-1,4- гликозидным связям закручиваться в спираль с периодом в 6–7 остатков глюкозы. Спиралеобразное строение амилозы обусловливает ее способность образовывать комплексные соединения с йодом и некоторыми другими веществами. Полимеризация макромолекул амилозы различна – достигает 1000 – 6000 и более глюкозных остатков. Для амилопектина характерна разветвленная структура. В линейных участках остатки глюкозы связаны а-1,4-, а в точках ответвлений – а-1,6-гликозид-ными связями. Степень полимеризации амилопектина значительно выше, чем амилозы.
Свойства этих полимеров различаются. Так, амилоза образует в горячей воде гидратированные мицеллы, но со временем ретроградирует (осаждается ) в виде труднорастворимого геля. Амилопектин набухает в воде и дает стойкие вязкие коллойдные растворы; он препятствует ретроградации амилозы в растворах крахмала. Благодаря способности амилозы образовывать упорядоченные кристаллические структуры из амилозной фракции крахмала получают эластичные пленки. В растворе амилоза окрашивается йодом в чисто синий цвет. Амилопектин дает с йодом фиолетово-красное окрашивание. В крахмале большинства растений на долю амлозы приходится 17 – 25 %. В восковидных зернах кукурузыамилоза почти отсутствует.
Химический состав кукурузного и картофельного крахмала представлен в таблице 1.
Таблица 1. Химический состав кукурузного и картофельного крахмала:
Название вещества | Содержание на 100г,% | |
Картофельный | Кукурузный | |
Вода | 20 | 13 |
Белки | 0,1 | 1,0 |
Жиры | Следы | 0,6 |
Углеводы усвояемые | 79,6 | 85,2 |
Зола | 0,3 | 0,2 |
Минеральные вещества (Na, K, Сa, P, Mg) | 0,1 | 0,07 |
Природные крахмалы помимо углеводов содержат некоторые количества (2,4 – 3,9 %) и неуглеродных компонентов.
Зольные элементы (в количестве 0,2 – 0,7 %) представлены главным образом фосфорной и сернистой кислотами. При этом в крахмале они связаны с углеводной частью сложно – эфирной связью, а кукурузном, пшеничном, рисовом фосфорная кислота находится в связи с другими веществами и удаляется экстрагированием теплой водой, спиртом и другими растворителями. В амилопектине картофельного крахмала фосфора значительно больше, чем в амилозе, и соответственно, фосфорная кислота влияет на свойства крахмала и обусловливает в некоторой степени его кислотность.
В крахмале обнаружены такие высокомолекулярные жирные кислоты, как пальмитиновая, стеариновая, олеиновая, линолевая и другие, и общее их содержание достигает 0,6 %. Поскольку эти жирные кислоты адсорбированы на полисахаридной фракции крахмала и могут быть удалены из него путем экстрагирования нейтральными органическими растворителями, например, метиловым спиртом. Жирные кислоты оказывают влияние на свойства крахмала, например, на его запах и цвет. При производстве крахмала по обычной схеме их отделить не удается, однако перед гидролизом крахмала они обязательно должны быть удалены.
В крахмале, особенно кукурузном и пшеничном, содержатся небольшие количества азотистых веществ, которые остаются в нем в виде примесей даже при очень тщательной очистке крахмала в процессе производства.
Запах крахмала слабый, более выраженный у картофельного, содержащего эфирные масла (0,0001 – 0,1 %). Крахмал как запасной полисахарид присутствует в растительных клетках в водонерастворимой форме. Поэтому хорошо промытый, не подвергавшийся порче крахмал безвкусен.
Крахмальные зерна имеют кристаллическую структуру, способны к двойному лучепреломлению. Микрокристаллы крахмальных зерен образованы макромолекулами амилозы и амилопектина. На свойства крахмала влияет прочность валентных (водородных, эфирных) связей между ними. Внешний слой крахмальных зерен – отличается от внутренних большей плотностью к внешним воздействиям.
В зависимости от строения и степени полимеризации макромолекул, прочности связей между ними, структуры и величины зерен крахмалы разного происхождения различаются по свойствам. Особенно значительны различия между крахмалом картофельным и злаковым – пшеничным, кукурузным и др.
Микропористое строение крахмальных зерен обусловливает их высокую сорбционную способность. Благодаря гидрофильным свойствам амилозы и амилопектина крахмальные зерна при тонкопористой структуре очень гигроскопичны, особенно высока гигроскопичность картофельного крахмала.
Таблица 2. Содержание амилозы и амилопектина в разных видах крахмала:
Виды крахмала | Содержание амилозы, % | Содержание амилопектина, % |
Картофельный | 19-22 | 78-81 |
Пшеничный | 24 | 76 |
Кукурузный | 21-23 | 77-79 |
Рисовый | 17 | 83 |
К основным физико-химическим свойствам крахмала, имеющим большое значение для потребительских свойств, относятся способность крахмала к клейстеризации, вязкость клейстеризованных растворов и их способность давать студни.
Клейстеризация крахмала проявляется при его нагревании в воде, и эта его способность к клейстерообразованию обусловлена наличием в нем амилопектина. В первой фазе нагревания вода медленно и обратимо поглощается зернами крахмала, причем происходит их ограниченное набухание. Вторая фаза характеризуется тем, что зерна быстро набухают, во много раз увеличиваясь, поглощая большое количество влаги и быстро теряя двойное лучепреломление, т. е. свою кристаллическую структуру. При этом вязкость крахмальной суспензии быстро возрастает, и небольшое количество крахмала растворяется в воде. В третьей фазе набухания, протекающей при повышенных температурах, зерна становятся почти бесформенными мешочками, из которых вымылась наиболее растворимая часть крахмала.
Температура клейстеризации крахмала – величина довольно постоянная, и концентрация крахмала почти не влияет на эту температуру. Однако она колеблется в зависимости от многих факторов: сорта крахмала, района и условий выращивания расте-ния и др. Обычно температура клейстеризации находится в пре-делах 60 – 70о С. Кукурузный крахмал имеет более высокую (примерно на 5о С ) температуру клейстеризации, чем картофельный, рисовый и пшеничный крахмалы. В холодной воде (до 40 – 45о С) крахмал набухает ограниченно, зерна сохраняют первоначальный внешний вид.
В таблице 3 указывается температура клейстеризации основных видов крахмала.
Таб. 3.
Вид крахмала | Температура клейстеризации, С | |
Начальная | конечная | |
Картофельный | 59 | 68 |
Пшеничный | 58 | 64 |
Кукурузный | 62 | 72 |
Рисовый | 68 | 78 |
Вязкость крахмальных клейстеров имеет очень важное практическое значение. При этом вязкость амилопектиновой фракции выше, чем амилозной, вследствие своего ветвистого строения молекулы амилопектина (внутреннее строение у растворов с такими объемистыми молекулами больше). Вязкость клейстеров картофельного крахмала значительно выше, чем у кукурузного и пшеничного.
Пищевые кулинарные изделия, получаемые из крахмала (соусы, подливки, кисели и пр. ), должны обладать необходимой вяз-костью. Чем большую вязкость имеет клейстер, содержащий определенное количество крахмала, тем меньше его надо расходовать для получения продуктов с требуемой вязкостью. Картофельный крахмал дает клейстеры со значительно большей (в среднем) вязкостью, чем кукурузный. Для получения клейстеров с одинаковой вязкостью нужно брать разные количества того или иного крахмала, например, 100 частей картофельного крахмала или 130 частей кукурузного крахмала. Однако эти соотношения меняются в зависимости от того, насколько значительной должна быть получаемая вязкость: чем она выше, тем меньшая разница наблюдается между свойствами картофельного и кукурузного крахмала.
Студнеобразующая способность, проявляется при достаточном содержании крахмала в клейстеров , а образование и свойства студней из них зависят, в основном, от амилозной фракции. Амилоза картофеля имеет меньшую скорость ретроградации, чем кукурузы или пшеницы. Студни из картофельного крахмала сохраняются дольше. Важным свойством студней является их прозрачность, определяемая свойствами амилопектина, наличием связанной с ним фосфорной кислоты, ионов щелочных или щелочно-земельных металлов. Студень картофельного крахмала– прозрачный, бесцветный, тягучий; кукурузного – молочно-белого цвета, пастообразный. Известно, что студни образуются в тех случаях, когда молекулы имеют цепочное (линейное) строение.
Образование студней используются, например, при изготовлении киселей, запеканок, конфет, колбас и др.
Свойства крахмальных студней зависят от концентрации крахмала, продолжительности выстойки и других факторов. Прочность студней быстро возрастает при их хранении и выстойке, причем наиболее быстро у концентрированных студней.
Студни из крахмалов разных видов по своим свойствам не одинаковы. Так, студень, содержащий 20 % рисового крахмала, имеет вначале в 1,5 раза большую прочность, чем такой же студень из картофельного крахмала. После 4-часовой выстойки прочность первого студня возрастает примерно в два раза, а второго – в пять раз, поэтому второй студень оказывается почти в два раза прочнее, чем первый.
Студни, изменившие первоначальную прочность во время хранения, после вторичного нагревания приобретают ее снова, т. е. явления структурообразования обратимы при нагревании, причем у рисовых и пшеничных крахмалов наблюдается полная обратимость, а у картофельных – ограниченная.
Скорость структурообразования при выстойке уменьшается с повышением температуры выстойки, и процесс уплотнения студня из картофельного крахмала прекращается при 70 о, а из рисового – при 50о.
У крахмальных студней, особенно из картофельного крахмала,с течением времени наблюдается синерезис, проявляющийся в том, что в результате уплотнения гелевой структуры выделяется свободная вода на поверхности.
В растворе амилоза окрашивается йодом, в синий цвет, а амилопектин, отделенный от амилозы, дает с йодом фиолетово-красное окрашивание. Таким образом, легко можно отличить обычный кукурузный крахмал от крахмала, полученного из восковидной кукурузы, по реакции с йодом.
Поэтому крахмал легко гидролизуется под влиянием неорганических кислот и амилолитических ферментов и дает гидролизаты, содержащие более простые углеводы, то на этом свойстве крахмала и основаны технологии получения из него патоки и глюкозы.
В молекуле крахмала имеется много свободных гидроксильных (спиртовых) групп, которые способны вступать в химические реакции со многими соединениями и давать эфиры и различные производные. На этом основано получение различных модифицированных его производных. Крахмал отличается большой лабильностью: под влиянием многих химических, физико-химических и физических факторов его свойства могут изменяться в большей или меньшей степени.
В качестве сырья для производства крахмала наиболее пригодны устойчивые к заболеваниям технические или универсальные сорта картофеля, так как они отличаются высокой урожайностью, большим содержанием крахмала и малым содержанием клетчатки и азотистых веществ, хорошей лежкоспособностью (т. е. способностью сохранять свои качества во время хранения). Для этого используются также и районированные сорта картофеля: из ранних – Эпикур, Ранняя роза; из среднеспелых – Лорх; из позднеспелых – Вольтман. Сезон работы картофеле-крахмального завода ограничен сроками сохранности картофеля. Его хранят обычно при заводах чаще всего в буртах, иногда в стационарных хранилищах при соблюдении обычных для картофеля условий хранения.
В картофеле крахмальные зерна находятся в клетках клубня и окружены клеточным соком. На качество вырабатываемого крахмала отрицательно влияет повышенное содержание белков, аминокислот и соланина. Белковые вещества, являясь хорошими пенообразователями, затрудняют промывку крахмальных зерен, загрязняют крахмал, осаждаясь на поверхности глобул в виде хлопьев.
При окислении аминокислоты тирозина образуются темноокрашенные меланины, что увеличивает цветность крахмала. Тирозин также дает окрашенные соединения с ионами железа.
Соланин, чаконин, представляющие собой гликозиды, являются хорошими пенообразователями, а также затрудняют качественную промывку крахмальных зерен.
Зольные элементы, переходящие в крахмал из клубня, влияют на его вязкость и клейстеризацию. Повышенное содержание зольных элементов в крахмале, в том числе нерастворимых в соляной кислоте, указывает на несоблюдение технологического процесса и попадание частиц земли, песка в готовый продукт.
Крахмалопаточная промышленность вырабатывает крахмалопродукты нескольких сот наименований. К крахмалопродуктам, используемым для пищевых целей, относятся: саго искусственное, модифицированные крахмалы, сахаристые гидролизаты крахмала — крахмальная патока, глюкоза и др.
Саго искусственное.
Саго искусственное вырабатывают из крахмала, который подвергают частичной клейстеризации. Саго натуральное получают из сердцевины саговых пальм. Саго имеет нежный вкус, хорошо усваивается Из него готовят каши, начинки и др.
Сырой крахмал, поступающий на изготовление саго, дополнительно очищают, обезвоживают до влажности 45-47 %, при которой он способен при просеивании разделяться на отдельные кусочки. Кусочкам придают шарообразную форму в катальном барабане и сортируют на ситах по размеру. Полученную крупку запаривают, продувая воздух температурой 70-80 °С. На поверхности саго образуется роговидная корочка из оклейстеризованного слоя. Картофельное саго высушивают до влажности 16%, кукурузное — до 13 %. Высушенное саго снова сортируют и полируют. Выпускают саго с зернами диаметром (в мм): мелкое — от 1,5 до 2,1 и крупное — от 2,1 до 3,1. Крупного саго в мелком и мелкого в крупном допускается не более 10 %.
По качеству саго делят на высший и 1-й сорта. Саго высшего сорта из картофельного крахмала матово-белое, 1-го сорта может иметь сероватый оттенок. Саго из кукурузного крахмала имеет желтоватый оттенок. В саго не допускаются посторонние привкусы, запахи, хруст при кулинарной пробе. Нормируются влажность, зольность, кислотность, набухаемость саго, содержание в нем мелочи (частичек менее 1,4 мм).
Упаковывают саго в мешки массой по 50 кг или фасуют в мелкую тару. Условия хранения те же, что и крахмала.
Модифицированные крахмалы.
Модификация нативного крахмала — направленное изменение его свойств — растворимости, вязкости, прозрачности, стабильности клейстеров и др. В производстве пищевых продуктов применяются модифицированные крахмалы: расщепленные — гидролизованные кислотой, окисленные, набухающие: замещенные — эфиры и сополимеры.
Расщепленные крахмалы. Модифицированные крахмалы этой группы получают путем нарушения физической или химической структуры крахмала. Клейстеры расщепленных крахмалов отличаются пониженной вязкостью, большей прозрачностью и стабильностью. Из-за сравнительно низкой вязкости клейстеров расщепленные крахмалы называют жидкокипящими.
Крахмал, модифицированный кислотой, приготовляют при нагревании слабо подкисленной водной суспензии крахмальных зерен до температуры ниже температуры клейстеризации крахмала. Нагрев и длительность обработки суспензии определяются заданными свойствами модифицированного крахмала. Под действием кислоты в зернах крахмала ослабляются межмолекулярные связи и происходит частичное расщепление гликозидных связей. Молекулы амилопектина становятся менее разветвленными. Вследствие этого крахмал дает более прозрачные студни. Клейстеры крахмала, модифицированного кислотой, при охлаждении образуют эластичные студни. Этот крахмал широко применяют в пищевой промышленности, например пшеничный и кукурузный для приготовления желейных конфет, картофельный для пудинговых смесей.
Окисленные крахмалы вырабатывают с применением перманганата и бромата калия, гипохлорита, перекисей, йодной кислоты и других окислителей. Окислители вызывают гидролитическое расщепление гликозидных связей с образованием альдегидных групп, окисление спиртовых групп в карбонильные и карбоксильные. При окислении разрушаются или ослабляются межмолекулярные связи в крахмальных зернах, снижается их прочность. Окисляют крахмал в водных суспензиях и полусухой. По сравнению с исходным окисленные крахмалы способны давать менее вязкие, но более прозрачные и стабильные клейстеры. Их применяют в качестве заменителей агара, аг’ароида при производстве желейных кондитерских изделий, для стабилизации мороженого, продуктов молочной и пищеконцентратной промышленности. Их добавки улучшают структуру пористого хлеба, способствуют большей эластичности мякиша, замедлению черствения хлеба.
Набухающие крахмалы при контакте с водой поглощают ее значительно больше, чем исходный крахмал. Они отличаются повышенной растворимостью в холодной и теплой воде.
Получают набухающие крахмалы следующим образом: предварительно клейстеризуют исходный крахмал и высушивают клейстер в тонком слое; нагревают при ограниченном присутствии влаги; подвергают влаготермической и механической обработке крахмал с низкой влажностью.
Набухающие крахмалы оценивают по увеличению объема в водной среде при комнатной температуре (в мл/г), растворимости, вязкости клейстеров (в МПа-с), водоудерживающей способности. Их применяют: для получения загущенных продуктов быстрого приготовления, пудингов, сухих смесей кексов и т. п.; в производстве сбивных кондитерских изделий; в качестве связующего вещества и стабилизатора влажности при производстве мясных полуфабрикатов.
В кулинарии набухающий крахмал, особенно амилопектиновый, вводят в начинки пирогов для загущения.
Перспективно развитие производства экструзионных крахмалов и крахмалопродуктов. Они по своим свойствам относятся к группе набухающих крахмалов. При их изготовлении исходное сырье в специальных аппаратах — экструдерах подвергают влаго-термомеханическому воздействию при температуре выше температуры клейстеризации крахмала. Порошкообразный крахмал клей-стеризуется и в виде тестообразной массы выпрессовывается из аппарата через матрицы. В результате изменения давления объем выдавливаемого продукта мгновенно увеличивается в несколько Раз, приобретая пористую структуру, образуемую высушенными «ленками клейстера.
Путем экструзионной обработки получают новые продукты (ароматические масла, пряности, вкусовые добавки и др.) в капсулах из набухающего крахмала. Экструдаты кукурузного крахмала используют для производства мясных и рыбных продуктов.
Замещенные крахмалы. В результате присоединения химических радикалов или совместной полимеризации с другими высокомолекулярными соединениями крахмал приобретает новые свойства. В пищевой промышленности.чаще применяют крахмалофос-фаты — эфиры крахмала и солей фосфорной кислоты. Их используют в качестве загустителей, стабилизаторов, эмульгаторов, не имеющих вкуса и запаха.
Клейстеры фосфатных крахмалов при замораживании и оттаивании ретроградации не подвергаются. Поэтому они пригодны для стабилизации и загущения пищевых продуктов, сохраняемых в замороженном состоянии. Полученный в определенных условиях дикрахмалофосфат образует клейстеры, устойчивые к действию высоких температур, кислой среды, перемешивания. Его используют для загущения консервов, подвергающихся стерилизации.
Фосфатный крахмал применим в производстве мучных кондитерских изделий, кремов, майонезов, продуктов детского и диетического питания. В монофосфатах, используемых для пищевых целей, допускается содержание замещенного фосфора не более 0,4 %, в дикрахмалофосфатах — не более 0,04 %.
Эфиры крахмала и уксусной кислоты отличаются повышенной стабильностью и прозрачностью растворов, способностью образовывать прочные пленки. Ацетилированные крахмалы сохраняют свои свойства при низких значениях рН, высоких температурах, образуют клейстеры, устойчивые при хранении, замораживании и оттаивании. Для пищевых целей используют ацетаты крахмала низкой степени замещения. После предварительной клейстериза-ции их вводят в сухие смеси кремов и начинок. Поперечносвязанные ацетилированные крахмалы применяют при производстве консервов, замороженных, выпекаемых продуктов.
Крахмал можно изготовить, используя различное сырье. При этом технология производства немного различна. В данной работе представлена технология производства картофельного и кукурузного крахмалов. Технологическая схема производства крахмала включает следующие технологические процессы: мойку картофеля, его измельчение, выделение крахмала из кашки, выделение крахмала из крахмального молока и промывание крахмала, его сушку. При переработке картофеля на первой стадии получают сырой крахмал, из которого далее вырабатывают или сухой крахмал, или крахмалопродукты (патоку, саго и др.).
Переработку картофеля начинают с тщательной его мойки, используя для этой цели механизированные моечные машины непрерывного действия с противоточным движением воды и картофеля, передвигаемого с помощью бил. Эти машины имеют камнеловушки и приспособления для отделения соломы. Мойка должна быть проведена очень тщательно, чтобы в готовый продукт не попали посторонние примеси (земля, песок и пр.) Измельчение картофеля проводят с целью вскрытия клеточных структур клубня, получения кашки и выделения из нее зерен крахмала. Чем сильнее он будет измельчен, тем полнее будет выход крахмала из клеток, но при этом важно не повредить сами зерна крахмала. Картофель измельчают в скоростных непрерывно действующих терках. Принцип их действия заключается в истирании клубней между рабочими поверхностями, образованными закрепленными на вращающемся барабане пилками с мелкими зубьями. На терках первого измельчения пилки выступают над поверхностью барабана на 1,5…1,7 мм, на терках второго измельчения- не более 1 мм. При втором измельчении дополнительно извлекают 3…5 % крахмала. Качество измельчения также зависит от состояния картофеля (свежий картофель измельчается лучше, чем замороженный или вялый). Выделение крахмала из кашки осуществляют на цилиндрических щеточных горизонтальных ситах непрерывного действия. При этом через сита проходят зерна крахмала, имеющие меньщие размеры, чем преобладающая часть обрывков клеточных стенок – мезги, сходящей с сита. Сход с каждого сита, содержащий неразорванные клетки, идет снова на терку, после чего его снова пропускают через более мелкое сито. Всю протертую массу направляют для очистки от более мелких частиц мезги, чем крахмальное зерно, на более плоское, сотрясательное рафинированное сито, затем получают крахмальное молоко. При пропускании кашки через сита ее промывают водой для лучшего отделения крахмала.
Выделение крахмала из молока и промывание крахмала является наиболее ответственной технологической операцией, влияющей на качество готового продукта. Благодаря указанным операциям происходит дальнейшая очистка крахмальных зерен от растворимых клеточных примесей и мелких взвешенных частиц. К растворимым примесям, содержащимся в клеточном соке, относятся минеральные вещества (соли калия, фосфорной кислоты и др.), органические кислоты (яблочная, щавелевая и др.), азотистые и другие органические вещества. Эти примеси способны загрязнить крахмал, увеличивая его зольность и кислотность, придавая крахмалу посторонний запах и привкус, обуславливая его потемнение.
Выделение крахмала можно вести при помощи отстойных чанов или на осадительных центрифугах. Крахмальные зерна, имея удельный вес во влажном состоянии около 1,25 оседают на дно. Эта операция занимает около 8 часов в отстойных чанах или несколько секунд на осадительных центрифугах. Осевший крахмал промывают водой. При промывке, наряду с крахмальными зернами, оседают и нерастворимые примеси (мелкие частицы мезги ), но оседая медленнее из-за своего меньшего удельного веса и большей парусности, они образуют на осевшем крахмале верхний загрязненный слой. После сливания воды ловушечный крахмал отделяют и перерабатывают отдельно.
Для повышения качества крахмала, его белизны и предупреждения развития микроорганизмов в картофельную кашку добавляют диоксид серы или сернистую кислоту.
В состав азотистых веществ сока входит тирозин, который под действием фермента тирозиназы окисляется с образованием окрашенных соединений, которые могут сорбироваться зернами крахмала и снижать белизну готовой продукции. Поэтому сок отделяют от кашки сразу же после измельчения. Для выделения песка из крахмальной суспензии и отделения мезги с картофельным соком используют гидроциклоны. Принцип их действия основан на возникающей при вращении центробежной силе. В результате обработки получают суспензию крахмала концентрацией 37…40 %. Ее называют сырым картофельным крахмалом.
Сушку крахмала после вторичной промывки водой вначале проводят на осушающей центрифуге для удаления механически связанной с крахмалом воды. При этом влажность крахмала снижается с 50-55 до 35-40 %. А далее крахмал сушат до остановочной влажности не более 20 %. Для сушки применяют непрерывно действующие сушилки, в которых крахмал передвигается либо на по лотняных конвейерных лентах, либо во вращающихся горизонтальных барабанных сушилках. Более совершенными и дающими более качественный продукт являются вакуум-сушилки. Повышенная температура крахмала при сушке, особенно в ее начале, может вызвать клейстеризацию крахмала, его потемнение и снижение вязкости клейстеризованных растворов. Поэтому температура крахмала в начале сушки не должна превышать50о – 55о , а в конце может повышаться до 80о – 85о. После сушки крахмал охлаждают и пропускают через сита, где отделяется крупка (заклейстеризовавшиеся частички) и пр-сеиваются крахмальные зерна. При этом происходит разделение крахмала на сорта: вначале собирают крахмал высших, затем более низких сортов. Мелкие раздробленные крахмальные зерна просеиваются через сита в первую очередь, затем просеиваются целые крахмальные зерна, а крупка, измельчаясь трением частиц друг о друга при передвижении вдоль сит, просеивается на некотором отдалении от начала. Крупка, которая не прошла через сита, дополнительно измельчается и просеивается на особых мельницах.
Выход сухого крахмала из картофеля составляет около 18 – 20%, и коэффициент извлечения крахмала (т. е. выход крахмала в процентах от всего крахмала, содержащегося в картофеле) обычно составляет 80 – 85 %, а при более совершенном оборудовании повышается до 90 – 95 %. При производстве крахмала предусмотрен его выпуск в двух формах: сухой и сырой картофельный крахмал. Количество сырого картофельного крахмала определяют в соответствии с ОСТ10-103-88. Различают сырой крахмал марки А и марки В с влажностью 38 и 50 % соответственно. В зависимости от качества (цвета, наличии вкраплений, постороннего запаха) сырой крахмал подразделяют на три сорта – первый, второй и третий. Сырой крахмал – скоропортящийся продукт и длительному хранению не подлежит, для консервации можно использовать диоксид серы 0,05 %-ной концентрации.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ СЫРОГО КАРТОФЕЛЬНОГО КРАХМАЛА
содержание .. 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 ..
Глава 15
ТЕХНОЛОГИЯ КРАХМАЛА И КРАХМАЛОПРОДУКТОВ
Современная крахмало-паточная промышленность — важная отрасль народного хозяйства. Перерабатывая картофель и кукурузу, крахмало-паточные предприятия выпускают сухой крахмал, глюкозу, различные виды крахмальных паток, модифицированные крахмалы, декстрины, глюкозно-фруктозные сиропы и т. д. Ассортимент вырабатываемой продукции составляет десятки наименований. Крахмал и крахмалопродукты используют в различных отраслях пищевой промышленности: кондитерской, хлебопекарной, консервной, молочной, пищеконцентратной и др., а также в других отраслях промышленности (медицинской, текстильной, полиграфической, бумажной и т. д.).
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ СЫРОГО КАРТОФЕЛЬНОГО КРАХМАЛА
Сырьем для производства картофельного крахмала служит картофель. Химический состав клубней картофеля колеблется в довольно широких пределах и зависит1 от сорта картофеля, климатических, почвенных и других условий. Средний химический состав картофеля (%): вода — 75, сухие вещества — 25. Из них (%): крахмал — 18,5, азотистые вещества — около 2, клетчатка —
1, минеральные вещества — 0,9, сахара — 0,8, жир — 0,2 и прочие вещества (пектиновые, пентозаны и др.) — 1,6.
Принципиальная технологическая схема получения сырого картофельного крахмала (рис. 51) состоит из следующих этапов: хранение картофеля; доставка картофеля на завод; мойка картофеля в моечных машинах; взвешивание картофеля; тонкое измельчение картофеля на терочных машинах —- получение кашки; выделение картофельного сока из кашки; выделение свободного крахмала из кашки; отделение и промывание мезги; рафинирование крахмального молока; промывание крахмала.
Хранение картофеля. Предприятия, перерабатывающие картофель, работают сезонно. До подачи на производство убранный картофель хранят в буртах при температуре 2…8 “С. На хранение закладывают только здоровые клубни. При хранении картофель дышит. Хранить картофель свыше 5…7 мес нецелесообразно, гак как это приводит к значительным потерям сухих веществ, в том числе крахмала.
Доставка картофеля на завод. Картофель подают на производство с помощью гидравлического транспортера (подачу осуществляют точно так же, как подачу сахарной свеклы в свеклосахарном производстве), при этом частично отделяют легкие примеси, песок и землю.
Мойка и взвешивание картофеля. Этому процессу придается очень большое значение, так как на последующих стадиях картофель не очищают от кожуры, а наличие в крахмале минеральных примесей недопустимо.
Картофель моют в моечных машинах комбинированного типа, имеющих камеры с
высоким уровнем воды, где отделяют солому и другие легкие примеси;
камеры с низким уровнем воды, в которых хорошо оттирают землю; сухие
камеры, в которых вода, не задерживаясь, стекает в грязевую канаву
Моечные машины снабжены ботво-, песко- и камнеловушками. На крупных
заводах широкое распространение получила моечная машина КМЗ-57М.
Продолжительность процесса мойки составляет
10… 14 мин, расход воды — 200…400 % к массе картофеля.
Для учета массы переработанного картофеля производится взвешивание отмытых клубней, на автоматических весах с откидным днищем.
Измельчение картофеля на терочных машинах — получение кашки. Крахмал содержится внутри клеток картофеля в виде крахмальных зерен. Чтобы извлечь его, необходимо вскрыть клеточные стенки. Для этого картофель измельчают на терочных машинах, принцип работы которых состоит в истирании клубней поверхностью, набранной из пилок с мелкими зубьями. Измельчение проводят дважды. При первом измельчении используют пилки с высотой зубьев 1,5… 1,7 мм, для повторного (перегар) — 1,0 мм. Качество измельчения характеризуется коэффициентом измельчения К.
На современных предприятиях коэффициент измельчения
достигает 85…95 %, в том числе 79…85 % при первом измельчении к 6…
10 % при перетире.
Выделение картофельного сока из кашки. Полученная после терочных
машин картофельная кашка представляет собой смесь, состоящую из
разорванных клеточных стенок, крахмальных зерен и картофельного сока.
Важная задача получения картофельного крахмала — скорейшее выделение из
кашки сока при минимальном его разбавлении. Контакт сока с крахмалом
ухудшает качество крахмала, вызывая его потемнение в связи с окислением
тирозина, снижает вязкость крахмального клейстера, способствует
образованию пены, слизи и других нежелательных явлений. Картофельный сок
выделяют из кашки на осадительных шнековых центрифугах.
Шнековая осадительная центрифуга типа ОГШ (рис. 52) состоит из наружного 2 и внутреннего 3 барабанов с приваренным к барабану 3 шнеком 1. Оба барабана вращаются в одну сторону, причем внутренний с опережением на 15…25 с-1. Картофельная капгка, пройдя центрифугу, через трубу 6 и полый вал 4 поступает в пространство между барабанами через окна 7. Здесь под действием центробежной силы происходит ее разделение на две фракции.
Картофельный сок выводится из центрифуги через сливные окна 8, а осадок (тяжелая фракция) за счет разницы во вращении барабанов выводится шнеком 1, разбавляется водой и удаляется через окна 5 в виде крахмального молока определенной плотности.
Сгущенную кашку концентрацией сухих веществ до 40 % получают при
минимальных потерях крахмала с картофельным соком (0,1 %).
Рис. 52 Шнековая осадительная центрифуга типа ОГШ
Выделение свободного крахмала из кашки, отделение и промывание мезги. После отделения картофельного сока на осадительных центрифугах кашку направляют на ситовую станцию завода. Здесь на различных ситовых аппаратах от нее отделяют и промывают крупную и мелкую мезгу, осаждают и промывают крахмал. Весьма перспективным является использование гидроциклонных установок для разделения тонкоизмельченной картофельной кашки на крахмальную суспензию и смесь мезги с картофельным соком. Однако в настоящее время для выделения из кашки мезги используют центробежные ситовые аппараты: барабанноструйные (БСС) или центробежно-лопастные (ЦЛС).
Барабанно-струйное сито (рис. 53) состоит из вращающегося
перфорированного конического барабана 2, на внутренней поверхности
которого крепят металлические рамки в виде секторов, обтянутых одной или
двумя разными по крупноте сетками. Кашка подается через трубу / и
питатель 8 в вершину ситового конуса. Барабан вращается с частотой 900
с»1. Под действием центробежной силы кашка равномерно распределяется по
внутренней поверхности барабана и продвигается к большему его основанию.
Навстречу движению кашки подается вода или жидкое крахмальное молоко
через вал 5, который вращается внутри вала 3. Струйный ротор-ороситель
состоит из коллектора 7 и разбрызгивающих сопел 6. Привод 4 обеспечивает
опережение вращения ротора-оросителя на 50 с-1 по сравнению с частотой
вращения барабана 2. Вода под давлением 0,2…0,25 МПа образует против
движе-ния кашки как бы водяной шпек, задерживающий ее продвижение по
ситу и способствующий отмыванию свободного крахмала.
Рис. 53. Барабанно-струйное сито
Центробежно-лопастное сито ЦЛС (рис. 54) по своему устройству напоминает
центробежный насос. Лопатки рабочего колеса заменены на сита-пластинки,
вогнутые по направлению вращения. Под каждым ситом расположено три
маленькие камеры. Кашка по трубе 3 через щелевидные отверстия 1
поступает в ротор 2 под давлением, которое развивается благодаря
центробежной силе, и течет по ситам 5. Крахмальное молоко процеживается,
попадает в камеры, расположенные под ситами, и выводится через отверстия
6 в неподвижной стенке 4. Мезга перемещается по поверхности сит от
центра аппарата и выбрасывается под ротором. Для отмывания свободного
крахмала кашку последовательно обрабатывают на барабанно-струйном и
центробежно-лопастном ситовых аппаратах и направляют на повторное
измельчение (перетир), после чего ее вновь промывают на БСС и ЦЛС. После
выделения мезги на ситовых аппаратах или гидроциклонах крахмальная
суспензия содержит некоторое количество мелкой мезги (4…8 %),
водорастворимых веществ
(0,1.-0,5 %) и сильно разбавленного картофельного сока. Поэтому ее
подвергают рафинированию на центробежных ситах, гидроциклонах или
дуговых ситах. Концентрация крахмальной сус-пензии, поступающей на
рафинирование, должна быть 12…14 а концентрация рафинированной
суспензии — 7—9 %.
Рафинирование крахмальной суспензии. Рафинирование на центробежных ситах проводят в две ступени, после чего крахмальную суспензию подают на пеногасящее устройство, а затем на песковые гидроциклоны для удаления песка. Полученную сгущенную суспензию подают в гидроциклоны для промывки крахмала, которую проводят в три ступени. Далее крахмал обезвоживают на вакуум-фильтрах и высушивают.
Гидроциклоны (рис. 55) представляют собой батарею микрогидроциклонов. Принцип действия этих аппаратов прост. Крахмальное молоко под давлением 0,15 МПа поступает в аппарат тангенциально по касательной по трубе 2, за счет чего поступательное движение продукта преобразуется во вращательное, развивается большая центробежная сила, в результате действия которой тяжелые частицы отбрасываются на внутреннюю поверхность конуса и сползают вниз к дюзу сгущенного схода 1. Легкая фракция продукта (жидкий сход) вытесняется сгущенной фракцией, поднимается к дюзу жидкого схода 3 и выводится из него. Габариты микрогвдроциклонов зависят от размеров частиц разделяемой смеси. В картофелекрахмальном производстве применяют микрогмдроциклоны с внутренним диаметром цилиндрической части 20 мм, высотой конуса 92 мм и углом конуса около 12й. Диаметр входного круглого сопла 3,3 мм. Производительность одного микрогидроциклона невелика, поэтому их объединяют в мультициклоны — батареи гидроциклонов, состоящих из большого количества параллельно работающих микрошдроциклонов. На производстве работают станции гидроциклонов СГ-4М1 (производительностью 100 т/сут картофеля) и СГ-5 (производительностью 200 т/сут картофеля).
Рафинирование крахмальной суспензии
можно проводить также на луговых ситах. Слабонапорное луговое сито марки
РЗ-ПРД (рис. 56) состоит из ситовой поверхности 3, укрепленной на рамке,
вставленной в корпус I Продукт под небольшим давлением
через питатель 2 поступает сверху на ситовую поверхность. Крахмальная суспензия проходит сквозь сито и собирается в корпусе 1, а мезга сползает в нижнюю часть ситовой поверхности и выводится из него.
Процесс рафинирования крахмальной суспензии ведут в две ступени.
Мелкую мезгу промывают на ситах в три ступени. Чтобы получить крахмальное молоко достаточно высокой концентрации, на ситовой станции завода многократно используется разбавленное крахмальное молоко, а процесс ведут по принципу противотока.
Рис 54. Центробежно-лопастное сито ЦЛС
Выход и коэффициент извлечения крахмала. Выход картофельного крахмала это отношение полученного крахмала к массе переработанного сырья, выраженное в процентах. Выход крахмала зависит от его содержания в перерабатываемом сырье и потерь с мезгой и сточными водами. В среднем выход крахмала равен 15,7 %, потери крахмала составляют 2,8 %.
Отношение массы полученного крахмала к массе крахмала,
содержащегося в переработанном сырье, выраженное в процентах, называется коэффициентом извлечения крахмала. Он составляет 82-88 % и характеризует качество работы завода.
Качество сырого картофельного крахмала. Сырой картофельный крахмал в зависимости от содержания в нем влаги подразделяется на две марки: А (содержание влаги 38…40 %) и Б (содержание влаги 50…52 %). Крахмал каждой марки делится на три сорта. Качество его должно соответствовать требованиям отраслевого стандарта ОСТ 18-158. Крахмал I и II сортов должен иметь однородный белый цвет и залах, свойственный крахмалу, наличие постороннего запаха не допускается. Крахмал Ш сорта может быть сероватым, без прожилок и вкраплений, в нем допускается слабокислый, но незатхлый запах. Показатели качества сырого картофельного крахмала приведены в табл. 15.1.
Таблица 15.1
Из-за высокого содержания влаги сырой картофельный крахмал не может долго храниться, он закисает и поэтому его перерабатывают в сухой крахмал, бескислотные декстрины, модифицированные крахмалы, патоку, глюкозу и др. При необходимости сырой картофельный крахмал хранят в течение некоторого времени наливным способом или в складах, утрамбовывая и заливая его водой. Наиболее надежный способ — хранение его в замороженном состоянии. Однако при хранении в крахмале протекают микробиологические процессы, приводящие к появлению кислого запаха, увеличению кислотности, нарастанию растворимых веществ и снижению сухих веществ крахмала.
Использование побочных продуктов. Важнейшими задачами, стоящими перед крахмал о-паточной отраслью, являются комплексное и наиболее полное использование сухих веществ картофеля при выработке из него крахмала, снижение расхода свежей
воды на технологические нужды и, как следствие, уменьшение количества сточных вод, загрязняющих окружающую среду.
Побочные продукты картофелекрахмального производства — мезга и картофельный сок. Из 25 % сухих веществ картофеля извлекается 15,7 % крахмала, остальные 9,3 % сухих веществ распределяются примерно поровну между мезгой и картофельным соком. Картофельный сок содержит 5…7 % сухих веществ, в состав которых входит до 40 % азотистых веществ, 20…25 % растворимых углеводов, 9…12 % минеральных веществ, 3…5 % крахмала, около 3 % жира. Азотистые вещества картофельного сока на 50 % представлены белками, в соке содержится до 20 аминокислот, в том числе незаменимые (лизин). В состав золы входят оксид калия, соли фосфорной кислоты, кальция и магния. Обнаружены также железо, сера, хлор, цинк и другие элементы.
Сухие вещества мезги состоят (%): из крахмала — 45…50, клетчатки —- 25…30, растворимых углеводов — 25…30, белков —
5, минеральных веществ — 5…6. С целью рационального использования наиболее перспективно перерабатывать картофельный сок и мезгу в углеводно-белковый гидролизат и белковый корм. Для этого смесь мезги и картофельного сока с содержанием сухих веществ 8… 12 % разваривают при температуре выше 100 °С, в результате чего около 30…40 % белковых веществ сока коагулирует. Затем смесь охлаждают до температуры 62…64 “С, вносят ферментный препарат и ведут осахаривание крахмала мезги в течение 2,5…3 ч. Образующиеся редуцирующие вещества переходят в жидкую фазу. Смесь фильтруют. Жидкую фазу направляют на уваривание до содержания сухих веществ 50 %. Полученный углеводно-белковый гидролизат представляет собой густую коричневую жидкость с приятным запахом. В его состав входят глюкоза, мальтоза, сахароза и ряд аминокислот. Гидролизат может быть использован в хлебопечении в качестве заменителя красного ржаного солода при выпечке некоторых сортов хлеба, а также в качестве биостимулятора при выращивании кормовых дрожжей.
Осадок, полученный при фильтровании (белковый корм), направляют в сушилку, где он высушивается до содержания влаги 10 %.
В настоящее время мезга в сыром и силосованном виде широко используется в качестве корма для животных. Она также может быть использована при комбинированном способе производства крахмала и спирта. Высушенная, размолотая и просеянная сквозь сито с размером ячеек 0,1×0,1 мм мезга содержит
75…76 % крахмала и может быть использована для выработки мальтозной патоки, декстринового клея и др.
содержание .. 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 ..
Технология производства картофельного крахмала (стр. 3 из 4)
1.2 Получение сухого крахмала
Сухой крахмал — это готовая продукция крахмальных заводов, который хорошо хранится и транспортируется, не изменяя своих свойств. Равновесная влага сухого картофельного крахмала 20 %, кукурузного— 13%. Содержание влаги в сыром крахмале 52%, причем на долю свободной влаги приходится 12…15%, на долю сорбционно связанной— 35…38 %. Тепловая обработка крахмала при повышенной исходной влажности может привести к значительным изменениям его свойств: растрескиванию крахмальных зерен, частичной клейстеризации крахмала, потере блеска, снижению вязкости крахмального клейстера. Поэтому процесс сушки крахмала ведут в условиях, не допускающих его перегрева.
Принципиальная технологическая схема производства сухого крахмала состоит из следующих операций: подготовки суспензии крахмала к механическому удалению избыточной влаги; механического обезвоживания крахмала; сушки и отделки сухого крахмала (дробление, просеивание и упаковывание).
Подготовка суспензии крахмала к механическому удалению избыточной влаги. Сырой крахмал разводят водой и получают крахмальное молоко с содержанием 12…14 % сухих веществ, затем на ситах отделяют крупные механические примеси, которые могли попасть при транспортировании и погрузке. Далее суспензию обрабатывают на капроновых ситах для удаления мелкой мезги и на гидроциклонах для отделения песка. Очищенный крахмал в виде крахмальной суспензии концентрацией 36…38 % направляют в цех для получения сухого крахмала.
Механическое обезвоживание крахмала. Способствует экономии расхода теплоты на сушку и получению готового продукта высокого качества. Для этой цели используют фильтрующие горизонтальные непрерывно действующие центрифуги (ФГН) или вакуум-фильтры. После центрифугирования содержание влаги в картофельном должно быть 36…38 %.
Сушка крахмала. Крахмал сушат в сушилках различных систем, используя в качестве теплоносителя подогретый воздух. Наибольшее распространение получили пневматические сушильные установки ПС-15 (рис.3), в которых обеспечивается хороший контакт крахмала с теплоносителем. Так как процесс сушки протекает очень быстро, сушилки получили название сушилок мгновенного действия. Обезвоженный на центрифугах крахмал через смеситель-питатель 4 поступает в рыхлитель 3, где смешивается с горячим воздухом, предварительно очищенным в фильтре 1 и подогретым в калорифере 2. За счет вакуума, создаваемого вентилятором, крахмаловоздушная смесь поднимается в трубу 5, где происходит высушивание. Недосушенные комочки крахмала возвращаются в смеситель-питатель -/через карман 6. Высушенный крахмал осаждается в аэроциклонах 7 и через шлюзовые затворы 8 поступает в сборный шнек 9 и бурат 10, транспортирующий воздух очищается в скрубберах 11 и удаляется из сушилки. Отделка сухого крахмэлз Из сушилки крахмал выхолит температурой 55…60 °С и подается в специальный бурат-охладитель. Охлажденный крахмал поступает в бункер-смеситель, а затем в центробежный бурат для разрушения основной массы комочков крахмала, образовавшихся в процессе сушки. Далее крахмал просеивается в призматическом бурате и поступает на фасование. Сходы с буратов (неразрушенные комочки крахмала) направляют в мельницу для измельчения и последующего просеивания. Этот крахмал оценивается уже как крахмал II сорта. Полученный сухой картофельный и кукурузный крахмал должен отвечать требованиям соответствующих ГОСТов.
рис.3. Схема пневматической сушильной установки ПС-15
1.3 Получение модифицированных крахмалов
Для различных отраслей промышленности кроме обычного сухого крахмала из картофеля и кукурузы выпускают крахмалы с измененными природными свойствами, так называемые модифицированные крахмалы. Такие крахмалы получают за счет физических, химических и биохимических воздействий на исходный крахмал. В процессе обработки нативный крахмал претерпевает следующие основные превращения: расщепление (деполимеризация) полисахаридных компонентов крахмала с сохранением или без сохранения зернистой структуры; увеличение количества существующих или появление новых функциональных групп; перестройку структурных полисахаридных цепей, сопровождающуюся расщеплением полисахаридов крахмала; взаимодействие гидроксильных групп крахмала с различными химическими веществами с образованием эфирных связей и присоединением их остатков; одновременную полимеризацию сахаридов из крахмала и других мономеров (сополимеризация) с образованием новых соединений, цепи которых состоят из разнородных звеньев (сополимеров). Если полимеризуются не мономеры, а крупные однородные участки их цепей (блоки), продуктом синтеза являются блок-сополимеры. Модифицированные крахмалы получают в результате одного, двух и более указанных превращений, которые могут протекать одновременно или последовательно.
По характеру изменений все модифицированные крахмалы условно делят на две группы: расщепленные и замещенные крахмалы (эфиры и сополимеры крахмала).
1.3.1 Расщепленные крахмалы
Эти крахмалы называют еще жидкокипящими, так как клейстеры таких крахмалов имеют низкую вязкость. Крахмалы этой группы получают путем расщепления полисахаридных цепей, воздействуя на крахмал кислотой, окислителями, амилазами, некоторыми солями и т. д. В результате указанных воздействий происходит хаотичное или направленное расщепление глюкозидных и других связей, уменьшается молекулярная масса, возникают внутренние и межмолекулярные связи, появляются новые карбонильные и карбоксильные группы. Может происходить частичное нарушение структуры зерен крахмала. Расщепленные крахмалы находят очень широкое применение. Например, крахмалы, модифицированные кислотой, отличаются высокой растворимостью, они образуют жидкий и прозрачный клейстер, способный при охлаждении давать прочный студень. Такой крахмал используют в полиграфии при проклейке бумаги для улучшения качества печати и увеличения ее прочности, в пищевой промышленности — для приготовления желейных конфет, восточных сладостей и других продуктов, а также в химических анализах в качестве индикатора.
Окисленные крахмалы.
Их получают путем воздействия на крахмал перманганатов, пероксидов, йодной кислоты и ее солей и других соединений. В результате взаимодействий с перечисленными соединениями происходит гидролитическое расщепление глюкозидных связей с образованием карбонильных групп, окисление спиртовых групп в карбонильные, а затем в карбоксильные. Степень окисления зависит от условий проведения реакции и расхода реагента. Эти крахмалы также отличаются способностью давать жидкие клеистеры с высокой стабильностью при хранении. При окислении картофельного или кукурузного крахмала перманганатом калия в кислой среде получают крахмал, используемый в качестве заменителя агара или пектина в производстве кондитерских изделий, стабилизатора в производстве мороженого, продуктов молочной и пищеконцентратной промышленности. Его применяют также в текстильной промышленности. При использовании в качестве окислителя бромата калия, перманганата калия и гипохлорита кальция получают крахмал с невысокой степенью окисления. Такой крахмал используется в хлебопечении. Он улучшает физические свойства теста, повышает газоудерживающую способность, позволяет сократить время брожения опары, при этом качество хлеба улучшается: увеличивается объемный выход, улучшается структура пористости мякиша, замедляется процесс очерствения хлеба. Окисленные крахмалы находят также широкое применение в бумажной промышленности для проклейки бумаги, в прачечных — для подкрахмаливания белья, в строительной промышленности — для производства изоляционных материалов.
Набухающие крахмалы.
К группе набухающих относят модифицированные крахмалы, полученные при влаготермической обработке, которая вызывает частичное или полное разрушение структуры крахмальных зерен. В суспензию крахмала вводят химические реагенты (алюминиево-калиевые квасцы, соли фосфорной кислоты, метилцеллюлозу и другие реагенты в зависимости от назначения получаемых крахмалов), выдерживают в течение некоторого времени при определенной температуре и подают на вальцовые сушилки для клейстеризации и сушки. Крахмал сушат в тонком слое, затем пленки срезают с барабана, измельчают, просеивают и фасуют. Набухающие крахмалы широко используют для технических целей в нефтяной и газовой промышленности, в производстве бумаги, для брикетирования кормов. В пищевой промышленности их применяют для производства пудингов быстрого приготовления, безбелковых продуктов (хлеба, макарон), для стабилизации влаги кондитерских пен. В этом случае химические реагенты при их производстве не используются.
Экструзионные крахмалы и крахмалопродукты.
По своим свойствам к группе набухающих крахмалов относят также экструзионные крахмалы и крахмалопродукты. Но по методу обработки это крахмалы, полученные в условиях интенсивной влаготермической обработки при повышенных (до 35 %) влажности и температуре (до 200 °С) и значительном механическом воздействии. В результате такой обработки зерна крахмала теряют свою первоначальную структуру и свойства, что позволяет получать новые виды продуктов. Крахмалопродукты этой группы получают на экструзионных установках и используют для получения новых видов крахмалобелковых продуктов, капсулирования летучих веществ, пряностей и др. в матрице из крахмала.
1.3.2 Замещенные крахмалы
К группе замещенных крахмалов и сополимеров крахмала относятся крахмалы, свойства которых изменяются в результате присоединения химических радикалов или совместной полимеризации с другими высокомолекулярными соединениями. Получение модифицированных крахмалов, таких, как простые и сложные эфиры и сополимеры крахмала, основано на возможности концевых редуцирующих групп, спиртовых групп у второго, третьего и шестого углеродных атомов глюкозных остатков вступать в реакции замещения с различными органическими и неорганическими соединениями.
Технология производства картофельного крахмала (стр. 4 из 4)
Фосфатные крахмалы.
К ним относятся монокрахмалофосфаты, когда одна гидроксильная группа глюкозного остатка этерифицирована одной из кислотных групп остатка фосфорной кислоты или ее солей, и дикрахмалофосфаты, когда гидроксилы глюкозных остатков разных цепей взаимодействуют с двумя кислотными группами фосфорной кислоты или ее солей. Фосфатные крахмалы образуют клеистеры, стабильные к замораживанию, поэтому их используют при производстве продуктов, длительное время сохраняемых в замороженном виде, в производстве мучных кондитерских изделий, майонезов, кремов, соусов, продуктов детского и диетического питания. Фосфатные крахмалы находят также широкое применение в технических целях. Дикрахмалофосфаты амилопектиновых крахмалов повышают качество фруктовых начинок для пирогов, их используют в качестве загустителей и стабилизаторов консервируемых продуктов, подвергающихся стерилизации.
Ацетилированные крахмалы (ацетаты крахмала).
Для приготовления этих видов модифицированных крахмалов используют ледяную уксусную кислоту, уксусный ангидрид и другие реагенты. Процесс ацетилирования комбинируют с введением специальных реагентов, обеспечивающих появление поперечных связей, что улучшает устойчивость клейстеров к действию высоких температур, к перемешиванию и низким значениям рН. Такие крахмалы используют при производстве консервированных, замороженных, сухих продуктов питания. Ацетилированные крахмалы применяют в текстильной промышленности и бумажном производстве.
Сополимеры крахмала.
Эту разновидность модифицированных или поперечносвязанных крахмалов получают путем образования между двумя полисахаридными цепочками поперечных связей. Образования поперечных связей добиваются с помощью различных химических реагентов: формальдегида, эпихлоргидрина, триметафосфата натрия. При введении незначительного количества радикалов свойства крахмалов резко изменяются — повышаются вязкость и стабильность клейстера, снижается растворимость, усиливается способность образовывать пленку и т. д. Сшитые крахмалы используют в пищевой, бумажной, текстильной промышленности для повышения устойчивости материалов при тепловой или механической обработке.
Заключение
Растения, являющиеся источниками крахмала, всегда были важной частью рациона питания человека, дающей 70-80% потребляемых калорий. Благодаря широкой распространённости этих растений, а также из-за низкой стоимости, лёгкости модификации и возобновляемости источников неудивительно, что нашлось много способов непищевого применения крахмала. В настоящее время крахмал используется в адгезивах, связующих, покрытиях, пенах, наполнителях, флокулянтах, пластиках, клеях и модификаторах вязкости.
Крупнейшим потребителем крахмалов является бумажная промышленность, получающая более 60% всего производимого крахмала. Ещё 15% использует пищевая промышленность и столько же — все остальные, вместе взятые, потребители. Адгезивы на основе крахмала составляют приблизительно 60% от общего количества натуральных адгезивов. В последние два десятка лет пластики на основе крахмала нашли применение в качестве упаковочных материалов, плёнок для мульчирования и составов для изготовления одноразовых изделий.
Литература
1. Безотходная технология переработки картофеля/ И. И. Паромчик, Ф. И. Субоч, Е. Н. Скачков — Минск: Наука и техника, 1990. — 136 с.
2. Бутковский В. А., Нерко А. И., Мельников Е. М. Технология перерабатывающих производств. — М.: Интеграф сервис, 1999. — 472 с.
3. Кузнецова Н. А. Переработка плодов, овощей и картофеля/ Справочное пособие. — Минск: Уражай, 1993. — 344 с.
4. Марх А. Г., Зыкина Т. Ф., Голубев В. В. Технохимический контроль консервного производства. — М.: Агропромиздат, 1989. — 304 с.
5. Николаева A.M., Лычников Д. С., Неверов А. Н. Идентификация и фальсификация пищевых продуктов/ Товарный справочник. — М.: Экономика, 1996. —109 с.
6. Справочник по качеству овощей и картофеля/ Под ред. проф. С. Ф. Полищук — Киев: Урожай, 1991. — 224 с.
7. Справочник цеха малой мощности по переработке плодов и овощей/ Под ред. Э. С. Горенькова, ВНИИКОП. — М.: Видное, 1993. — 104 с.
8. Волкинд И. Л. Промышленная технология хранения картофеля, овощей и плодов. — М.: Агропромиздат, 1989.
9. Дементьева М. И. Болезни плодов, овощей и картофеля при хранении. — М.: Агропромиздат, 1988.
10. Дьяченко В. С. Хранение картофеля, овощей и плодов. — М.: Агропромиздат, 1987.
11. Момот В. В., Балабанов В. В. Механизация процессов хранения и переработки плодов и овощей. — М.: Агропромиздат, 1988.
12. Скрипников Ю. Г. Прогрессивная технология хранения и переработки плодов и овощей. — М.: Агропромиздат, 1989.
13. Технология переработки продукции растениеводства / Под ред. Н. М. Личко. — М.: Колос 2000 Серия «Учебники и учеб. Пособия для студентов ВУЗов».
14. Г. Н. Кругляков; Г. В. Круглякова. Товароведения продовольственных товаров. Изд. Центр «Март» Ростов на Дону 2000.
