Технология пищевых производств

Технологическая схема производства патоки

Получение патоки включает следующие основные операции:

1) Подготовка крахмала к переработке;

2) Гидролиз крахмала;

3) Нейтрализация гидролизата;

4) Фильтрование сиропов (осветление);

5) Обесцвечивание фильтрованных сиропов адсорбентами;

6) Уваривание жидких сиропов до густых;

7) Обесцвечивание густых сиропов адсорбентами;

8) Уваривание густых сиропов до патоки;

9) Охлаждение патоки.

Подготовка крахмала к гидролизу. Сырье, поступающее на производство патоки, должно содержать минимальное количе­ство механических примесей, так как они оказывают отрица­тельное влияние па ход технологического процесса и качество патоки. Обычно перерабатывается сырой крахмал, поступаю­щий с различных предприятии, поэтому его подвергают очистке по такой же технологической схеме, как и при выработке сухо­го крахмала.

Гидролиз крахмала. Гидролиз соляной кислотой осуществля­ется периодическим (в конверторах) и непрерывным способами. Крахмал подается в виде крахмального молока с концентрацией 25—27% при производстве высокоосахаренной патоки и 40— 44% при производстве карамельной патоки. Гидролиз ведут при, температуре 140—145°С.

В начальной стадии процесса нарушается структура крах­мальных зерен (разжижение), затем идет расщепление глюко - зидных связей с присоединением по месту разрыва молекул воды (осахаривание). Образуются продукты с различной моле-і кулярной массой (декстрины, мальтоза, глюкоза и др.).

Осахаривание крахмала в конверторе. Осаха-' ривание крахмала в конверторе идет при избыточном давлении 0,28—0,32 МПа. Конвертор представляет собой цилиндрическую емкость СО сферическим днищем И крышкой, изготовленную ИЗ: стали, бронзы или меди. В крышке конвертора имеется труба для подвода крахмальной суспензии и подкисленной воды, уста­новлен манометр и предохранительный клапан. В нижней части аппарата около днища имеется барботер для подвода пара.

Расход соляной кислоты составляет 0,19—0,25% к массе сухого вещества крахмала (в пересчете на газообразный НС1)- ее концентрация в осахариваемой массе — 0,05—0,08%. Про­цесс осахаривания крахмала длится несколько минут. Контроль за процессом осуществляют по окраске отбираемых проб йодом.

Так как осахаривание крахмала в конверторе осуществляет­ся периодическим способом, неизбежны колебания содержания.1; редуцирующих веществ в патоке, повышенный расход пара И т. д. Для устранения этих недостатков и интенсификации про­изводства гидролиз ведут в аппаратах непрерывного действия.

Осахаривание крахмала в аппаратах непре­рывного действия. Аппараты непрерывного действия обеспечивают равномерное протекание процессов нагревания, клейстеризации и осахаривания, а также высокое качество ко­нечного продукта.

Процесс осахаривания крахмала в них идет следующим об­разом: суспензию крахмала с содержанием сухого вещества 40% и температурой 45—55°С подкисляют соляной кислотой и направляют в специальный сборник. Из сборника смесь насосом последовательно подается в пять трубчатых теплообменников. Внутри каждого теплообменника находятся медные трубки ма­лого диаметра, в которых и идет процесс осахаривания крахма­ла. Обогревающий пар под давлением 0,45 МПа подается в межтрубное пространство каждого теплообменника и подогре­вает гидролизат до 143 °С. После теплообмеников продукт по­падает в зону доосахаривания — трубу определенной длины й диаметра, после которой сироп направляется в испаритель В испарителе за счет перепада давления происходит интенсив ное выделение пара, сироп охлаждается и подается на нейтра лизацию.

Нейтрализация гидролизата. Цель нейтрализации — прекра щепие гидролиза крахмала по достижении заданной степени осахаривания, переведение свободных минеральных кислот в безвредные соли и создание оптимальных условий для после­дующей очистки сиропов от примесей.

Оптимальная величина рН сиропа обеспечивает устойчивость глюкозы, коагуляцию белков н наилучшие условия обесцвечива­ния сиропов углями. Нейтрализованный сироп ие должен иметь рН ниже 4,5. Гпдролизаты, осахаренные с помощью соляной кислоты, нейтрализуют только содоп. Поваренная соль, полу­чающаяся в нейтрализованном сиропе в количестве 0,23—0,25% к массе сухих веществ сиропа, не сказывается на вкусе патоки и не ухудшает ее качества.

Нейтрализацию необходимо вести очень осторожно при ин­тенсивном перемешивании, чтобы не допустить местного пере - щелачиваиня, которое приводит к разложению глюкозы с обра­зованием окрашенных продуктов. Кроме того, углекислый натрий легко вступает в реакцию с кислыми фосфатами и пере­водит их в средние, что приводит к потемнению и помутнению патоки при хранении.

Процесс ведут в специальных периодически или непрерыв - нодействующнх нейтрализаторах.

Фильтрование сиропов (осветление). Осадок в сиропе, при­готовленном из картофельного крахмала, состоит в основном из хлопьев скоагулироваиных при нейтрализации белков, лег­ко сжимаемых и труднофпльтруемых. К такому сиропу перед фильтрованием добавляют вспомогательные фильтрующие мате­риалы— пористые наполнители диатомит или перлит.

Сироп из кукурузного крахмала содержит клейкую сли­зистую массу, состоящую из хлопьев белка, пропитанных жиром. Если этот жирный осадок предварительно ие выделить, то при последующем фильтровании сиропа слизистые вещества забьют поры фильтрующей ткани и вспомогательного фильтрующего материала.

Выделение осадка производят в простейших аппаратах-скнм - мерах, представляющих собой резервуар, разделенный перего­родками на 5 частей. В них жирный осадок всплывает и перио­дически убирается в приемный желоб, а очищенный сироп ухо­дит непрерывно через специальное устройство. Лучший способ выделения из сиропа жира и белка — обработка его на центро­бежных сепараторах.

В процессе фильтрования отделяются примеси, перешедшие в сироп из крахмала (белок, клетчатка, жир) и примеси, обра­зующиеся в процессе нейтрализации.

Фильтрование ведут на дисковых напорных фильтрах, фильтр-прессах или фильтрах с центробежной выгрузкой осад­ка под давлением 0.3—0,6 МПа при температуре сиропа 85— 90°С; толщина слоя осадка 5—7 мм. Непрерывное фильтрова-

Ниє сиропов производят на вакуум-фильтрах с намывным слоем! фильтрующего порошка.

Обесцвечивание фильтрованных сиропов адсорбентами. Па­точные сиропы после фильтрования представляют собой проз­рачные жидкости, окрашенные в желтый цвет. Интенсивность их окраски зависит от чистоты перерабатываемого крахмала; способа проведения гидролиза и от условии нейтрализации^ К красящим веществам паточного сиропа относятся продукты гидролиза белков и продукты разложения углеводов. Наряду d красящими веществами в сиропе содержатся кислые фосфаты» обусловливающие кислотность патоки, и некоторые минераль-* ные вещества.

Целью очистки паточного сиропа адсорбентами является полное его обесцвечивание, устранение запаха, снижение кис­лотности. В качестве адсорбентов на паточных заводах приме­няют активный уголь и ионообменные смолы.

Активный уголь хорошо адсорбирует красящие вещества, Г| органические примеси и почти не удаляет минеральные. Исполь-' зуют активный уголь в виде водной суспензии с концентрацией і 25%■ Ее вводят непосредственно в сироп, находящийся в спе­циальных реакторах, и постоянно перемешивают в течение 20— 25 мин. Расход угля для жидких сиропов 0,1—0,15% к массе сухого вещества сиропа, для густых 0,5—0,6%; температура сиропа 65—70 °С. Адсорбент удаляют путем фильтрования си­ропов на фильтр-прессах или других типах фильтров.

Ионообменные смолы в отличие от активного угля являются универсальными адсорбентами. Сиропы обрабатывают сначала на катионите, затем на анионите, что позволяет удалить до 70% азотистых веществ, 95% минеральных и 80% красящих и полу­чить патоку высокого качества.

Уваривание жидких сиропов до густых. Для получения гус­того сиропа с минимальной цветностью и с целью экономии тепла, сгущение жидкого сиропа с содержанием сухого веще­ства 35—40% до густого с содержанием 55—57% ведут в мно­гокорпусных выпарных аппаратах под вакуумом. На паточных заводах работают выпарные аппараты различных конструкций, но наиболее распространены аппараты вертикального типа.

При сгущении сиропа происходит коагуляция части остав­шихся в сиропе белковых веществ, и в результате повышается его цветность, поэтому сироп после уваривания очищают адсор­бентами (активным или костяным углем).

Уваривание сиропов до патоки. Очищенный густой сироп упаривают в вакуум-аппаратах до патоки с содержанием сухого вещества не менее 78%.

Для получения патоки высокого качества процесс ведут при температуре не выше 60 °С. Продолжительность процесса увари­вания должна быть не более 60 мин. Jk

Патока, выходящая из вакуум-аппарата с температурой 60— 62 °С представляет собой вязкий продукт. Ее естественное ох­лаждение идет очень медленно и-при этом происходит быстрое нарастание цветности в результате образования красящих ве­ществ. Чтобы избежать этого, стремятся быстро (в течение 1,5 ч) охладить ее до температуры 40—45°С. Для этой цели используют специальные холодильники, представляющие собой теплообменник, внутри которого размещаются змеевики с цир­кулирующей в них холодной водой, а в центре—циркуляцион­ная труба и мешалка. Горячая патока подается в циркуляцион­ную трубу, проходит между трубами змеевиков и охлаждается. Охлажденная патока самотеком выходит в сборник, далее ее фасуют в емкости и хранят.