Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы технологии пищевых производств. Учебное пособие
.pdf
Тема 3. Производство сахара
Использование отходов свеклосахарного производства
При производстве основных продуктов сахара белого и сахара-рафинада образуются отходы: свекловичная ботва, часть
свекловичного корня – хвостики и вторичные продукты: свекловичный жом, патока-меласса, фильтрационный осадок – дефе-
кат. Дефекат используют как известковое удобрение.
Меласса – оттек, который образуется при центрифугировании утфеля III, представляет собой густую жидкость темнокоричневого цвета с острым запахом, содержит 76–85 % сухих
веществ, из которых сахароза составляет 46–51 %. Выход мелассы – около 5 % от массы переработанной свеклы. Она находит
широкое применение в биотехнологической промышленности
в качестве компонента питательных сред для микроорганизмов
при производстве аминокислот, этанола, кормовых и хлебопекарных дрожжей, органических кислот, ферментов, антибиотиков,
используется в комбикормовой промышленности.
Свекловичный жом – обессахаренная стружка – содержит
7–8 % сухих веществ, почти половину из которых (до 45 %) составляют пектиновые вещества, по 20 % приходится на долю
целлюлозы и гемицеллюлоз, также содержатся белки, сахара и
минеральные вещества. Жом используют на корм скоту в сыром
виде, прессованном или высушенном состоянии.
Контрольные вопросы и задания
1. Назовите состав сахарной свеклы.
2. Назовите, какие операции включает в себя очистка сока, и объясните их назначение.
3. Объясните, в чем заключается сущность уваривания утфеля.
4. Какова цель операции дефекации диффузионного сока?
5. Какова цель операции сатурации диффузионного сока?
6. Объясните, какова цель операции сульфитации диффузионного
сока.
7. Перечислите этапы технологической схемы производства сахарарафинада.
8. Назовите, какие адсорбенты используют для очистки сахарорафинадных сиропов.
41
ТЕМА 4. ПРОИЗВОДСТВО КРАХМАЛА
И КРАХМАЛОПРОДУКТОВ
Крахмал широко используется в различных отраслях пищевой промышленности. Из него вырабатывают саго, патоку, кристаллическую глюкозу. В кондитерском производстве крахмал
применяют для придания пластических свойств бисквитному
тесту и как формовочный материал при отливке помадных и ликерных конфет.
В кулинарии из крахмала готовят кисели, соусы, пудинги.
Он широко применяется в фармацевтической, парфюмерной,
текстильной, бумажной, полиграфической и других отраслях
промышленности.
Базовыми предприятиями по выпуску крахмала в Республике Беларусь являются Линовский, Поречский, Верховичский
(Брестская обл.), Рогозницкий, Гольшанский, Борковский (Гродненская обл.), Любанский, Сновский (Минская обл.) крахмальные заводы.
Характеристика сырья
Основным сырьем для производства крахмала в Республике
Беларусь является картофель.
Химический состав клубней картофеля зависит от его сорта, климатических, почвенных условий, режимов хранения.
Содержание сухих веществ составляет около 24 %, в том числе:
крахмал – 17,5, азотистые вещества – 2, клетчатка – 1, минеральные вещества – 0,9, сахара – 0,8, жиры – 0,2, прочие вещества (пектины, пентозаны и др.) – 1,6. В картофеле содержится
витамин С, небольшое количество витаминов группы В и каро-
42
Тема 4. Производство крахмала и крахмалопродуктов
тиноидов. Минеральные вещества представлены K, Р, в меньшем
количестве присутствуют Na, Ca, Mg, Fe.
При производстве крахмала растворимые минеральные вещества теряются со сточной водой, нерастворимые частично
остаются в мезге, а частично – в крахмале, влияя на вязкость и
клеящую способность крахмального клейстера.
Хранение картофеля и подготовка его к производству
Хранят картофель в буртах при температуре 2–8 °С. При хранении картофеля в клубнях происходят ферментативные изменения, которые влияют на процесс выделения крахмала и его выход. Под действием протопектиназы пектиновые вещества переходят в растворимую форму, что приводит к размягчению тканей
картофеля и затрудняет его измельчение. В результате гидролиза
крахмала содержание сахаров увеличивается до 5 %, следовательно, возрастают потери сухих веществ картофеля и снижается выход готового продукта.
На производство картофель подают с помощью гидравлического транспорта, моечные машины снабжены ботво-, песко- и
камнеловушками. Отмытые клубни взвешивают на автоматических весах.
Технологическая схема получения крахмала
Основная задача картофелекрахмального производства –
максимальное извлечение крахмала и очистка его от загрязнений. Процесс очистки основан на малых размерах крахмальных
зерен, их сравнительно большой плотности (1650 кг/м3) и нерастворимости крахмала в холодной воде.
Технологическая схема получения крахмала из картофеля
приведена на рисунке 3.
Измельчение и получение кашки. Крахмал содержится внутри
клеток картофеля в виде крахмальных зерен. При измельчении
картофеля клетки разрушаются и зерна становятся доступными
для отмывки водой.
Картофель измельчают на картофелетерочных машинах, имеющих стальной барабан, поверхность которого покрыта зубчатыми пилками, уложенными между стальными прокладками.
43
Основы технологии пищевых производств
Измельчение и получение кашки
Картофель
Клеточный
сок
Крахмальное
молоко
Рафинирование Повторное измельчение
Осаждение крахмала Отделение и промывание
Промывание крахмала
Осаждение крахмала
крахмал
Приготовление и очистка суспензии крахмала
Механическое обезвоживание и сушка
Выделение клеточного сока из кашки
Кашка
Выделение свободного крахмала
крупной и мелкой мезги
Сырой
Сухой
крахмал
Рис. 3. Технологическая схема получения картофельного крахмала
Кашка
Мезга
Выделение клеточного сока из кашки. Картофельная кашка
содержит зерна крахмала, клетчатку (остатки клеточных стенок)
и клеточный сок с растворенными в нем азотистыми, безазотистыми органическими и минеральными веществами. Длительный контакт клеточного сока и крахмала нежелателен. В присутствии фермента полифенолоксидазы происходит окисление
тирозина, темноокрашенные продукты окисления сорбируются
зернами крахмала. Кроме того, в результате развития микроорганизмов возможны образование пены, слизи, другие нежелательные явления, затрудняющие осаждение и очистку крахмала. Вы-
44
Тема 4. Производство крахмала и крахмалопродуктов
деление клеточного сока из кашки осуществляют на осадительной шнековой центрифуге.
Картофель измельчают на картофелетерочных машинах,
имеющих стальной барабан, поверхность которого покрыта зубчатыми пилками, уложенными между стальными прокладками.
Выделение свободного крахмала из кашки, отделение и промывание мезги. Сразу после осадительных центрифуг кашку на-
правляют на ситовую станцию завода для выделения крахмала из
мезги и рафинирования крахмального молока.
Крахмал из кашки отмывается на центробежных ситовых
аппаратах: барабанно-струйных и центробежно-лопастных ситах. Под действием центробежной силы кашка равномерно распределяется по внутренней поверхности перфорированного вращающегося барабана и промывается водой, которая вымывает
крахмал и в виде крахмального молока проходит через сита. Для
более полного извлечения крахмала кашка проходит повторное
измельчение (перетир), а затем снова промывается на ситовых
аппаратах.
Чтобы получить крахмальное молоко достаточно высокой
концентрации, для промывания мезги используют крахмальное
молоко, причем процесс осуществляют по принципу противотока: свежую мезгу промывают крахмальным молоком более высокой концентрации, а обескрахмаленную мезгу – разбавленным
крахмальным молоком или свежей водой.
Рафинирование крахмального молока, осаждение и промывание крахмала. Крахмальное молоко содержит от 4 до 8 % мелкой
мезги, поэтому его подвергают рафинированию. Для этого используют центробежные и дуговые гидроциклоны.
Рафинированное крахмальное молоко еще содержит некоторое количество мезги, скоагулированных белков и растворимых
компонентов клеточного сока картофеля. При длительном контакте с воздухом соковая вода розовеет, потом становится темной, цвет и качество крахмала ухудшаются. Поэтому сразу после рафинирования крахмального молока крахмал осаждают на
центрифугах.
Для получения крахмала высокого качества осуществляют
его многократное промывание чистой водой и осаждение на центрифугах.
Сырой крахмал имеет влажность 38–52 % и не может долго
храниться. Его перерабатывают в сухой крахмал либо направ-
45
Основы технологии пищевых производств
ляют на получение патоки, глюкозы, модифицированных крахмалов.
Получение сухого крахмала. Сырой крахмал разводят водой
и получают крахмальное молоко с содержанием 12–14 % сухих
веществ. Крахмальное молоко очищают от примесей на ситах и
гидроциклонах, затем на центрифугах удаляют свободную влагу.
После центрифугирования крахмал имеет влажность 35–38 %,
это сорбционно-связанная влага, которая может быть удалена
только при сушке. Наиболее широко применяют пневматические
сушильные установки, в качестве теплоносителя используется
подогретый воздух. Поскольку высушивание происходит очень
быстро, температура теплоносителя на входе может быть достаточно высокой (до 150 °С). Однако нельзя допускать перегрев
крахмала, который приводит к частичной его клейстеризации,
потере блеска, снижению вязкости крахмального клейстера.
После сушилки крахмал охлаждается, просеивается и подается в бункер. Крахмал гигроскопичен, поэтому относительная
влажность в помещении для его хранения не должна превышать
90 %. Сухой крахмал имеет влажность 20 %. Выход зависит от
его содержания в сырье и потерь с мезгой и сточными водами
и составляет в среднем 15,7 % от массы переработанного сырья.
Получение крахмальной патоки
Крахмальная патока – бесцветная или слегка желтоватая,
очень вязкая, сладкая жидкость. Патока представляет собой продукт неполного гидролиза крахмала разбавленными кислотами
или амилолитическими ферментами. В зависимости от степени
гидролиза патока содержит разное количество редуцирующих веществ (РВ) (глюкозы, мальтозы) и декстринов (табл. 4).
Таблица 4
Виды патоки и ее применение
Вид патоки Содержание РВ, % Применение
Карамельная низкоосахаренная (КН) 30–34 Производство карамели
Карамельная (К) 38–44
Мальтозная ≥ 65
Карамельная высокоосахаренная (КВ)
44–60
46
Производство варенья, фруктовых консервов, пастилы, зефира,
хлебобулочных изделий
Тема 4. Производство крахмала и крахмалопродуктов
Мальтозная патока от карамельной отличается более высоким содержанием мальтозы, большей сладостью, более низкой
вязкостью, меньшей гигроскопичностью и большей стойкостью
при хранении.
Технологический процесс производства патоки состоит из
следующих стадий: подготовка крахмала к переработке; гидролиз крахмала; нейтрализация гидролизата; фильтрование сиропов (осветление); обесцвечивание фильтрованных сиропов адсорбентами; уваривание жидких сиропов до густых; обесцвечивание
густых сиропов адсорбентами; уваривание густых сиропов до патоки; охлаждение патоки (рис. 4).
Крахмал
Приготовление суспензии
Очистка суспензии
Кислотный гидролиз
Нейтрализация гидролиза Инактивация ферментов
Сироп
Фильтрование сиропа
Обесцвечивание
Уваривание сиропа
Охлаждение
Патока
Рис. 4. Технологическая схема получения крахмальной патоки
Ферментативный гидролиз
Примеси, имеющиеся в крахмале, отрицательно влияют на
ход технологического процесса и качество патоки. Приготовленную крахмальную суспензию пропускают через сита для отделения механических примесей, затем обрабатывают на гидроциклонах.
47
Основы технологии пищевых производств
Кислотный гидролиз. В суспензию крахмала с содержанием сухих веществ 40 % добавляют соляную кислоту из расчета,
0,10–0,12 % от массы сухих веществ. Гидролиз ведут при температу ре 140–145 °С, значение рН гидролизуемой массы составляет
1,8–2,2.
В процессе гидролиза можно выделить три этапа. Вначале происходит клейстеризация крахмала – ослабление и разрыв
связей между макромолекулами амилозы и амилопектина, нарушение структуры крахмальных зерен, образуется однородная
масса с высокой вязкостью. Далее происходит разрыв глюкозидных связей и образование продуктов с различной молекулярной
массой (декстрины, мальтоза). Вязкость клейстера резко падает –
происходит разжижение. В разжиженном продукте легче протекают дальнейшие процессы разрыва связей вплоть до образования конечного продукта – глюкозы, т. е. протекает осахаривание.
В зависимости от вида получаемой патоки процесс гидролиза останавливают на определенной стадии путем нейтрализации
кислоты содой до рН 4,5–4,9. Нейтрализацию нужно проводить
очень осторожно при интенсивном перемешивании, чтобы не
допускать даже местного перещелачивания. В противном случае
глюкоза разлагается с образованием окрашенных продуктов.
Кислотный гидролиз характеризуется рядом недостатков:
y патока имеет невысокое качество вследствие содержания
продуктов термического и кислотного разложения сахаров, примесных белков, минеральных продуктов нейтрализации кислоты;
y при кислотном гидролизе не достигается полное осахари-
вание.
Ферментативный гидролиз. В суспензии крахмала раствором
соды устанавливают значение рН 6,0–6,5 и подогревают суспензию до температуры 85 °С. Ферментативный гидролиз крахмала
проводят в два этапа.
На первом этапе в суспензию вводят разжижающий фермент – бактериальную α-амилазу – в виде ферментного препарата амилосубтилина Г10х и выдерживают в течение 1,5 ч. Полученный гидролизат подогревают до температуры 140 °С и выдерживают при этой температуре в течение 5 мин для улучшения
фильтрационных свойств.
На втором этапе создают условия для осахаривания с помощью фермента глюкоамилазы. Гидролизат охлаждают до тем-
48
Тема 4. Производство крахмала и крахмалопродуктов
пературы 60 °С и устанавливают значение рН, оптимальное для
действия фермента.
Осахаривание ведут до достижения требуемого содержания РВ, затем сироп выдерживают при температуре 80 °С в течение 20 мин для инактивации фермента.
Кислотно-ферментативный гидролиз. Совместное применение кислот и ферментов позволяет нивелировать недостатки
кислотного гидролиза, ускорить процесс и вырабатывать патоку
с различным содержанием углеводов.
Сначала в течение 5 мин проводят кислотный гидролиз, затем кислоту нейтрализуют и проводят ферментативное разжижение и осахаривание. В этом случае нет необходимости подогревать гидролизат перед осахариванием до 140 °С, поскольку он
обладает хорошими фильтрационными свойствами.
Фильтрование и обесцвечивание сиропа. Гидролизаты паточного производства содержат 0,9–1,0 % взвешенных частиц. Основную массу нерастворимых примесей составляет денатурированный под действием кислоты и высокой температуры белок,
часть примесей составляет мезга, содержащаяся в крахмале. При
фильтровании получается труднопроницаемый осадок, поэтому
для облегчения фильтрования в сироп добавляют пористый наполнитель (перлит, диатомит).
Гидролизат имеет темную окраску, которую придают ему
продукты гидролиза белков, разложения углеводов, реакции меланоидинообразования. Кроме того, в сиропе присутствуют кислые фосфаты, минеральные вещества, растворимые белки, органические кислоты. Красящие вещества и другие примеси удаляют путем сорбции на активированном угле, адсорбент отделяют
фильтрованием.
Уваривание и охлаждение сиропа. Для экономии энергии и
получения густых сиропов с минимальной цветностью уваривание ведут в многокорпусных аппаратах под разрежением. При
использовании трехкорпусной выпарной установки температура
кипения сиропа составляет в первом, втором и третьем корпусах
соответственно 100, 86 и 67,7 °С, концентрация сиропа при этом
возрастает с 35–40 до 55–57 %.
Густой сироп дополнительно очищают, а затем уваривают до
патоки с содержанием сухих веществ не менее 78 %.
Патока на выходе из выпарного аппарата имеет температуру
60–65 °С, и при ее естественном охлаждении идет быстрое на-
49
Основы технологии пищевых производств
растание цветности вследствие разложения сахаров. Поэтому в
специальных теплообменниках патоку быстро охлаждают до температуры 40–45 °С.
Контрольные вопросы и задания
1. Назовите, из каких этапов состоит технологическая схема производства сырого картофельного крахмала.
2. Назовите, из каких этапов состоит технологическая схема производства сухого крахмала.
3. Перечислите этапы производства патоки.
4. Объясните, в чем заключается сущность процесса кислотного
гид ролиза крахмала.
5. Какие виды патоки выпускают и для каких целей?
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]