Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология крахмала, крахмалопродуктов и глюкозно-фруктозных сиропов. Учебное пособие
.pdf
61
3.9. Использование воды в кукурузокрахмальном производстве
Технологические операции от транспортировки зерна кукурузы до заключительного промывания крахмала сопровождаются
значительным потреблением воды. Усредненные величины потребления воды по станциям (% к массе сухих веществ зерна кукурузы):
- транспортировка зерна и его замачивание 146,
- промывание замоченного зерна 100,
- промывание зародыша 120,
- промывание мезги 300,
- промывание зѐрен крахмала 190.
Норма расхода воды вследствие неравномерности ее потребления принимается для свежей – до 250 %, для повторно используемой – до 860 %.
В зависимости от схемы использования воды на технологические операции возможны два варианта работы кукурузокрахмального производства – незамкнутый и замкнутый.
При осуществлении незамкнутой схемы для замачивания
зерна, промывания зародыша, крупной и мелкой мезги, сырого
крахмала используется свежая вода. За счѐт значительных отводов
в стоки производственных вод (замочная вода, осветленная глютеновая) без повторного использования с ними безвозвратно теряется более 10 % сухих веществ перерабатываемого зерна. Для очистки этих производственных сточных вод, содержащих значительные концентрации органических веществ, необходимы дорогостоящие специальные сооружения биологической очистки. Расход
воды на все операции производства крахмала составляет до
1000 % к массе сухих веществ зерна.
В настоящее время предпочтительной является схема организации водного хозяйства в замкнутом контуре, по которой предусматривается многократное повторное использование свежей
воды. По этой схеме свежая вода подается только на завершающую операцию – на промывание крахмала на вакуум-фильтрах
или гидроциклонах. На всех предшествующих операциях потребляется производственная осветленная глютеновая вода. Эта вода,
получаемая при концентрировании и обезвоживании глютена, на-
62
гревается до 45 -50 оС, а направляемая для замачивания зерна обрабатывается диоксидом серы (сульфитируется).
При установлении расхода воды на операции строго соблюдается ее баланс исходя из того, что свежая вода вводится в производство только в составе влаги поступающего зерна и воды на
промывание крахмала. Выводится вода из производства в составе
экстракта, зародыша, глютена, мезги, сырого крахмала. Схема
замкнутого водного хозяйства предусматривает многократное использование образующихся производственных вод, что позволяет
повысить концентрацию сухих веществ в экстракте, снизить затраты тепловой энергии, уменьшить в несколько раз потери сухих
веществ зерна с промывными водами, снизить расход диоксида
серы.
Расход свежей воды на получение крахмала из кукурузы составляет по этой схеме не более 200 % к массе сухих веществ зерна.
3.10. Получение сухого крахмала, требования к его качеству
Вырабатываемый сырой крахмал не является товарным продуктом – он представляет полуфабрикат, из которого с применением соответствующих технологий и аппаратуры получают сухой
крахмал, модифицированные крахмалы и др. Сырой крахмал содержит значительную долю влаги (около 50 %), что способствует
протеканию нежелательных микробиологических процессов, вызывающих его порчу и непригодность для последующей переработки.
Для получения нормативных выходов готовой продукции из
сырья (картофеля и кукурузы) и снижения невосполнимых потерь
сырой крахмал целесообразно как можно быстрее перерабатывать
до конечных продуктов стандартного качества. Технология получения сухого продукта одинакова для крахмала, выработанного из
зерна кукурузы и картофеля.
Производство сухого крахмала включает следующие операции: предварительная подготовка сырого крахмала, удаление избыточной влаги путем центрифугирования, высушивание в различных сушилках, обработка крахмала после высушивания, упаковка и хранение сухого товарного крахмала.
63
Подготовка сырого крахмала заключается в дополнительном
удалении из него растворимых веществ, золы, взвешенных механических примесей и мелкой мезги. Такой обработке обычно подвергаются партии сырого крахмала, поступившие с заводов с невысокой организацией технологических процессов.
Для выработки сухого картофельного крахмала высшего
сорта содержание золы не должно превышать 0,35 %, мезги не более 0,1 %, кислотность не выше 18 см3 0,1 моль/дм3 раствора
NаОН. Поступающий сырой крахмал разводится чистой водой до
концентрации 20 % и очищается на сотрясательном сите (саржевая
медная сетка № 50, отверстия 0,22 мм), затем для удаления мелкой
мезги на дуговых ситах, оснащенных капроновой сеткой № 55,
отверстия 0,13 - 0,15 мм. Завершающей стадией очистки является
удаление части растворимых и взвешенных веществ на гидроциклонной установке или осадительных центрифугах. Очищенное
крахмальное молоко с концентрацией 36 - 38 % подается на операцию обезвоживания.
В составе сырого крахмала имеется влага поверхностная и
сравнительно легко удаляемая механическими способами. Энергетические затраты при этом примерно в три раза ниже, чем при использовании традиционной сушки с подачей сушильного агента –
горячего воздуха.
Предварительное обезвоживание сырого крахмала проводится
двумя способами – на центрифугах и вакуум-фильтрационной установке. Широко используются барабанные центрифуги с горизонтальным приводным валом (типа ФГН), в которых загрузка и выгрузка крахмальной суспензии выполняются в автоматическом режиме. За счет загрузки крахмальной суспензии в барабан центрифуги в режиме «перелива» достигается дополнительный эффект отделения различных примесей. Центрифуги оснащаются фильтрующей
сеткой из нержавеющей стали № 56 - 120.
В центрифугах обеспечивается нормативная степень отделения воды при загрузке суспензии с концентрацией около 40 % и ее
температуре 38 оС в течение 1 - 2 мин (с «переливом»).
Производительность центрифуг по сухому крахмалу 20 -
24 т/сут, интервал изменения фактора разделения 700 - 1130, продолжительность полного цикла работы центрифуги 4,0 - 5,5 мин,
64
содержание влаги в крахмале после центрифуги: кукурузном – 34 -
36 %, картофельном – 37 - 39 %.
При использовании для обезвоживания крахмала вакуумфильтров влажность продукта составляет: для кукурузного 46 -
47 %, для картофельного – 50 %.
В крахмале после механического обезвоживания остается
сорбированная, связанная влага, которую можно удалить только
при ее переводе в паровую фазу. Конечная влажность сухого
крахмала обусловлена его значительной гигроскопичностью и составляет для кукурузного 13, для картофельного 20 %.
Масса влаги, которая удаляется из крахмала для доведения
его влажности до стандартной, рассчитывается по формуле (на
100 кг сырого крахмала)
где W1 – влажность сырого крахмала перед высушиванием, %;
W2 – влажность сухого крахмала, %.
При высушивании крахмала важно поддержание его максимальной температуры не выше 45 - 48 оС. Превышение этой величины может вызвать клейстеризацию крахмала, что является недопустимым.
Основные элементы сушильной установки крахмала при использовании горячего воздуха – устройство для нагревания сушильного агента (воздуха) до заданной температуры (калорифер);
сушильная камера, где происходит интенсивный тепломассообмен
и перевод влаги в паровую фазу; разделительные устройства для
отделения зерен крахмала, улавливания крахмальной пыли из отработавшего воздуха, охлаждения крахмала, его просеивания; вентиляторная установка для подачи нагретого воздуха в камеру и
удаления из нее отработавшего.
Используются, в основном, пневматические сушилки, в которых процесс сушки крахмала в вертикальной трубе в прямоточном режиме протекает практически мгновенно. При подаче горячего воздуха с температурой 140 - 150 оС вследствие высокой скорости восходящего потока (до 20 м/с) влага из крахмала удаляется,
а его зерна не нагреваются выше порога клейстеризации.
65
На заводах эксплуатируются пневматические сушилки производительностью от 15 до 120 т сухого крахмала в сутки при расходе горячего воздуха от 10000 до 40000 м3/ч и потреблении
греющего пара 0,7 - 1,0 кг на 1 кг сухого продукта.
После сушильной камеры поток крахмала и воздуха попадает в аэроциклоны, где отделяется основная масса сухого продукта,
затем отработавший воздух вентилятором подается в скрубберпылеуловитель. В этом аппарате происходит дополнительное
улавливание крахмала «мокрым» способом, что снижает запыленность отработавшего воздуха, выбрасываемого в атмосферу – эффект очистки воздуха не менее 99 %. В скруббер подается вода, в
которой по мере улавливания крахмальной пыли повышается концентрация сухих веществ до 14 - 15 %, после чего суспензия отводится на переработку.
Сухой крахмал из аэроциклонов выводится через шлюзовые
затворы и с помощью шнека направляется на последующие операции.
Завершающими стадиями получения сухого крахмала являются операции охлаждения, просеивания и упаковки. Охлаждение
крахмала проводится в буратах-охладителях, после чего слипшиеся комочки крахмала (клейстеризованные зѐрна – крупка) измельчаются в центробежном бурате. Последний представляет собой
вращающийся на горизонтальном валу цилиндр диаметром 820 и
длиной 2500 мм, оснащенный рамками с капроновой тканью
№ 52 - 55, внутри которого имеются подвижные планкиизмельчители для разрушения комочков крахмала. Полученный
продукт направляется на просеивание через призматический бурат, оснащенный капроновой сеткой № 55, затем в бункер для выравнивания температуры и на упаковку. Производительность одного центробежного бурата составляет до 700 кг крахмала в час.
На современных крахмальных заводах используются установки для плоского рассева крахмала. Представляют собой закрытые шкафы, оснащенные 12 горизонтальными ситовыми рамами с
капроновой тканью № 60, совершающими кругообразные движения от привода. Образовавшаяся крупка разводится водой и возвращается в производственный цикл.
66
Всѐ перечисленное оборудование является источником
взрывоопасной крахмальной пыли, поэтому при производстве
крахмала осуществляется централизованный ее отвод через систему воздуховодов на мокрый скруббер. Эффект отделения зерен
крахмала при этом должен составлять не менее 99 %.
Сухой крахмал стандартной влажности может храниться в
вертикальных силосах или в затаренном состоянии в мешках. Силосы имеют диаметр цилиндрической части 5,5 м, высоту 13,5 м.
Силосы оборудуются системами вентилирования кондиционированным воздухом.
Сухой крахмал упаковывается в новые льняные или джутовые мешки вместимостью 25 и 50 кг. Мешок заполняется на автоматизированных весах с точностью взвешивания не ниже
± 0,1 %. Проводится также мелкая фасовка на автоматах в бумажные или картонные пачки вместимостью от 100 до 1000 г с последующей упаковкой в коробки по 30 кг.
Мешки с крахмалом хранятся в складах с относительной
влажностью воздуха не выше 75 % при температуре не более
10 оС на стеллажах, поднятых от пола на 150 мм. Укладка мешков
в штабели не более 10 рядов по высоте.
Сухой картофельный крахмал должен удовлетворять требованиям ГОСТ Р53876-2010, а сухой кукурузный крахмал – ГОСТ Р
51985-2002 (табл. 3.2). Картофельный крахмал вырабатывают
«экстра», высшего, первого и второго сортов; кукурузный – высшего, первого сорта и амилопектиновый.
67
Таблица 3.2
Показатель
Картофельный
Кукурузный
Экстра
Выс-
ший
Первый
Второй
Выс-
ший
Первый
Цвет
Белый
Белый с
серова-
тым
оттенком
Белый с желтова-
тым оттенком
Массовая доля влаги, %
17-20
17-20
17-20
17-20
14
14
Кислотность, см3
0,1 моль/дм3 раствора
NaOH в пересчѐте на
100 г сухого вещества,
не более
6
10
14
20
20
25
Количество крапин на
1 дм2, не более
Не нормируется
300 500
Массовая доля общей
золы в пересчѐте на
сухое вещество, %, не
более
0,30
0,35
0,50
1,00
0,20
0,30
Содержание диоксида
серы SO2:
в %, не более
в мг / кг крахмала,
не более
0,005
50
0,005
50
0,005
50
0,005
50
0,005
50
0,005
50
Примеси крахмала
других видов
Не допускаются
Показатели качества кукурузного и картофельного крахмала
различных сортов
При производстве сухого картофельного крахмала для расчетов принимаются следующие его потери (% к массе крахмала
товарной влажности):
- в промывной воде 0,3;
- с крупкой 1,0;
- с распылом 1,0;
итого 2,3.
При использовании современного оборудования при получении картофельного крахмала его потери заметно снижаются:
при промывании – 0,3; с крупкой – 0,3; с распылом 0,4 %. Итого
сумма потерь 1,0 % к массе крахмала.
68
3.11. Переработка побочных продуктов
кукурузокрахмального производства
Побочные продукты кукурузокрахмального производства –
мезга, глютен, жидкий экстракт и зародыш. Содержание сухих веществ в указанных продуктах (% на 100 сухих веществ зерна) при
среднем составе кукурузного зерна составляет: мезга (крупная и
мелкая) – 8,5 - 10,0; глютен – 9,7 - 10,2; экстракт – 7,0; зародыш – 7,4.
Основными ценными компонентами в них являются крах-
мал, белковые вещества, жир, клетчатка, растворимые углеводы,
минеральные соединения.
Мезга реализуется в сыром виде после механического обезвоживания в смеси с глютеном или без него. Целесообразно высушивание мезги, что увеличивает ее кормовую ценность и расширяет возможности дальнейшей переработки.
Глютен используется непосредственно в виде суспензии как
корм на ближних фермах (подсобных хозяйствах). После высушивания глютен становится ценным белковым кормом.
Жидкий экстракт в смеси с мезгой и глютеном используется
в качестве корма для сельскохозяйственных животных, а сгущенный экстракт – как добавка к корму и в качестве основного компонента питательных сред в микробиологической промышленности.
Зародыш высушивается с последующим выделением из него
кукурузного масла.
3.11.1. Производство кукурузного масла
Зародыш, выделенный при производстве сырого кукурузного крахмала, является сырьем для получения кукурузного масла.
Его вырабатывают непосредственно на кукурузоперерабатывающих предприятиях или отгружают для переработки на масложировые заводы.
Кукурузный зародыш, поступающий в переработку в сыром
или сухом виде, должен удовлетворять следующим требованиям
(табл. 3.3).
69
Таблица 3.3
Показатели качества зародыша
Зародыш
Сырой
Сухой
Влажность, %, не более
65,0
6,0
Содержание пелевы и кашки, %, не более
18,0
10,0
Количество дробленого зародыша, %, не более
25,0
15,0
Количество испорченного зародыша, %, не более
–
2,0
Содержание жира в сухом веществе, %, не менее
48,0
48,0
Качество зародыша для производства кукурузного масла
Производство нерафинированного сырого кукурузного масла осуществляется по схеме двукратного прессования зародыша
(рис. 3.2).
Зародыш после обезвоживания на шнек-прессах высушивается, очищается на зерновом сепараторе от пелевы и грубых оболочек кукурузного зерна, взвешивается на автоматических весах и
поступает в вальцовый станок для измельчения и разрушения
структур растительных клеток, содержащих масло.
После вальцового станка получается мятка, которая увлажняется, подогревается в жаровне, установленной перед шнековыми
прессами. Для отделения посторонних механических примесей
зародыш проходит через сито и электромагнитные сепараторы,
установленные перед вальцовым станком и жаровней.
Масло с прессов первого и второго прессования объединяется и направляется на операции очистки.
Жмых, полученный при первом прессовании, содержит более 20 % жира. Для более полного удаления жира из жмыха он
предварительно измельчается. Сначала грубо при помощи ножей,
установленных на прессе, затем в ломальном шнеке, после чего в
дисковых дробилках и на двупарном вальцовом станке. Измельченный жмых подвергается гидротермической обработке в жаровне перед ступенью второго прессования.
70
Рис. 3.2. Принципиальная схема производства
сырого кукурузного масла
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]