Технология пищевых производств

Кукурузный крахмал

Сырьем для производства кукурузного крахмала служит зерно кукурузы. Крахмал содержится в нем в преобладающем количестве — 70% к массе сухого зерна. Зерно хорошо сохраня­ется и транспортируется, поэтому предприятия, выпускающие кукурузный крахмал, работают круглый год. Помимо крахмала в зерне содержатся также ценные в пищевом отношении белки (10—13%) и жиры (6,5%). которые выделяют специальными методами. С одной стороны, это усложняет производство куку­рузного крахмала, а с другой — позволяет выпускать важные для народного хозяйства страны дополнительные продукты — сухие концентрированные белковые корма, кукурузное масло и кукурузный экстракт.

TOC \o "1-3" \h \z Принципиальная технологическая схема производства сыро­го кукурузного крахмала приведена на рис. 4.3 и включает еле-, дующие основные стадии:

1) замачивание зерна;

2) дробление зерна;

3) выделение зародыша;

4) помол кукурузной кашки; \

5) ситование крахмальной суспензии; 1

6) сепарирование (выделение) крахмала из крахмало-бел-і ковой суспензии;

7) промывание крахмала. '

Замачивание зерна. Это важнейшая технологическая стадия,';

От которой зависит выход конечного продукта. В эндосперме зерна крахмал прочно удерживается кукурузным белком —: глютеном. Целью замачивания является размягчение зерна для:; ослабления и разрыва связи между белком и крахмалом, эндо­спермом и зародышем, а также выведение из зерна в замочную, воду большей части водорастворимых веществ, затрудняющих выделение и очистку крахмала.

Для замачивания зерна используют не чистую воду, 'а сла­бый раствор сернистой кислоты (концентрация SO2 в воде 0,15—0,20%), чтобы исключить прорастание зерна и развитие микроорганизмов.

Кукурузное зерно

Экстракт на упаривание

I

Дробление

Выделение зироЗыши\

Сушки

~т

Ни получение куку­рузного мосла

Мезги

Промывание

Но приготовление кормоп

КониентриЛ _ І/іютен равание

Тонкое измельчение кошки

I

Отделение мезги

Крихмально-белкаваи суспензия

Выделение крахмала из крах - мильна-белковой суспензии

Оситдение и промывание крахмили

Чистый сырой кукурузный крохмил

(д)

Рис. 4.3. Принципиальная технологическая схема произ­водства сырого кукурузного крахмала

В процессе замачивания зерна (длительность 48—50 ч) про­исходят различные физико-химические и биохимические процес­сы. Зерно набухает, под действием кислоты оболочки становят­ся проницаемыми, что ускоряет переход водорастворимых ве­ществ (Сахаров, декстринов, аминокислот, частично белков, пектиновых веществ и др.) в замочную воду.

Для ускорения химических реакций и повышения скорости диффузии химических соединений замачивание ведут при повы­шенной температуре (48—50 °С). К концу замачивания фермен­ты почти полностью инактивируются, а из микроорганизмов выживают только термофильные молочнокислые бактерии, сбра­живающие сахара до молочной кислоты. Молочная кислота способствует размягчению зерна. Всего в замочную воду пере­ходит около 6,5% сухого вещества зерна, из них примерно 70% — минеральные вещества, 42% — растворимые углеводы и около 16%—азотистые вещества. При этом зародыш теряет около 607о массы, эндосперм — около 13—14%- Процесс зама­чивания зерна ведут в батарее замочных чанов методом проти­
вотока, позволяющим полнее извлечь растворимые вещества из зерна и получить более концентрированный экстракт.

Дробление зерна. Дробление кукурузного зерна производят таким образом, чтобы отделить зародыш, ие повредив его. За­родыш— ценная составная часть зерна, содержание жира в нем составляет 55% сухого вещества. Чтобы полнее выделить заро­дыш. дробление ведут двукратно на дисковых дробилках. Дроб­ление производят до получения частей, соизмеримых с размера­ми зародыша. При первом дроблении освобождается 75—85% зародыша и 20—25% крахмала, при втором — 15—20% и 10— 15% соответственно.

Выделение зародыша. Полученную кашку направляют для отделения зародыша на гидроцнклониые установки. Разделение зародыша и эндосперма производится под действием центробеж­ных сил. Кукурузный зародыш содержит много жира, поэтому он легче остальной массы и вместе с крахмальным молоком выводится из гидроциклона сверху как более легкая фракция, а эндосперм опускается вниз как более тяжелая фракция н выбрасывается через нижнюю насадку. Применяемые гндроцик - лоны имеют диаметр цилиндрической части 150—300 мм.

Зародыш вместе с крахмальным молоком подают на ситовые аппараты различной конструкции для отцежпванпя и двукрат­ного промывания. Отмытый зародыш должен содержать свобод­ного крахмала не более 1% сухого вещества.

Помол кукурузной кашки. Полученная после отделения за­родыша кукурузная кашка представляет собой смесь крупных частиц оболочек зерна, связанных с эндоспермом, дробленый •чистый эндосперм, свободный крахмал и белок. Для полного высвобождения крахмала кашку подвергают тонкому измель* чению после предварительного отделения на дуговых ситах свободного крахмала, глютена и мелкой мезги. Затем получен-: ное крахмальное молоко дважды пропускают через шелковые сита и. направляют на рафинирование, а сход (остаток) с дуго­вого и шелкового сит направляют на измельчение.

Тонкий помол кукурузной кашки осуществляют на мельни­цах ударного действия.

Ситование крахмальной суспензии. Эта стадия, а также про­мывание мезги и рафинирование крахмального молока (суспен­зии) осуществляется на сиговой станции завода. Цель ситова-I ння — отделение и очистка крахмала от клетчатки (мезги).| На современных заводах производят многократное противоточ1! ное промывание продукта, что позволяет минимальным количе-1 ством жидкости отмыть максимум свободного крахмала. 3

Отцеживанне крупной мезги и ее трехкратная промывка! производятся па дуговых ситах с отверстиями диаметром 0,5—I 0,6 мм. Промытая крупная мезга пе должна содержать более! 1,5% свободного крахмала. %

Мелкая мезга отделяется на шелковых ситах, 4 раза промы­вается и поступает на механическое обезвоживание. Содержа­ние свободного крахмала в ней не должно превышать 4%. Крахмальное молоко поступает на двукратное рафинирование на шелковых ситах.

Выделение крахмала из крахмальной суспензии. Рафиниро­ванное крахмальное молоко содержит 11 —14% сухого вещест­ва, из них около 90% составляет крахмал, 6—10%—белок (глютен), 0,5—1,0%—жиры и 3—6%—растворимые вещества.

Глютеи содержится в молоке в виде взвешенных частиц раз­мером 1—2 мкм. Плотность его значительно ниже плотности крахмальных зерен, на этом свойстве и основано их разделение. В настоящее время выделение крахмала из крахмало-белковой суспензии производят на центробежных сепараторах.

Рабочая часть сепаратора — быстровращающийся ротор (частота вращения 3000 мин""1) с пакетом конических тарелок, зазор между которыми 1 мм.

Более тяжелые крахмальные зерна прижимаются к внутрен­ней поверхности тарелок, сползают в периферийную зону рото­ра и в виде сконцентрированного крахмального молока выбра­сываются через разгрузочные сопла (сгущенный сход). Более легкие частицы глютена как бы^всплывают в уплотненном крах­мальном молоке, прижимаются к наружной поверхности таре­лок и под давлением новых порций поступающего в ротор про­дукта вытесняются к центру. Оттуда по вертикальному каналу в виде суспензии низкой концентрации выводятся через сопла в верхней части ротора (жидкий скод). Чтобы выделить весь глю­тен, обработку крахмального молока ведут на нескольких после­довательно установленных сепараторах.

Промывание крахмала. Крахмальное молоко после отделения глютена содержит некоторое количество примесей, поэтому его дополнительно промывают на вакуум-фильтрах в две пли трн стадии. Промытый крахмал содержит 98,4—98,7% чистого крах­мала, 1,3—1,6% примесей (белок, жир, п пр.).

Выход и коэффициент извлечения крахмала. 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 сухого вещества зерна кукурузы. Коэффициент извлече­ния крахмала составляет 86—93,5%.

Использование отходов. На отходах производства кукуруз­ного крахмала получают кукурузные корма, кукурузное масло и кукурузный экстракт.

Кукурузное масло получают из зародыша. В зерне кукурузы содержится 5—6% от сухого вещества жира, который почти полностью сосредоточен в зародыше. Выход зародыша составляет 6—7% к массе сухого вещества зерна кукурузы.

Сырой зародыш сушат до влажности 1,0—1,5%, на пятиваль - цовых машинах получают мятку и подвергают ее первому прес­сованию на шнековых прессах. Выделенное масло поступает на рафинирование, оставшийся после прессования жмых дробят, подогревают на жаровнях и при вторичном прессовании допол­нительно выделяют из него масло. Выход масла составляет 2,8— 3,3% к массе сухого вещества зерна кукурузы.

Кукурузный экстракт получают путем замачивания зерен кукурузы. Замочные воды с содержанием сухого вещест­ва 8—9% упаривают до содержания сухого вещества 35—40% и используют при производстве кормов. Кукурузный экстракт используют также в микробиологической промышленности и при получении хлебопекарных прессованных дрожжей. Для этих целей его предварительно упаривают до содержания сухого ве­щества 50%.

Концентраты гл юте н а получают при выделении крах­мала из крахмало-белковой суспензии на тарелочных сепарато­рах в качестве жидкого схода. Белковая суспензия имеет содер­жание сухих веществ около 1%, из них 65—70% —белковые ве­щества.

Суспензию разделяют на специальном оборудовании (фло­тационных камерах) на частично сгущенный глютен и хорошо осветленную глютеновую воду. Окончательное сгущение глютена до содержания сухого вещества 12% ведут на центробежных сепараторах. Глютеновую воду используют для различных тех­нологических целей.

Производство кормов основано на использовании жмыха (остаток после извлечения из зародыша масла), крупной и мелкой мезги, сечки (измельченное зерно) и частично стерж­ней початков кукурузы, глютена и экстракта. Мезгу и глютеи предварительно механически обезвоживают до содержания су­хого вещества 35—42%, жидкий кукурузный экстракт сгущают до содержания сухого вещества 30—35%. При производстве кормов используют также фильтрационные осадки, получаю­щиеся при производстве патоки и глюкозы. Компоненты кормов смешивают в определенном соотношении, высушивают до влаж­ности 12%, просеивают, отделяют ферропримеси и отправляют на склад. Сухой кукурузный корм должен отвечать требованиям соответствующих ТУ и содержать 18—19% белка, 18—25 крах­мала, 7—9 жира и 1—4% золы.