Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Технология крахмала, крахмалопродуктов и глюкозно-фруктозных сиропов. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 145 6 7 8 9 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

Свойства эндосперма различаются с учетом его местонахо-

Наименование

компонентов

Процент к сухому веществу

Эндосперм

Зародыш

Оболочка

Крахмал

79,10

–

15,03

Клетчатка

0,49

5,93

18,72

Пентозаны

1,31

4,32

20,33

Протеин

9,83

15,29

2,03

Жир

0,80

40,43

–

Зола

0,43

8,98

1,11

Растворимые углеводы (сахар)

3,00

9,42

–

ждения в зерне: эндосперм у боковых стенок является роговидным и самым твердым, растительные клетки заполнены сцементированными белком зернами крахмала угловатой формы. Эндосперм внутренней части зерна является мучнистым, клетки содержат зерна крахмала овальной формы и не связаны между собой.

На долю эндосперма приходится 82 - 88 %, зародыша 10 - 14 %, оболочек 5 - 6 % от массы зерна. В эндосперме в наибольшем количестве находится крахмал – до 79,2 %, в зародыше крахмал отсутствует, но представлены жир (40 %), белок (15,4 %), углеводы, минеральные соединения, в оболочке – клетчатка, пектиновые вещества (в сумме их до 40 %), часть крахмала и незначительная доля белка (табл. 3.1).

Таблица 3.1

Состав основных компонентов зерна кукурузы

Крахмал кукурузы, как и картофельный, состоит из двух фракций – амилозы (21 - 30 %) и амилопектина (79 - 70 %). Амилопектин кукурузного крахмала имеет отличия от картофельного: низкая концентрация ионов водорода и значительно меньшая электропроводность (в 30 раз).

Белковые вещества кукурузы представлены несколькими группами: альбумины, глобулины, глютелины и проламины. Первые три относятся к биологически полноценным, содержащим почти все незаменимые аминокислоты: глутаминовую, аргинин, гистидин, тирозин, лейцин и др. Отсутствуют лизин и триптофан.

Основная масса жира (кукурузное масло) содержится в зародыше. По своим физическим свойствам кукурузный жир близок к подсолнечному маслу и содержит 72 % жидких и 28 % твердых жирных кислот. Масло состоит на 86 % из линолевой и олеиновой кислот.

Кукурузный крахмал отличается от картофельного присутствием в его составе связанного жира (0,55 %) и пониженной гигроскопичностью.

Минеральные соединения присутствуют во всех частях зерна, но в разных концентрациях – больше всего в зародыше и оболочке, меньше – в эндосперме. В составе золы в наибольшем количестве представлены соединения фосфора, натрия, кальция, калия и магния, а также соли сернистой кислоты.

3.2. Приѐмка и хранение зерна кукурузы

Кукуруза поступает на перерабатывающие предприятия в виде зерен или в составе початков. Для кукурузы в виде зерна при приемке должны соблюдаться требования ГОСТ Р 53903-2010:

- влажность не более 15 %;

- всхожесть не менее 55 %;

- общее содержание сорной примеси не более 3 %;

- содержание зерновой примеси не более 7 %;

в том числе зѐрен, пораженных болезнями не более 3 %;

Состояние кукурузы – здоровая, негреющаяся.

Не допускается зараженность амбарными вредителями.

При поступлении початков допускается повышенная влажность зерна до 22 %, содержание сорной примеси не более 1 %, содержание зерновой примеси не более 2 %.

Введение в стандарт показателя всхожести обусловлено его значительным влиянием на выход крахмала. При всхожести ниже 55 %, а также при переработке недозрелого зерна выход крахмала заметно снижается.

В процессе заготовки постоянно ведется учет массы кукурузы, поставляемой автомобильным и железнодорожным транспортом.

Качество кукурузы оценивается лаборатории в средних пробах от каждой партии поступившего зерна. Одним из главных явля-

ется показатель влажности зерна. На длительное хранение направляется кукуруза здоровая с нормативной влажностью, с минимальным содержанием примесей. Зерно с повышенной влажностью, пораженное вредителями, направляется непосредственно на переработку или на краткосрочное хранение. Кукуруза считается сухой при влажности до 14 %, средней сухости до 15 - 16 %, влажной в пределах 17 - 18 % и сырой - при влажности свыше 18 %.

В случае поступления больших партий зерна с повышенной влажностью и отсутствием возможности быстрой переработки, его подвергают сушке в естественных или искусственных условиях и затем складируют.

Кукуруза может храниться в виде початков и виде зерна насыпью. Для обеспечения сохранности початков необходима предварительная очистка от поврежденных, больных и не полностью очищенных от обвертки. От початков отделяются все примеси, в том числе и обрушенное зерно, снижающее интенсивность воздухообмена при хранении. Перед укладкой в хранилище початки высушиваются несколько дней в естественных условиях на свету, чем обеспечивается снижение влажности и активности микрофлоры на их поверхности. Скважистость слоя початков значительно выше, чем зерно в насыпи, поэтому они могут удовлетворительно храниться с более высокой начальной влажностью зерен – в условиях аэрации зерно в початках может иметь начальную влажность 23 - 25 %. Преимуществом хранения зерна в початках является продолжающийся процесс послеуборочного дозревания, что повышает крахмалистость.

Недостатком хранения початков является необходимость иметь более вместительные склады – примерно в два раза большие, чем для хранения зерна насыпью.

Свежеубранные початки хранятся в особых хорошо вентилируемых складах. При начальной влажности зерна более 17 % необходимо предварительное высушивание початков. Если влажность зерна не выше 17 %, то початки удовлетворительно хранятся в обычных складах-амбарах, защищенных от атмосферных осадков и производственных испарений. При закладке на хранение сухих початков высота насыпи может составлять 4,5 - 5,0 м.

Продолжительность хранения початков без снижения показателей зерна зависит от начальной влажности и температуры. При начальной влажности зерна 15,5 % и температуре + 10 оС срок хранения до 180 сут. При той же температуре, но повышенной до 20 % начальной влажности зерна срок его хранения снижается до 60 сут.

Оптимальные условия хранения кукурузного зерна насыпью при его влажности не выше 15 % (лучше 13 - 14 %) и температуре около 0 оС. В условиях уборки зерна его влажность всегда выше указанной величины – обычно 20 % и более. В зерне при начальной влажности 20 % и температуре выше 15 оС уже через 36 ч начинаются интенсивные физиологические процессы, приводящие к самосогреванию и порче.

Для обеспечения сохранности в течение длительного периода зерно в початках после уборки или зерно уже освобожденное от стержней высушивается в естественных или искусственных условиях. При этом необходимо контролировать температуру зерна – при ее повышении выше 45 - 50 оС начинается тепловая денатурация белка, снижается показатель всхожести, что отрицательно сказывается на качестве получаемого крахмала и его выходе.

Подсушенное и очищенное от примесей зерно хранится в элеваторах, зерноскладах (амбарах) или силосах с регулируемой воздушной средой. Зернохранилища представляют деревянные сооружения с решетчатым полом, оснащенные системой принудительной вентиляции.

Продолжительность хранения зерна устанавливается с учетом его начальной влажности и температуры хранения. Зерно с влажностью 15,3 % может храниться до 120 сут при температуре не выше 10 оС. При начальной влажности 20 % допустимые сроки хранения зерна снижаются до 32 сут.

Состояние зерна в процессе хранения контролируют по количеству выделяемого СО2 или косвенно – по температуре и показателю всхожести.

Для исключения порчи при хранении необходимо регулярное проветривание зерна, осуществляемое путем его перекачивания из одного хранилища в другое с помощью пневмотранспорта.

3.3. Основные операции получения крахмала из кукурузы

Кукурузное зерно

Замачивание

Сернистая кислота

Экстракт

Дробление

Отцеживание кашки

Тонкое измельчение

Промывание крахмала

Сырой крахмал

Свежая вода

Отцеживание и про-

мывание зародыша

Промытый зародыш

Промывание мезги

Промытая мезга

Возвратная вода

Сгущение глютена

Глютен

Выделение зародыша

Возвратная вода

Отцеживание мезги

Сепарирование крах-

мального молока

Главной задачей кукурузокрахмального производства является получение максимального выхода крахмала с показателями качества, соответствующими требованиям стандарта. Структура такого производства предусматривает эффективную переработку всех составных частей зерна: зародыша, оболочек, белковых соединений, растворимых веществ, содержащих большой набор ценных компонентов исходного сырья (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Упрощенная схема производства сырого

кукурузного крахмала

Технология получения крахмала включает следующие опера-

ции:

- замачивание зерна в разбавленном растворе сернистой ки-

слоты;

- дробление зерна с целью освобождения зародыша;

- выделение и промывание зародыша;

- мокрое измельчение зерновой кашки с целью освобожде-

ния зерен крахмала;

- отделение крахмала от частиц оболочек зерна и стенок кле-

ток эндосперма;

- разделение исходной суспензии крахмала с целью выделе-

ния взвешенных белковых веществ;

- промывание крахмала для отделения остаточных раство-

ренных веществ.

Весь набор технологических операций осуществляется при использовании нескольких методов воздействия на исходное зерно:

- размягчение всех компонентов зерна при его замачивании

как результат действия комплекса химических, физических и биологических факторов;

- многоступенчатое измельчение зерна в присутствии влаги с

сохранением зародыша в целом виде, минимальным разрушением оболочек зерна и максимальным освобождением зерен крахмала из растительных клеток;

- выделение и промывание целого зародыша и оболочек в

присутствии избытка воды;

- обработка исходной суспензии в поле действия центробеж-

ных сил для разделения зерен крахмала, частиц белковых веществ и жира.

При переработке зерна кукурузы помимо крахмала получают ряд побочных ценных продуктов:

- кукурузный экстракт, используемый после соответствую-

щей подготовки для выработки сухих кукурузных кормов;

- зародыш – сырье для производства кукурузного масла;

- мезга крупная мелкая – основной компонент в составе су-

хих кукурузных кормов;

- кукурузный белок (глютен) – компонент сухих кукурузных

кормов.

Сырой кукурузный крахмал является сырьем для получения пищевого сухого крахмала, производства различных видов глюкозы, крахмальной патоки, глюкозно-фруктозных сиропов, модифицированных крахмалов, различных декстринов и др.

3.4. Замачивание кукурузного зерна

Кукурузное зерно взвешивается на элеваторных весах при отпуске с хранилища, затем при поступлении в завод на переработку - на автоматических весах с определением основных показателей качества и степени засоренности. Эти данные являются основными исходными величинами для выполнения технохимического учета производства, определения производительности завода, расчета выхода и потерь крахмала, показателей эффективности переработки сырья и т. д.

Цель замачивания – ослабление органических связей между структурами зерна (оболочки, зародыш, эндосперм) и их разрыв, разрушение белковой цементирующей матрицы, удерживающей крахмальные зерна и выделение основной части растворимых веществ зерна в экстракт.

В процессе замачивания зерно активно поглощает влагу с увеличением своего начального объема. При температуре до

50 оС замачивание проходит в обратимой форме – при последую-

щем подсушивании восстанавливается исходный объем зерна, физико-химические свойства крахмала остаются неизменными. Замачивание при температуре выше 50 оС сопровождается с более интенсивным увеличением объема зерен и необратимым изменением натуральных свойств крахмала вплоть до начала его клейстеризации (при 58 оС и выше). Поэтому практическое замачивание зерна идѐт в интервале температуры 48 - 50 оС.

За счѐт поглощения воды влажность зерна увеличивается от 15 % до 43 - 45 %. Зубовидная и полузубовидная кукуруза набухает более интенсивно, чем кремнистая – ее влажность возрастает до 39 - 41 %. В наибольшей степени поглощает влагу зародыш – его влажность в конце замачивания достигает 55 - 60 %, причем скорость его набухания примерно в два раза выше, чем эндосперма.

Белковые вещества зерна в процессе замачивания также поглощают влагу, причем некоторая их часть подвергается частичному расщеплению и переходит в растворимое состояние. Оболочки зерна при насыщении водой становятся эластичными, промежутки между частями зерна заполняются водой, возникают расклинивающие усилия, ослабляющие связи между зародышем, оболочками и эндоспермом.

Для обеспечения стерильности среды, снижения в нем активности жизненных процессов при замачивании зерна используется слабый раствор сернистой кислоты. Присутствие сульфитов в воде повышает проницаемость оболочек зерна, быстрее проходит гидратация его внутренних структур. Вследствие растворения белковых веществ зародыша происходят и биологические изменения – зерно утрачивает способность к прорастанию. Присутствующие в замочной воде сульфиты взаимодействуют с дисульфидными группами белковых молекул, что повышает их реакционную способность и ускоряет гидратацию.

Оптимальной начальной концентрацией диоксида серы в замочной воде является 0,18 - 0,20 %, при этом создаются условия для стерильности длительного процесса замачивания и не ингибируется активность молочнокислых бактерий. За счет взаимодействия сернистой кислоты с компонентами зерна, минеральными и белковыми соединениями, азотистыми веществами, концентрация кислоты спустя 24 ч снижается до 0,01 %. В этих условиях возрастает активность молочнокислого брожения, в растворе повышается концентрация нелетучей молочной кислоты, которая сама является стерилизатором среды, что способствует гидролитическому расщеплению белков и повышению концентрации сухих веществ в экстракте.

Переход растворимых веществ зерна в экстракт проходит неравномерно. Наибольшая скорость накопления сухих веществ в экстракте наблюдается в первые 10 - 12 ч замачивания – в раствор переходит 60 % растворенных веществ. В последующие 30 - 40 ч степень перехода сухих веществ составляет 10 - 12 %, что объясняется снижением разности концентраций сухих веществ в зерне и жидкой фазе. Больше всего переходит в воду сухих веществ из зародыша, меньше – из оболочек и эндосперма.

Оптимальными условиями замачивания зерна, обеспечивающими наибольший выход крахмала высокого качества являются: температура 48 - 50 оС, начальная концентрация диоксида серы в поступающей замочной воде 0,15 - 0,20 %, продолжительность в зависимости от вида кукурузы и ее качества от 32 до 50 ч.

При снижении температуры в процессе замачивания ниже

45 оС активизируются другие микроорганизмы, вызывающие появ-

ление в растворе этилового спирта, масляной кислоты, что является недопустимым. При повышении температуры замачивания выше

52 оС интенсифицируется переход растворимых веществ зерна в

экстракт, однако возникает реальная опасность клейстеризации крахмала, а также снижается активность молочнокислого брожения.

Концентрация диоксида серы в свежей замочной воде 0,15 0,20 % с точки зрения скорости набухания зерна обусловлена необходимостью поддержания рН среды в начале замачивания около 3,2, затем спустя 20 - 24 ч этот показатель достигает 3,9 - 4,1 и остается постоянным до конца процесса. Соответственно изменяется и концентрация диоксида серы – через 22 ч, она снижается до 0,012 %, но повышается концентрация в жидкой среде питательных веществ и создаются условия для активизации молочнокислых бактерий.

Продолжительность замачивания существенно влияет на выход крахмала. Необоснованное еѐ увеличение вызывает изменение природных свойств крахмала, снижается вязкость клейстеров, увеличиваются неучтенные потери крахмала, возникают трудности регулирования кислотности среды и поддержание необходимого состава ее микрофлоры.

Необходимость увеличения продолжительности замачивания вызывается поступлением зерна, подсушенного в жестких искусственных условиях, а также недозрелого, пониженного качества, хранившегося в неблагоприятных условиях.

Замачивание зерна в производственных условиях проводится в непрерывном противоточном режиме в установке из нескольких замочных чанов (от 8 до 14), объединенных в батарею. Замочный чан – вертикальная цилиндрическая емкость с коническим днищем, изготовленная из особых древесных пород (лиственница, кипарис) или нержавеющей стали, железобетона вместимостью до

90 т зерна. Чаны соединяются в батарею трубопроводами, обеспечивающими перекачивание замочной воды из одного чана в другой, или ее рециркуляцию в самом чане «на себя». Число операций по перекачиванию замочной воды «на себя» и в противотоке с зерном для каждого отдельного чана обычно составляет 8 - 10.

В противоточном режиме свежую замочную воды, содержащую сернистую кислоту (до 0,20 %), подают в последний чан («хвостовой»), в котором замачивание зерна уже практически завершено. Замочную воду из него перекачивают в следующий по загрузке зерна чан в батарее и далее в противотоке в сторону свежезагруженного зерном чана («головного»), из которого отбираются конечный экстракт и замоченное зерно. Часть этого экстракта направляется в следующий чан, а другая часть с содержанием сухих веществ 7 - 9 % на дальнейшую переработку, обычно на выпарную установку для его сгущения. Удельный отбор экстракта из замочной батареи составляет 80 - 100 % к массе сухих веществ зерна. Из замочной батареи при ее работе в противоточном режиме периодически выключают два чана – один для промывания замоченного зерна, второй – для его выгрузки.

Противоточное замачивание зерна обеспечивает высокую разность концентраций растворимых веществ в зерне и замочной воде, что способствует увеличению коэффициента диффузии сухих веществ зерна и их концентрации в экстракте, а также активизации молочнокислого брожения.

Замоченное зерно промывается горячей производственной водой с температурой 48 - 50 оС в течение 4 - 6 ч, после чего промывная вода поступает в отделение ее сульфитирования, а затем в последний («хвостовой») чан.

Зерно после замочной батареи с влажностью 42 - 46 % поступает на операции дробления и отделения зародыша. После правильно проведенного замачивания зерно должно быть сильно размягченным и легко раздавливаться от усилий пальцев рук.

Температурный режим при замачивании поддерживается за счет нагревания циркулирующей замочной воды в режиме работы «на себя».

Полный оборот каждого чана батареи включает следующие операции:

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 145 6 7 8 9 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]