Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология крахмала, крахмалопродуктов и глюкозно-фруктозных сиропов. Учебное пособие
.pdf
21
Для промышленной переработки необходимо использовать
сорта картофеля с высокими показателями крахмалистости и урожайности, с тонкой кожурой, низким содержанием клетчатки, пентозанов, белковых соединений, растворимых сахаров и золы.
Указанным требованиям отвечают следующие сорта картофеля, возделываемые в Ярославской, Орловской, Липецкой, Рязанской, Брянской областях России и обеспечивающие высокий биологический сбор крахмала с каждого гектара посевных площадей:
1) ранние – Пензенская скороспелка, Фаленский (3,8 -
4,6 т крахмала/га);
2) среднеранние – Любимец, Смачный (3,8 - 4,5 т/га);
3) среднеспелые – Камераз (4,7 т/га);
4) среднепоздние – Лорх, Истринский, Сотка, Сулев, Ло-
шицкий (4,9 т/га);
5) поздние – Вольтман, Белорусский крахмалистый, Канди-
дат, Темп, Павлинка (3,6 - 4,4 т/га).
Картофель для промышленной переработки по основным
показателям должен отвечать требованиям ГОСТ 6014-68: клубни
не должны быть проросшими, крахмалистость не менее 14 %, размер по наибольшему диаметру не менее 30 мм. В некрупных клубнях больше содержится клетчатки, что снижает коэффициент измельчения, ухудшает выделение свободного крахмала, повышает
потери крахмала с отходами производства.
Разрешается принимать на переработку картофель в ограниченных количествах со следующими показателями:
- недозрелый, с неокрепшей кожурой, позеленевший (не бо-
лее 2 %);
- механически поврежденных (не более 2 %);
- с клубнями размером от 2 до 3 см (не более 5 %);
- с поверхностными загрязнениями (не более 1,5 %).
Не принимается на переработку картофель загнивший (мокрая или сухая гниль), а также мороженый и запаренный.
Для промышленной переработки заготавливают преимущественно среднепоздние и поздние сорта картофеля, достигшие
технической спелости, устойчивые к болезням и вредителям, например, Лорх, Вольтман, Белорусский крахмалистый и другие.
22
При приемке картофеля проводится отбор проб для определения загрязненности, крахмалистости, наличия мелких, больных,
поврежденных клубней. С учетом физического состояния картофеля принимается решение о возможности его хранения или направления на переработку.
Массовая копка картофеля проводится в сентябре-начале октября, когда ботва картофеля отмирает, клубни имеют достаточно
твѐрдую кожицу и легко отделяются от корневой системы.
Уборку картофеля и перевозку на завод необходимо завершить до наступления осенних заморозков.
После извлечения клубней из земли в них продолжаются все
жизненные процессы: дыхание, углеводный обмен, действие ферментов и др. Для протекания этих процессов используется энергия,
накопленная в процессе вегетации в зернах крахмала. С целью
снижения потерь крахмала в разные периоды необходимо обеспечить оптимальные условия хранения картофеля.
В первый период хранения после уборки клубни интенсивно
дышат, на их поверхности происходит образование защитной кожуры, за счет биохимических процессов часть сахаров превращается в полисахарид крахмал, а некоторая их часть за счет дыхания
превращается в углекислоту и воду. В этот период продолжительностью 20 - 30 дней картофель должен храниться при 12 - 18 оС,
относительной влажности воздуха 88 - 95 %.
Второй период хранения картофеля характеризуется снижением интенсивности дыхания, замедляются основные биохимические процессы - наступает состояние зимнего покоя. Температура
хранения картофеля должна составлять 3 - 5 оС при достаточном
притоке воздуха. Снижение температуры, например до нулевой
отметки, вызывает в клубнях увеличение содержания растворимых
сахаров до 5 - 8 %, что объясняется продолжающейся деятельностью гидролитических ферментов при минимальном уровне дыхания. В этих условиях хранения заметно возрастают потери крахмала, картофель становится сладким.
Влажность воздуха при хранении картофеля во втором периоде выше 90 % способствует развитию плесневых грибов и бактерий, что инфицирует все полупродукты при переработке картофеля и снижает выход крахмала.
23
Влажность воздуха ниже 70 % вызывает увядание (сморщивание) клубней. Такие клубни хуже измельчаются в картофелетерке, затрудняется выделение свободных зѐрен крахмала.
В марте-апреле начинается третий период хранения, характеризующийся повышением интенсивности дыхании и прорастания, что вызывает увеличение потерь массы картофеля и снижение
крахмалистости.
Картофель хранится в буртах, которые размещаются на ровной поверхности с небольшим уклоном местности для обеспечения самотечного движения смеси воды и картофеля в завод. Продольная ось буртов устанавливается с учетом характерной в данном районе «розы ветров». Уровень залегания грунтовых вод не
менее 1 м от поверхности почвы. Ширина буртов при хранении
здорового картофеля 4 м, для частично заболевшего 2 - 3 м. Высота бурта формируется в зависимости от угла естественного откоса.
В холодный период производственного сезона бурты укрываются
несколькими слоями теплоизолирующего материала, которые
сверху закрываются слоем земли. Бурты должны быть полностью
укрыты для предохранения картофеля от солнечного облучения,
что необходимо для уменьшения прорастания и появления зеленой
окраски клубней.
В процессе хранения осуществляется постоянный контроль
температуры, для чего в буртах устанавливаются специальные
термометры.
В зависимости от сорта картофель замерзает при температуре от -1,5 до -2,5 °С. В случае подмораживания картофель необходимо быстро направить на переработку, постоянно контролируя
электрическую нагрузку на приводах измельчающих машин. Если
такой картофель будет оттаивать в буртах, то в клубнях очень быстро развивается болезнетворная микрофлора, они загнивают и
получить товарный крахмал из них уже невозможно.
Для обеспечения оптимальных условий хранения картофеля
в буртах, в хранилищах используется механическое вентилирование с кратностью подачи воздуха около 70 м3/ч на 1 т картофеля.
За счет регулирования расхода воздуха, его влажности и температуры в буртах при хранении снижаются потери крахмала, картофель меньше прорастает, доля заболевшего картофеля на конец
апреля (начало мая) снижается в несколько раз.
24
За счѐт механического вентилирования обеспечивается необходимое содержание в атмосфере бурта углекислоты. Если дыхание проходит при недостатке кислорода (анаэробный тип), в
клубнях накапливаются сахара, которые затем превращаются в
спирт и диоксид углерода. Образующийся спирт губительно действует на протоплазму, что приводит к гибели растительных клеток картофеля.
Температура картофеля при хранении в буртах должна находиться в интервале от 0 о до + 5 оС.
2.4. Технология получения картофельного крахмала
Основные операции получения сырого крахмала из картофеля
являются механическими (отмывание клубней картофеля, измельчение, отделение и промывание свободных зерен крахмала и др.) и
осуществляются в присутствии значительного избытка воды (рисунок).
2.4.1. Подача картофеля на переработку
Основная задача картофелекрахмального производства за-
ключается в максимальном извлечении из картофельной кашки свободных зерен крахмала и последующая их очистка от примесей с
целью получения товарного продукта стандартного качества.
Весь комплекс операций получения крахмала основан на
двух физических характеристиках его зерен: нерастворимость в
холодной воде и значительная разность плотностей зерен и воды.
На заводах по переработке картофеля его подача обычно
осуществляется с помощью гидротранспортеров. На складах картофеля они прокладываются в грунте вдоль каждого бурта и соединяются в главный гидротранспортер. Желоб гидротранспортера шириной не менее 200 мм выполняется из дерева, стали или
бетона. Движение картофеля в смеси с избытком воды обеспечивается за счет уклона желоба не менее 12 мм на 1 м длины.
Транспортирующая вода в количестве 600 - 700 % к массе картофеля подается в верхнюю точку гидротранспортера, что обеспечивает дальнейшее движение потока самотеком со скоростью 1,0 1,5 м/с, но не менее 0,8 м/с.
25
Промывная вода
Крахмальное молоко
Жидкое молоко на разбавление кашки после выделения клеточного сока
Картофель
Мойка
Взвешивание
Измельчение
Выделение
клеточного
сока
Отделение и
промывание
мезги
Второе измельчение
Промывание
мезги
Отмытая мез-
га в корм
Примеси
Вода
Клеточный сок
Отделение со-
ковой воды
Рафинирование
крахмального
молока
Промывание
крахмала
Чистое крах-
мальное молоко
Соковая вода
Свежая вода
Промывание
мелкой мезги
Отмытая мезга в
корм
Рисунок. Принципиальная технологическая схема производства
сырого картофельного крахмала
26
Из буртов картофель смывается в желоб за счет мощной
струи воды из гидранта под избыточным давлением 0,30 -
0,40 МПа.
Для отделения от картофеля различных механических загрязнений на пути гидравлического потока устанавливаются устройства – камнеловушки (для отделения тяжелых примесей) и соломоловушки (для отделения лѐгких плавающих примесей). Удаление тяжелых примесей из потока за счет разности плотностей
примесей и воды и изменения скорости и направления потока.
Ловушки тяжелых примесей различаются по конструкции – вертикальные, барабанные, ротационные.
Отделение легких примесей за счет их улавливания зубчатыми граблинами с поверхности движущегося потока и вывода из
зоны гидротранспортера. Устанавливаются двух- и трехвальные
ботвосоломоловушки.
Степень отделения различных примесей влияет на эффективность работы измельчающих машин и их безаварийную эксплуатацию.
Из гидротранспортера картофель в завод на дальнейшую
переработку подается на высоту до 15 м с помощью специальных
центробежных насосов.
Для подъема картофеля также используются наклонные
шнеки и вертикальные элеваторы с карманами на цепной тяге.
После подъема от картофеля отделяется транспортирующая
вода в специальных устройствах (водоотделителях) в виде вращающегося перфорированного барабана.
2.4.2. Мойка картофеля
Основной задачей этой стадии является максимальное отделение с поверхности картофеля всех остаточных примесей – частичек почвы, песка, камни, легкие растительные примеси и др. На
операции мойки картофеля необходимо удалить их в полной мере,
так как на дальнейших операциях этого сделать уже будет невозможно вследствие соосаждения примесей и зѐрен крахмала.
Попадание тяжѐлых твѐрдых примесей в измельчающие машины вызывает быстрый абразивный износ рабочих органов и даже
27
механические поломки. Легкие примеси (ботва, солома, древесные
и растительные остатки) забивают режущие кромки пилок, что
снижает производительность и рабочий ресурс машин, увеличивает
расход энергии, ухудшает показатели картофельной кашки.
Для отмывания картофеля используются мойки различных
конструкций. На современных заводах устанавливаются ротационные мойки, выполненные в виде перфорированного стального
барабана, установленного под углом 5о по ходу движения картофеля и вращающегося с частотой 18 – 24 мин-1. Барабан диаметром 1,2 - 1,5 м и длиной 2,0 - 2,7 м имеет отверстия 10х45 мм.
Производительность таких моек от 500 до 700 т картофеля в сутки
в зависимости от его начальной загрязненности.
Распространенными на заводах являются горизонтальные
корытные мойки, оснащенные вращающимися валами с закрепленными на них кулаками (билами). Такие мойки различаются по
числу рабочих камер (зон): однокамерные, двух- и трехкамерные.
Однокамерные (тип КМЗ-57М) имеют горизонтальный корпус с одним моечным отделением и постоянным высоким уровнем воды в нем – выше верхних концов вращающихся кулаков.
Удаление мытого картофеля за счет выбрасывающей камеры, в
которой вращается вал с ковшами. Картофелемойка имеет двойное днище – верхнее перфорированное, нижнее сплошное, к которому крепятся устройства-камнеловушки для накопления и вывода тяжелых примесей (камни, песок). Валы моечного и выбрасывающего отделений имеют отдельные приводы, включающие
электродвигатель и редуктор. Производительность таких моек до
600 т картофеля в сутки. Расход воды на мойку 300 -
400 % к массе картофеля.
Комбинированные мойки имеют горизонтальный корытный
корпус, включающий камеры трех видов: камеры с высоким
уровнем воды (полностью погруженными кулаками), камеры с
пониженным уровнем воды (на середине кулачкового вала) и камеры сухие.
В камерах первого типа происходит отмывание картофеля
при наличии избытка воды, одновременно удаляются через перелив и легкие плавающие примеси. Камеры второго типа предназначены для механического интенсивного трения клубней, что
28
повышает эффект отмывания и отделения примесей. В сухих камерах происходит отделение поверхностной грязной воды, что
уменьшает ее попадание в последующие камеры и остаток примесей на мытом картофеле.
При рациональной последовательности пребывания картофеля в камерах разного типа обеспечивается высокая степень отмывания и отделения примесей.
Расход воды на отмывание от 200 % до 320 % к массе мытого картофеля. Продолжительность отмывания в зависимости от
вида почвы от 10 до 18 мин. Удельная норма моечного объѐма
0,75 м3 на 1 т картофеля в час.
В двухкамерных мойках на первой стадии картофель моется
при малом уровне воды (полусухое истирание клубней), на второй
ступени окончательное отмывание, отделение легких плавающих
примесей и ополаскивание в условиях избытка воды (высокий
уровень).
2.4.3. Взвешивание картофеля и его измельчение
После отмывания картофель взвешивается с целью точного
определения массы сырья, поступившего в завод на переработку.
Эта величина является исходным параметром для ведения учета
продуктов, расчета производительности завода и количественного
установления показателя выхода крахмала.
Картофель взвешивается на автоматических порционных
весах. Определенная масса картофеля (50 кг, 100 кг) накапливается в ковше весов, после чего он опрокидывается и картофель высыпается в бункер. Каждое опрокидывание фиксируется специальным счетным устройством, где указывается число опрокидываний ковша и масса картофеля (в том числе и возможные перевесы сверх номинальной загрузки ковша).
Допустимая погрешность взвешивания из десяти отвесов
± 0,5 %. Производительность весов с разовым отвесом 50 кг до
6 т картофеля в час. Весы допускаются к эксплуатации только после их осмотра, проверки и опломбирования Государственным
поверителем.
29
Механическое измельчение картофеля является первой технологической операцией, непосредственно влияющей на коэффициент извлечения и выход крахмала. Основная задача этой стадии –
максимальное разрушение растительных клеток клубня и обеспечение беспрепятственного выхода зерен крахмала. Крахмал, освобожденный из разрушенных клеток называется «свободным». Крахмал,
оставшийся во внутриклеточном объеме, называется «связанным».
Эффективность разрушения растительных клеток оценивается коэффициентом измельчения (К, %) – отношение свободного крахмала к общему его содержанию в клубне.
где А и В – соответственно масса свободного и связанного крахмала, г в 100 г кашки.
Техническим устройством для разрушения клубней являются истирающие машины терки. Главный рабочий орган – барабан,
вращающийся в неподвижном массивном корпусе. На цилиндрической поверхности барабана имеются поперечные канавки (пазы
глубиной не менее 5 мм), в которых закрепляются режущие зубчатые пилки. Выступ зубьев пилки над поверхностью барабана
составляет 1 - 2 мм в зависимости от состояния картофеля и его
качества. Для обеспечения измельчения картофеля терки снабжены прижимами, позволяющими регулировать полноту разрушения клеток.
В нижней части терки имеется вогнутое сито из нержавеющей стали, установленное с регулируемым зазором 2,5 - 3,0 мм от
поверхности вращающегося барабана. Сито с отверстиями
2 х 15 мм (или диаметром 2 мм) обеспечивает более полное измельчение картофеля в терке.
Степень измельчения картофеля зависит от окружной скорости вращения барабана, силы кинетической энергии удара, состояния зубчатых пилок и материала, из которого они изготовлены. Например, коэффициент измельчения при окружной скорости барабана 23,5 м/с составляет 83,5 %, при скорости 53,2 м/с – 93,4 %. Пилки
изготовляются из легированной стали высокой твердости, что обеспечивает их непрерывную работу в течение 65 - 72 ч.
30
Число зубьев в виде равнобедренного треугольника составляет на пилке 80 на 100 мм ее длины.
Измельчение картофеля на терках проводится в две ступени
с промежуточным выделением из кашки свободного крахмала. На
второй ступени измельчения используются аналогичные терки
(перетиры) с высотой режущей кромки зубьев пилки не более
1 мм. Эти терки имеют нижнее вогнутое подбарабанное сито с
отверстиями меньшего диаметра (1,5 - 1,8 мм).
Картофелекрахмальные заводы оснащаются отечественными и импортными (в основном из Польши) терочными машинами
производительностью до 10 т картофеля в час при диаметре барабана 650 - 850 мм, частоте его вращения 960 - 1450 мин-1, окружной скорости 42 - 50 м/с.
Зная эффективность работы терочных машин, можно прогнозировать ожидаемый коэффициент извлечения крахмала из
картофеля, так как его нормативные потери на последующих операциях не превышают 3 %. Например, степень измельчения 93 %
позволяет ожидать коэффициент извлечения крахмала 90 % от его
содержания в исходном картофеле.
2.4.4. Удаление из кашки клеточного сока
Полученная на терочных машинах картофельная кашка содержит наряду со свободными зернами крахмала различные примеси: клеточный сок, частицы разорванных клеток картофеля
(мезги), фрагменты белковых соединений, органические и минеральные вещества. Необходимо быстро удалить из полученной
кашки клеточный сок, так как содержащиеся в нем природные
красящие вещества под действием ферментов и кислорода воздуха приобретают бурую и даже черную окраску, что ухудшает качество крахмала и клейстеров из него.
Клеточный сок содержит 5 - 7 % мас. сухих веществ, в составе которых имеются ценные компоненты для производства
корма: белок, небольшая доля крахмала, различные сахара, минеральные соединения, микроэлементы, набор ферментов.
Техническим устройством для удаления из кашки клеточного сока являются осадительные шнековые центрифуги (ОГШ),
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]