Тема: Технологические основы производства крахмала и крахмалопродуктов.
План лекции
1. Технология крахмала.
2. Технология крахмальной патоки.
3. Технология глюкозно-фруктозных сиропов.
4. Технология модифицированных крахмалов.
5. Производство сухого крахмала.
Литература.
Богданов В.Д., Дацун В.М., Ефимова М.В. Общие принципы переработки сырья и введение в технологии производства продуктов питания: Учебное пособие.–Петропавловск-Камчатский:КамчатГТУ, 2007.– 213 с., (с.166÷178).
Малкина В. Д., Касаткина Г. Д. Общая технология пищевых производств. Учебно-практическое пособие. – М., МГУТУ, 2009.-84 с., (с.50÷61).
1. Технология крахмала.
Современная крахмалопаточная промышленность – важная отрасль народного хозяйства. Перерабатывая картофель и кукурузу, крахмалопаточные предприятия выпускают сухой крахмал, глюкозу, различные виды крахмальных паток, модифицированные крахмалы, декстрины, глюкозно-фруктозные сиропы и т. д. Ассортимент вырабатываемой продукции составляют десятки наименований. Крахмал и крахмалопродукты используют в различных отраслях пищевой промышленности (кондитерской, хлебопекарной, консервной, молочной, пищеконцентратной и др.).
Характеристика крахмала. Крахмал - резервное питательное вещество растений, необходимое им в начале вегетации. В наибольшем количестве он содержится в семенах, клубнях и корнях растений. Для промышленного получения крахмала в качестве сырья используют именно эти части растений, так как значительное содержание в них крахмала делает производство его экономически оправданным.
В настоящее время основное количество крахмала вырабатывается из зерна (кукурузы, пшеницы, риса, сорго и др.) и корне-клубневого сырья (картофель, маниока, батат и др.).
По внешнему виду чистый крахмал товарной влажности представляет собой белоснежный сыпучий порошок, состоящий из мельчайших зерен. Форма, строение и размеры зерен крахмала различны и настолько характерны для каждого растения, что в большинстве случаев по их внешнему виду удается определить сырье, из какого был получен крахмал.
Форма, химический состав и свойства крахмальных зерен, а также толщина слоев внутри зерна в известной степени зависят от среды, которая окружает их в процессе роста.
Повышенная влажность и отсутствие клейких веществ способствуют образованию крупных зерен, более правильных по форме, но более хрупких, как, например, зерна картофельного крахмала (см. рис. 20.1). В крупных зернах под микроскопом ясно видны бороздки, концентрически размещающиеся вокруг глазка. Сам глазок в виде точки или черточки эксцентрически расположен в узкой части зерна. Слои особенно хорошо видны при окраске зерен разбавленной хромовой кислотой.
Глазок является органическим центром, вокруг которого наслаивается крахмал, образуя зерно.
При высыхании крахмальных зерен внутри их слоистой структуры развивается давление. С уменьшением влажности давление увеличивается и на поверхности зерна образуются трещины (бороздки). В поляризованном свете зерно картофельного крахмала просвечивается насквозь, за исключением двух темных линий, пересекающихся над глазком. Обычно эти линии из-за эксцентрического расположения глазка имеют Х-образную форму. При раздавливании зерна картофельного крахмала легче всего разрушаются по радиальным линиям.
Внешний слой крахмальных зерен по своим свойствам заметно отличается от внутренних слоев.
Высказывалось предположение, что внешний слой, или оболочка крахмального зерна, состоит главным образом из молекул с ветвистым строением (амилопектин). Но большинство исследователей в настоящее время считают, что оболочка крахмального зерна отличается от крахмала, находящегося в более глубоких слоях, лишь физико-химическими свойства-ми (более прочной молекулярной структурой), содержит меньше влаги и более стойка к внешним воздействиям.
Размер и структура крахмальных зерен. Размер крахмальных зерен колеблется от 2 до 150 мкм. Зерна рисового крахмала мало отличаются по размерам. То же наблюдается и в кукурузном крахмале. Зато ржаной и пшеничный крахмал имеет как крупные, так и очень мелкие зерна.
Картофельный крахмал.
Крупные зерна картофельного крахмала имеют овальную форму и по внешнему виду напоминают раковины (рис. 20.1). Размеры зерен колеблются от 15 до 100 мкм. Мелкие зерна имеют круглую форму, бороздки и глазок на них слабо заметны.
Для производства наиболее ценны крупные зерна: они легче подвергаются обработке и дают крахмал более высокого качества.
Кукурузный (маисовый) крахмал. Зерна кукурузного крахмала (рис.20.2) бывают многогранные - из роговидной части эндосперма - и круглые - из мучнистой части его. Крахмал из кремнистых сортов кукурузы имеет зерна преиму-щественно многогранной формы, из крахмалистых сортов - круглой. Размер зерен различен для каждого вида крахмала, но в среднем равен 15 мкм по наибольшей оси. Обычно в товарном сухом крахмале очень мало мелких зерен (размером около 5 мкм); размер крупных зерен достигает 25÷26 мкм.
В зернах кукурузного крахмала нет бороздок, но имеется большой круглый глазок. В молотом сухом крахмале вместо глазка видно углубление, из которого расходятся трещины. В поляризованном свете заметен крест на месте глазка или в геометрическом центре зерна.
Крахмал восковидной кукурузы. Крахмальные зерна, полученные из восковидной кукурузы (рис.20.3) по внешнему виду (размерам, форме и характерным особенностям) не отличаются от зерен обычного кукурузного крахмала. Длина зерен от 5 до 25 мкм. В центре заметен глазок. В поляризованном свете виден крест правильной формы. При действии раствора йода зерна восковидного крахмала окраши-ваются в красновато-коричневый цвет в отличие от зерен крахмала обычной кукурузы, дающих с йодом синее окрашивание.
Пшеничный крахмал. Зерна пшеничного крахмала (рис.20.4) характеризуются наличием двух фракций: крупных (от 20 до 35 мкм) и мелких (от 2 до 10 мкм). Плоские эллиптические или круглые по форме, они не имеют бороздок. Расположенный в центре глазок слабо заметен лишь в крупных зернах. В поляризованном свете на некоторых зернах видны бледные неясные кресты.
Ржаной и ячменный крахмал. Зерна ржаного и ячменного крахмала по внешнему виду похожи на зерна крахмала из пшеницы. Наличие большого количества мелких зерен сильно затрудняет разделение крахмала и белковой фракции при обработке суспензий на центробежных сепараторах, что снижает выход крахмала из такого сырья.
Рисовый крахмал. Наиболее мелкие крахмальные зерна - от 3 до 8 мкм - получаются при выработке крахмала из риса (рис.20.5). Однако благодаря большей однородности зерен по размеру получение рисового крахмала связано с меньшими трудностями, чем, например, получение пшеничного. Форма зерен многогранная. Часто они бывают собра-ны в кисти или имеют сложную структуру (конгломераты круглой или многогранной формы). Из-за мелкого размера никаких характерных черт (глазок, бороздка и т. д.) в обычном и поляризованном свете в зернах рисового крахмала различить не удается.
Крахмал восковидного сорго. По размеру и форме зерна крахмала восковидного сорго (рис.20.6), особенно вида Red leoti, сходны с зернами крахмала обычной и восковидной кукурузы. Размер зерен в среднем равен 15 мкм (от 6 до 30 мкм). Зерно имеет глазок в центре и ясно различимые радиальные трещины. Бороздки не видны. В поляризованном свете заметен правильный крест. Зерна, как и зерна крахмала из восковидной кукурузы, при действии йода окрашиваются в красновато-коричневый цвет.
Набухание, клейстеризация и ретроградация. Набухание зерен крахмала в воде при повышении температуры с образованием вязкого коллоидного раствора - одно из наиболее важных свойств крах-мала, характеризующее его как гидрофильный высокополимер. Около 6% воды в сухом крахмале связано по первичным гидроксилам водородной связью. При набухании вода проникает в макромолекулы, разрушает водородные связи и увеличивает объем зерен крахмала.
В процессе нагревания структура суспензированных в воде крахмальных зерен изменяется. Вначале при медленном поглощении воды происходит ограниченное набухание зерен и повышения вязкости суспензии не наблюдается. Крахмальные зерна сохраняют свой внешний вид и двойное лучепреломление. При охлаждении суспензии и высушивании крахмальных зерен каких-либо изменений в них не обнаруживается.
При повышении температуры крахмальной суспензии с 55 до 65°С начинается вторая фаза набухания. Крахмальные зерна увеличиваются в объеме в несколько раз, поглощая большое количество воды и теряя структуру и способность к двойному лучепреломлению. Более крупные зерна всех видов крахмала набухают быстрее и клейстеризуются легче, чем мелкие. Во второй фазе набухания быстро увеличивается вязкость крахмальной суспензии.
Некоторая часть крахмала переходит в раствор, что можно обнаружить реакцией с разбавленным раствором йода в осветленной тем или иным способом жидкости.
При дальнейшем нагревании суспензии наступает третья стадия набухания крахмальных зерен, когда они разрываются или прекращают увеличиваться в объеме и принимают вид бесформенных мешочков, из которых выщелочена более растворимая часть.
Охлаждение полученного коллоидного раствора даже с небольшим содержанием крахмала приводит к образованию прочного геля вследствие заполнения всего объема набухшими мешочками из крахмальных зерен. Этот процесс называется к л е й с т е р и з а ц и е й.
Набухание крахмальных зерен можно вызвать не только нагреванием суспензии, но и действием на нее растворов щелочей и солей некоторых металлов при комнатной температуре. Возможно регулирование скорости набухания крахмальных суспензий изменением концентрации действующих реагентов, что представляет некоторые удобства при микроскопическом исследовании процесса набухания крахмала, а также при различных его модификациях.
Крахмальные зерна, подвергавшиеся обработке кислотами, не способны к набуханию. При последующей обработке горячей водой такие зерна распадаются и крахмал переходит в раствор. В процессе растворения макромолекулы крахмала распадаются на фрагменты меньшего размера, уже неспособные образовывать огромные структурные решетки, характерные для набухших крахмальных зерен.
Кипячением или механической обработкой, например измельчением в гомогенизаторе разбавленного крахмального клейстера, состоящего в основном из набухших зерен, можно сделать клейстер более жидким. Прочность концентрированных гелей зависит от степени переплетения крахмальных молекул.
При длительном стоянии крахмальные растворы подвергаются р е т р о г р а д а ц и и – постепенному разрушению с выделением нерастворимого осадка, например амилозы. В некоторых условиях ретроградации выпавшая в осадок амилоза еще обладает заметным двойным лучепреломлением. При ретроградации постепенно происходит агрегирование части крахмала, сопровождающееся образованием нерастворимого микрокристаллического осадка. Агрегация крахмала делает его недоступным для воздействия ферментов, даже если агрегаты остаются растворенными, т. е. неосажденными.
Замораживание водных растворов крахмала способствует ускорению процесса ретроградации. Методом замораживания можно вызвать ретроградацню даже стабильных крахмальных растворов. Необходимо заметить, что растворы некоторых препаратов амилопектина также способны к ретроградации. Легко ретроградирует крахмал, осажденный спиртом и вновь растворенный. Процесс ретроградации может быть задержан удалением части влаги или с помощью реагентов, вызывающих набухание крахмальных зерен.
Технология получения сырого картофельного крахмала. Технологическая схема получения сырого картофельного крахмала представлена на рис. 20.7.
Сырьем для производства картофельного крахмала служит картофель. Химический состав клубней картофеля колеблется в довольно широких пределах и зависит от сорта картофеля, климатических, почвенных и других условий.
Картофель имеет следующий средний химический состав (в %): 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, прочие вещества (пектины, пентозаны и др.) – 1,6.
Хранение картофеля. Предприятия, перерабатывающие картофель, работают сезонно. До обработки картофель хранят в буртах при температуре 2÷8оС. На хранение закладывают только здоровые клубни. При хранении картофель дышит. Хранить картофель свыше 5÷7 месяцев нецелесообразно, так как это приводит к значительным потерям сухих веществ, в том числе крахмала.
Рис. 20.7. Технологическая схема получения сырого картофельного 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. Кар-тофель 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. 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 разрушить клеточные стенки. Для этого кар-тофель измельчают на терочных машинах, принцип работы которых состоит в истирании клубней поверхностью, набранной из пилок с мелкими зубьями. Измельчение проводят дважды.
Выделение картофельного сока из кашки. Полученная после измельчения картофельная кашка представляет смесь, состоящую из разорванных клеточных стенок, крахмальных зерен и картофельного сока. При получении крахмала важно скорейшее выделение из кашки сока при минимальном его разбавлении. Контакт крахмала с соком ухудшает его качество, вызывая 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. Сгущенную кашку (40% сухих веществ) получают при минимальных потерях крахмала с картофельным соком (0,1%).
Выделение свободного крахмала из кашки, отделение и промывание мезги. После отделения картофельного сока кашку направляют на ситовую станцию. Здесь на различных ситовых аппаратах от кашки отделяют и промывают круп-ную и мелкую мезгу, осаждают и промывают крахмал. Для отмывания свободного крахмала кашку последовательно обрабатывают на барабанно-струйном и центробежно-лопастном ситовых аппаратах и направляют на повторное измельчение (перетир), после чего вновь промывают. 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, гидроцик-лонах или дуговых ситах. Концентрация крахмальной суспензии, поступающей на рафинирование, должна составлять 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 сгушенную суспензию подают в гидроциклоны для промывки крах-мала, которую проводят в три ступени. Далее крахмал обезвоживают на вакуум-фильтрах и сушат.
Выход крахмала зависит от его содержания в сырье и потерь с мезгой и сточными водами. В среднем выход крахмала равен 15,7%, потери крахмала составляют 2,8%.
Сырой картофельный крахмал в зависимости от содержания в нем воды подразделяется на две марки: А (с содержанием воды 38÷40%) и Б (с содер-жанием воды 50÷52%). Крахмал каждой марки делится на три сорта. Крахмал I и II сортов должен иметь однородный белый цвет и запах, свойственный крахмалу. Наличие постороннего запаха не допускается. Крахмал III сорта может быть сероватым, без прожилок и вкраплений, в нем допускается слабо-кислый, но не затхлый запах. Показатели качества сырого картофельного крахмала приведены в табл. 20.1.
Таблица 20.1/ - Показатели качества сырого картофельного крахмала
Из-за высокого содержания воды сырой картофельный крахмал не может долго храниться - он закисает. Поэтому его перерабатывают в сухой крахмал, бескислотные декстрины, модифицированные крахмалы, патоку, глюкозу и др.
Использование побочных продуктов. Важнейшими задачами, стоящими перед крахмалопаточной отраслью, являются комплексное и рациональное ис-пользование 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 картофелекрахмалъного производства - это 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 вешеств, в сос-тав которых входит до 40% азотистых веществ, 20-25% растворимых углеводов, 9-12% минеральных веществ, 3-5% крахмала, около 3% жира. Азотистые вещества картофельного сока представлены на 50% белками, а также 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 следующих компонентов (в %): 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, содержащую 8-12% сухих веществ, 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. Процесс длится до тех пор, пока содержание сухих веществ не составит 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 10%-ного содержания воды. 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.
Технология получения сырого кукурузного крахмала. Принципиальная технологическая схема производства сырого кукурузного крахмала приведена на рис. 20.8.
Сырьем для производства крахмала служит зерно кукурузы. Содержание крахмала в нем составляет 70% к массе сухих веществ. Кроме крахмала в нем содержатся такие пенные в пищевом отношении вещества, как белок (10¸13%) и жир (6,5%), для выделения которых применяются специальные методы и оборудование. Это позволяет выпускать важные для народного хозяйства страны дополнительные продукты - сухие концентрированные белковые корма, кукурузное масло и кукурузный экстракт.
Замачивание кукурузного зерна. Это важнейшая технологическая опе-рация, от которой зависит выход конечного продукта. В эндосперме зерна крахмал прочно удерживается кукурузным белком - глютеном. Целью замачивания является 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.
Рис. 20.8. Технологическая схема получения сырого кукурузного крахмала.
Для замачивания зерна используют слабый раствор сернистой кислоты (концентрация SO2 в воде составляет 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 и других веществ 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) приходится на минеральные вещества, 42% - на растворимые углеводы и около 16% - на азотистые вещества. 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.
Дробление зерна. Кукурузное зерно дробят так, чтобы отделить зародыш, не повредив его. Зародыш - ценная составная часть зерна с содержанием жира 55% от сухого вещества. Для того чтобы полнее выделить зародыш, зерно дробят на дисковых дробилках дважды. При первом дроблении освобождается 75-85% зародыша и 20-25% крахмала, при втором дроблении - 15-20% зародыша и еще 15-19% крахмала. После первого дробления кашку процеживают на дуго-вых ситах и направляют в гидроциклоны для выделения зародыша. Из гидроциклонов кашка поступает на второе дробление.
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. Под действием центробежной силы кашка разделяется на жидкую фракцию, содержа-щую зародыш и суспензию крахмала, и тяжелую фракцию, состоящую из частиц зерна, оболочек и частично суспензии крахмала. Жидкий сход с гидроциклонов направляют на сита отцеживания и промывания зародыша. Для этой цели используют ситовые аппараты различных конструкций.
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 и направляют на рафинирование, а сходы - на измельчение.
Тонкий помол кукурузной кашки осуществляют на измельчающих машинах ударного действия. Кашка интенсивно измельчается и с большой скоростью отбрасывается на неподвижные отражательные пальцы. При этом происходит измельчение эндосперма. Затем продукт выходит из машины.
Промывание суспензии. На современных заводах проводят многократное промывание продукта по принципу противотока, что позволяет отмыть минимальным количеством жидкости наибольшее количество свободного крахмала. Отцеживание крупной мезги и ее трехкратное промывание проводят на дуговых ситах с отверстием диаметра 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, оснащенных капроновой ситовой тканью.
Выделение крахмала из крахмало-белковой суспензии. Рафинированное крахмальное молоко содержит 11-14% сухих веществ, из которых 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% - минеральные вещества: рН крахмального молока – 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 крахмало-белковой суспензии проводят на центробежных сепараторах. Основная рабочая часть сепаратора – ротор с пакетом конических тарелок и частотой вращения около 3000 об/мин. Зазор между тарелками составляет около 1 мм. Таким обра-зом, разделение продукта идет в тонком слое. Крахмальные зерна, более тяжелые, чем глютен, прижимаются к внутренней поверхности каждой тарелки, сползают в периферийную зону ротора в виде концентрированного крахмального молока и 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, а уже оттуда по вертикаль-ному 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): 98,4-98,7 - чистого крахмала и 1,3-1,6 - примесей (белок, жир и пр.). Его используют для производства сухого крахмала, крахмальной патоки, кристаллической глюкозы, модифицированных крахмалов и декс-трина.
На предприятии по производству сырого кукурузного крахмала выход крахмала составляет в зависимости от качества сырья, технической оснащенности завода и схемы производства от 60 до 66,6% от массы безводной кукурузы. Коэффициент извлечения крахмала колеблется от 86 до 93,5%.
Получение и использование побочных продуктов из кукурузы. Зародыш. В зерне кукурузы содержится 5-6% (от массы сухого вещества) жира. Почти весь жир сосредоточен в зародыше. Выход зародыша составляет 6-7% от массы безводной кукурузы.
Сырой зародыш сушат до содержания воды не более 2,0-2,5%, после чего измельчением на вальцовых станках получают мятку, которую подвергают первому прессованию на шнековых прессах. Выделенное масло поступает на рафинирование, а оставшийся после прессования жмых дробят, подогревают на жаровнях и вторичным прессованием дополнительно выделяют из него масло. Выход масла составляет 2,8-3,3% от массы 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, а также при производстве антибиотиков и для получения хлебопекарных прессованных дрожжей. Для этих целей его предварительно упаривают до 50%-ного содержания сухих веществ.
Глютен. При выделении крахмала из крахмало-белковой суспензии на тарелочных сепараторах в качестве жидкого схода получают белковую суспензию с содержанием сухих веществ около 1%. На специальном оборудовании полученную суспензию разделяют на частично сгущенный глютен и хорошо осветленную глютеновую воду. Окончательное сгушение глютена (до 12% сухих веществ) ведут на центробежных сепараторах. Далее глютен механически обезвоживают на вакуум-фильтрах. После вакуум-фильтров содержание воды в глютене составляет 68-72%. 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 в пределах 35-42%. Жидкий кукурузный экстракт сгущают до концентрации сухих веществ от 30 до 35%. При производстве кормов используют также фильтрационные осадки, которые получают при производстве патоки и глюкозы. Все компоненты смешивают в определенном соотношении, высушивают до 12%-ного содержания воды, просеивают, отделяют ферропримеси и отправляют на склад. Сухой кукурузный корм должен отвечать требованиям соответствующих нормативных документов и содержать 18-19% белка, 18-25% крахмала, 7-9% жира, 1-4% минеральных веществ.
