Производства крахмала технология: Технология производства крахмала – Бизнес по производству картофельного крахмала

Учебно-методическое пособие на тему: ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА КАРТОФЕЛЬНОГО КРАХМАЛА учебное пособие

ТОГБОУ СПО «Жердевский колледж сахарной промышленнояти»

Чаусова Оксана Анатольевна

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА КАРТОФЕЛЬНОГО

КРАХМАЛА

Электронное учебное пособие

Жердевка

2013

Рецензенты:

Цикловая комиссия спецдисциплин

ФГОУ СПО «Жердевский колледж сахарной промышленности;

Преподаватель спецдисциплины Чаусова О. А..

Прокофьева Е.Ю., менеджер по качеству ОАО «Знаменский сахарный завод» — филиал  «Жердевский»

Печатается по решению методического совета ФГОУ СПО «Жердевский колледж сахарной промышленности»

Чаусова О. А.

Руководство по технологии производства картофельного крахмала по ПМ.03 Производство крахмала: учеб.пособие /О. А .Чаусова; Федер. агентство по образованию, Жердев. колледж сах. пром.-Жердевка: Жердевский колледж сахарной промышленности, 2013.- 15 с.

Изложен ходтехнологии производства картофельного крахмала по ПМ.03 Производство крахмала,.

Электронное учебное пособие составлено в соответствии с рабочей программой профессионального модуля ПМ.03 Производство крахмала для специальности 260105 Технология сахаристых продуктов.

Для студентов 2 курса специальности 260105 Технология сахаристых продуктов.

ТОГБОУ СПО «Жердевский колледж сахарной промышленнояти»

Чаусова Оксана Анатольевна

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА КАРТОФЕЛЬНОГО

КРАХМАЛА

Утверждено методическим советом колледжа в качестве электронного учебного пособия

Жердевка

2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение                                                                                                                               5

1. Крахмал, его строение и свойства. Картофель как сырье для производства крахмала                                                                                                                           6
2. Подача картофеля в завод и очистка его от примесей                                                 7
3. Схема переработки картофеля с использованием гидроциклонной установки

для выделения крахмала                                                                                                 9

4. Нарушения в работе ПГУ и меры по устранению                                                      12
5. Хранение сырого картофельного крахмала                                                                14

Литература                                                                                                                          15

ВВЕДЕНИЕ

Крахмал является резервным питательным веществом растений. Он в больших количествах накапливается в семенах, клубнях и корнях многих растений. Крахмал образуется в результате фотосинтеза углеводов в наземных частях растений под действием лучей солнца. В зернах риса, кукурузы, пшеницы, сорго, ржи и других культур содержится 65—80 % крахмала, в клубнях картофеля — 8—29%. Производство крахмала и крахмалопродуктов осуществляется на предприятиях крахмало-паточной промышленности.

В нашей стране крахмал вырабатывают главным образом из кукурузы и картофеля.

Крахмал и крахмалопродукты имеют важное народнохозяйственное значение.

Сухой крахмал широко используется для приготовления киселей, пудингов, соусов, колбас, бисквитов, пирожных, в макаронном и кондитерском производствах.

Крахмальная патока является основной составной частью карамели, применяется при изготовлении варенья, джемов, ликеров, сиропов, фруктовых вод, для улучшения качества хлебопекарных изделий и консервов.

Глюкоза используется в медицине для внутривенного вливания и как добавка в пищу для тяжелобольных, для производства антибиотиков, ферментных препаратов, витаминов, мороженого, кексов и других сладких блюд.

Крахмал и его производные до сих пор применяются в текстильной промышленности для шлихтования и аппретирования тканей, для загустки печатных красок, в бумажной промышленности, для производства асбеста, красок, спичек, различных видов клеев, при флотационном обогащении руд и в литейном производстве, при бурении скважин и малярно-отделочных работах.

1. Крахмал, его строение и свойства. Картофель как сырье для производства крахмала.

1. Крахмал, его строение и свойства.

Крахмал – это природный углерод накапливаемый в клетках растений в виде крахмальных зерен и выделяемый из крахмалосодержащего сырья при его переработке.

Химическая формула крахмала (С6Н12О5)n. Буква n (энажды) означает число полимерных цепей.

В состав крахмала входят: амилоза (внутренняя часть крахмального зерна) – 10 — 20% и амилопектин (оболочка крахмального зерна) – 80 — 90%.

Амилоза имеет линейное или малоразветвленное строение, хорошо растворима в воде.

Амилопектин имеет разветвленное строение, нерастворима в воде, лишь набухает.

Физические свойства:

Крахмал безвкусный, белый порошок. При сжатии крахмала в руке слышится “хруст” вызванный трением частиц.

Химические свойства:

Крахмал не растворим в холодной воде, в горячей образует клейстер (это коллоидный раствор, который образуется при нагревании крахмальной суспензии). Процесс образования клейстера называют процессом клейстеризации. Также к химическим свойствам крахмала относят гидролиз – это процесс расщепления молекул крахмала до глюкозы при нагревании под действием воды в присутствии катализаторов (ферментов или кислот).

Охлажденный крахмальный клейстер при добавлении раствора йода дает синее окрашивание, которое при нагревании исчезает. Эта реакция считается качественной реакцией на крахмал.

2. Ботаническое описание картофеля.

Картофель это цветковое многолетнее растение. Надземная часть картофеля представляет собой куст стеблей, подземная часть состоит из побегов 1 и отводящей от них корневой системы 3. На концах побегов образуются клубни 2. Ту часть клубня, где он соединяется с побегом называют основанием, а противоположную вершиной. Клубни покрыты кожурой, которая служит для защиты от повреждения, высыхания, проникновения микроорганизмов. На кожуре по спирали расположены глазки с 3-5 почками, из которых образуются ростки.

Размножается картофель клубнями.

 3. Строение и химический состав картофеля.    

 Клубень картофеля имеет следующее строение:

Верхним слоем является кожура (кожица) 1, затем идут несколько слоев опробковевших мертвых клеток (перидерма) 2, сосудисто-волокнистое кольцо 3, клетки этого кольца заполнены клеточным соком, в котором свободно плавают зерна крахмала. Затем идет внешняя сердцевина 4 (это основная крахмалосодержащая часть клубня), внутренняя сердцевина 5 (в ней содержится крахмала меньше количество).

Химический состав клубня:

Картофель состоит из 75% воды и 25% сухих веществ. В состав сухих веществ входят: крахмал – 18,5%, азотистые органические вещества (белки, аминокислоты, амиды и т.д) – 2,1%, безазотистые вещества (целлюлоза, пектиновые вещества, жир и т.д.) – 3,5%, минеральные вещества (зола, витамины и т.д) – 0,9%.

2. Подача картофеля в завод и очистка его от примесей.

1. Хранение картофеля.

Предприятие перерабатывающие картофель работают сезонно. До подачи на производство картофель хранят в буртах или закрытых складах при температуре 2-8 оС. При температуре 1-0 оС в клубнях усиливается воздействие ферментов на крахмал, они превращают его в сахар, в результате чего картофель становится сладким на вкус. На хранение закладывают только здоровые клубни диаметром не менее 30 мм. В мелких клубнях больше содержится клетчатки, что затрудняет технологию вымывания свободного крахмала из кашки и мезги, ухудшает его качество. При хранении картофель дышит. У поврежденных клубней процесс дыхания усиливается, что приводит к потерям крахмала. Хранить картофель свыше 5-7 месяцев нецелесообразно, т.к. это приводит к потерям сухих веществ, в том числе крахмала.

Во время хранения картофель предохраняют от солнечного света, т.к. под его влиянием клубни грубеют, прорастают, зеленеют, увеличиваются потери крахмала. В зеленых клубнях увеличивается содержание соланина, он ядовит и при взаимодействии с водой дает обильную пену.

При хранении различают три периода:

Лечебный (15-30 суток):

В этот период картофель хранят при температуре 12-20оС, относительной влажности 85-95% и достаточном притоке свежего воздуха. В таких условиях поврежденные места клубней быстро затягиваются защитным опробковевшим слоем.

Охлаждение (25-40 суток):

После затухания жизненных процессов начинается второй период. Он заключается в ежесуточном понижении температуры от 12-20оС до 2-4оС.

Основной:

Он начинается с окончанием снижения температуры до 2-4оС и продолжается до конца хранения и реализации картофеля. В течении всего периода температура в бурте должна быть 2-4оС при относительной влажности 80%.

При обнаружении в буртах гнилого или подмороженного картофеля его немедленно направляют на переработку.

2. Подготовка картофеля к переработке.

Поступающий в производство картофель всегда загрязнен землей, песком, соломой, камнями, поэтому его необходимо отмыть.

Из склада картофель подают в завод с помощью гидравлического транспортера. Для транспортирования картофеля в него непрерывно подают воду. Над гидротранспортером установлены камнеловушки и соломоловушки, где водно-картофельная смесь освобождается от тяжелых и легких примесей.  Затем картофелеводяная смесь подается на водоотделитель, где происходит отделение воды от картофеля. Транспортерно-моечную воду направляют на очистку от механических примесей отстаиванием, а картофель  поступает в картофелемойку. В

мойке картофель должен быть отмыт от частичек почвы и песка, оставшихся на поверхности клубней, которые в дальнейшем могут перейти в крахмал и ухудшить его качество. Остаточное содержание грязи в отмытом картофеле не должно превышать 0,1%. После отделения грязи и других посторонних примесей картофель через автоматические весы и шнек-дозатор поступает на измельчение в картофелетерки.  

Гидротранспортер представляет собой желоб определенной формы длиной 100÷150 м, расположенного под определенным уклоном на котором расположены регулирующие шиберы. Желоб гидравлического транспортера изготавливают из бетона, железобетона, металла или дерева.

Соломоловушка типа ССЦ-700. Она имеет прямоугольный каркас, внутрь которого вмонтированы бесконечно движущиеся цепи. К цепям шарнирно прикреплены грабельные устройства, состоящие из отдельных пластин. Грабли двигаются навстречу картофелеводяной смеси. Захватывают легкие примеси и поднимают их наверх. В верхнем положении грабли, ударяясь при движении об угольники, наклоняются, многократно встряхиваются, а уловленные примеси падают в лоток, откуда они удаляются.

Ротационная камнеловушка типа ЛТП-62 представляет собой вращающийся перфорированный барабан, к наружной и внутренней поверхностям которого приварены ленточные винтовые лопасти. Со стороны поступления картофелеводяной смеси к перфорированному барабану прикреплен кольцевой приемник для тяжелых примесей, которые сбрасываются в лоток. Барабан с помощью спиц насажен на вал и вращается от приводного устройства.                                                       При движении картофелеводяной смеси через камнеловушку тяжелые примеси оседают на внутренней поверхности перфорированного барабана, а мелкие проскакивают через отверстия барабана на дно корпуса и продвигаются винтообразными лопастями навстречу потоку к приемнику.

Картофелемойка КМЗ-57М, состоит из трех отделений. Первое отделение представляет собой моечное корыто с ситчатым полуцилиндрическим дном, под которым имеется сплошное дно. Внутри корыта вращается вал с деревянными кулаками при помощи которых свекла перемешивается, отмывается от грязи и продвигается вдоль корыта. Грязь и песок проходят через решетку и собираются в трех песколовушках, а камни улавливаются камнеловушками. Перемешивающее устройство первого отделения расположено ниже уровня воды, и на спокойную ее поверхность над кулаками всплывают легкие примеси (солома, ботва), удаляемые из мойки через перелив для уходящей грязной воды. Равномерное поступление свеклы в мойку обеспечивается шнеком и регулирующей перегородкой. Из моющей части свекла через вырез в перегородке, регулируемый шибером, попадает во второе и затем в третье отделение мойки, предназначенные для улавливания камней и выбрасывания свеклы. Черпаки первой группы перекидывают корни через перегородку, доходящую до дна, а черпаки второй группы выбрасывают вымытую свеклу из мойки. Расход воды на мойку составляет 60—100% к массе свеклы и зависит от загрязненности свеклы. Продолжительность пребывания свеклы в мойке (5—8 мин) зависит от длины гидравлического транспортера.

3. Схема переработки картофеля с использованием гидроциклонной установки для выделения крахмала.

1. Схема гидроциклонной установки для выделения крахмала.

Картофель после очистки и мойки взвешивается и поступает на измельчение в картофелетерку 1. Полученная кашка (мезга и картофельный сок) поступает на ситовые аппараты 2 для отделения картофельного сока от мезги. Мезга после ситовых аппаратов поступает на вторичное измельчение в картофелетерку 3, а затем в сборник. В этот же сборник подается картофельный сок отделенный на ситовых аппаратах. Кашка из сборника насосом подается через фильтр 4 в накопительный сборник. В этом сборнике кашка смешивается с густым крахмальным сходом второй ступени обескрахмаливающих гидроциклонов 1-3 и насосом подается на мультициклон первой ступени обескрахмаливания 5. В нем под действием центробежной силы происходит разделение кашки на густую крахмальную суспензию (нижний сход) и картофельный сок с мезгой и частью свободного крахмала (верхний сход).

Густая крахмальная суспензия (нижний сход) последовательно противоточно промывается на 8-ми гидроциклонах 5-12. Крахмальная суспензия после 12 ступени гидроциклонов разбавляется свежей водой и поступает на дуговое рафинировальное сито 7, где от нее отделяется мезга, которая возвращается на второе измельчение в картофелетерку 3. Крахмальная суспензия после сита 7 пройдя пескоциклон 6 подается на 13 ступень промывания. После 13 ступени крахмальная суспензия с содержание СВ 37-40% направляется в центрифугу 8 для отделения от нее лишней воды. Фильтрат после центрифуги возвращается в сборник перед дуговым раффинировальным ситом 7,  а полученный крахмал направляется в цех готовой продукции. Жидкие сходы с первых ступеней обескрахмаливающих и промывных гидроциклонов дополнительно обескрахмаливаются еще на трех ступенях станции 1-3.

Полученный жидкий сход (смесь мезги и картофельного сока) с последней ступени обескрахмаливающих гидроциклонов с СВ 8-9% выводится из основного производства или поступают в цех кормов.

Внедрение этой новой технологии предусматривает резкое снижение расхода свежей воды, производственных площадей, потерь крахмала в производстве.

2. Технологический режим и условия измельчения картофеля.

Измельчение картофеля это механическое разрушение тканей картофеля с целью вскрытия клеток и освобождения заключенных в них крахмальных зерен. Для этого картофель измельчают на терочных машинах. Крахмал, освобожденный из разорванных клеток, называют свободным, крахмал, оставшийся в неразорванных клетках, — связанным.                                                                                                   Отношение количества свободного крахмала к общему содержанию крахмала в картофеле, выраженное в процентах называют коэффициентом измельчения.

К = (А/А+В)100,

где А — масса свободного крахмала в 100 гр. кашке, %;

В — масса связанного крахмала в 100 гр. кашке, %,  

А+В – масса общего крахмала, гр.

С целью максимального извлечения крахмальных зерен картофель подвергается измельчению в две стадии с промежуточным отделением крахмала от кашки. Для эффективной работы вторичного измельчения кашка должна иметь концентрацию СВ = 10-12%, разница в содержании связанного крахмала в кашке до и после вторичного измельчения 3-5%

На современных предприятиях коэффициент измельчения достигает 85…95 %, в том числе 79…85 % при первом измельчении и 6…10% при повторном измельчении (перетир).

Картофелетерки типа ZT-350. Главной рабочей деталью картофелетерки является барабан 5 со сменными пилками 6, разделенными планками 7 и прижимными устройствами 2 и 3. Приближением или удалением прижимных устройств можно регулировать зазор между ними и барабаном. Закрепление пилок и планок на барабане достигается сжатием их с помощью забивных клиньев 8. Барабан закрывается кожухом 4  с питательной горловиной разделенными прокладками вращающийся в двух подшипниках качения на валу 9. Подшипники установлены на станине 1.

Принцип действия. Клубни картофеля поступают через питательную горловину в корпус терки, заклиниваются между корпусом, верхним прижимом и вращающимся барабаном и измельчаются сначала в относительно грубую кашку. Затем полученная кашка измельчается в области второго прижима и частично выталкивается через решетку в приямок под теркой. Часть кашки, не успевшая пройти через решетку, захватывается барабаном и повторно дополнительно измельчается. Полученный продукт поступает в сборник для дальнейшей переработки. Режущие кромки пилок на терочном барабане выступают над прокладками равномерно на величину 1,5 мм. На терках второго измельчения барабан набирается пилками на высоту зубьев не более 1 мм.

3. Выделение картофельного сока.

Полученная после истирания картофельная кашка представляет собой смесь, состоящую из разорванных клеточных стенок картофеля (мезги), крахмальных зерен и картофельного сока. Контакт сока с крахмалом ухудшает качество крахмала, вызывая его потемнение; снижает вязкость крахмального клейстера; способствует образованию пены, слизи и других нежелательных явлений. В связи с этим картофельный сок необходимо быстро выделить из кашки при минимальном его разбавлении. Эту операцию осуществляют на дуговом сите марки РЗ-ПРД или центрифуге типа ОГШ. Дуговое сито имеет ситовую поверхность 3, которая крепится на специальной рамке. Рамка вставлена в корпус 1. Через питатель 2 кашка под небольшим давлением подают сверху на ситовую поверхность. Крахмальная суспензия проходит сквозь сито и собирается в корпус 1, а мезга сползает в нижнюю часть ситовой поверхности, откуда и выводится из сита.

4. Промывание крахмала.

В настоящее время на многих заводах для промывания крахмала и его осаждения используются гидроциклоны. Это простые по устройству аппараты конической формы с цилиндрическим входным патрубком и насадкой для выхода жидкого продукта. Продукт, подлежащий разделению, подается тангенциально по касательной под давлением в цилиндрическую часть камеры, в результате чего возникает значительная центробежная сила, под действием которой происходит разделение продукта на легкую (жидкую) фракцию и тяжелую — крахмальные зерна.

В крахмальном производстве применяют гидроциклоны небольшого размера — микроциклоны. Производительность одного такого гидроциклона невелика и их объединяют в группы — мультициклоны.

5. Рафинирование крахмальной суспензии.

Рафинирование крахмального молока — это очистка его от большей части мелкой мезги. Молоко после отделения от него основной массы крупных частиц мезги содержит еще значительное количество мелкой мезги, поэтому его обрабатывают один или два раза на рафинировальных ситах. Рафинирование крахмальной суспензии проводится последовательно в две ступени на дуговых ситах типа РЗ-ПРД. На станции рафинирования рекомендуется применять капроновые сетки прямого плетения № 52—55 для первого рафинирования и № 61—64 для второго рафинирования крахмального молока. Крахмальное молоко после отделения мелкой мезги содержит примесь песка, который отделяют на песковых гидроциклонах.

4. Нарушения в работе ПГУ и меры по устранению.

Ненормаль-ность в работе	Причина	Методы определе-ния	Устранение причины
Временно прекращается подача кашки	Поломка в моечном отделении	Снижается давление в мультици-клонах, снижается уровень в емкостях.	Подают воду в расходный сборник и производят промывку установки без отключения. Продолжают работать на готовой кашке, при необходимости разбавляют водой.
Повышение давления в мультицик-лонах на одной или нескольких ступенях.	Забивается входное или выходное отверстие. Разорваны один или несколько мультициклонов	По манометру	Заменить разорванные мультициклоны. Остановить ПГУ и проверить наличие на данных ступенях мультициклонов сеток, если отсутствуют — поставить. Проверить работу самоочищающихся фильтров.
Снижение давления в мультицик-лонах на одной или нескольких ступенях.	Забивается сетка на входе в мультициклон.	По манометру	Остановить ПГУ и промыть сито. Обязательно останавливать установку для профилактического осмотра один раз в сутки.
На ситах рафиниро-вания большое количество мелкой мезги и пены.	Снизилось содержание свободного крахмала в кашке из-за плохой работы измельчителей и терок. Неравномерная подача кашки. Нестабильная величина давления в мультициклонах. Мало подается воды на седьмую ступень.	Визуально по ситам рафиниро-вания.	Проверить работу измельчителей, заменить барабаны на терках. Остановить ПГУ и заменить насадки на микроциклонах. Следить за наполнением накопительной емкости, за расходом в емкости, за исправностью запорной арматуры на водяной линии.
Потери свободного крахмала в мезге и в картофель-ном соке высокие.	Поступает картофель с очень высокой крахмалистостью. Слишком высок коэффициент измельчения, много мелкой мезги. Мало подается воды на 7-ю ступень мультициклонов. При остановке ПГУ в накопительных емкостях происходит расслоение кашки.	В лаборатории	Остановить ПГУ и заменить насадки на микроциклонах. Если партия картофеля не большая, разбавлять кашку до необходимого содержания крахмала. Установить причины не качественной работы терок и исправить. Проверить работу вентиля на линии подачи воды.
Крахмал с ПГУ идет с большим содержа-нием клеточного сока и мезги.	Неравномерная подача кашки, частые установки. Большая подача воды на разбавление кашки. Велики фазы нижнего схода. Забилась сетка на рафинировке.	В лаборатории. Визуально по плотности	Иметь накопительные емкости, равномерно подавать продукт, промывать сита, остановить ПГУ, заменить дюзы, проверить номер сита.

5. Хранение сырого картофельного крахмала.

1. Хранение сырого картофельного крахмала.

Сырой крахмал – скоропортящийся продукт и длительному хранению не подлежит.

Поэтому сразу после выработки его подвергают обезвоживанию на центрифугах, а затем высушивают или перерабатывают для получения других видов готовой продукции (сухой крахмал, модифицированный крахмал, декстрин, крахмальное саго, различные крахмальные патоки и глюкоза).

Сырой картофельный крахмал подлежащий длительному хранению хранят следующим способом: делают наливные склады или склады с утрамбовкой и заливкой водой.

Один из наиболее надежных способов хранения сырого крахмала-замораживание его слоями толщиной 200—250мм с предварительной утрамбовкой. После наполнения склада поверхность крахмала покрывают слоем теплоизоляционных материалов.

При закладке на хранение нельзя смешивать разносортный крахмал.

При хранении сырого крахмала его качество контролируют каждую декаду, проверяют температуру в верхнем, среднем и нижнем слоях (в разных местах) и в пробах определяют кислотность. При обнаружении нагревания сырой крахмал поливают холодной водой. Полезно добавление в воду сернистой кислоты. Если принятые меры не устраняют нагревания, то надо срочно направить крахмал на переработку.

Склады для сырого крахмала должны быть водонепроницаемыми. Необходимо содержать их в абсолютной чистоте и перед закладкой крахмала провести тщательную дезинфекцию.

2. Качество сырого крахмала

Готовой продукцией цеха сырого крахмала считается сырой картофельный крахмал, соот — ющий требованиям ОСТ 18-158—74.

В зависимости от содержания влаги различают крахмал марки А—массовая доля сухих веществ 62 %, влажность не более 40% и марки Б — массовая доля сухих веществ 50%, влажность не более 52%.

По органолептическим и физико-химическим показателям крахмал каждой марки подразделяется на I, II и III сорта.

По внешнему виду крахмал I и II сортов должен иметь однородный белый цвет, без прожилок, пятен и темных вкраплений.

Запах крахмала I и II сортов должен быть свойственным крахмалу, для крахмала III сорта допускается слабый кисловатый, но не затхлый запах.

ЛИТЕРАТУРА

1. Драгилев А.И., Дроздов В.С. Технологическое оборудование  предприятий  перерабатывающих отраслей АПК. – М.: Колос, 2001;

2. Штыркова Е.А., Сидорова Е.К, Пазирук К.И. Технология и технохимический контроль крахмало – паточного производства. – М.: Агропромиздат, 1986. – 319с.

3. Гулюк Н.Г., Жушман А.И., Ладур Т.А., Штыркова Е.А. – М.: Агропромиздат, 1985. – 240с.

4. Славянский А.А., Вовк Г.А., Жигалов М.С. Лабораторный практикум по общей технологии сахаристых веществ. Учебное пособие. – М.: Издательский комплекс МГУПП, 1999 – 124с.

 

Кукурузный крахмал. Технология производства кукурузного крахмала — Технологии крахмала

Целью процесса производства сырого кукурузного крахмала является максимальное извлечение этого полисахарида из зерна в возможно более чистом виде и с минимальным изменением его природных свойств, проведение эффективного разделения и под­готовки к переработке других ценных составных частей зерна, зародыша, оболочек, белковых веществ и растворимых соедине­ний.

Эта цель достигается в производстве путем использования следующих методов воздействия на зерно и промежуточные про­дукты, получаемые при его переработке:

• химического, физического и биологического с целью размягче­ния зерна в процессе замачивания для облегчения последующего разделения его на компоненты;

• многоступенчатого мокрого измельчения зерна с сохранением целого зародыша, минимальным разрушением оболочек зерна и максимальным освобождением из клеток зерен крахмала;

• выделения и промывания зародыша и оболочек мокрым сито­ванием;

• разделения разных по плотности и размеру частиц белка и зе­рен крахмала под действием центробежных сил с помощью бы­строходных центробежных сепараторов.

В производстве кукурузного крахмала протекают различные микробиологические процессы. В одном случае, при замачивании зерна, направленное молочнокислое брожение не только не ме­шает, но и помогает производству, однако в других, например при измельчении зерна, ситовании и разделении крахмала и бел­ка, развитие микрофлоры затрудняет работу, ухудшает качество готовой продукции.

Производство кукурузного крахмала включает следующие ос­новные технологические операция (схема):

• замачивание зерна в теплом растворе разбавленной сернистой кислоты с целью размягчения зерна и удаления из него основной части растворимых веществ;
• дробление замоченного зерна с целью выделения зародыша;
• выделение и промывание зародыша;
• тонкое мокрое измельчение зерновой кашки для освобожде­ния связанных зерен крахмала, заключенных в клетках эндо­сперма;
• выделение из крахмальной суспензии частиц оболочек зерна и стеиок клеток эндосперма, отделение от них свободного крахма­ла промыванием и мокрым ситованием;
• разделение крахмало-белковой суспензии с целью выделения взвешенных белковых веществ;
• промывание крахмала для очистки его от остатка растворен­ных в основном азотистых веществ.

Пшеничный крахмал. Технология производства пшеничного крахмала< Предыдущая		Следующая >Крахмал картофельный. Производство картофельного крахмала, технология

Крахмал картофельный. Производство картофельного крахмала, технология — Технологии крахмала

Основная задача производства картофельного крахмала — мак­симальное извлечение крахмала путем разрыва наибольшего чис­ла клеток клубня и дальнейшая очистка крахмальных зерен от нерастворимых и растворимых примесей. Весь процесс такого производства складывается главным образом из механических операций и основан на двух свойствах зерен крахмала: нераство­римости их в холодной воде и малых размерах при сравнительно большой плотности.

Рассмотрим схему получения сырого картофельного крахмала.

Клубни картофеля хорошо отмывают от почвы в специальных мойках, отделяя при этом солому, камни и другие загрязнения. Чистые клубни измельчают на терках или измельчающих маши­нах ударного действия. Полученную кашку обрабатывают на осадительных центрифугах для получения концентрированного кле­точного сока, который выводится из схемы. Такая операция долж­на быть внедрена на всех заводах. Кашку после центрифуг разбавляют жидким крахмальным молоком с сит, на которых промывалась мелкая мезга, и направляют на два первых сита, последовательно отмывающих крахмал от мезги.

С сит кашку направляют на окончательное истирание во вто­рую измельчающую машину, отмывают от свободного крахмала, а полученную мезгу направляют на механическое обезвоживание и использование в качестве корма. На последнее промывное сито для мезги поступает возвратная производственная вода после про­мывания крахмала.

Крахмальное молоко, полученное после промывания кашки поступает для отделения соковой воды на шнековые (осадительные) центрифуги. Соковую воду удаляют в ловушки, а сырой крах­мал, разбавленный свежей водой, в виде молока направляют на рафинирование в специальных ситовых аппаратах с тонкой капро­новой сеткой, отделяющей мелкие частички мезги. Мелкую мезгу обычно отдельно промывают также на ситах с капроновой сеткой, и полученное жидкое крахмальное молоко направляют для разбав­ления кашки после второго выделения клеточного сока. Мезгу ис­пользуют при производстве корма.

В рафинированном крахмальном молоке еще содержатся в не­большом количестве остатки растворимых веществ и мельчайших: частичек мезги. Поэтому его направляют на операцию окончатель­ной очистки — промывание в непрерывнедействующих гидроцик­лонных станциях. Здесь получают чистый сырой крахмал и часть крахмала с пониженным качеством. Последний перерабатывают отдельно для получения крахмала низких сортов или после тща­тельной дополнительной очистки возвращают в основную схему перед рафинированием крахмального молока.

Качество сырого картофельного крахмала должно соответство­вать требованиям отраслевого стандарта ОСТ-18-158-74. В соот­ветствии с этим стандартом различают две марки сырого крахма­ла по содержанию в нем влаги: А (38—40%) и Б (50—52%). Кро­ме того, по качеству крахмал каждой марки подразделяют на три сорта — I, II и III . Крахмал I и II сорта должен иметь однородный белый цвет и запах, свойственный крахмалу (не до­пускается наличие постороннего запаха). Крахмал III сорта может быть сероватым, без прожилок и вкраплений. В нем допускается слабо-кислый, но незатхлый запах.

Вследствие высокой влажности (38—52%) сырой картофель­ный крахмал является полуфабрикатом, и его перерабатывают, получая такие виды готовой продукции, как сухой крахмал, бес­кислотные декстрины, модифицированные крахмалы, крахмальное саго, различные патоки, глюкоза.

Для получения высококачественной готовой продукции хоро­шее качество сырья (сырого картофеля) имеет очень большое, а иногда и решающее значение. Белый цвет крахмала важен при применении его как вспомогательного материала в текстильной, бумажной, полиграфической, пищевой и друшх отраслях промыш­ленности. Большое значение для многих производств имеет вяз­кость крахмального клейстера, получаемого при нагревании смеси крахмала с водой. Особенностью картофельного крахмала, отли­чающей его от многих других крахмалов (например, получаемых из зерна кукурузы, пшеницы и др.), является высокая начальная вязкость крахмального клейстера. Однако при неправильном ве­дении технологического процесса вязкость такого клейстера может сильно уменьшиться. Главное влияние на это оказывают длитель­ное пребывание крахмальных зерен в воде, содержащей значитель­ную концентрацию клеточного сока, наличие растворенных солей кальция и магния (жесткость воды) и некоторые другие факторы. Сырой крахмал сохраняется плохо из-за высокого содержания влаги. Поэтому сразу после выработки целесообразно обезвожи­вать его (на центрифугах), а затем или немедленно высушить или перерабатывать для получения других видов готовой продукции.

Выход крахмала больше всего зависит от крахмалистости картофеля и качества его измельчения. Поскольку, как от­мечалось, картофель теряет при хранении значительное количество крахмала, его перерабатывают как можно быстрее, не допуская хранения в весенние месяцы (начиная с апреля потери крахмала заметно увеличиваются). Поэтому обычный сезон переработки картофеля продолжается 180-200 дней — с сентября по март. В весенне-летние месяцы картофель перерабатывают со значи­тельно худшими показателями. Следует стремиться довести дли­тельность сезона переработки до 120 дней.

Кукурузный крахмал. Технология производства кукурузного крахмала< Предыдущая

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ СЫРОГО КУКУРУЗНОГО КРАХМАЛА

 

содержание   ..  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  ..

 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ СЫРОГО КУКУРУЗНОГО КРАХМАЛА

Сырьем для производства крахмала служит зерно кукурузы. Содержание крахмала в нем составляет 70 % к массе сухих веществ.

Кроме крахмала в нем содержатся такие ценные в пищевом отношении вещества, как белок (10… 13 %) и жир (6,5 %), для выделения которых применяются специальные методы и оборудование, что, с одной стороны, усложняет кукурузокрахмальное производство, а с другой — позволяет выпускать важные для народного хозяйства страны дополнительные продукты — сухие концентрированные белковые корма, кукурузное масло и кукурузный экстракт.

Принципиальная технологическая схема производства сырого кукурузного крахмала приведена на рис. 57 и включает следующие основные операции: замачивание кукурузного зерна, дробление зерна, выделение зародыша, помол кукурузной кашки, отце-живание и промывание на ситах мезги и зародыша, выделение крахмала из крахмалобелковой суспензии, промывание крахмала.

 

 

 

Рис. 57. Принципиальная технологическая схема получения сырого кукурузного крахмала

 

Замачивание кукурузного зерна. Это важнейшая технологическая операция, от которой зависит выход конечного продукта. В эндосперме зерна крахмал прочно удерживается кукурузным белком — глютеном. Цель замачивания — размягчение зерна для ослабления и разрыва связей между белком и крахмалом, эндоспермом и зародышем и выведение из зерна в замочную воду большей части водорастворимых веществ, затрудняющих выделение и очистку крахмала.

Для замачивания зерна используют слабый раствор сернистой кислоты (концентрация SO2 в воде 0,15…0,20 %), чтобы исключить прорастание зерна и развитие микроорганизмов.

В процессе замачивания зерна (48…50 ч) происходят различные физико-химические и биохимические процессы. Зерно набухает. Под действием кислоты оболочки зерна становятся проницаемыми, что ускоряет переход водорастворимых веществ — сахаров, декстринов, аминокислот, частично белков, пектиновых веществ и т.п. в замочную воду.

Для ускорения химических реакций и повышения скорости диффузии химических соединений замачивание ведут при повышенной температуре (48…50 °С). К концу замачивания ферменты почти полностью инактивируются, а из микроорганизмов остаются только термофильные молочнокислые бактерии, сбраживающие сахара до молочной кислоты. Молочная кислота, в свою очередь, способствует размягчению зерна. Всего в замочную воду переходит около 6,5 % сухих веществ зерна, из них примерно 70 % (от общего содержания в зерне кукурузы) минеральных веществ, 42 % растворимых углеводов и около 16 % азотистых веществ. При этом зародыш теряет около 60 % своей массы, эндосперм — около 13… 14 %. Процесс замачивания зерна ведут в батарее замочных чанов методом противотока, позволяющим полнее извлечь растворимые вещества из зерна и получить более концентрированный экстракт.

Кукурузное зерно после замачивания может содержать некоторое количество механических примесей, которые необходимо отделить. Для этой цели используют гидроциклоны, размер которых определяется мощностью предприятия.

Дробление зерна. Кукурузное зерно дробят так, чтобы отделить зародыш, не повредив его. Зародыш — ценная составная часть зерна, содержание жира в нем составляет 55 % на сухое вещество. Чтобы полнее выделить зародыш, зерно дробят на дисковых дробилках дважды. При первом дроблении освобождается 75…85 % зародыша и 20…25 % крахмала, при втором —

15…20 % зародыша и еще 15…19 % крахмала. После первого дробления кашку процеживают на дуговых ситах и направляют в

гидроциклоны для выделения зародыша. Из гидроциклонов кашка поступает на второе дробление.

Дробилка марки ЗД2-Д-250 приведена на рис. 58. Продукт поступает через воронку 5, укрепленную на крышке 4. Основной рабочий орган дробилки — ротор, закрепленный на валу 10 и удерживаемый гайкой с лопатками 9. Под действием центробежной силы продукт попадает между двумя дисками 2 и 8. Невра-щающийся диск 2 закреплен на крышке камеры дробления 6. Оба диска снабжены пирамидальными зубьями / и 7, расположенными по концентрическим окружностям. Диск 2 может перемещаться в осевом направлении с помощью механизма 3. Вал 10 дробилки заключен в корпус 11. При вращении диска 2 кукуруза измельчается по принципу скалывания и выбрасывается в приемную камеру для измельченного зерна.

Заводы производительностью около 100 т/сут по зерну используют дробилки ударного действия марки РЗ-ПДК-100.

 

 

Выделение и промывание зародыша. Кашка, полученная после первого и второго дроблений, содержит зародыш, оболочки зерна, крахмал, глютен и водорастворимые вещества. Необходимо максимально извлечь зародыш из кашки вместе с суспензией крахмала, затем отделить его от суспензии ситованием и далее промыть на ситах для полного удаления свободного крахмала. Для выделения зародыша широко используют гидроциклонные установки. Диаметр цилиндрической части гидроциклона от 120 до 550 мм и угол конусности от 10 до 15°. Кашка под давлением 0,2…0,25 МПа подается в гидроциклон 4 (рис. 59). Под действием центробежной силы кашка разделяется на жидкую фракцию, содержащую зародыш и суспензию крахмала, и тяжелую фракцию, состоящую из частиц зерна, оболочек и частично суспензии крахмала. Жидкая фракция из гидроциклона через насадку 5 поступает в камеру 6, а тяжелая через насадку 3 и патрубок 2— в воронку 1.

Гидроциклоны такой конструкции применяют для разделения продукта после первого и второго дроблений. Важную роль для нормальной работы гидроциклонов играет концентрация крахмальной суспензии, поступающей на разделение. Так, для первого выделения зародыша продукт должен иметь концентрацию суспензии крахмала 12… 13 %, тогда часть зародыша, связанного с эндоспермом, попадет в

тяжелую фракцию и поступит на дробилку второго дробления. Для полного выделения зародыша продукт, поступающий на вторую стадию выделения зародыша, должен иметь концентрацию суспензии 14…15 %.

Жидкий сход с гидро-циклонов направляют на сита отцеживания и промывания зародыша. Для этой цели используют ситовые аппараты различных конструкций. Разделение продукта на дуговом сите типа СД-1 не требует расхода электроэнергии, процесс идет под действием центробежной силы, возникающей при движении продукта по дуге, имеющей радиус закругления 2,2…2,8 м. Дуговое сито оснащено щелевой колосниковой сеткой с шириной щели 2 мм.

 

 

 

Рис. 58. Дробилка марки ЗД2-Д-250

 

 

 

 

Рис. 59. Гидроциклон для выделения зародыша

 

Помол кукурузной кашки. Полученная после отделения зародыша кашка представляет собой смесь крупных частиц оболочек зерна, связанных с эндоспермом, дробленого чистого эндосперма, свободного крахмала и белка. Для полного высвобождения крахмала кашку подвергают тонкому измельчению, предварительно отцедив на дуговых ситах свободный крахмал, глютен и часть мелкой мезги. Полученное крахмальное молоко дважды пропускают через капроновые сита № 64…70 и направляют на рафинирование, а сходы — на измельчение.

Тонкий помол кукурузной кашки осуществляют на измельчающих машинах ударного действия марок РЗ-ПМ2-К-150 и ПМК-50.

Сущность процесса измельчения на этих машинах состоит в том, что кашка подается в быстровращающийся центробежный ротор, лопасти которого сообщают частицам продукта высокую начальную скорость и направляют их навстречу быстродвижу-щимся пальцам ударного ротора. Кашка интенсивно измельчается и с большой скоростью отбрасывается на неподвижные отражательные пальцы, при этом происходит измельчение эндосперма, а затем продукт выходит из машины.

 

Промывание суспензий. На современных заводах проводят многократное промывание продукта по принципу противотока, что позволяет минимальным количеством жидкости отмыть максимум свободного крахмала.

Отцеживание крупной мезги и ее трехкратное промывание проводят на дуговых ситах с отверстием диаметром 0,5…0,6 мм. Промытая крупная мезга не должна содержать свободного крахмала более 1,5 %.

Мелкая мезга отделяется на капроновых ситах, четырехкратно промывается и поступает на механическое обезвоживание. Содержание свободного крахмала в ней не должно превышать 4 %. Крахмальное молоко поступает на двукратное рафинирование на дуговых ситах РЗ-ПРД или СД-1М, оснащенных капроновой ситовой тканью № 67…73.

 

 

Выделение крахмала из крахмалобелковой суспензии. Рафинированное крахмальное молоко содержит 11…14 % сухих веществ, из них 88…92 % составляет крахмал, 6…10 % — белок (глютен), 0,5…1,0 % — жир, 2,5…5 % — растворимые вещества, 0,1 % — мелкая мезга, 0,2…0,4 % — зола; pH 3,8…4,2.

Глютен содержится в молоке в виде взвешенных частиц размером 1…2 мкм, плотность его значительно ниже плотности крахмальных зерен. На этом свойстве и основано их разделение. В настоящее время выделение крахмала из крахмалобелковой суспензии проводят на специальных центробежных сепараторах.

Основная рабочая часть сепаратора — ротор с пакетом конических тарелок с частотой вращения около 3000 мин-1. Зазор между тарелками составляет 1 мм, таким образом, разделение продукта идет в тонком слое.

Крахмальные зерна, более тяжелые, прижимаются к внутренней поверхности каждой тарелки, сползают в периферийную зону ротора и в виде концентрированного крахмального молока выбрасываются через разгрузочные сопла (нижний сход). Более мелкие частицы глютена как бы всплывают в уплотненном крахмальном молоке, прижимаются к наружной поверхности каждой тарелки и под давлением новых порций поступающего в ротор продукта вытесняются к его центру и оттуда по вертикальному каналу в виде суспензии низкой концентрации выводятся через сопла в верхней части ротора (верхний сход). Чтобы выделить весь глютен, обработку крахмального молока ведут на нескольких последовательно установленных сепараторах.

Промывание крахмала. Крахмальное молоко после отделения глютена еще содержит некоторое количество примесей. Поэтому крахмал дополнительно промывают на вакуум-фильтрах в две

или три стадии. Промытый крахмал содержит (% на сухое вещество): чистого крахмала 98,4…98,7 и примесей (белок, жир и пр.)

1.3…1.6. Его используют для производства сухого крахмала, крахмальной патоки, кристаллической глюкозы, модифицированных крахмалов и декстрина.

В зависимости от качества сырья, технической оснащенности завода и схемы производства выход крахмала на предприятии по производству сырого кукурузного крахмала колеблется от 60 до 66,6 % от массы безводной кукурузы. Коэффициент извлечения крахмала составляет 86…93,5 %.

 

 

Получение и использование побочных продуктов из кукурузы. Зародыш. В зерне кукурузы содержится 5…6 % (к массе сухих веществ) жира. Почти весь он сосредоточен в зародыше. Выход зародыша составляет 6…7 % к массе безводной кукурузы.

Сырой зародыш сушат до содержания влаги 2,0…2,5 %, измельчением на вальцовых станках марки ЗМ получают мятку, а затем подвергают первому прессованию на шнековых прессах. Выделенное масло поступает на рафинирование, оставшийся после прессования жмых дробят, подогревают на жаровнях и вторичным прессованием дополнительно выделяют из него масло. Выход масла составляет 2,8…3,3 % к массе безводной кукурузы.

Кукурузный экстракт. При замачивании зерна кукурузы получают кукурузный экстракт с содержанием сухих веществ 8…9 %, затем его упаривают до содержания сухих, веществ

35…40 % и используют при производстве кормов.

Кукурузный экстракт используют также при производстве

антибиотиков и при получении хлебопекарных прессованных дрожжей. Для этих целей его предварительно упаривают до содержания сухих веществ 50 %.

Глютен. При выделении крахмала из крахмалобелковой суспензии на тарелочных сепараторах в качестве жидкого схода получают белковую суспензию с содержанием сухих веществ около 1 %. Полученную суспензию разделяют на специальном оборудовании на частично сгущенный глютен и хорошо осветленную глютеновую воду. Окончательное сгущение глютена (до 12 % сухих веществ) ведут на центробежных сепараторах марки ПРП. Далее глютен механически обезвоживают на вакуум-фильтрах или фильтрах-прессах. После вакуум-фильтров содержание влаги в глютене составляет 68…72 %. после обезвоживания на фильтрах-прессах — 64…68 %. Глютеновую воду используют для различных технологических целей.

Корма. Для получения кормов используют жмых (остаток после извлечения из зародыша масла), крупную и мелкую мезгу, сечку (измельченное зерно), стержни початков кукурузы, глютен и экстракт. Мезгу и глютен предварительно механически обезвоживают до содержания сухих веществ 35…42 %. Жидкий кукуруз-ный экстракт сгущают до концентрации сухих веществ 30…35 %. Мри производстве кормов используют также фильтрационные осадки, которые получают при производстве патоки и глюкозы. Все компоненты смешивают в определенном соотношении, высушивают до содержания влаги 12 %, просеивают, отделяют ферро-примеси и отправляют на склад. Сухой кукурузный корм должен отвечать требованиям соответствующих ТУ и содержать белка

18… 19 %, крахмала 18…25, жира 7…9, золы 1…4 %.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  ..

 

 

Производство крахмала как бизнес :: BusinessMan.ru

Значение крахмала в повседневной жизни очень велико. Большинство видов используется в промышленных целях, что приводит к появлению ряда специализированных продуктов. Он необходим для изготовления кондитерских изделий, мясной продукции, применяется в медицине для изготовления лекарств и в целлюлозной промышленности. О том, что представляет собой производство крахмала, а также о его видах пойдет речь в данной статье.

Где применяют крахмал и его ценность

Это вещество является одним из самых распространенных в природе, возобновляемым и почти неограниченным ресурсом. Крахмал производится из зерновых или корнеплодов. Он в основном используется как пищевой агент, но также благодаря химической или биологической обработке легко превращается во многие полезные продукты на сегодняшний день.

Кроме продуктов питания крахмал используется для производства бумаги, текстиля, клеев, напитков, кондитерских изделий, фармацевтической промышленности и в производстве стройматериалов. Вещество обладает многими замечательными характеристиками, включая высокую вязкость пасты, ее прозрачность и максимальную устойчивость к процессам замораживания и оттаивания, которые выгодны для многих отраслей промышленности.

Производство крахмала — это рентабельный бизнес, так как в качестве относительно дешевого источника сырья чаще всего используют картофель, содержащий высокую концентрацию вещества, которое служит основой для дальнейшего производства. Переработанный сухой концентрат может сравниться по свойствам или даже превосходить аналогичные вещества, полученные из кукурузы, пшеницы, риса.

От растения до порошка

Крахмал является запасом глюкозы растений. В Европе он содержится в кукурузе, пшенице и картофеле, из которых он добывается, а также во многих других растениях: рисе, ячмене, овощах, маниоке, сладком картофеле.

Образование крахмала в растениях происходит в процессе фотосинтеза. Этот физиологический механизм позволяет производить и хранить глюкозу (элементарный сахар), необходимый для их роста и размножения. Первоначально растение ассимилирует углерод из атмосферы и превращает его в глюкозу. Формируется основная молекула. Затем ее используют для синтеза крахмальных полимеров, связанных с чистой глюкозой.

В растениях вещество выглядит как маленькие гранулы, нерастворимые в холодной воде, размером от 3 до 100 микрон. Их форма варьируются в зависимости от происхождения. В условиях производства крахмал и его производные продукты поставляются в потребительские отрасли промышленности в виде порошка, похожего на муку, или сиропов.

Основные производственные операции

Крахмальная промышленность производит более шестисот видов продуктов – от нативных крахмалов до физически или химически модифицированных, в форме сухих порошков до жидких и твердых подсластителей. Универсальность подобных продуктов такова, что они используются в качестве ингредиентов и функциональных добавок в широком спектре пищевых, непродовольственных и кормовых добавок.

Технология производства крахмала заключается в процессе разделения компонентов растения на крахмал, белок, оболочку целлюлозы, растворимые фракции, а в случае кукурузы используется также зародыш, из которого будет добываться масло. Эта первая фаза использует серию простых этапов физического разделения компонентов: дробление, просеивание, центрифугирование и т. д. Однако способы производства специфичны для каждого завода, а промышленные инструменты обычно предназначены для сырья: кукурузы, пшеницы или картофеля.

Производство крахмала переходит в следующую стадию. На втором этапе вещество, которое было извлечено, в чистом виде подвергается дальнейшей обработке. В процессе сушки оно преобразуется в так называемый нативный крахмал. Последующее изменение характеристик позволяет получить модифицированный крахмал.

Промышленное оборудование

Полностью автоматизированные производственные линии включают все этапы производства, транспортировку и упаковку. Их основное оборудование для производства крахмала будет состоять из компонентов барабанных шайб, дезонирования, расперы, десандирующих установок, систем обезвоживания, вакуумных фильтров и гидроциклонных блоков, сушилок, упаковочных машин и интерфейсов управления.

Крахмал и его типы

Крахмалы можно разделить на два типа: родные и модифицированные. Сырые крахмалы, которые все еще сохраняют первоначальную структуру и характеристики, называются родными. Такой компонент является основным продуктом, который продается в сухой порошкообразной форме под разными сортами для продуктов питания, а также в качестве фармацевтического и промышленного сырья.

Родные крахмалы получают путем выделения встречающегося в природе крахмала либо из зерновых культур, либо из корнеплодов, таких как маниока, кукуруза и патока. Они могут использоваться непосредственно при производстве определенных продуктов, например, таких как лапша. Родной крахмал можно считать основным ресурсом, который можно перерабатывать в ряд крахмальных продуктов.

Следует учесть, что данный тип вещества имеет ограниченное время использования и применяется главным образом в пищевой промышленности. Нативные гранулы крахмала легко гидратируются при нагревании в воде, быстро набухают, желатинизируются и обладают повышенной вязкостью, которая увеличивается до пикового значения с каждым последующим нагреванием.

Несмотря на эту особенность пищевая, металлургическая, горнодобывающая, ферментационная, строительная, косметическая, фармацевтическая, бумажная и картонная, а также текстильная промышленность используют родной крахмал в своей традиционной форме.

Модифицированные крахмалы

Существуют характеристики, которые недостижимы с нативным крахмалом. Модифицированный крахмал можно использовать для других вариантов промышленного применения, его получают с помощью ряда методов, химических, физических и ферментативных модификаций.

Таким образом, вещество является нативным крахмалом, который был изменен по своим физическим и/или химическим свойствам. Производство модифицированного крахмала может включать изменение формы гранулы или состава компонентов – амилозы и молекул амилопектина. Поэтому модификации проводятся на природном крахмале, чтобы придать ему свойства, необходимые для конкретных целей: сгущения, желатинизации, адгезивности или образования пленки, для улучшения удержания воды. Продукт также используется для улучшения вкуса и блеска, для удаления или придания непрозрачности.

Когда крахмал модифицирован химически или физически, свойства нативного крахмала изменяются, что делает его полезным во многих отраслях промышленности, таких как пищевая, фармацевтическая, текстильная, нефтяная и целлюлозно-бумажная.

Как образуется крахмал в картофеле

Около 75 % урожая картофеля выращивается для промышленной переработки, в результате которой производят крахмал. Он представляет собой питательные запасы многих растений. В течение вегетационного периода зеленые листья собирают энергию от солнца. В картофеле эта энергия транспортируется в виде сахарного раствора вплоть до клубней. Именно там сахар превращается в крахмал в виде крошечных гранул. Они занимают большую часть внутренней части камеры. Конверсия сахара в крахмал происходит с помощью ферментов, которые отвечают за повторное превращение запасенного вещества в сахар следующей весной.

В зимний период картофель потребляет небольшое количество своего крахмала, чтобы поддерживать жизненные функции до весны. Клубни нуждаются в хорошей циркуляции воздуха, чтобы сохранить жизнедеятельность. Пониженная температура способствует переработке собственного крахмала в сахар, чтобы снизить температуру замерзания в клеточном соке. Если этого недостаточно, клубни умирают. Поэтому картофель должен быть надлежащим образом покрыт при хранении.

Так как клубни являются основным источником картофельного крахмала, то неблагоприятные условия хранения приведут к его потере, в худшем случае — к мертвому и разбитому картофелю, который не подходит для процесса разделения крахмала.

Производство крахмала из картофеля

Процедуры, связанные с промышленным изготовлением продукта, возрастают по сложности в соответствии с конкретными потребностями каждого производителя. Производство картофельного крахмала начинается с удаления грязи, песка, гравия с клубней растения. Промывка представляет собой противоточный процесс, при этом свежая вода добавляется через напорные сопла на заключительном этапе очищения. Затем чистые клубни подвергаются дроблению в специальном контейнере.

После начинается процесс экстракции крахмала, цель которой состоит в том, чтобы открыть клетки клубней и высвободить гранулы крахмала. Экстракция происходит на вращающихся конических ситах и представляет собой противоточный процесс. Высокая центробежная сила позволяет использовать качественные ситовые пластины из нержавеющей стали, которые выдерживают истирание и химикаты. Ситовые пластины имеют длинные перфорации всего 125 микрон в поперечнике.

Производство крахмала на этом не заканчивается. Сок клеток картофеля богат сахаром и белком. При открытии клеток сок мгновенно подвергается воздействию воздуха и реагирует с кислородом, образуя цветные компоненты, которые могут прилипать к крахмалу. Во избежание процесса окисления в полученный продукт необходимо добавить двуокись серы или раствор натрия-бисульфита.

Влажный крахмал из вращающихся вакуумных фильтров сушат в флэш-сушилке с умеренным горячим воздухом. Перед доставкой крахмал просеивают на тонком сите, чтобы удалить любую пыль, сформированную в винтовых конвейерах.

Производство крахмала из кукурузы

Кукурузный крахмал – популярный пищевой ингредиент, используемый в пищевой, текстильной, фармацевтической и бумажной промышленности. Его получают из эндосперма кукурузного ядра. Производство кукурузного крахмала популярно в большинстве стран мира. Кукурузу выращивают в климатических зонах с умеренным и теплым климатом. В последнее время становится популярным производство крахмала в России.

Основные операции включают следующие этапы:

• Очистка. Сырье очищается для удаления посторонних предметов.
• Замачивание. Зерна кукурузы погружают в большие резервуары с теплой водой, содержащей кислоту и двуокись серы.
• Фрезерование. Размягчение ядер мокрым измельчением в воде.
• Урегулирование и декантация. Измельченному продукту дают возможность оседать под действием силы тяжести, а после этого воду декантируют, получая густую суспензию массы кукурузы.
• Просеивание. Суспензию просеивают для удаления шелухи.
• Центрифугирование. Крахмал в суспензии отделяют от белка.
• Обезвоживание крахмала и его гранулирование.
• Сушка с использованием флэш-сушилки.
• Фрезерование. Высушенный кукурузный крахмал измельчают до желаемого размера частиц.

После всех производственных процессов крахмал упаковывается соответствующим образом в герметичный и непроницаемый для влаги упаковочный материал. Полученный продукт является модифицированным и обладает улучшенными качествами. Его используют при производстве подсластителей, калибровке бумаги и текстиля, в качестве загустителя и стабилизатора пищи.

Производственный процесс получения картофельного крахмала и его стадии

Производственный процесс получения картофельного крахмала состоит из следующих технологических стадий:

1. мойка и взвешивание,
2. тонкое измельчение картофеля,
3. выделение крахмала из кашки,
4. отделение и промывка мезги,
5. рафинирование крахмального молока,
6. промывание крахмала.

Картофель поступает в производство по гидравлическому транспортеру. По длине транспортера установлено оборудование для отделения ботвы и других легких, а также тяжелых включений – земли, камней, песка и др.

Мойка картофеля осуществляется в моечных машинах комбинированного типа, в которых также отделяют примеси. Для учета массы картофеля отмытые клубни взвешивают на автоматических весах.

Для мойки картофеля используют машины разных конструкций: вибрационные, роликовые и моечно-очистительные (пиллеры). Расход воды регулируется вентилями. По роликовому транспортеру (ролики установлены волнообразно) картофель перемещается от загрузочного люка к разгрузочному. Для увеличения продолжительности пребывания картофеля в машине установлены перегородки для удлинения пути движения картофеля в рабочей зоне машины. Клубни при движении интенсивно перемешиваются в горизонтальном и вертикальном направлении.

Клубни после взвешивания поступают на терочные машины с целью полунения кашки. Кашку дополнительно измельчают, коэффициент измельчения составляет 85–95%. Полученная кашка состоит из разорванных клеточных стенок, крахмальных зерен и картофельного сока с крахмалом.

Качество крахмала зависит от продолжительности контакта сока с крахмалом. Измельченная кашка разделяется на шнековых горизонтальных центрифугах непрерывного действия или гидроциклонах и поступает в сборник. Там она смешивается с густым крахмальным сходом, поступающим с гидроциклонов.

Из сборника разбавленную кашку подают в блок гидроциклонов для выделения и промывки мезги. Из последнего гидроциклона получают густой крахмальный сход в емкости. Туда же подают фильтровальную воду.

Для очистки крахмала от мезги суспензию из емкости направляют на рафинировальное сито, мезгу с сита направляют на терочную машину. Суспензия поступает в последний гидроциклон. В результате получают сгущенную суспензию крахмала концентрацией 37–40%.

Сходы с первого и второго гидроциклонов содержат крахмал, картофельный сок и мезгу. Крахмал отделяется на трехступенчатой гидроциклонной установке. Массовая доля сухих веществ в жидкой фазе составляет 4–5%. Смесь мезги и картофельного сока используют на корм скоту.

При длительном хранении крахмал обезвоживают и высушивают. Сырой крахмал содержит 40–52% влаги, в том числе 12–15% свободной.

Производство сухого крахмала состоит из следующих стадий:

1. механическое удаление избыточной влаги,
2. сушка,
3. прессование,
4. упаковывание.

Для механического обезвоживания крахмала используют центрифуги и вакуум-фильтры. Для сушки суспензии применяют пневматические сушилки или сушильные установки.

Обезвоженный на центрифугах крахмал поступает в бункер-разрыхлитель. На выходе из разрыхлителя крахмал поступает в пневматическую трубу-сушилку, в которую подается горячий воздух. Сухой крахмал отделяется от воздуха в циклонах и шнеком транспортируется в сборник. Отходящий от сушилки воздух очищается в скрубберах и выбрасывается наружу.

Технологии модифицированных крахмалов

ОКИСЛЕННЫЙ КРАХМАЛ

В институте разработана технология окисленного перманганатом калия картофельного крахмала для производства желейных кондитерских изделий, а окисленного кукурузного крахмала – для мороженого. Это позволило частично заменить агар в производстве желейных конфет и обеспечить высококачественную стабилизацию структуры мороженого. Выпуск модифицированного крахмала этих видов был организован на Климовском крахмальном заводе.

Разработана технология окисленного горохового крахмала, который по прочности образуемых студней не уступает желирующему картофельному крахмалу.

Результаты исследований процесса окисления крахмала разными реагентами использованы для разработки технологии окисленного картофельного крахмала с высокой студнеобразующей способностью с применением перекиси водорода и сернокислого железа. Эта технология внедрена на заводах России, Беларуси и Украины.

 

Разработан новый вид модифицированного крахмала для текстильной промышленности. Применение окисленного крахмала для шлихтования основы снижает обрывность нитей, повышает качество изделий и эффективность ткацкого производства.

В институте разработана технология очистки и гидролитической обработки амилопектинового кукурузного крахмала – основы для получения кровезаменителя «Волекам», гидролизованного кукурузного крахмала для производства шлифовальных шкурок и поверхностной проклейки бумаги для перфокарт. Данные процессы проверены в заводских условиях и на опытно-промышленных установках, а также освоены в промышленных масштабах.

 

НАБУХАЮЩИЙ КРАХМАЛ

Является основой для стабилизаторов глинистых растворов, используемых при буровых работах. Основные требования к таким стабилизаторам – диспергируемость в холодной воде и снижение водоотдачи буровых растворов.  Для этих целей могут быть использованы набухающие в холодной воде крахмалопродукты, изготовленные высушиванием клейстера на вальцовых сушилках, или крахмалы, обработанные методом горячей экструзии.

Разработаны новые виды продукции различного назначения: набухающих крахмалов для пищевых целей; набухающей муки; горохового полуфабриката; экструзионных круп, в том числе крахмальной крупы «Саго»; экструзионного крахмалсодержащего реагента для бурения; набухающего крахмала для литейного производства; клея для обоев; декстрина вальцовой сушки.

 

ФОСФАТНЫЙ  КРАХМАЛ

 Фосфатирование крахмала позволяет получать клейстеры с повышенной устойчивостью к перемешиванию, низким значениям рН, хранению, замораживанию – оттаиванию. Такие крахмалы успешно применяют в производстве майонезов, соусов, подлив, для загущения кремов, начинок пирогов, джемов, варенья. Они необходимы в том случае, когда часть сахара в продуктах заменяют подслащивающим веществом. В институте разработана технология фосфатных крахмалов для пищевых и технических целей. Такие модифицированные крахмалы могут быть успешно использованы в производстве бумаги – при проклейке бумажной массы на мокром конце бумагоделательной машины. Технология фосфатного крахмала освоена рядом заводов отрасли.

 

АЦЕТАТНЫЙ  КРАХМАЛ

Ацетилирование крахмала снижает вязкость его клейстеров, но повышает их стабильность и пленкообразующую способность. Такие крахмалы применяют как структурообразователи, загустители, пленкообразователи в пищевой и других отраслях (текстильной, бумажной) промышленности. Разработанная в институте технология ацетатных крахмалов проверена в заводских условиях. Выработка их осуществляется малыми партиями.

 

КАРБОКСИМЕТИЛКРАХМАЛ

Карбоксиметилирование придает крахмалу особые свойства – при степени замещения 0,1 и выше карбоксиметилкрахмал в холодной воде образует устойчивые вязкие клейстеры. Такие крахмалы являются загустителями, стабилизаторами, структурообразователями разных пищевых и непищевых систем. Этот вид эфира крахмала хорошо загущает и стабилизирует водные пищевые системы, включающие белки, жиры и углеводы  (мороженое, низкожировые маргарины, масло, кремы, майонезы). Он образует пленки, растворимые в холодной воде, его используют для шлихтования синтетических волокон, загущения печатных красок, для приготовления обойного клея.

  Карбоксиметилкрахмал хорошо совместим с поливиниловым клеем, окисленными крахмалами, карбоксиметилцеллюлозой, его применяют для разных технических целей.

 

 

КАТИОННЫЙ  КРАХМАЛ

Особенно высок эффект применения катионного крахмала в бумажной промышленности – при проклейке мокрой бумажной массы для лучшего удержания в ней мелких целлюлозных волокон и наполнителей, а также снижения потерь их с подсеточной водой. Такие крахмалы применяют также для флокуляции тонкодисперсных взвешенных частиц при очистке бытовых и промышленных сточных вод.

 

Новые виды малобелковых продуктов на крахмальной основе:

вермишель, лапша, крахмальная крупа, наборы для выпечки хлеба, приготовления десертов и т. п

     Продукты предназначены для питания детей, страдающих наследственными болезнями (фенилкетонурия, целиакия и др.), В опытном производстве института налажена выработка таких продуктов для обеспечения ими больных детей в России и странах СНГ.

 

РЕЗИСТЕНТНЫЙ  КРАХМАЛ

В институте проводятся работы по созданию новых видов модифицированных крахмалов пищевого назначения, обладающих повышенной ферментативной устойчивостью (резистентных крахмалов). Такие крахмалы обладают загущающей, водо- и жироудерживающей способностью, но лишь частично усваиваются организмом человека.

 

БИОРАЗРУШАЕМЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Введение в их состав специально обработанных крахмалов позволяет придать ускоренную биологическую разрушаемость изделиям из синтетических пластмасс.