2.Технологическая схема получения крахмальной патоки.

Технологическая схема получения патоки состоит из следующих стадий:

- подготовка крахмала к гидролизу;

- гидролиз крахмала;

- нейтрализация гидролизатов;

- фильтрование сиропов;

- обесцвечивание фильтрованных сиропов адсорбентами;

- уваривание жидких сиропов до густых;

- уваривание густых сиропов до патоки и охлаждение патоки.

Подготовка крахмала к гидролизу. Сырье, поступающее на производство патоки, должно содержать минимальное количество примесей, так как они оказывают отрицательное влияние на ход технологического процесса и качество патоки.

Для получения крахмала такого качества необходимо строгое соблюдение технологического режима в конечных стадиях производства сырого крахмала.

Гидролиз крахмала. Первой технологической операцией производства патоки является гидролиз крахмала. Его проводят в присутствии катализатора кислотным, кислотно-ферментативным или ферментативным способом. Для гидролиза применяют крахмальное молоко определенной плотности при тем-ре 140-145°С. В любом случае процесс гидролиза включает стадии клейстеризации крахмала, разжижения крахмального клейстера и его осахаривание. Клейстеризация начинается с ослабления и разрыва связей между макромолекулами амилозы и амилопектина, нарушения структуры крахмальных зерен и образования гомогенной массы с высокой вязкостью. Под действием катализатора длинные цепочки молекул крахмала разрываются. Образуются продукты с различной молекулярной массой (декстрины, мальтоза), вязкость клейстера снижается – происходит его разжижение, идет дальнейший разрыв молекул крахмала вплоть до глюкозы. Содержание редуцирующих веществ в продуктах гидролиза крахмала характеризуется глюкозным эквивалентом (ГЭ). Кислотный гидролиз крахмала проводят в конверторах периодического действия или осахаривателях непрерывного действия. Осахаривание крахмала в конверторе осуществляется периодическим способом, поэтому неизбежны колебания в содержании редуцирующих веществ в получаемой патоке, повышенный расход пара и другие недостатки. Гидролиз целесообразнее проводить в аппаратах непрерывного действия, обеспечивающих равномерность и требуемую скорость процессов нагревания, клейстеризации крахмала и осахаривания гидролизатов, а следовательно, и высокое качество конечного продукта.

Несмотря на дешевизну катализатора и быстроту проведения, кислотный гидролиз крахмала имеет весьма существенные недостатки. Гидролизаты получаются невысокого качества из-за наличия в них продуктов реверсии глюкозы, термического кислотного разложения углеводов, продуктов разрушения белковых примесей крахмала под действием кислоты и высокой температуры и минеральных примесей, которые образуются при нейтрализации кислоты после гидролиза. При кислотном гидролизе крахмала не удается достичь также достаточно полного осахаривания крахмала.

Ферментативный гидролиз крахмала. Для проведения ферментативного гидролиза в суспензию крахмала вводят раствор кальцинированной соды до достижения рН 6…6.5, раствор бактериальной α-амилазы и ее стабилизаторов.смесь подогревают острым паром до 85°С и выдерживают при этой температуре в течение 1.5 ч. Для улучшения фильтрационных свойств гидролизат подогревают до 140°С в течение 5 мин. Затем температуру разжиженного крахмала быстро снижают до 60°С и осахаривают полученный гидролизат препаратами очищенной глюкоамилазы в условиях, оптимальных для ее действия, до достижения требуемого глюкозного эквивалента. При выдерживании осахаренного продукта при 80°С в течение 20 мин глюкоамилазная активность исчезает полностью.

Нейтрализация гидролизатов. Если гидролиз крахмала проводился с помощью кислоты, необходимо провести нейтрализацию гидролизатов.

Цель нейтрализации – прекращение гидролиза крахмала по достижении заданной степени осахаривания, перевод свободных минеральных кислот, недопустимых в пищевых продуктах, в безвредные соли и создание оптимальных условий для последующей очистки сиропов от примесей.

Оптимальная величина рН сиропа обеспечивает устойчивость глюкозы, коагуляцию белков и наилучшие условия обесцвечивания сиропов углями. Нейтрализованный сироп не должен иметь рН ниже 4.5…4.9. Гидролизаты, осахаренные с помощью соляной кислоты, нейтрализуют только содой.

Процесс ведут в специальных нейтрализаторах периодическим или непрерывным способом. Конструкция аппарата должна обеспечивать быстрое смешивание соды с кислотой и улавливание капель сиропа из отходящих паров.

Фильтрование сиропов. Промышленные гидролизаты паточного производства содержат от 0.9 до 1.9% взвешенных частиц. Часть нерастворимых примесей составляет мезга, которая находится в крахмале. Все эти примеси удаляют фильтрованием гидролизатов. Чтобы облегчить процесс фильтрования, некоторую часть примесей предварительно выделяют путем отстаивания сиропов в специальных отстойниках – скиммерах или обработкой их на тарельчатых сепараторах .

Для более полного выделения взвесей гидролизат фильтруют. Осадки в основном состоят из скоагулированных хлопьев белка, легко сжимаемых и труднопроницаемых, поэтому для облегчения фильтрования к сиропу добавляют пористый наполнитель (перлит, диатомит). На большинстве предприятий гидролизаты фильтруют на вакуум-фильтрах или автоматических фильтрах-прессах. Фильтрование проводят при температуре гидролизатов 75…80°С, при этом давление может достигать 0.3…0.5 МПа.

Обесцвечивание фильтрованных сиропов адсорбентами. После фильтрования паточные сиропы превращаются в прозрачные жидкости желтого цвета. К красящим веществам паточного сиропа относятся продукты гидролиза белков, разложения углеводов, продукты реакции меланоидинообразования и др. наряду с красящими веществами в сиропе присутствуют кислые фосфаты, обуславливающие кислотность патоки, некоторые минеральные вещества, растворимые белки, органические кислоты.

Цель очистки паточного сиропа адсорбентами – это полное его обесцвечивание, устранение запаха и удаление примесей.

В качестве адсорбентов на паточных заводах применяют активированный уголь, который удаляет из раствора красящие вещества, золу, соли железа, коллоидные и азотистые вещества, жир и жирные кислоты.

Уваривание жидких сиропов до густых. Для получения густого сиропа с минимальной цветностью и экономии расхода теплоты сгущение сиропа от жидкого (концентрация 35…40%) до густого (55…57%) осуществляют в многокорпусных выпарных аппаратах под разрежением.

Наибольшее распространение получили выпарные аппараты вертикального типа, как правило трехкорпусные. Перед первым корпусом сироп подогревают до 97°С, температура кипения сиропа в этом корпусе 100°С, соответственно во втором корпусе 86°С, а в третьем – 67.7°С.

Уваривание густых сиропов до патоки и охлаждение патоки. Очищенный густой сироп концентрацией сухих веществ 55…57% уваривают в вакуум-аппаратах до патоки с содержанием сухих веществ не менее 78%.

Для получения патоки высокого качества процесс уваривания ведут при температуре не выше 60°С. Продолжительность процесса уваривания должна быть минимальной (50…55 мин).

Патока, выходящая из вакуум-аппарата, имеет тем-ру 60…70°С. Так как это вязкий продукт, естественное охлаждение идет очень медленно при быстром нарастании цветности за счет образования красящих веществ. Чтобы избежать этого, стремятся быстро ( в течение 40…80 мин) охладить ее до тем-ры 40…45°С. Для этой цели используют специальный холодильник.

Затем патоку фасуют и хранят.