Технология производства крахмала и крахмалопродуктов

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Общие сведения о крахмале и крахмалопродуктах

2. Технология производства картофельного крахмала

3. Модифицированные крахмалы

4. Производство кукурузного крахмала

5. Производство тапиокового крахмала

Заключение

Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

Пищевая и перерабатывающая промышленность России - одна из стратегических отраслей экономики, призванной обеспечить устойчивое снабжение населения необходимыми по количеству и качеству продуктами питания. На пищевую и перерабатывающую промышленность, насчитывающих более 28 тысяч различных объединений, акционерных обществ, предприятий и цехов (количество которых за последние годы увеличилось в 3,5 раза) с численностью рабочих около 1,5 миллионов человек, приходящейся более половины продовольственного оборота.

Эти отрасли вырабатывают практически все необходимые для населения продукты питания, в том числе и производство продуктов из картофеля.

Свойства картофеля, как ценного продукта питания человека, в котором в оптимальном соотношении присутствуют органические и минеральные вещества, известные давно. В нем содержатся практически все химические элементы, необходимые человеку. Благодаря своим вкусовым, пищевым, и кулинарным качествам, картофель стал продуктом почти повседневного употребления в течении года. Таким образом картофель является необходимым ценным продуктом в рационе человека.

В настоящее время, на выращивании картофеля, в основном специализируются крестьянские и фермерские хозяйства. Сложившаяся ситуации в экономике, постоянный рост цен на материально-технические ресурсы, транспортные ресурсы, энергоресурсы и другие, а также малоэффективное вмешательство государства в развитие агропромышленного комплекса, вынуждает эта хозяйства реализовывать свою сельскохозяйственную продукцию оптом по минимальным ценам. Примером могут послужить следующие сведения: в 1999 году индивидуальными хозяйствами было выращено 92% общего сбора этой картофельной культуры.

1. Общие сведения о крахмале и крахмалопродуктах

Крахмал - сложный углевод, образующийся в растениях и откладываемый ими в качестве запасного питательного вещества. Химическая формула (C6H10O5)n. Он хорошо переваривается и усваивается организмом человека. Благодаря разнообразию своих свойств, способности к их изменениям крахмал применяют в разных пищевых производствах (кондитерском, хлебопекарном, колбасном и др.), в кулинарии, для выработки крахмалопродуктов, в непищевых отраслях (парфюмерной, текстильной и др).

Калорийность 100г крахмала 350 ккал. В клетках растений крахмал находится в виде плотных образований, называемых крахмальными зернами. Крахмальные зерна разных растений характеризуются определенной формой, строением, размерами. По этим признакам можно установить вид крахмала.

Крахмал - природный полимер, молекула которого состоит из остатков глюкозы. При расщеплении молекулы крахмала образуются более простые углеводы - декстрины, мальтоза, глюкоза. Этот процесс называется осахариванием и может происходить под действием ферментов или минеральных кислот (HCl, H2SO4).

Крахмалу свойственно набухание - это способность медленно и в определенной мере впитывать холодную воду, не растворяясь в ней. Если набухание происходит при повышенной температуре, то образуется клейстер. Температура клейстеризации различных крахмалов находится в пределах 60-70°С. Наиболее вязким является клейстер из картофельного крахмала. Крахмал производят из различного растительного сырья. Наиболее распространен крахмал картофельный. Еще сырьем для изготовления крахмала могут служить кукуруза, пшеница, рис.

К крахмалопродуктам относятся саго, модифицированные крахмалы, патока, глюкоза. Саго это крупа в виде высушенных округлых комочков оклейстеризованного крахмала. Его применяют для приготовления супов, запеканок, начинок, каш. Модифицированные крахмалы предназначены для определенных производств. Модификация позволяет получать крахмалы жидкокипящие, набухающие, экструзионные и др. Например набухающие крахмалы при контакте с водой поглощают ее значительно больше чем обычный. Применяют их в производстве пудингов, сухих смесей кексов, производстве сбивных кондитерских изделий, мясных полуфабрикатов (как связующие вещества и стабилизаторы влажности). Патока продукт неполного кислотного или ферментативного гидролиза крахмала. Это густая, вязкая, бесцветная или с желтоватым оттенком жидкость сладковатого вкуса. Используется только для промышленной переработки как антикристаллизатор сахарозы, повышает вязкость сиропов, задерживает черствение и высыхание хлеба и пряников, уменьшает сладость. Патоку также используют при приготовлении карамели, халвы, варенья, ликеров. Виды патоки и доля содержания в них различных сахаров приведены в таблице 1.

Таблица 1. Виды патоки и содержание в ней различных сахаров

Глюкоза - продукт полного гидролиза крахмала. Она производится разной степени очистки: кристаллическая, медицинская, пищевая, техническая. Это продукт сладкого вкуса. Ее используют для производства витамина С, медицинских препаратов, добавляют в конфеты и другие кондитерские изделия.

Крахмал - основная часть важнейших продуктов питания: муки (75 - 80%), картофеля (25%), саго и др. Энергетическая ценность около 16,8 кДж/г.

Он является ценным питательным продуктом. Чтобы облегчить его усвоение, содержащие крахмал продукты подвергают действию высокой температуры, то есть картофель варят, хлеб пекут. В этих условиях происходит частичный гидролиз крахмала и образуются декстрины, растворимые в воде. Декстрины в пищеварительном тракте подвергаются дальнейшему гидролизу до глюкозы, которая усваивается организмом. Избыток глюкозы превращается в гликоген (животный крахмал). Состав гликогена такой же, как у крахмала, - (C6H10O5)n, но его молекулы более разветвленные. Особенно много гликогена содержится в печени (до 10%). В организме гликоген является резервным веществом, которое превращается в глюкозу по мере ее расходования в клетках.

В промышленности крахмал путем гидролиза превращают в патоку и глюкозу. Для этого его нагревают с разбавленной серной кислотой, избыток которой затем нейтрализуют мелом. Образовавшийся осадок сульфата кальция отфильтровывают, раствор упаривают и выделяют глюкозу. Если гидролиз крахмала не доводить до конца, то образуется смесь декстринов с глюкозой - патока, которую применяют в кондитерской промышленности. Получаемые с помощью крахмала декстрины используются в качестве клея, для загустения красок при нанесении рисунков на ткань.

Крахмал применяют для накрахмаливания белья. Под горячим утюгом происходит частичный гидролиз крахмала и превращение его в декстрины. Последние образуют на ткани плотную пленку, которая придает блеск ткани и предохраняет ее от загрянения.

Крахмал и его производные также применяются при производстве бумаги, текстильных изделий, в литейном и других производствах, а также в фармацевтической промышленности.

В нашей стране картофель имеет большое, разностороннее значение. Его используют как пище-вую, техническую и кормовую культуру. В клубнях содержится око-ло 25% сухого вещества, в том числе 12-22% крахмала, 1,4-3% белка и 0,8-1% зольных веществ. В их состав входят различные витами-ны -- С, В (Вь 82, В₆), РР, К и каротиноиды.

Велико значение картофеля и как технической культуры. Он слу-жит сырьем крахмало-паточной, декстриновой промышленности, идет на производство глюкозы, спирта и др.

Картофель широко используют на кормовые цели. Особенно он ценен для свиней и молочного скота. Животным скармливают клубни, ботву и продукты промышленной переработки картофеля (барду, мез-гу). Питательная ценность 100 кг клубней эквивалентна 20-30 корм, ед., силоса из ботвы-- 8,5-9, свежей мезги-- 13,2, свежей барды -- 4 корм. ед. При урожае клубней 15 и ботвы 8 т/га общий выход кор-мовых единиц составляет около 5,5 тыс.

Как пропашная культура картофель служит хорошим предшественником яровых культур (яровая пшеница, кукуруза, свекла, ячмень, просо и др.). Ранние сорта его эффективны в занятом пару.

Картофель, как плодоовощная культура, неприхотливая, поэтому выращивается повсеместно, во всех регионах Российской Федерации, и является доступным сырьем, поэтому его переработка в промышленных условиях - прибыльный и выгодный бизнес, даже для тех предприятий, которые сами картофель не производят. Повышенный спрос на продукты из картофеля делают эту отрасль привлекательной для инвестирования.

Свежий картофель, правильно обработанный, сам по себе является товаром. Производство свежего продовольственного картофеля, реализуемого через розничную торговую сеть, может быть очень выгодно, так как не требует затрат на оборудование, а технологический процесс ограничен чисткой, мойкой и хранением. Кроме того из свежего картофеля вырабатывается:

- картофель сульфитированный,

-картофель сушеный,

-картофель хрустящий

- картофель замороженный (фри),

- чипсы,

- мука, пюре, крупка,

- напитки,

- консервированный,

- крахмал,

- пельмени,

- котлеты,

- спирт.

Переработка картофеля способствует более полному использованию урожая и становиться важным источником обеспечения населения продовольствием. По сравнению со свежим картофелем продукты его переработки значительно легче хранить, транспортировать, они удобны в употреблении, кроме того, в процессе переработки резко снижается содержание нитратов в картофеле продуктах.

На прилавках магазинов около 40 лет назад появился «хрустящий картофель», 10 лет назад - чипсы со вкусовыми добавками и ароматизаторами. С изменением ритма жизни в городах появился спрос на очищенный сульфитированный картофель в вакуумной упаковке и полуфабрикаты - порезанный и подвергнутый глубокой заморозке картофель «фри», клецки, картофельные биточки.

Большой популярностью пользуются картофельный крахмал и сухое картофельное пюре. Применение сухого картофельного пюре в хлебопечении и кондитерской промышленности позволяет расширить ассортимент выпускаемых изделий, придать им необычный приятный вкус, увеличить сроки хранения. Картофельное сырье добавляется непосредственно в тесто для хлеба и хлебобулочных изделий или в качестве начинки.

В мировой практике широкое применение нашли обжаренные картофеле продукты, которые вырабатываются из картофельного полуфабриката (пеллет). Пеллеты представляют собой обезвоженный до 10-12% влажности продукт из смеси картофельного пюре, картофельного и модифицированного крахмала, муки, соли, вкусовых добавок.

Способы хранения картофеля:

Существуют полевой метод хранения и стационарный. Метод полевого хранения включает хранение в типовых и модернизированных буртах и траншеях и на постоянных буртовых площадках.

Метод хранения в стационарных хранилищах более современен. Основные типы хранилищ следующие :

- с естественной вентиляцией, охлаждаемые наружным воздухом, за счет тепловой конвекции;

- с принудительной вентиляцией, охлаждаемые наружным воздухом, подаваемым вентиляторами, в том числе - через штабель продукции по методу активного вентилирования;

- холодильники, т.е. хранилища с искусственным охлаждением;

- холодильники с контролируемой атмосферой.

Выбор способа хранения происходит в зависимости с его экономической оценкой.

Различные способы полевого хранения используются главным образом для хранения семенного картофеля, в основном в условиях сельскохозяйственного производства,

Стационарных хранилищ для картофеля еще недостаточно. На городских плодоовощных базах картофель сохраняют в основном в крупных хранилищах, а в весенний период - в холодильниках.

При загрузке картофеля в закрома стремятся не повреждать клубни. Недопустимо хождение непосредственно по насыпи, для этой цели применяют специальные трапы. Основной технологический недостаток хранения в закромах - образование значительного градиента температуры в результате отпотевания клубней в верхней зоне. Полностью предотвратить отпотевание можно, разместив клубни в мелкие ящики и сложив последние в продуваемые штабеля. Иногда клубни при этом опыливают сухим мелом.

Массовое хранение продовольственного картофеля выгоднее всего в хранилищах с активным вентилированием, загружаемых сплошным высоким слоем. При таком способе успешное хранение возможно только при условии загрузки здоровой, неповрежденной, стандартной продукции.

В стационарных хранилищах необходим повседневный контроль температуры и относительной влажности воздуха. Состояние картофеля в хранилищах определяют при отборе м товарном (клубневом) анализе проб. Такие анализы в зависимости от состояния продукции поводятся 1-3 раза в два месяца.

В весенне-летний период, когда среднесуточная наружная температура повышается до 8- 10 ` С и выше, удовлетворительно сохранить картофель можно только с применением холодильников. В них обычно загружают партии хорошо сохранившихся клубней для снабжения населения картофелем весной и летом, до поступления нового урожая. Картофель здесь размещают в ящиках или контейнерах. При выгрузке картофеля из холодильников клубни отепляют постепенно.

Завершающий этап хранения продовольственного картофеля - товарная обработка перед реализацией. Наиболее простой ее вид - ручная переборка с отбраковкой дефектных клубней. Разработаны совершенные механизированные линии по товарной обработке клубней с сортировкой, мойкой, сушкой и мелкой фасовкой, обеспечивающими высокое качество продукции. Такие линии устанавливают при группах из 8-12 хранилищ, в зависимости от их вместимости, в отдельном светлом и теплом цехе товарной обработки.

По объемам переработки картофеля на продукты питания первое место в мире занимают США. Где примерно 60 % валового сбора картофеля ежегодно подвергается переработке. Наибольшим спросом пользуются быстро-замороженные картофеле продукты - около 60 % всего объема производства. На долю готовых к употреблению обжаренных картофеле продуктов приходится 22 %, сушеных - 15% и консервированных - 3% объема производства.

Крупнейшим предприятием по производству картофельного пюре является фирма «Роллтон» на заводах «Ди Эйч Ви-С». Эти продукты являются высокоценным сырьем или полуфабрикатом не только для предприятий пищевой промышленности, но и для некоторых других отраслей (нефтяной, химической и др.)

Переработка картофеля, особенно в хрустящий картофель, чипсы, замороженный, «фри», пюре и крупку приобретает все большую популярность в России.

Несколько десятилетий назад переработка картофеля часто базировалась на государственных предприятиях и была организована в крупных населенных пунктах. Разрабатывались промышленные технологии производства и переработки картофеля. В настоящее время в России, в странах ближнего зарубежья, новые технологии, в том числе и энергосберегающие, осваиваются небольшими предприятиями - производителями и поставщиками пищевого оборудования.

Опыт фирм - поставщиков пищевого оборудования показывает, что производство продуктов питания из картофеля - выгодный и прибыльный бизнес. Затраты окупаются примерно через 3-5 месяцев после начала выпуска продукции, при условии наличия дешевого сырья, гарантированного рынка сбыта готовой продукции, бесперебойного производства с высокой производительностью.

2. Технология производства картофельного крахмала

Как было сказано выше, крахмал можно изготовить, используя различное растительное сырье. При этом технология производства немного различна. В своей работе я подробно опишу технологию производства крахмала на примере картофельного.

От грязи и посторонних включений картофель отмывают на картофелемойке, потом подают на измельчение. Чем сильнее он будет измельчен, тем полнее будет выход крахмала из клеток, но при этом важно не повредить сами зерна крахмала. Сначала картофель двукратно измельчают на скоростных картофелетерках. Принцип их действия заключается в истирании клубней между рабочими поверхностями, образованными закрепленными на вращающемся барабане пилками с мелкими зубьями. На терках первого измельчения пилки выступают над поверхностью барабана на 1,5…1,7 мм, на терках второго измельчения - не более 1 мм. При втором измельчении дополнительно извлекают 3…5 % крахмала. Качество измельчения также зависит от состояния картофеля (свежий картофель измельчается лучше, чем мороженый или вялый).

После измельчения клубней, обеспечивающего раскрытия большей части клеток, получают смесь, состоящую из крахмала, почти полностью разрушенных клеточных оболочек, некоторого количества неразрушенных клеток и картофельного сока. Эту смесь называют картофельной кашкой. Крахмал, оставшийся в неразорванных клетках, теряется с побочным продуктом производства - картофельной мезгой. Этот крахмал принято называть связанным, а выделенный из клубней картофеля - свободным. Степень измельчения картофеля оценивают коэффициентом измельчения, который характеризует полноту разрушения клеток и количество извлечения крахмала. Его определяют отношением свободного крахмала в кашке к общему содержанию крахмала в картофеле. При нормальной работе он не должен быть меньше 90 %. Для повышения качества крахмала, его белизны и предупреждения развития микроорганизмов в картофельную кашку добавляют диоксид серы или сернистую кислоту.

В состав азотистых веществ сока входит тирозин, который под действием фермента тирозиназы окисляется с образованием окрашенных соединений, которые могут сорбироваться зернами крахмала и снижать белизну готовой продукции. Поэтому сок отделяют от кашки сразу же после измельчения. Для выделения песка из крахмальной суспензии и отделения мезги с картофельным соком используют гидроциклоны. Принцип их действия основан на возникающей при вращении центробежной силе. В результате обработки получают суспензию крахмала концентрацией 37…40 %. Ее называют сырым картофельным крахмалом.

Для высушивания крахмала наиболее часто используют непрерывно действующие пневматические сушилки разной конструкции. В основу их работы положен принцип сушки разрыхленного крахмала в движущемся потоке горячего воздуха. Выход готового крахмала зависит от содержания его в перерабатываемом картофеле и от потерь крахмала с побочными продуктами и сточными водами. В связи с этим содержание крахмала в картофеле, поступающем на переработку, нормировано стандартом и должно составлять не менее 13…15 %, в зависимости от зоны возделывания.

При производстве крахмала предусмотрен его выпуск в двух формах: сухой и сырой картофельный крахмал. Количество сырого картофельного крахмала определяют в соответствии с ОСТ 10-103-88. Различают сырой крахмал марки А и марки В с влажностью 38 и 50 % соответственно. В зависимости от качества (цвета, наличия вкраплении, постороннего запаха) сырой крахмал подразделяют на три сорта - первый второй и третий. Сырой крахмал - скоропортящийся продукт и длительному хранению не подлежит, для консервации можно использовать диоксид серы 0,05 %-ной концентрации.

Сухой крахмал фасуют в мешки и мелкую упаковку. Картофельный крахмал упаковывают в двойные тканевые или бумажные мешки, а также мешки с полиэтиленовыми вкладышами массой не более 50 кг. По качеству крахмал, в соответствии с требованиями ГОСТ 7699-78 «Крахмал картофельный» подразделяют на следующие сорта: «Экстра», высший, первый и второй. Влажность крахмала должна быть 17…20 %, содержание золы 0,3…1,0 %, кислотность 6…20 в зависимости от сорта. Содержание сернистого ангидрида не более 0,005 %. Важный показатель, характеризующий чистоту и белизну крахмала, - количество крапин на 1 квадратный дм при рассмотрении невооруженным глазом. Для «Экстра» - 80, для высшего - 280, для первого - 700, для второго не нормируется. Крахмал второго сорта предназначен только для технических целей и промышленной переработки. Гарантийный срок хранения крахмала 2 года со дня выработки при относительной влажности воздуха не более 75 %.

3. Модифицированные крахмалы

Набухающий крахмал получают высушиванием клейстера на специальных сушилках с последующим измельчением пленки в порошок, частицы которого набухают при смачивании водой и увеличиваются в объеме. Набухающий крахмал используют в пищевой промышленности (продукты быстрого приготовления, стабилизаторы и загустители).

Окисленный крахмал получают путем окисления крахмала различными окислителями. В зависимости от способа окисления продукция имеет различную вязкость и желирующую способность. Ее применяют в бумажной промышленности для повышения прочности бумаги в качестве дубильного вещества, а при низкой степени окисления (до 2 %) в пищевой промышленности.

Желирующий крахмал - один из видов окисленного крахмала; получают обработкой крахмальной суспензии перманганатом калия в кислой среде. Применяют в качестве желирующего средства взамен агара и агароида.

У крахмала глюкозидные остатки содержат ряд реакционных групп у разных углеродных атомов. Способность этих групп вступать в реакции замещения используют для производства замещенных крахмалов. Монокрахмалфосфаты образуют стабильные клейстеры, отличающиеся повышенной прозрачностью, устойчивостью к замораживанию и оттаиванию. Дикрахмалфосфаты образуют клейстеры, устойчивые к нагреванию и механическому воздействию. Их используют при производстве майонезов, кондитерских изделий, салатных приправ, мясных изделий и др.

Ацетилинированный крахмал (ацетат крахмала) обладает способностью образовывать стабильные прозрачные клейстеры, при высыхании которых образуются прочные пленки. В пищевой промышленности их используют в качестве загустителей.

4. Производство кукурузного крахмала

В общих чертах, процесс переработки кукурузы можно описать так: очищенная кукуруза размягчается в горячей воде, содержащей серу. При грубом помоле отделяется зародыш, а при тонком разделяются клетчатка и крахмал. Сход с мельниц очищается от глютена и многократно промывается в гидроциклонах для удаления последних следов протеина и получения качественного крахмала.

ОЧИСТКА. Сырьём для мокрого помола является обмолоченная кукуруза. Зерно проверяют и удаляют початки, солому, пыль и инородные материалы. Обычно очистка проводится дважды перед помолом. После второй очистки кукурузу делят на порции по весу и закладывают в бункеры. Из бункеров она гидравлически подаётся в замочные чаны.

ЗАМАЧИВАНИЕ. Правильное замачивание является необходимым условием высокого выхода и хорошего качества крахмала. Замачивание проводится в непрерывном противоточном процессе. Очищенная кукуруза загружается в батарею больших замочных ёмкостей (чанов), где она набухает в горячей воде около пятидесяти часов. Фактически, замачивание является контролируемой ферментацией, и добавление 1000-2000 ppm диоксида серы в замочную воду помогает управлять этой ферментацией. Замачивание в присутствии диоксида серы направляет ферментацию посредством ускорения роста благоприятных микроорганизмов, предпочтительно лактобактерий, с одновременным подавлением вредных бактерий, плесени, грибков и дрожжей. Растворимые вещества экстрагируются, а зёрна размягчаются. Зёрна увеличиваются в объёме более чем вдвое, содержание влаги в них возрастает примерно с15% до 45%.

ВЫПАРИВАНИЕ ЗАМОЧНОЙ ВОДЫ. Замочную воду сливают с зерна и конденсируют в многоступенчатой выпарной установке. Большинство органических кислот, образующихся во время ферментации, летучи и испаряются вместе с водой. Следовательно, конденсат с первой ступени выпарной установки необходимо нейтрализовать после утилизации тепла подогревом воды, поступающей на замачивание. Истощённая замочная вода, содержащая 6-7% сухих веществ, непрерывно отводится для последующей концентрации. Замочная вода конденсируется в самостерильный продукт - питательное вещество для микробиологической промышленности, или концентрируется приблизительно до 48% сухих веществ и смешивается и высушивается вместе с клетчаткой.

ПРОИЗВОДСТВО SO2. Для замачивания и размягчения кукурузного зерна и управления микробиологической активностью в течение процесса применяют сернистую кислоту. Диоксид серы получают, сжигая серу и поглощая образующийся газ водой. Абсорбция происходит в абсорбционных колоннах, где газ орошается водяными брызгами. Сернистая кислота собирается в промежуточные ёмкости. Диоксид серы можно также хранить в стальных баллонах под давлением.

ОТДЕЛЕНИЕ ЗАРОДЫША. Размягчённые зёрна разрушаются на абразивных мельницах для снятия оболочки и разрушения связей между зародышем и эндоспермом. Для поддержания процесса мокрого помола добавляется вода. Хорошее замачивание гарантирует свободное отделение неповреждённого зародыша от зёрен в процессе мягкого помола без выделения масла. Масло составляет половину веса зародыша на этой стадии, и зародыш легко отделяется центрифужной силой. Лёгкие зародыши отделяется от основной суспензии на гидроциклонах, предназначенных для отделения первичного зародыша. Для полного разделения поток продукта с остатками зародыша подвергается повторному помолу с последующей сепарацией на гидроциклонах, которая эффективно удаляет остаточный - вторичный - зародыш. Зародыши многократно промывают в противотоке на трёхступенчатом сите для удаления крахмала. Чистая вода добавляется на последней ступени.

СУШКА ЗАРОДЫША. Поверхностная вода удаляется с зародышей на коническом червячном прессе. Обезвоженные и очищенные зародыши подаются на вращающийся осушитель с паровыми трубами, где высушиваются до влажности приблизительно 4%. Низкое содержание влаги увеличивает срок хранения. Оставшиеся волокна отделяются от высушенных зародышей с помощью пневматического сепаратора и поступают в элеватор для клетчатки. Зародыши пневматически транспортируются в элеватор для зародышей, готовые к упаковке или дальнейшей переработке.

КУКУРУЗНОЕ МАСЛО. Для выделения сырого масла из зародыша применяются отжим на механических прессах и экстракция растворителями. Сырое масло затем рафинируется и фильтруется. Типичный выход на тонну кукурузы составляет 27 кг масла. Во время рафинирования удаляются свободные жирные кислоты и фосфолипиды. Очищенное кукурузное масло находит применение как пищевое и кулинарное, или в качестве растительного сырья в производстве маргарина. Рафинированное кукурузное масло имеет приятный вкус и не распространяет неприятных запахов при приготовлении пищи и жарке. Высокое содержание полиненасыщенных жиров является преимуществом с диетической точки зрения. Остающийся после извлечения масла молотый зародыш служит кормом для скота.

ТОНКИЙ ПОМОЛ И ПРОСЕИВАНИЕ. После отделения зародыша сход с мельницы подвергается тонкому помолу на жерновых мельницах или ударных дробилках с целью извлечения крахмала и глютена из клеток эндосперма.

СУШКА КЛЕТЧАТКИ. Обезвоженная клетчатка после отжимного пресса может смешиваться с концентрированной замочной водой и высушиваться на роторной сушилке до влажности приблизительно 12%. Сухая клетчатка измельчается в молотковой дробилке и пневматически транспортируется в элеватор, готовая к упаковке. Сушка облегчается посредством рециклинга порошка. Клетчатка включается в качестве основного компонента в корма для животных.

ПЕРВИЧНОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ ГЛЮТЕНА И КРАХМАЛА. Сырое крахмальное молочко с обезвоживающего сита, предшествующего тонкой мельнице, и с первой ступени промывки клетчатки объединяют. Сырое крахмальное молочко содержит крахмал, глютен и растворимые вещества. Оно поступает в первичный сепаратор через тонкое сито и циклон. Разница в плотности делает возможным использование центрифужной силы для непрерывной сепарации. Глютен попадает в восходящий поток, а крахмал - в исходящий.

КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ И ОБЕЗВОЖИВАНИЕ ГЛЮТЕНА. Первичный восходящий поток из сепаратора, содержащий в основном протеин и растворимые вещества, концентрируют на непрерывном центрифужном сепараторе… Восходящий поток используется в качестве оборотной воды. Нисходящий поток, в котором содержится в основном протеин и небольшое количество крахмала, подаётся на участок обезвоживания глютена. Поток глютена содержит 60 и более процентов протеина. Оборотная вода из концентратора глютена и с фильтра собирается и используется для промывки зародышей и клетчатки, а также для замачивания.

СУШКА ГЛЮТЕНА. Глютеновая суспензия обезвоживается на вакуумном ленточном фильтре. Лента фильтра постоянно омывается фильтратом под высоким давлением. Обезвоженный глютен высушивается в роторной сушилке до влажности около 10% и измельчается в молотковой мельнице. Сушка облегчается посредством рециклинга порошка. Сухой глютен пневматически подаётся в элеватор, готовый к упаковке. Глютеновая мука содержит до 60% протеина. Она является важным источником метионина. Высокое содержание ксантофилла, обычно 500 ppm, делает глютен эффективным пигментирующим ингредиентом в птицеводстве.

ОЧИСТКА КРАХМАЛА. Крахмальное молочко очищают, промывая чистой свежей водой. С помощью гидроциклонов можно уменьшить содержание клетчатки и растворимых веществ, включая растворимый протеин, до низких уровней при использовании минимального количества свежей воды. Для экономии воды промывка ведётся в противотоке, т.е. поступающая свежая вода используется на самой последней ступени, а восходящий поток с неё вторично поступает для разведения на предыдущую ступень, и так далее. Восходящий поток с первой ступени, содержащий в основном протеин, немного крахмала и другие примеси, поступает в первичный сепаратор. В сильных гравитационных полях циклона и центрифуги крахмал быстро оседает. Очистка основана на различии в плотности воды (1,0 г/мл), клетчатки (1,05 г/мл) и крахмала (1,55 г/мл). Несмотря на то, что некоторое количество примесей попадает вместе с крахмалом в нисходящий поток, это последняя возможность удалить более крупные частицы. Примеси, не удалённые этим путём, невозможно удалить никаким известным методом.

ЦЕНТРИФУГИ И ГИДРОЦИКЛОНЫ. В центрифуге гравитационная сила возникает при вращении барабана, и концентрация в исходящем потоке регулируется путём уравновешивания объёмов входящего и исходящего потоков. Входящий поток подбирается таким, чтобы в восходящем потоке достигалась необходимая концентрация. Количество и мощность форсунок регулируется исходящий поток. Объём исходящего потока и промывной воды весьма сильно зависят от ускорения, ограничивая, таким образом, кпд центрифуги. Пакет дисков, образующих узкие каналы, ограничивающие свободный пробег частиц в жидкости, делит внутреннее пространство барабана. Гидроциклон не имеет подвижных деталей, и разделение полностью зависит от разности давления по высоте циклона. Технологическое развитие и требования к качеству заставляют центрифуги уступить место гидроциклонам в процессе очистки кукурузного крахмала, однако центрифуги пока удерживают позиции на стадиях первичного разделения и концентрации глютена.

ОБЕЗВОЖИВАНИЕ КРАХМАЛА. Очищенное крахмальное молочко через переливную ёмкость сгружается в скребковую центрифугу для обезвоживания. Фильтрат после неё возвращается в цикл на стадию первичного разделения или на стадию очистки крахмала. Обезвоженный крахмал срезается порциями и сгружается под собственным весом в бункер мокрого крахмала.

СУШКА КРАХМАЛА. Из бункера мокрого крахмала крахмал поступает с помощью червячного конвейера с измерителем на установку быстрой сушки и высушивается горячим воздухом. Температура воздуха на входе в сушилку регулируется. Высушенный крахмал пневматически транспортируется в элеватор готовым к просеиванию и упаковке. Влажность кукурузного крахмала после сушки обычно составляет 12-13%. Перед поставкой потребителям крахмал просеивают на тонком сите для удаления чешуек, образующихся в червячном конвейере и т.п. Для защиты тонкого сита может быть установлено грубое с большими отверстиями.

5. Производство тапиокового крахмала

КАЧЕСТВО СЫРЬЯ. Как и все другие живые растения, клубневые нуждаются в воздухе для дыхания и жизни. Находясь в земле, клубни используют небольшое количество их собственного крахмала для поддержания жизненных функций до прихода весны. Это требует некоторого количества свежего воздуха, а дыхание является причиной повышения температуры. Когда клубни получают тепло, дыхание ускоряется, и рост температуры продолжается. Все большее количество крахмала используется для дыхания, и клубни, в конце концов, гибнут от перегрева. Неблагоприятные условия хранения снижают содержание крахмала и, в худшем случае, уничтожает сырье, делают его непригодным для производства. Следовательно, клубни должны в полном порядке быть доставлены на предприятие и переработаны в течение 24 часов после сбора урожая.

ПРИЁМ КЛУБНЕЙ. Первым этапом является взвешивание грузовиков на весовой платформе. Затем производят отбор проб образцов. Образцы клубней отмывают в лаборатории. Некоторые образцы взвешивают до и после мойки для определения процента механических загрязнений. Следующим этапом является определение содержания крахмала. Эти данные используются для расчета с фермерами и стимулирования поставки высококачественных клубней, богатых крахмалом. Клубни хранятся на приемном дворе, на бетонном полу. Двор может быть разделен на несколько бункеров, расположенных неподалеку от главного конвейера, выполняющего обработку в первую очередь клубней, прибывших ранее. На данном этапе клубни должны храниться в среднем в количестве 600-650 кг на м3. Главный конвейер представляет собой длинную горизонтальную ленту, находящуюся на 10-20 см ниже уровня пола. В больших хранилищах может быть несколько лент, питающих главный конвейер.

ОБРАБОТКА СЫРЬЯ. Во-первых, все стебли должны быть удалены. Это легче всего делать во время сборки урожая. Стебли будут помехой в процессе отделения крахмала, их наличие увеличивает массу волокон и неблагоприятно влияет на весь процесс. Земля, песок и гравий удаляются различными способами. Желательно использовать вращающийся колосниковый грохот для сухой очистки стеблей перед мойкой. Из бункера клубни поступают на колосниковый грохот. После очистки на грохоте стебли поступают на мойку. Может быть использована гребковая моечная машина, но ротационная машина показала свою эффективность в производстве картофельного крахмала. Окончательное удаление грязи является меньшей проблемой, чем удаление песка и камней. Земля обычно содержит значительное количество различных веществ, которые растворяются в воде во время мойки, что увеличивает расходы на очистку стоков.

ПРОМЫВКА ОБЛЕГЧАЕТ ПРОЦЕСС ОБРАБОТКИ. Земля и грязь, не удаленные на стадии промывки, создают в дальнейшем проблемы в производственном процессе. Следовательно, эта стадия очень важна. Высококачественная промывка улучшает очистку, так как многие примеси сходны с крахмалом по плотности и размеру, поэтому промывка является единственной возможностью избавления от них. Трение в промывочных машинах важный фактор, определяющий качество. Количество примесей, налипающих на поверхности во время доставки, в большой степени зависит от погодных условий и почвы, где произрастали клубни. Гребковая мойка проходит в двух отсеках - с поддерживаемым уровнем воды и без такового. В ротационных моющих машинах объединены поливка с низким уровнем воды и постоянное удаление грязи и шелухи. Промывные воды могут повторно использоваться после фильтрации шелухи на барабанном грохоте и отстоя песка в бассейнах. Это уменьшает потери промывочной воды. Вымытые клубни перемещаются по контрольной ленте к станку предварительной резки. Здесь они рубятся на куски для равномерной подачи на тёрки.

ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ. Измельчение является первой стадией в процессе извлечения крахмала. Цель измельчения - открыть все клетки клубней и извлечь зерна крахмала. Полученная суспензия представляет собой смесь мякоти (клеточных оболочек), плодового сока и крахмала. В современных высокоскоростных измельчителях процесс проходит в одну стадию. При этом важную роль играет равномерное перемещение скребков по плотному потоку лежащих клубней. После измельчения цианистый водород освобождается и уходит вместе с соком и отработанной водой. Эти отходы могут быть сброшены в почву.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЕРЫ. Клеточный сок богат сахаром и протеином. Когда разрушаются клетки, сок немедленно реагирует с кислородом воздуха, образуя окрашенные компоненты, которые могут адгезироваться крахмалом. На данном этапе прибавляется высококачественные газообразная двуокись серы или раствор бисульфита натрия. Большая восстановительная способность сернистых соединений предотвращает изменение окраски. Должно быть добавлено достаточное количество серы, чтобы изменить цвет пульпы и сока на светло-желтый.

ВЫДЕЛЕНИЕ. Принцип работы экстрактора крахмала. Клетки, разрушенные на тёрке, образуют фильтрующий слой, который удерживает крахмал. Поэтому необходима мощная промывка для освобождения крахмальных гранул от клеток. Для этого можно использовать воду, но современные экстракторы представляют собой закрытые системы, позволяющие использовать картофельный сок или оборотную воду с процесса рафинирования. Извлечённый крахмал уходит с экстрактора вместе с плодовым соком. Клетчатка может концентрироваться в дальнейшем на осушающем сите. Пульпа в этом случае сходит с сит влажной, с содержанием около 10-15% сухого вещества. Экстракция проходит на вращающихся конических ситах. Этот процесс требует использования высококачественных фильтровальных пластин, сделанных из коррозионно-устойчивой стали, выдерживающей сильное трение и воздействие химикатов. Пластины имеют высокую перфорацию, около 125 микрон в диаметре. Экстракция экономичный процесс. На конических фильтрах отмываются тонкие волокна, которые затем соединяются с мякотью и могут использоваться как корм для крупного рогатого скота.

ВЫПАРИВАНИЕ ГРУБОЙ СУСПЕНЗИИ КРАХМАЛА. Максимальное количество сока отделяется на нескольких гидроциклонах или центрифуге с соплом. Жидкая суспензия крахмала имеет концентрацию около 21 °Ве. Плодовый сок является побочным продуктом. Он может быть использован как удобрение в близлежащих хозяйствах.

ОЧИСТКА. Теперь необходимо очистить сырую крахмальную суспензию и удалить оставшийся плодовый сок и другие примеси. Этот процесс в большей или меньшей степени напоминает удаление мыльной воды во время стирки - происходит многократное выжимание и замачивание в чистой воде. Процесс полоскания проходит в несколько приемов, пока вода после промывки не станет чистой. Таким образом, крахмальная суспензия несколько раз разбавляется и концентрируется снова и снова. Использование гидроциклонов делает возможным уменьшение концентрации волокон и сока с применением минимального количества чистой воды. При хороших расчетах можно сэкономить воду, используемую для полоскания. Для экономии промывочной воды процесс проходит во встречном потоке - то есть чистая вода поступает только на последнем этапе, а избыток воды используется для разведения на предыдущем и так далее. Увеличение количества ступеней очистки на гидроциклонах может значительно сэкономить чистую воду. Это одно из преимуществ использования гидроциклонов. Наилучшее решение - двойная линия очистки. В сильных гравитационных полях гидроциклона и центрифуги крахмал хорошо осаждается, в то время как оставшиеся волокна остаются взвешенными в воде. Волокна с налипшими пузырьками воздуха становятся легче воды и устремляются к переливному краю. Волокна, окруженные крахмальными гранулами, тяжелее, они устремляются к нижнему сливу и смешиваются с крахмалом. Плодовый сок разбавляется водой и уходит с водной фазой. Рафинирование основано на различии в плотностях между водой, волокнами и крахмалом: плотность крахмала 1,55 г/мл, волокон - 1,05; воды - 1,00; песка и почвы около 2 г/мл. При создании водяного потока, движущегося с крахмалом, большая часть волокон, плавающих в воде, может быть увлечена через верхний слив. Почва, песок, плесень имеют одну плотность или тяжелее крахмала, и невозможно отделить эти частицы от крахмала с помощью центробежной силы. Поэтому так важно отделить как можно большее число загрязнений с поверхности клубней на стадии промывки. Если их начальная концентрация слишком большая, даже светлые и легкие частицы могут остаться и создать условия для закупорки потока. Так как некоторое количество примесей уходит вместе с крахмалом через нижний слив, используется сито для удаления самых крупных частиц. Примеси, не удаленные этим путем, не могут быть удалены никаким известным способом.

ГИДРОЦИКЛОНЫ. В гидроциклоне отсутствуют движущиеся части, и процесс разделения полностью зависит от различия давления в циклоне. Для удаления плодового сока гидроциклоны намного эффективнее центрифуг благодаря большому коэффициенту разведения, достигаемому в многоступенчатом процессе. Крахмал наиболее чистый среди всех сельскохозяйственных продуктов. На самом деле, чистота является важнейшим параметром при выборе продукции. Незначительное количество сока остается в крахмале.

СУШКА И ПРОСЕИВАНИЕ. Очищенное крахмальное молоко обезвоживается на непрерывно вращающихся вакуумных фильтрах или группе центрифуг. Сырой крахмал высушивается в быстрых сушилках горячим воздухом. Температура входящего воздуха должна быть умеренной. Высокая температура может увеличить растворимость крахмала в холодной воде. Влажность тапиокового крахмала после сушки находится в пределах 12-13%.

Заключение

Растения, являющиеся источниками крахмала, всегда были важной частью рациона питания человека, дающей 70-80% потребляемых калорий. Благодаря широкой распространённости этих растений, а также из-за низкой стоимости, лёгкости модификации и возобновляемости источников неудивительно, что нашлось много способов непищевого применения крахмала. В настоящее время крахмал используется в адгезивах, связующих, покрытиях, пенах, наполнителях, флокулянтах, пластиках, клеях и модификаторах вязкости.

Крупнейшим потребителем крахмалов является бумажная промышленность, получающая более 60% всего производимого крахмала. Ещё 15% использует пищевая промышленность и столько же - все остальные, вместе взятые, потребители. Адгезивы на основе крахмала составляют приблизительно 60% от общего количества натуральных адгезивов. В последние два десятка лет пластики на основе крахмала нашли применение в качестве упаковочных материалов, плёнок для мульчирования и составов для изготовления одноразовых изделий.

Список использованной литературы

1. Технология переработки продукции растениеводства / Под ред. Н.М. Личко. - М.: Колос 2000 Серия «Учебники и учеб. Пособия для студентов ВУЗов».

2. Г.Н. Кругляков; Г.В. Круглякова. Товароведения продовольственных товаров. Изд. Центр «Март» Ростов на Дону 2000.

3. Товароведение пищевых продуктов / Под ред. В.Е. Михаленко. Издательство «Экономика» 1989.

4. Брозовский Д.И., Борисенко И.М. Основы товароведения. - М.: «Экономика», 1988.

5. Е. П. Широков “Технология хранения и переработки плодов и овощей с основами стандартизации”, М.: Агропромиздат, 1988 г.

6. Основы технологии с/х производства - В.С. Никляев;

7. Технология производства продукции растениеводства Фирсов.