Технология сырого картофельного крахмала

Сырьем для производства картофельного крахмала служит картофель. Химический состав клубней картофеля зависит от сорта картофеля, климатических, почвенных и других условий. Средний химический состав картофеля, %: вода – 75, сухие вещества – 25. Из них: крахмал – 18,5, азотистые вещества – около 2, клетчатка – 1, минеральные вещества – 0,9, сахара – 0,8; жир – 0,2, прочие – 1,6.

Принципиальная технологическая схема получения сырого картофельного крахмала состоит из следующих этапов: хранение картофеля; доставка картофеля на завод; мойка картофеля в моечных машинах; взвешивание картофеля; тонкое измельчение картофеля на терочных машинах – получение кашки; выделение картофельного сока из кашки; выделение свободного крахмала из кашки; отделение и промывание мезги; рафинирование крахмального молока; промывание крахмала (рис.1.4).

Хранение картофеля. Предприятия, перерабатывающие крахмал, работают сезонно. До подачи на производство убранный картофель хранят в буртах при температуре 2–8 °С. На хранение закладывают только здоровые клубни, при хранении картофель дышит, хранить его свыше 5–7 мес нецелесообразно, так как это приводит к значительным потерям сухих веществ, в том числе крахмала.

Доставка картофеля на завод. Картофель подают на производство с помощью гидравлического транспортера, при этом частично отделяют легкие примеси, песок и землю.

Мойка и взвешивание картофеля. Этот процесс очень важен, так как на последующих стадиях картофель не очищают от кожуры, а наличие в крахмале минеральных примесей недопустимо. Картофель моют в моечных машинах, которые снабжены ботво-, песко,- и камнеловушками. Отмытые клубни взвешивают на автоматических весах.

Измельчение картофеля на терочных машинах – получение кашки. Крахмал содержится внутри клеток картофеля в виде крахмальных зерен. Чтобы извлечь его, надо вскрыть клеточные стенки. Для этого картофель измельчают на терочных машинах, принцип работы которых состоит в истирании клубней поверхностью, набранной из пилок с мелкими зубьями. Измельчение проводят дважды.

Выделение картофельного сока из кашки. Полученная после терочных машин картофельная кашка представляет собой смесь, состоящую из разорванных клеточных стенок, крахмальных зерен и картофельного сока. Важная задача получения картофельного крахмала – скорейшее выделение из кашки сока при минимальном его разбавлении. Контакт сока с крахмалом ухудшает качество крахмала, вызывая его потемнение в связи с окислением тирозина, снижает вязкость крахмального клейстера, способствует образованию пены, слизи и других нежелательных явлений. Картофельный сок выделяют из кашки на осадительныых шнековых центрифугах. В центрифуге под действием центробежной силы, возникающей при вращении барабанов, происходит разделение кашки на две фракции – картофельный сок и сгущенную кашку с концентрацией сухих веществ до 40 % при минимальных потерях крахмала с картофельным соком (0,1 %).

Выделение свободного крахмала из кашки, отделение и промывание мезги. После отделения картофельного сока на осадительных центрифугах кашку направляют на ситовую станцию завода. Здесь на различных ситовых аппаратах (или гидроциклонах) от нее отделяют и промывают крупную и мелкую мезгу, осаждают и промывают крахмал.

После выделения мезги на ситовых аппаратах или гидроциклонах крахмальная суспензия содержит некоторое количество мелкой мезги (4–8 %), водорастворимых веществ (0,1–0,5 %) и сильно разбавленного картофельного сока. Поэтому ее подвергают рафинированию на центробежных ситах или гидроциклонах. Концентрация крахмальной суспензии, поступающей на рафинирование, должна быть 12–14 %, а концентрация рафинированной суспензии – 7–9 %.

Картофель

Хранение картофеля

Доставка картофеля на завод

Мойка картофеля

Взвешивание картофеля

Примеси

Измельчение картофеля на терочных машинах

Кашка

Выделение клеточного сока из кашки

Выделение свободного крахмала из кашки

Клеточный сок Кашка

Кашка

Крахмальное молоко

Рафинирование крахмального молока

Крахмальное

Повторное измельчение картофеля на терочных машинах

молоко

Осаждение крахмала из крахмального молока

Отделение и промывание крупной и мелкой мезги

Крахмальное

молоко

Промывание крахмала

Осаждение крахмала

Сырой картофельный крахмал

Мезга

Рис.1.4. Операционная схема технологического процесса получения

сырого картофельного крахмала

Рафинирование крахмальной суспензии. Рафинирование на центробежных ситах проводят в две ступени, после чего крахмальную суспензию подают на пеногасящее устройство, а затем на песковые гидроциклоны для удаления песка. Полученную сгущенную суспензию подают в гидроциклоны для промывки крахмала, которую проводят в три ступени. Гидроциклоны представляют собой батарею микрогидроциклонов.

В гидроциклонах (рис 1.5) крахмальное молоко поступает в аппарат под давлением 0,15 МПа тангенциально по касательной по трубе 2, за счет чего поступательное движение продукта преобразуется во вращательное. Развивается большая центробежная сила, в результате действия которой тяжелые частицы отбрасываются на внутреннюю поверхность конуса и сползают вниз к отверстию 1 (нижний, или густой сход). В центральной части циклона величина центробежной силы наименьшая. Поэтому здесь собирается жидкая фракция суспензии с легкими примесями, она вытесняется сгущенной фракцией и выходит через отверстие 3 (жидкий или верхний сход).

Обработка крахмала в гидроциклонах производится последовательно три раза. Нижний сход после первой обработки разбавляется и направляется на вторую стадию. Нижний сход второй стадии разбавляется чистой водой и направляется на третью стадию. После третьей стадии крахмал выходит практически чистым. Промывная вода используется противотоком. Верхний сход третьей стадии подается на разбавление нижнего схода первой стадии, а верхние сходы Ι и ΙΙ стадий направляются на специальную осадительную центрифугу, крахмал из которой обезвоживается и идет на получение сухого крахмала ΙΙ сорта или на производство патоки.

Рис. 1.5. Схема

гидроциклона

Выход и коэффициент извлечения крахмала.Выход картофельного крахмала – это отношение полученного крахмала к массе переработанного сырья, выраженное в процентах. Выход крахмала зависит от его содержания в перерабатываемом сырье и потерь с мезгой и сточными водами. В среднем выход крахмала равен 15,7 %, потери крахмала составляют 2,8 %. Отношение массы полученного крахмала к массе крахмала, содержащегося в переработанном сырье, выраженное в процентах, называется коэффициентом извлечения крахмала. Он составляет 82–88 % и характеризует качество работы завода.

Качество сырого картофельного крахмала. Сырой картофельный крахмал в зависимости от содержания в нем влаги подразделяется на две марки: А (содержание влаги 38–40 %) и Б (содержание влаги 50–52 %). Крахмал каждой марки делится на три сорта (ОСТ 10−103−88). Крахмал I и II сортов должен иметь белый цвет и запах, свойственный крахмалу, без постороннего запаха. Крахмал III сорта может быть сероватым, но без прожилок и вкраплений, в нем допускается слабокислый, но не затхлый запах.

Из-за высокого содержания влаги сырой картофельный крахмал не может долго храниться, он закисает и поэтому его перерабатывают в сухой крахмал, модифицированные крахмалы, патоку, глюкозу и др. При необходимости сырой картофельный крахмал хранят в течение некоторого времени наливным способом или в складах, утрамбовывая и заливая его водой. Наиболее надежный способ – хранение его в замороженном состоянии. Однако при хранении в крахмале протекают микробиологические процессы, приводящие к появлению кислого запаха, увеличению кислотности, нарастанию растворимых веществ и снижению сухих веществ крахмала.

Использование побочных продуктов.Побочные продукты картофелекрахмального производства – мезга и картофельный сок. Из 25 % сухих веществ картофеля извлекается 15,7 % крахмала, остальные 9,3 % сухих веществ распределяются примерно поровну между мезгой и картофельным соком. Картофельный сок содержит 5–7 % сухих веществ, в состав которых входит до 40 % азотистых веществ (из них 50 % – белки, в том числе незаменимые, например, лизин), 20–25 % растворимых углеводов, 9–12 % минеральных веществ, 3–5 % крахмала, 3 % жира.

Сухие вещества мезги состоят из: крахмала 45–50 %, клетчатки 25–30 %, белков 5 %, минеральных веществ 5–6 %. С целью рационального использования наиболее перспективно перерабатывать картофельный сок и мезгу в углеводно-белковый гидролизат и белковый корм. Для этого смесь мезги и картофельного сока с содержанием сухих веществ 8–12 % разваривают при температуре выше 100 ºС, в результате чего около 30–40 % белковых веществ коагулирует. Затем смесь охлаждают до температуры 62–64 ºС, вносят ферментный препарат и ведут осахаривание крахмала мезги в течение 2,5–3 ч. Образующиеся редуцирующие вещества переходят в жидкую фазу. Смесь фильтруют.

Жидкую фазу направляют на уваривание до содержания сухих веществ 50 %. Полученный углеводно-белковый гидролизат представляет собой густую коричневую жидкость с приятным запахом. В его состав входят глюкоза, мальтоза, сахароза и ряд аминокислот. Гидролизат может быть использован в хлебопечении в качестве заменителя красного ржаного солода при выпечке некоторых сортов хлеба, а также в качестве биостимулятора при выращивании кормовых дрожжей.

Осадок, полученный при фильтровании (белковый корм), направляют в сушилку, где он высушивается до содержания влаги 10 %.

Мезга в сыром и силосованном виде широко используется в качестве корма для животных. Высушенная, размолотая и просеянная мезга содержит 75–76 % крахмала и может быть использована для выработки мальтозной патоки, декстринового клея и др.