Формирование потребительских свойств и виды крахмала

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.[2]

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.

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.

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

1. мойка и взвешивание картофеля;
2. тонкое измельчение картофеля (получение кашки);
3. выделение свободного крахмала из кашки;
4. отделение и промывание мезги;
5. рафинирование крахмального молока;
6. 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 ZT-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.

 

Производство кукурузного  крахмала.

В общих чертах, процесс  переработки кукурузы можно описать  так:

1) очистка

2) замачивание

3) выпаривание

4) отделение зародыша

5) сушка зародыша

6) отжим

7) помол и просеивание

8) сушка клетчатки

9) первичное разделение глютена и крахмала

10) сушка глютена

11) очистка крахмала

12) обезжиривание крахмала

13) сушка крахмала

Зерно проверяют и удаляют  початки, солому, пыль и инородные  материалы. Обычно очистка проводится дважды перед помолом. После второй очистки кукурузу делят на порции по весу и закладывают в бункеры. Из бункеров она гидравлически подаётся в замочные чаны. 

Правильное замачивание  является необходимым условием высокого выхода и хорошего качества крахмала. Замачивание проводится в непрерывном  противоточном процессе. Очищенная  кукуруза загружается в батарею  больших замочных ёмкостей (чанов), где она набухает в горячей  воде около пятидесяти часов. Фактически, замачивание является контролируемой ферментацией, и добавление 1000-2000 ppm диоксида серы в замочную воду помогает управлять этой ферментацией. Замачивание в присутствии диоксида серы направляет ферментацию посредством ускорения роста благоприятных микроорганизмов, предпочтительно лактобактерий, с одновременным подавлением вредных бактерий, плесени, грибков и дрожжей. Растворимые вещества экстрагируются, а зёрна размягчаются. Зёрна увеличиваются в объёме более чем вдвое, содержание влаги в них возрастает примерно с15% до 45%. 

Замочную воду сливают  с зерна и конденсируют в многоступенчатой выпарной установке. Большинство органических кислот, образующихся во время ферментации, летучи и испаряются вместе с водой. Следовательно, конденсат с первой ступени выпарной установки необходимо нейтрализовать после утилизации тепла  подогревом воды, поступающей на замачивание. Истощённая замочная вода, содержащая 6-7% сухих веществ, непрерывно отводится  для последующей концентрации. Замочная вода конденсируется в самостерильный продукт – питательное вещество для микробиологической промышленности, или концентрируется приблизительно до 48% сухих веществ и смешивается  и высушивается вместе с клетчаткой.  
Для замачивания и размягчения кукурузного зерна и управления микробиологической активностью в течение процесса применяют сернистую кислоту. Диоксид серы получают, сжигая серу и поглощая образующийся газ водой. Абсорбция происходит в абсорбционных колоннах, где газ орошается водяными брызгами. Сернистая кислота собирается в промежуточные ёмкости. Диоксид серы можно также хранить в стальных баллонах под давлением. 

Размягчённые зёрна разрушаются  на абразивных мельницах для снятия оболочки и разрушения связей между  зародышем и эндоспермом. Для  поддержания процесса мокрого помола добавляется вода. Хорошее замачивание  гарантирует свободное отделение  неповреждённого зародыша от зёрен  в процессе мягкого помола без  выделения масла. Масло составляет половину веса зародыша на этой стадии, и зародыш легко отделяется центрифужной силой. Лёгкие зародыши отделяется от основной суспензии на гидроциклонах, предназначенных для отделения первичного зародыша. Для полного разделения поток продукта с остатками зародыша подвергается повторному помолу с последующей сепарацией на гидроциклонах, которая эффективно удаляет остаточный – вторичный - зародыш. Зародыши многократно промывают в противотоке на трёхступенчатом сите для удаления крахмала. Чистая вода добавляется на последней ступени.  

Поверхностная вода удаляется  с зародышей на коническом червячном  прессе. Обезвоженные и очищенные  зародыши подаются на вращающийся осушитель  с паровыми трубами, где высушиваются до влажности приблизительно 4%. Низкое содержание влаги увеличивает срок хранения. Оставшиеся волокна отделяются от высушенных зародышей с помощью  пневматического сепаратора и поступают  в элеватор для клетчатки. Зародыши пневматически транспортируются в  элеватор для зародышей, готовые  к упаковке или дальнейшей переработке.  
              Для выделения сырого масла из зародыша применяются отжим на механических прессах и экстракция растворителями. Сырое масло затем рафинируется и фильтруется. Типичный выход на тонну кукурузы составляет 27 кг масла. Во время рафинирования удаляются свободные жирные кислоты и фосфолипиды. Очищенное кукурузное масло находит применение как пищевое и кулинарное, или в качестве растительного сырья в производстве маргарина. Рафинированное кукурузное масло имеет приятный вкус и не распространяет неприятных запахов при приготовлении пищи и жарке. Высокое содержание полиненасыщенных жиров является преимуществом с диетической точки зрения. Остающийся после извлечения масла молотый зародыш служит кормом для скота. 

После отделения зародыша сход с мельницы подвергается тонкому  помолу на жерновых мельницах или  ударных дробилках с целью  извлечения крахмала и глютена из клеток эндосперма.

Обезвоженная клетчатка  после отжимного пресса может  смешиваться с концентрированной  замочной водой и высушиваться на роторной сушилке до влажности приблизительно 12%. Сухая клетчатка измельчается в молотковой дробилке и пневматически  транспортируется в элеватор, готовая  к упаковке. Сушка облегчается  посредством рециклинга порошка. Клетчатка включается в качестве основного компонента в корма для животных. 

Сырое крахмальное молочко  с обезвоживающего сита, предшествующего  тонкой мельнице, и с первой ступени  промывки клетчатки объединяют. Сырое  крахмальное молочко содержит крахмал, глютен и растворимые вещества. Оно поступает в первичный сепаратор через тонкое сито и циклон. Разница в плотности делает возможным использование центрифужной силы для непрерывной сепарации. Глютен попадает в восходящий поток, а крахмал – в исходящий. 

Первичный восходящий поток  из сепаратора, содержащий в основном протеин и растворимые вещества, концентрируют на непрерывном центрифужном сепараторе… Восходящий поток используется в качестве оборотной воды. Нисходящий поток, в котором содержится в основном протеин и небольшое количество крахмала, подаётся на участок обезвоживания глютена. Поток глютена содержит 60 и более процентов протеина. Оборотная вода из концентратора глютена и с фильтра собирается и используется для промывки зародышей и клетчатки, а также для замачивания. 

Глютеновая суспензия обезвоживается на вакуумном ленточном фильтре. Лента фильтра постоянно омывается фильтратом под высоким давлением. Обезвоженный глютен высушивается в роторной сушилке до влажности около 10% и измельчается в молотковой мельнице. Сушка облегчается посредством рециклинга порошка. Сухой глютен пневматически подаётся в элеватор, готовый к упаковке. Глютеновая мука содержит до 60% протеина. Она является важным источником метионина. Высокое содержание ксантофилла, обычно 500 ppm, делает глютен эффективным пигментирующим ингредиентом в птицеводстве. 

Крахмальное молочко очищают, промывая чистой свежей водой. С помощью  гидроциклонов можно уменьшить  содержание клетчатки и растворимых  веществ, включая растворимый протеин, до низких уровней при использовании  минимального количества свежей воды. Для экономии воды промывка ведётся  в противотоке, т.е. поступающая свежая вода используется на самой последней  ступени, а восходящий поток с  неё вторично поступает для разведения на предыдущую ступень, и так далее. Восходящий поток с первой ступени, содержащий в основном протеин, немного  крахмала и другие примеси, поступает  в первичный сепаратор. В сильных  гравитационных полях циклона и  центрифуги крахмал быстро оседает. Очистка основана на различии в плотности  воды (1,0 г/мл), клетчатки (1,05 г/мл) и крахмала (1,55 г/мл). Несмотря на то, что некоторое  количество примесей попадает вместе с крахмалом в нисходящий поток, это последняя возможность удалить  более крупные частицы. Примеси, не удалённые этим путём, невозможно удалить никаким известным методом. 

Очищенное крахмальное молочко  через переливную ёмкость сгружается в скребковую центрифугу для обезвоживания. Фильтрат после неё возвращается в цикл на стадию первичного разделения или на стадию очистки крахмала. Обезвоженный крахмал срезается  порциями и сгружается под собственным  весом в бункер мокрого крахмала. 

Из бункера мокрого  крахмала крахмал поступает с  помощью червячного конвейера с  измерителем на установку быстрой  сушки и высушивается горячим  воздухом. Температура воздуха на входе в сушилку регулируется. Высушенный крахмал пневматически  транспортируется в элеватор готовым к просеиванию и упаковке. Влажность кукурузного крахмала после сушки обычно составляет 12-13%. Перед поставкой потребителям крахмал просеивают на тонком сите для удаления чешуек, образующихся в червячном конвейере и т.п. Для защиты тонкого сита может быть установлено грубое с большими отверстиями.

 

Производство набухающего крахмала.

Технология получения  набухающего  крахмала обычно включает следующие стадии:

1. подготовку сырья;
2. клейстеризацию крахмала;
3. получение тонкой пленки клейстера и ее высушивание;
4. измельчение высушенной пленки и просеивание порошкообразного продукта.

В суспензию крахмала (концентрацией  СВ 40–42 %) в зависимости от назначения получаемых крахмалов вводят химические реагенты (алюмокалиевые квасцы, соли фосфорной кислоты, метилцеллюлозу и др.), выдерживают 15 мин при температуре 40–45 °С, после чего подают на вальцовые сушилки для клейстеризации и высушивания. Достаточно полное высушивание пленок крахмала достигается при температуре барабана 120–150 °С в течение 5–10 с. Деструкция молекул полисахаридов происходит в результате механического и теплового воздействия на клейстер. Крахмал сушат в тонком слое, пленку срезают ножом с барабана, измельчают, просеивают, а затем готовый крахмал фасуют.

 

Производство окислительного крахмала.

Технология получения  окисленных крахмалов включает следующие  этапы: 1) приготовление суспензии крахмала;

2) введение окислителя и проведение реакции окисления;

3) отделение реагентов;

4) промывание и высушивание продукта.

Окисление проходит с помощью  таких реагентов как гипохлорит натрия, пероксидом водорода, перманганатом калия и другими веществами.

При окислении крахмала перманганатом  калия в кислой среде получают желирующий крахмал, используемый в качестве желирующего компонента.