Лекція 5 (6 години) технологія виробництва цукру



Сторінка3/4
Дата конвертації29.12.2016
Розмір0.61 Mb.
1   2   3   4

ЛЕКЦІЯ 7

(4 години)

Технологія виробництва крохмалю.


  1. Сировина для виробництва крохмалю.

  2. Технологія отримання сирого картопляного крохмалю.

    1. Особливості виробництва і споживання готової продукції. Блок-схема отримання картопляного крохмалю.

    2. Машинно-апаратурна схема лінії виробництва картопляного крохмалю.

    3. Стадії технологічного процесу.

  3. Технологія отримання сирого кукурудзяного крохмалю.

  4. Технологічна схема отримання сухого крохмалю.

  5. Отримання і використання модифікованих крохмалів.

  6. Отримання і використання декстринів.

Крохмаль має формулу (С6Н10О5)n, з нього одержують продукти, які широко використовують при виготовленні кондитерських виробів, глюкози, модифікованих крохмалів, патоки. Це приведені сфери використання крохмалю в самій харчовій промисловості. Однак, крохмаль знайшов застосування й в інших галузях народного господарства: у текстильній, паперовій і ряді інших. Крохмаль знаходить застосування в лабораторній практиці як індикатор у йодометричних аналізах.

Крохмаль утримується в клітинах рослинних тканин у вигляді крохмальних зерен різної форми. При одержанні сирого крохмалю основною метою є добування цих зерен і їхнє очищення від забруднень. Для цього руйнують клітинні стінки рослинної сировини, що часто досягається механічним впливом (є й інші види впливу, наприклад тепловий).

Крохмаль легко змінює фізико-хімічні властивості під дією теплової обробки, хімічних реагентів, амілолітичних ферментів. Ці процеси супроводжуються деструкцією полімерних молекул крохмалю, що складаються з амілози й амілопектину. На основі цих процесів одержують модифіковані крохмалі й інші крохмалопродукти: патока, декстрини, глюкоза.

При нагріванні у воді зерна крохмалю руйнуються з утворенням клейстеру. Клейстеризація крохмалю - складний процес, що йде в три основні стадії. Спочатку крохмальні зерна набухають, приєднуючи невелику кількість води. При підвищенні температури приєднується велика кількість води, що супроводжується сильним набряканням зерен зі збільшенням їхнього об'єму в сотні разів і підвищенням в'язкості розчину. Ця стадія незворотна. Набрякання крохмалю відбувається внаслідок розриву водневих зв'язків і гідратації макромолекул полісахаридів. На останній стадії розчинні полісахариди витягуються водою, зерна втрачають форму і перетворюються в мішечки, суспендовані в розчині.

Клейстеризація картопляного крохмалю відбувається при температурі 55-68 °С, кукурудзяного - при температурі 64-71 °С.




  1. Сировина для виробництва крохмалю.


Характеристика продукції, сировини і напівфабрикатів. Сировиною для виробництва картопляного крохмалю є картопля. Середній хімічний склад клубеня картоплі складає 75% води і 25% сухих речовин, з яких 18,5 % крохмалю, 2% азотистих речовин, 1% клітковини, 0,9% мінеральних речовин, 0,8% цукру, 0,2%жиру і 1,6% інших речовин (пектинові, пентозами та інш.).

Расход картофеля с крахмалистостью 14,8 % на 1 т сухих веществ крахмала составляет 7,95 т. В зависимости от качества картофельный сырой крахмал подразделяют на три сорта: I, II, III. Крахмал I и II сорта должен иметь белый однородный цвет и запах, свойственный крахмалу. Крахмал III сорта может быть сероватым, без прожилок, пятен и темных вкраплений, допускается слабый кисловатый, но не затхлый запах.

Сырой крахмал — скоропортящийся продукт, не подлежащий длительному хранению. Сырой картофельный крахмал в холодное время года хранят наливным способом или на складах, при этом емкость с осевшим крахмалом заливают чистой водой, добавляя туда около 0,05 % диоксида серы. Наиболее надежный способ хранения крахмала — в замороженном состоянии.

В производстве картофельного крахмала степень использования сырья характеризуется коэффициентом извлечения крахмала, который колеблется от 82 до 88 %. Выход крахмала зависит от содержания его в перерабатываемом картофеле и от потерь крахмала с побочными продуктами и сточными водами. Основные потери крахмала в производстве происходят с мезгой в виде связанного крахмала (около 40 %) и свободного крахмала (3...4 %), что составляет около 1,7% массы переработанного картофеля.


Крохмаль являє собою полімер глюкози (С6Н10О5)n, який утворюється в рослинах і є їх основним резервним вуглеводом. Для його промислового одержання найбільш придатні: картопля, зерна кукурудзи, пшениці, жита та інших крохмалевмісних культур.

Для промислового отримання крохмалю в якості сировини використовують рослини, в яких великий вміст крохмалю робить виробництво його економічно обґрунтованим.

В даний час основна кількість крохмалю виробляється із зерна кукурудзи, пшениці, рису та сорго, а також із картоплі. Але найбільш поширеною сировиною для виробництва крохмалю являється кукурудза та картопля. Розглянемо переваги та недоліки використання кожної із сировини. Кукурудза для виробництва крохмалю має переваги у порівнянні з картоплею, оскільки відрізняється високою транспортабельністю і краще зберігається. Це дає можливість кукурудзопереробним заводам працювати цілий рік, в той час як картоплепереробні заводи працюють тільки 3...5 місяців. Це пов’язано із сезонністю збирання врожаю сировини, а також терміном їх зберігання. Однак, одержання крохмалю з кукурудзи трохи складніше, ніж із картоплі. Пояснюється це більш складною будовою і структурою зерна кукурудзи та в ній більший вміст білка і жиру, ніж у картоплі. Проте сировина використовується у виробництві повніше, ніж під час переробки картоплі, заводи технічно краще оснащені. А також втрати сухих речовин сировини під час переробки кукурудзи значно менші, ніж під час переробки картоплі. Вихід крохмалю з 1 га картоплі і кукурудзи приблизно однаковий.

З кукурудзи вивільняти крохмаль складніше через особливості будови сировини і великий вміст у ній білка й жиру.

Картопляний крохмаль дає більш в'язкі клейстери, тому його споживча вартість вища.

Виробництво крохмалю здійснюється на єдиному в Україні Верхньо-Дніпровському крохмале-патоковому заводі, продуктивність цього заводу становить 4000 т/добу.


Показники якості сировини і готової продукції

Сухий картопляний крохмаль в ряді випадків має кращі поживні властивості, ніж кукурудзяний, оскільки він дає більш в'язкі клейстеризовані розчини. Порівняння хімічного складу картоплі і кукурудзи наведено в табл. 7.1.

Кукурудзяна патока за головними показниками, а саме: склад редукуючих речовин, зольності - не гірша за картопляну.

Крохмаль міститься у клітинах рослинних тканин і відокремлюється із них у вигляді крохмальних зерен. Крохмаль та одержані із нього продукти мають широке використання в кондитерській промисловості, у виробництві патоки і глюкози, в текстильній промисловості, паперовій, а також в багатьох інших галузях народного господарства.

Таблиця 7.1

Хімічний склад картоплі та кукурудзи






Вміст, %

Склад сухих речовин, %




Сировина

Вологи

Сухих речо- вин

Крохаль

Азотні речовини

Клітковина

Зола

Жир

Розчинні

вуглеводи



Пектин, пентозани

Картопля Кукурудза

75

13


25

87


74

70


8

12


4

1,8


4

1,5


0,8 6,0

3,2

3-5


6

4

На переробку надходить кукурудза вологістю 13-16 %, картопля 75 %. У складі сухих речовин картоплі знаходяться крохмалю 74 %, кукурудзи - 70 % до маси сухого зерна. Ці види сировини рівноцінні за виходом у перерахуванні на сухі речовини.

Виробництво крохмалю з зернових має особливості. Через більш складну будову зерна крохмалю (рис. 7.1), виділення його з клітин вимагає додаткових операцій: замочування зерна в підкисленій воді (вміст двооксиду сірки 0,15-0,2 %), після чого проводять дроблення, відділення зародка, тонкий розмел крупок. Далі проводять процес аналогічно процесу одержання крохмалю з картоплі.



Рис. 1.1. Будова зерна кукурудзи: 1 - перикарпій;

2 -алейроновий шар;

3 -ендосперм;

4 - зародок;

5 - чохлик.



Для одержання сирого крохмалю після відокремлення крохмальних зерен і очищення від забруднень перш за все треба зруйнувати клітинні стінки з допомогою проведення механічної обробки зерна та екстрагентами (у виробництві крохмалю з кукурудзи). Кукурудза, що надходить на переробку в зерні або в качанах, повинна мати вологість 13...16 % і відповідати іншим вимогам (забрудненість, вміст домішок тощо).

Зерна кукурудзи мають зародок, маса якого становить від 8 до 12 % від маси зерна. Жирові речовини містяться в зародку.

В зерні кукурудзи розрізняють п'ять елементів: оболонку, яка складається з двох шарів — перинарного й алейронового, ендосперму, зародка і чохлика.

Основна задача оболонки - охороняти внутрішні частинки зерна від пошкоджень і забруднень мікроорганізмами. Під оболонкою міститься ендосперм, який в свою чергу захищений алейроновим шаром, що складається із товстостінних клітин. Ендосперм складається з товстостінних клітин, заповнених крохмалем. Зародок міститься в нижній частині зерна і має видовжену форму. За масою елементи зерна становлять, %: оболонки — 6 — 8, зародок — 8 — 12, ендосперм — 80 — 83.

Основні цінні складові частини зерна кукурудзи — крохмаль, білок і жир — відокремлюються в процесі перероблення і використовуються для одержання товарної продукції, кормових речовин та олії. Переробляється також і екстракт, який отримують під час замочування кукурудзи, він використовується в дріжджовій, ферментній та інших галузях промисловості.

За якістю картопляний крохмаль поділяють на сорти: екстра, вищий, перший і другий, кукурудзяний крохмаль - на два сорти: вищий і перший. Сорт крохмалю визначають органолептично за такими показниками: колір, люстр (це блиск, характерний для вищих сортів картопляного крохмалю). За фізико-хімічними показниками визначають кислотність і зольність.

Стандарти встановлюють загальні вимоги: вологість картопляного крохмалю 20 %, кукурудзяного 13 %. У харчовому крохмалі неприпустима наявність двооксиду сірки; хрускоту кулінарної проби клейстеру; наявність важких металів.

Крохмаль упаковують у чисті сухі лляні, джутові, або крафт-мішки масою 25, 50, 60 кг; розфасовують у целофанові або поліетиленові пакети по 100-1000 г. Пакети укладають у шухляди.

Зберігають крохмаль у чистих, сухих, добре провітрюваних приміщеннях на стелажах при температурі не вище 10-15 °С і відносній вологості повітря не більш як 70 %, тому що крохмаль гігроскопічний.

Сирий кукурудзяний крохмаль, як і картопляний, зберігатися не може і його треба зразу переробляти або висушувати.

Картопляний крохмаль висушується до рівноважної вологості 20% (він більш гігроскопічний), кукурудзяний- 13%. Як правило, застосовують пневматичне сушіння. Сухий крохмаль просівають через шовкову сітку № 38-55.
Кукурудзяний крохмаль повинен містити, %:


  • домішки – не більше 1,7…1,8;

  • розчинені речовини – не більше 0,1…0,2;

  • розчинний білок – 0,7;

  • забрудники – 0,13;

  • жир і жирні кислоти – 0,7.

Контроль якості здійснюється для кожної партії крохмалю лабораторним аналізом середнього зразка, контроль процесу гідролізу - за забарвленням.


  1. Технологія отримання сирого картопляного крохмалю.




    1. Особливості виробництва і споживання готової продукції. Блок-схема отримання картопляного крохмалю.

Особенности производства и потребления готовой продукции. Картофель подают на производство с помощью гидравлического транспортера, при этом частично отделяют легкие примеси, песок и землю. Моют картофель в моечных машинах комбинированного типа, при этом процесс мойки составляет 10... 14 мин.

Картофель измельчают на терочных машинах, принцип работы которых состоит в истирании клубней поверхностью, состоящей из пилок с мелкими зубьями. Измельчение проводят дважды. При первом измельчении используют пилки с высотой зубьев 1,5... 1,7 мм, при повторном (перетир) — 1,0 мм.

Полученная после терочных машин картофельная кашка представляет собой смесь, состоящую из взорванных 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.

После отделения картофельного сока на осадочных центрифугах кашку направляют на ситовые аппараты или на гидроциклонные установки, где от нее отделяют и промывают крупную и мелкую мезгу, осаждают и промывают крахмал. Полученная здесь крахмальная суспензия имеет концентрацию 12... 14 % и содержит некоторое количество мелкой мезги (4...8 %), водорастворимых веществ (0,1...0,5 %) и сильно разбавленного картофельного сока. Поэтому ее подвергают двухступенчатому рафинированию, после чего крахмальную суспензию с концентрацией 7...9 % подают на пеногасящее устройство и на песковые гидроциклоны. Далее крахмал обезвоживают и высушивают.


Виробництво крохмалю - це один з найстаріших видів переробки картоплі. Виділення крохмалю з подрібненої маси тканин бульб ґрунтується на тому, що його питома маса більша за воду в 1,6 рази, і він не розчиняється в воді, внаслідок чого його крохмальні зерна осідають в суспензії подрібненої тканини бульб у воді.

Ціллю технологічного процесу картопляного виробництва є максимальне вилучення вільного від домішок крохмалю та повне використання сухих речовин картоплі.

Для отримання високих техніко-економічних показників у виробництві крохмалю необхідно переробляти висококрохмальні сорти картоплі.

Технологія картопляного крохмалю відрізняється різновидом технологічних схем. Технологія включає в себе визначення стадій виробництва: зберігання сировини, підготовка сировини до переробки, подрібнення, видалення картопляного соку, видалення мезги, очистка крохмалю та утилізація соку та мезги.

Для виробництва крохмалю використовують бульби технічних сортів, які містять збільшений вміст крохмалю, а також механічно пошкоджені бульби столових сортів. Технологічна схема виробництва крохмалю полягає в митті бульб, подрібненні, виділенні крохмального молочка з м'язги крізь сита, відстоюванні чи центрифугуванні, промивці, сушінні. Вологість крохмалю, який одержано методом відстоювання, становить 50%, центрифугуванням - 40 %. Для тривалого зберігання крохмаль сушать в сушарках при температурі 60°С до відносної вологості 18...20%. Після цього крохмаль упаковують в подвійні мішки (внутрішній - новий матер'яний), багатошарові паперові або плівковий мішок-вкладиш.

Крохмаль зберігають в сховищах, що добре провітрюються, без стороннього запаху з відносною вологістю повітря 75 %, не заражених шкідниками хлібних запасів.




    1. Машинно-апаратурна схема лінії виробництва картопляного крохмалю.

Стадии технологического процесса. Переработку картофеля на крахмал можно разделить на следующие стадии:

  • мойка и взвешивание картофеля;

  • тонкое измельчение картофеля (получение кашки);

  • выделение свободного крахмала из кашки;

  • отделение и промывание мезги;

  • рафинирование крахмального молока;

  • промывание крахмала.

Характеристика комплексов оборудования. Линия начинается с комплекса оборудования для подготовки клубней картофеля к переработке, в состав которого входят гидравлические транспортеры, моечные машины типа КМЗ-57М, снабженные ботво-, песко- и камнеловушками, а также автоматические весы с откидным днищем.

Ведущим является комплекс оборудования для тонкого измельчения картофеля, включающий терочные машины типа 2Т-350 или ПКИ-200, насосы, фильтры и сборники накопители.

В состав линии входит комплекс оборудования, состоящий из шнековой осадительной центрифуги типа ОГШ, приемных сборников для кашки и вспомогательного оборудования.

Завершающий комплекс включает оборудование: центробежные ситовые аппараты; барабанно-струйные или центробежно-лопастные, а также гидроциклоны, включающие несколько ступеней мультициклонов для выделения мезги и промывки крахмала.

На рис. 7.3 показана машинно-аппаратурная схема линии производства картофельного крахмала.
Устройство и принцип действия линии. В настоящее время на предприятиях осуществляют внедрение новой технологической схемы производства картофельного крахмала с использованием гидроциклонных установок. При работе разделение картофельной кашки производят на гидроциклонах с получением очищенной суспензии крахмала и смеси мезги и картофельного сока.

При работе отмытый картофель измельчают на терках 1 и кашку насосом 2 перекачивают на второе измельчение к теркам 3. На второе измельчение подают также надситовый продукт с дуговых рафинированных сит 11. После второго измельчения кашку насосом 4 перекачивают через самоочищающийся фильтр 5 в сборник-накопитель 6. В этом сборнике происходит смешивание кашки с густым крахмальным сходом, поступающим с обескрахмаливающих гидроциклонов 16. Из сборника 6 насосом 7 разбавленную кашку подают на станцию гидроциклонов 15, включающую 9 ступеней мультициклонов для выделения мезги и промывки крахмала.

Густой крахмальный сход с предпоследней ступени мультициклонов направляют в сборник 9, куда через фильтр 8 подают свежую воду, предназначенную для промывки крахмала. Для контрольной очистки крахмала от мезги суспензию из сборника 9 насосом 10 направляют на рафинировальное сито 11. Мезгу (надситовый продукт) возвращают в производство на второе измельчение, а суспензию собирают в сборнике 12. Из последнего насосом 13 суспензию через песковый гидроциклон 14 подают на последнюю ступень гидроциклонной установки.

В результате обработки получают суспензию крахмала концентрацией 37...40 %, содержание в ней мезги составляет 0,01...0,02 % (к сухим веществам), растворимых веществ до 0,05 %.

Жидкие сходы с первой и второй ступени гидроциклонной установки содержат мезгу, крахмал, их жидкая фаза представлена в основном картофельным соком. Обескрахмаливание смеси мезги и картофельного сока осуществляют на трехступенчатой установке 16. После обескрахмаливания смесь содержит сухих веществ 7...9 %, свободного крахмала 2,1...9 г/л. Содержание сухих веществ в жидкой фазе 4...5 %. При переработке 1 т картофеля получают около 1 т смеси и картофельного сока. Ее используют для скармливания скоту.



Рис. 7.2. Узагальнена функціональна схема виробництва картопляного крохмалю



Рис. 7.3. Машинно-апаратурна схема лінії виробництва картопляного крохмалю



    1. Стадії технологічного процесу.

Зберігання та очищення картоплі

Картопля зберігається у спеціально обладнаних сховищах. Але навіть при правильному зберіганні можуть бути втрати, тому найбільш раціональним є переробка картоплі помірі її заготівлі без зберігання.

Для отримання крохмалю високої якості картопля повинна бути відокремлена від усіх сторонніх домішок – каміння, пісок, земля, солома.

Відокремлення важких домішок відбувається у каменевідбірниках, які працюють за принципом різної густини картоплі та домішок. На заводах для цієї цілі використовують різні типи каменевідбірних машин, які основані на гравітаційному принципі роботи.

Для заводу потужністю 60-100 т/добу переробляємої картоплі застосовують ротаційні каменевідбірники. Робочими органами яких є обертаючий перфорований барабан. Зі сторони входу водно-картопляної речовини до барабану прикріплений кільцевий приймач для каміння, яке видаляється в лоток.

Водно-картопляна суміш із гідротранспорту подається у каменевідбірник, важкі домішки осідають на внутрішній поверхні барабана, а картопля, яка знаходиться у звільненому стані проходить далі по гідротранспорту. При обертанні барабану внутрішній шнек переміщує важкі домішки, які осіли в ньому, а зовнішній шнек у тому ж напрямку переміщує пісок, який пройшов через сітчасту поверхню і осів на дні гідротранспортера.

Видалення легких домішок із водно-картопляної суміші відбувається в соломоуловлювачах грабельного типу. Соломоуловлювач встановлюється над гідро транспортером так, щоб граблі рухалися назустріч водно-картопляній суміші. На місці установки соломовловлювача повинен бути установлений постійний рівень і зменшення швидкості потоку водно-картопляної суміші.

Кінцева відмивка картоплі від домішок відбувається в картоплемийних машинах. Машина складається з мийної та викидної камери, які розділені перегородкою.

Таким чином очищена картопля від домішок подається на наступний етап – подрібнення.

Подрібнення картоплі

Як відомо, картопля складається з ряду клітин, стінки яких – целюлозні оболонки, які заповненні протоплазмою із плаваючими в ній зернами крохмалю. Розмір плівок у середньому 10мкм. Розмір крохмальних зерен від 10 до 80 мкм.

Картопля є пружновязким матеріалом, який складається з пружного тіла та в’язкою рідиною середовища.

Найбільш розповсюдженими методами подрібнення картоплі є стирання її на барабанних тертках, які набранні стальними кликами. При цьому відбувається порушення цілісності клітини та звільнення високої кількості крохмалю.

Досліди показали, що клітини клубнів картоплі дуже чутливі до ударного навантаження.

Вилучення мезги та картопляного соку

Картопляна кашка уявляє собою гетерогенну масу із розірваних клітинних стінок картоплі (мезги), картопляних зерен та картопляного соку, який складається з 5-7 % розчинних речовин.

Основною задачею картопляно-крохмального виробництва вилучення із кашки великої кількості картопляного соку при мінімальному його розбавленні. Це дозволяє вилучити білкові речовини, зменшити витрати теплоти на коагуляцію їх та випарювання фільтрату після відокремлення коагуляційної частини білків. З другої сторони, швидке відокремлення картопляного соку на самому початку технологічного процесу викликає адсорбцію крохмальними зернами продуктів окислювача, що покращує якість крохмалю.

Натуральний картопляний сік вміщує 5-7 сухих речовин, вміст яких входить ряд цінних органічних та неорганічних речовин. Сухі речовини кліткового соку вміщує до 40 % азотних речовин, до 20 % сахарів, 9-12 % мінеральних речовин, 3-5 % крохмалю. Азотні речовини картопляного соку на 50 % складається із білкових речовин. До складу його золи входить в основному осад калію, солі фосфорної кислоти, кальцію, магнію. У незначних кількостях вміщується з’єднання заліза, сірки, брому та ряд мікроелементів – кремній, мідь, бор, марганець, йод. Все це свідчить про високу цінність картопляного соку та необхідності раціонального його використання.

Вилучення картопляного соку із подрібненої кашки на виробництвах здійснюється в основному на осаджувальних шнекових центрифугах. Вдається отримати згущену кашку концентрацією до 40 % при мінімальному віднесені крохмалю з картопляним соком – 0,1 %.

Всі технології картопляного крохмалю направлені на максимальне використання сухих речовин, різке зниження витрат води на технологічні потреби.


1   2   3   4


База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка