Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология крахмала, крахмалопродуктов и глюкозно-фруктозных сиропов. Учебное пособие
.pdf
31
работающие в непрерывном режиме. Конструкция такой центрифуги включает два вращающихся с различной частотой барабана.
Под действием центробежной силы в барабане происходит разделение компонентов разбавленной картофельной кашки, более легкая фракция клеточного сока и примесей выводится через торцовые сливные окна. Тяжелая фракция, в основном содержащая зерна крахмала, выводится с противоположной стороны за счет шнека на внутреннем барабане.
При однократной обработке кашки на таких центрифугах
удаляется до 70 % клеточного сока, при двухступенчатой очистке
с промежуточным разбавлением выводимой тяжелой фракции
эффект достигает 90 %.
Производительность центрифуг при факторе разделения
1220 - 1900 составляет от 4,5 до 9 т картофеля в час. Содержание
сухих веществ в выводимом из центрифуги осадке 40 - 43 %, в
клеточном соке 4 - 6 %.
2.4.5. Отмывание крахмала (отделение мезги от крахмала)
Следующая технологическая операция – отмывание крахмала (отделение мезги от крахмала) – механическая операция выделения из кашки зерен свободного крахмала под действием кинетической энергии струи воды. Для этого используются сита
различных конструкций. Простейшими являются сотрясательные
сита, оснащенные ситовой поверхностью в виде рамок. Рамки обтягиваются ткаными сетками из медной проволоки или капрона.
На образовавшуюся ситовую поверхность равномерно подается
разбавленная картофельная кашка. Для выделения из нее зерен
крахмала сверху через сопла подаются струи воды. Производительность таких сит устанавливается из расчета переработки
340 кг картофеля в час на 1 м2.
Современными для отмывания крахмала являются ситовые
аппараты в виде дуговых и центробежных сит. Дуговые низконапорные сита могут использоваться при обязательном предварительном отделении из кашки клеточного сока. Сито, штампованное из нержавеющей стали, устанавливается в специальном корпусе под углом 72о. Кашка подается сверху через питатель и рав-
32
номерно распределяется по всей ширине сита (960 мм). Зерна
крахмала проходят через отверстия сита и выводятся через нижний коллектор. Мезга сползает по наклонной поверхности сита в
нижний приемник.
Производительность такого сита площадью 1,6 м2 до 100 т
картофеля в сутки.
Для эффективного мокрого выделения крахмала из кашки
используются барабанно-струйные сита (БСС). В таких устройствах в поле действия центробежных сил рационально сочетается
противоточное движение кашки и струй воды, подаваемых через
сопла. Основным элементом является вращающийся ротор в виде
усеченного конуса, оснащенный соответствующей сеткой, в котором по внутренней поверхности ровным слоем распределяется
картофельная кашка. Во внутреннем пространстве ротора вращается ороситель с соплами для организованного встречного движения промывной воды в виде «водяного шнека». Частота вращения
конусного ротора 900, оросителя – 950 мин-1, производительность
сита площадью 0,8 м2 около 100 т картофеля в сутки.
Используются также центробежно-лопастные сита (ЦЛС),
эффективно отделяющие зерна крахмала в поле действия центробежных сил. Рабочим органом является вращающийся ротор с лопастями, оснащенными ситами, имеющими карманы для приема и
отвода крахмальной суспензии. Принцип действия такого сита
аналогичен работе лопастного колеса центробежного насоса. Разбавленная картофельная кашка поступает через центр ротора на
лопасти, где под действием центробежных сил происходит разделение зерен крахмала и частиц мезги.
Такие сита с числом рабочих лопастей от 6 до 12, площадью
ситовой поверхности 0,33 - 0,80 м2 при частоте вращения ротора
1460 мин-1 позволяют перерабатывать от 100 до 200 т картофеля в
сутки.
Для более полного выделения зерен крахмала кашка промывается на ситах в две ступени: после первого и второго измельчения вначале на БСС, затем на ЦЛС. Ситовые аппараты оснащаются плетеными сетками из медной или латунной проволоки с
отверстиями 0,24 мм, или штампованными из нержавеющей стали
с отверстиями 0,24х5 мм.
33
Расход промывной воды на сита для выделения крахмала до
200 % к массе картофеля. Для повышения качества крахмала используется сульфитированная питьевая вода, содержащая до 0,03 % SО2.
Мезга после ситовых аппаратов с минимальным содержанием крахмала направляется на барабанные прессы для удаления
избыточной влаги, а затем в цех производства корма. При прессовании из мезги выводится около 75 % воды.
Полученное на всех ситовых аппаратах крахмальное молоко
объединяется в один поток и направляется на операцию дополнительного отделения оставшихся в нем примесей.
2.4.6. Отделение соковой воды и рафинирование
крахмального молока
В крахмальном молоке после его выделения на ситовых аппаратах содержится значительное количество различных примесей: часть клеточного сока (до 30 %), мелкая мезга, фрагменты
белковых соединений и др. Жидкость в составе крахмального молока называется соковой водой. За счет наличия большого набора
различных компонентов эта вода является благоприятной средой
для развития микроорганизмов. Для обеспечения выработки
крахмала стандартного качества ее необходимо удалить из молока
до рафинирования крахмальной суспензии.
С этой целью широко используются осадительные центрифуги со шнековой выгрузкой осадка, в которых за счет действия
центробежных сил происходит разделение исходной суспензии с
выводом достаточно чистого крахмала. При вращении двух барабанов центрифуги с фактором разделения около 800 в зависимости от плотности компонентов, находящихся в крахмальном молоке, отводится в режиме перелива вместе с другими примесями
практически вся соковая вода (95 % и более).
Рекомендуемая концентрация крахмала в очищаемом молоке 2,7 - 3,3 % при условии его равномерной подачи в центрифуги.
Содержание крахмала в отводимой соковой воде не выше
0,26 г/дм3, влажность осадка крахмала при выходе из центрифуги
около 60 %. Доброкачественность (Дб) крахмальной суспензии
после отделения соковой воды около 75 %.
34
Полученная крахмальная суспензия после центрифуг разбавляется водой и поступает на двухступенчатое рафинирование.
Эта операция дополнительной очистки крахмала от мелкой мезги
и других примесей необходима для повышения степени его чистоты (доброкачественности). Для этого используются центробежные сита (БСС и ЦЛС), оснащенные различными сетками. На первом рафинировании сита имеют медную сетку саржевого плетения номером не ниже 80 (отверстия не более 0,2 мм) или шлицевую штампованную сетку из нержавеющей стали, на втором рафинировании - из шелковой или капроновой ткани № 58 - 64 (отверстия в сетке 0,12 - 0,10 мм).
Концентрация крахмального молока, подаваемого на первое рафинирование, около 3 %, содержание мелкой мезги в молоке не более 1,2 - 1,5 % к массе сухих веществ, доброкачественность молока около 80 %. После второго рафинирования остаток
мелкой мезги в очищенном молоке не выше 0,5 % к массе сухих
веществ, а Дб крахмального молока 92 - 96 %.
Потери крахмала в отмытой мелкой мезге составляют не
более 3 г на еѐ объѐм 1 дм3.
2.4.7. Промывание крахмала, требования к его качеству
Для повышения качества крахмала, направляемого на выработку пищевого сухого, модифицированных крахмалов и глюкозы,
крахмал после рафинирования подвергается очистке в режиме
промывания с избытком воды. В результате из крахмальной суспензии удаляются остаточные взвешенные примеси, мельчайшая
мезга, оставшаяся небольшая доля соковой воды и др.
Простейшим аппаратом является размывной чан, представляющий цилиндрическую емкость из бетона (кирпича) вместимостью до 15 м3, оснащенную перемешивающим устройством. Чан
заполняется разбавленной крахмальной суспензией с концентрацией около 18 %, затем после перемешивания осаждается более
тяжелая фракция зерен крахмала, а в верхнем слое воды остаются
различные сопутствующие примеси. Через 8 ч верхний слой воды
с примесями спускается с поверхности осадка крахмала, после
чего в чан подается чистая вода, осадок крахмала взмучивается и
35
повторяется операция длительного осаждения. Обычно промывание проводится в две, а иногда и в три ступени.
Преимуществом такого способа промывания крахмала являются простота и надежность. Однако из-за высокой длительности и периодичности процесса размывные чаны практически не
используются на современных крахмальных заводах.
Широкое применение нашли интенсивные способы промывания крахмала на гидроциклонных установках. Очищаемая разбавленная суспензия с концентрацией крахмала 6 - 7 % подается в
цилиндрическую часть через сопло под избыточным давлением
около 0,40 МПа. Отделение остаточных примесей из крахмальной
суспензии происходит в поле действия центробежных сил, возникающих при вращении во внутреннем пространстве гидроциклона. В нижней конусной части циклона накапливается тяжелая
фракция зерен крахмала, которые выводятся через отверстие
(нижний сход). Легкая фракция промывной воды и примесей накапливается ближе к оси вращения у воздушного столба и выводится через отверстие в торце цилиндрической части (верхний
сход). С целью повышения фактора разделения используют микроциклоны высотой 125 мм.
Для обеспечения высокого эффекта удаления примесей из
крахмала необходима его очистка на нескольких последовательных ступенях гидроциклонов – обычно 3 или 4. Зерна крахмала
(нижний сход) после каждой ступени разбавляют водой и направляют на следующую стадию промывания. С целью снижения расхода промывной воды ее используют многократно в режиме противотока с крахмальной суспензией. После третьей ступени промывания остаточное содержание мельчайшей мезги не превышает
0,05 % к массе сухих веществ крахмального молока.
Необходимая производительность микроциклонов достигается за счѐт их объединения в компактные установки – мультициклоны, включающие 48 и более отдельных микроциклонов. Производительность таких установок 24 м3/ч крахмального молока и более,
что соответствует переработке 100 т картофеля в сутки.
Для эффективной работы установки исходное крахмальное молоко предварительно фильтруется через сито с отверстиями не более
1 мм, также фильтруется на тканевых фильтрах и промывная вода.
36
Тяжѐлые примеси предварительно удаляются из крахмального молока в специальном циклоне-пескоуловителе производительностью 24 м3/ч при подаче исходной смеси под избыточным
давлением 0,16 МПа.
Промытая сгущенная крахмальная суспензия после третьей
ступени промывания с содержанием крахмала около 38 % направляется на дополнительное обезвоживание и затем в склад или на
дальнейшую переработку с целью получения сухого крахмала,
патоки и др.
Выход сырого крахмала в зависимости от уровня организации производства и применяемого оборудования составляет 86 90 % от его содержания в картофеле. Основные учтенные потери
крахмала в крупной и мелкой мезге и сточных водах (около
2,0 % к массе картофеля).
Показатели качества сырого картофельного крахмала должны отвечать требованиям отраслевого стандарта ОСТ-18-158-74.
Вырабатывается сырой крахмал двух марок – А и Б, соответственно с влажностью 38 - 40 % и 50 - 52 %. Помимо влажности в сыром крахмале нормируется содержание золы, кислотность
(см3 0,1 моль/дм/3 раствора NаОН на 100 СВ крахмала), содержание мезги, цвет и запах. Каждая марка крахмала имеет три сорта I,
II и III. Содержание золы от первого сорта к третьему возрастает
от 0,35 до 0,75 % к массе сухих веществ крахмала, кислотность –
от 12 до 40 (марка А) и от 25 до 45 (марка Б), содержание мезги от
0,12 до 0,45 % (марка А) и от 0,15 до 0,50 % (марка Б) к массе сухих веществ крахмала. Крахмал I и II сорта должен иметь белый
цвет, крахмал III сорта может иметь серый оттенок при отсутствии
вкраплений и прожилок. Крахмал III сорта может иметь слабокислый, но не затхлый запах.
Сырой крахмал после его получения необходимо сразу направлять на дальнейшую переработку, при этом обеспечивается
более высокое качество сухого и модифицированных крахмалов,
сохраняется необходимая вязкость клейстеров. Допускается хранение сырого крахмала при соблюдении следующих условий.
Хранение под слоем сульфитированной воды с рН 5,6 – первоначальные свойства крахмала сохранялись в течение 4 мес. При
хранении под слоем обычной питьевой воды уже спустя 3 мес. повышалась кислотность крахмала в 6 - 9 раз, содержание раствори-
37
мых веществ увеличивалось в 10 - 15 раз, величина рН снижалась с
7 до 3 - 2, появлялся кислый и даже затхлый запах.
Лучшее хранение сырого крахмала в замороженном состоянии, слоями по 250 мм. Сверху масса крахмала закрывается теплоизоляционным материалом. В таких условиях удовлетворительное
качество крахмала сохраняется в течение 5 - 6 мес.
В процессе хранения постоянно контролируются температура крахмала в слоях и его кислотность.
Объемная масса сырого утрамбованного картофельного
крахмала составляет 1250 кг/м3; при свободной насыпи без утрам-
бовки – 900 кг/м3; замороженного – 700 кг/м3.
2.4.8. Использование побочных продуктов
картофелекрахмального производства
При производстве крахмала из картофеля вырабатываются
также побочные продукты: мезга, клеточный сок и соковая вода.
Выход мезги после выделения крахмала из кашки составляет
около 18 % к массе картофеля или в среднем 4,5 % к массе сухих
веществ. В ее составе – крахмал, клетчатка, минеральные соединения, сахара, азотистые вещества. Обычным является ее использование для кормления животных в свежем и силосованном виде.
Мезга является кормом с высоким содержанием углеводов, поэтому ее необходимо дозировать в смеси с кормами, включающими
белок и жир. Повышает кормовую ценность мезги добавление коагулята клеточного сока (соковой воды), содержащего фрагменты
белковых веществ, и последующее силосование смеси. Применение такого корма увеличивает надои молока у коров на 18 - 30 %.
Высушенная мезга может быть использована после заверше-
ния основного сезона переработки картофеля для получения спирта,
кормовых дрожжей, мальтозной патоки, декстринового клея и др.
В составе клеточного сока 4,5 - 6,5 % сухих веществ, в том
числе 25 - 28 % азотистых соединений (из них более половины
белка), до 5 % крахмала, 19 - 21 % различных сахаров, 10 - 12 %
минеральных веществ. Для выделения белка целесообразна тепловая обработка клеточного сока и последующее использование коагулята для повышения ценности сухого концентрированного корма, получаемого в смеси с сухой мезгой.
38
Соковая вода содержит основные компоненты картофеля, из
которых в наибольшем количестве белок – до 30 %, азотистые вещества (небелковый азот) – до 22 %, различные сахара – до 38 %,
зола – до 8 %. В составе золы соли калия, фосфорной кислоты, аммония, которые являются необходимыми соединениями для восстановления баланса питательных веществ в почве. При поливе
соковой водой сельскохозяйственных угодий, занятых картофелем
и другими техническими культурами, их урожайность повышалась
на 30 - 40 %.
Существуют также схемы комбинированной переработки
картофеля на крахмал и этиловый спирт. По этим схемам примерно
50 % крахмала выделяется в виде товарного продукта, а остальное
количество передаѐтся в спиртовой цех вместе с соком и мезгой.
При этом более рационально используются компоненты сырья.
2.4.9. Водопотребление картофелекрахмального завода
Все операции получения крахмала из картофеля сопровождаются потреблением значительных объемов воды. Усредненные
данные по расходу воды на основные операции (% к массе картофеля):
1) гидравлическая подача картофеля в завод 600 - 700;
2) отмывание картофеля 250 - 400;
3) измельчение на терках 60 - 80;
4) выделение свободного крахмала,
5) промывание мезги 450 - 500;
6) рафинирование и промывание крахмала 250 - 300;
7) прочие расходы 300.
Общий расход воды в режиме прямоточного потребления
составляет около 2200 % к массе картофеля. При организации
процессов с повторным многократным использованием производственных вод в режиме противотока потребление свежей воды сокращается до 350 - 400 % к массе картофеля.
Вода, используемая для технологических процессов в контакте с крахмалом, должна отвечать следующим требованиям. По
традиционным показателям эта вода должна соответствовать питьевой (общая жесткость, микробиологическая загрязненность, со-
39
держание фтора и железа, отсутствие механических примесей),
однако с учетом особых свойств зерен крахмала и присутствующих в крахмальной суспензии примесей к ней предъявляются особые требования. Для получения прозрачных неокрашенных крахмальных клейстеров с высокой вязкостью вода должна содержать
минимум солей кальция (не более 80 мг/дм3), солей железа (не более 30 мг/дм3), солей магния (не более 20 мг/дм3), солей марганца,
сульфатов и хлоридов, органических веществ. Не должны присутствовать аммиак, азотистая кислота.
На заводах средней и большой производительности (200 т
картофеля в сутки и более) в лаборатории постоянно контролируется качество воды. Если показатели воды не соответствуют приведенным требованиям, то она подвергается специальной химической очистке.
Сточные воды сбрасывать в водоѐмы недопустимо, т. к. они
обладают большой биологической активностью, содержат ядовитые для рыб вещества.
Из мероприятий по сокращению расхода свежей воды и очистки производственных вод можно применять следующие:
1) воду после промывания мелкой мезги возвращать в про-
изводство и применять для разбавления кашки после тѐрок и кашки после центрифуг для отделения клеточного сока;
2) отстаивание сточных вод перед использованием их для
орошения для завершения биохимических процессов, осветления и
выравнивания концентрации. Здесь воду также нейтрализуют известковым молоком (для полива нельзя применять кислую воду).
Отстаивают воду в прудах-накопителях не менее 2 - 3 мес.;
3) транспортѐрные и моечные воды очищать от взвешенных
примесей в поле действия центробежных сил и использовать повторно для транспортирования и мойки картофеля;
4) прессование мезги и использование прессовых вод на стадии вымывания крахмала из кашки.
Свежая вода должна использоваться только для разбавления
оборотной гидротранспортѐрной, для снижения БПК, промывки
крахмала.
40
Глава 3. ПОЛУЧЕНИЕ КРАХМАЛА ИЗ КУКУРУЗЫ
3.1. Общие сведения, состав зерна кукурузы
Доля мирового производства крахмалопродуктов из зерна
кукурузы составляет более 70 % от их общей выработки. Это обусловлено высокими урожайностью (5 т/га зерна и более) и крахмалистостью (69 - 71 %), а также возможностью организации переработки зерна в течение всего года. Кроме того, технология переработки кукурузы по схеме «мокрого помола» является достаточно
совершенной, обеспечивающей использование всех компонентов в
режиме безотходного производства.
Для промышленного получения крахмала в основном используются два вида кукурузы: зубовидная и кремнистая, различающиеся формой зерен и строением роговидной части.
Усредненный состав компонентов зерна этих видов кукурузы представляется следующим образом (% к массе сухих веществ):
- крахмал 69,00 - 72,00;
- белковые вещества 11,50 - 12,80;
- жир 5,40 - 6,20;
- клетчатка 1,70 - 1,80;
- пектиновые вещества 4,00 - 4,35;
- растворимые сахара 3,25 - 3,50;
- минеральные соединения 1,35 - 1,60.
Кукурузные зерна органически сосредоточены в початке,
основой которого является стержень. Масса зерен 75 - 84 %, масса
стержня – 25 - 16 % от массы початка.
Зерно кукурузы состоит из зародыша, защитной оболочки,
эндосперма, включающего клетки, заполненные крахмалом.
Зародыш является самой нежной и ранимой частью зерна, в
нем сконцентрирован запас энергии в виде кукурузного жира и
набор ферментов, обеспечивающих следующий цикл репродукции
данного растения. Порча зерна при неблагоприятных условиях
хранения начинается с зародыша.
Защитная оболочка предохраняет внутренние слои зерна и
зародыш от внешних повреждений и внесения вредных инородных
микроорганизмов.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]