4. Кукуруза как сырье для получения крахмала

Производство кукурузного крахмала имеет отличия от производства картофельного крахмала в связи с особенностями строения кукурузного зерна и особенностями его химического состава.

К первым следует отнести наличие большого зародыша и неоднородность эндосперма. Клетка эндосперма, особенно в его кремнистой части, богаты не только крахмалом, но и белком (глютеном), склеивающим крахмальные зерна в плотные группы. Поэтому для выделения крахмала из кукурузы требуется специальная предварительная обработка зерна.

Особенности химического состава кукурузного зерна заключаются в следующем. Основную массу его составляют крахмал, белковые вещества (глютен) и жир. Крахмала содержится до 70 % к массе сухого зерна, белков 10–13 % и жира – до 6,5 %.

Чтобы отделить сравнительно большое количество белка и жира в процессе получения крахмала, требуются специальные приемы, усложняющие технологическую схему производства.

Белок, жир и другие составные части зерна являются ценными пищевыми средствами, поэтому при производстве кукурузного крахмала их приходится не только выделять и удалять из зерна, но и сохранять и перерабатывать, что придает известное своеобразие и усложняет технологию кукурузокрахмального производства.

Относительно хорошая сохраняемость и транспортабельность зерна кукурузы, а также выработка из него дополнительных ценных продуктов (сухих концентрированных белковых кормов, кукурузного масла и т. п.), возможность комплексной механизации, а главное – круглогодовой работы – обусловливают высокую экономическую эффективность кукурузокрахмальных предприятий.

Технологический процесс производства сырого кукурузного крахмала имеет следующую цель: извлечь из кукурузного зерна максимум крахмала в наименее измененном и наиболее чистом виде, эффективно выделить и рационально использовать другие ценные вещества зерна кукурузы.

Из кукурузного зерна получают сырой кукурузный крахмал, служащий сырьем для производства сухого крахмала, патоки, глюкозы и других крахмалопродуктов; зародыш, используемый для выработки кукурузного масла, мезгу (крупную и мелкую), используемую в качестве корма для скота; глютен, используемый вместе с мезгой как кормовое средство или являющийся сырьем для получения глютаминовой кислоты; экстракт, применяемый после упаривания в производстве сухих кормов или в производстве прессованных дрожжей и антибиотиков.

Процесс переработки кукурузного зерна на крахмал на кукурузокрахмальных предприятиях организован с учетом различия физико-химических свойств отдельных составных частей зерна. Он состоит из следующих основных стадий: замачивание кукурузного зерна; дробление зерна; выделение зародыша; помол кукурузной кашки; ситование суспензий; выделение крахмала из крахмало-белковой суспензии; промывание крахмала.

Существующие в настоящее время схемы производства кукурузного крах­мала по характеру использования в технологическом процессе свежей воды можно подразделить на две основные группы: схемы открытого и замкнутого процесса.

Схемы открытого процесса предусматривают проведение основных технологических операций на чистой воде, которая расходуется в больших количествах. Глютеновая вода, получаемая при отделении крахмала, отстаивается в отстойниках, но не используется в производстве – спускается в канализацию, унося часть сухих веществ.

Экстракт от замачивания зерна не всегда используется. При работе по этим схемам потери сухих веществ кукурузного зерна составляют около 8–10 %; при производстве концентрата экстракта 4–5 %.

Большинство стадий технологического процесса по этой схеме проводят без нагревания (холодный процесс). Низкая температура отрицательно сказы­вается на ходе отдельных производственных операций и не обеспечивает достаточно высокого выхода крахмала.

Промытый крахмал содержит (% на сухое вещество): чистого крахмала 98,7 и примесей (белок, жир и пр.) 1,3–1,6. Его используют для производства сухого крахмала, крахмальной патоки, кристаллической глюкозы, модифицированных крахмалов и декстрина.

В зависимости от качества сырья, технической оснащенности завода и схемы производства выход крахмала на предприятии по производству сырого кукурузного крахмала колеблется от 60 до 66,6 % от массы безводной кукурузы. Коэффициент измельчения крахмала составляет 86–93,5 %.

Получение и использование побочных продуктов из кукурузы.

Зародыш. В зерне кукурузы содержится 5–6 % (к массе сухих веществ) жира. Почти весь он сосредоточен в зародыше. Выход зародыша составляет 6-7% к массе безводной кукурузы.

Сырой зародыш сушат до содержания влаги 2,0–2,5 %, измельчением на вальцовых станках получают мятку, а затем подвергают первому прессованию на шнековых прессах. Выделенное масло поступает на рафинирование, оставшийся после прессования жмых дробят, подогревают на жаровнях и вторичным прессованием дополнительно выделяют из него масло. Выход масла составляет 2,8-3,3% к массе безводной кукурузе.

Кукурузный экстракт. При замачивании зерна кукурузы получают кукурузный экстракт с содержанием сухих веществ 8–9 %, затем его упаривают до содержания сухих веществ 35–40 % и используют при производстве кормов.

Кукурузный экстракт используют также при производстве антибиотиков и при получении хлебопекарных прессованных дрожжей. Для этих целей его предварительно упаривают до содержания сухих веществ 50 %.

Глютен. При выделении крахмала из крахмалобелковой суспензии на тарелочных сепараторах в качестве жидкого схода получают белковую суспензию с содержанием сухих веществ около 1 %. Полученную суспензию разделяют на специальном оборудовании на частично сгущенный глютен и хорошо осветленную глютеновую воду. Окончательное сгущение глютена (до 12% сухих веществ) ведут на центробежных сепораторах. Далее глютен механически обезвоживают на вакуум-фильтрах или фильтрах-прессах. После вакуум-фильтров содержание влаги в глютене составляет 68–72 %, после обезвоживания на фильтрах-прессах – 64–68 %. Глютеновую воду используют для различных технологических целей.

Корма. Для получения кормов используют жмых (остаток после извлечения из зародыша масла), крупную и мелкую мезгу, сечку (измельченное зерно), стержни початков кукурузы, глютен и экстракт. Мезгу и глютен предварительно механически обезвоживают до содержания сухих веществ 35–42 %. Жидкий кукурузный экстракт сгущают до концентрации сухих веществ 30–35 %. При производстве кормов используют также фильтрационные осадки, которые получают при производстве патоки и глюкозы. Все компоненты смешивают в определенном соотношении, высушивают до содержании влаги 12 %, просеивают, отделяют ферропримеси и отправляют на склад. Сухой кукурузный корм должен отвечать требованиям соответствующих ТУ и содержать белка 18–19 %, крахмала 18–25, жира 7–9, золы 1–4 %.