Крахмал картофельный. Производство картофельного крахмала, технология

Основная задача производства картофельного крахмала - мак­симальное извлечение крахмала путем разрыва наибольшего чис­ла клеток клубня и дальнейшая очистка крахмальных зерен от нерастворимых и растворимых примесей. Весь процесс такого производства складывается главным образом из механических операций и основан на двух свойствах зерен крахмала: нераство­римости их в холодной воде и малых размерах при сравнительно большой плотности.

Рассмотрим схему получения сырого картофельного крахмала.

Клубни картофеля хорошо отмывают от почвы в специальных мойках, отделяя при этом солому, камни и другие загрязнения. Чистые клубни измельчают на терках или измельчающих маши­нах ударного действия. Полученную кашку обрабатывают на осадительных центрифугах для получения концентрированного кле­точного сока. Кашку после центрифуг разбавляют жидким крахмальным молоком с сит, на которых промывалась мелкая мезга, и направляют на два первых сита, последовательно отмывающих крахмал от мезги.

С сит кашку направляют на окончательное истирание во вто­рую измельчающую машину, отмывают от свободного крахмала, а полученную мезгу направляют на механическое обезвоживание и использование в качестве корма. На последнее промывное сито для мезги поступает возвратная производственная вода после про­мывания крахмала.

Крахмальное молоко, полученное после промывания кашки поступает для отделения соковой воды на шнековые (осадительные) центрифуги. Соковую воду удаляют в ловушки, а сырой крах­мал, разбавленный свежей водой, в виде молока направляют на рафинирование в специальных ситовых аппаратах с тонкой капро­новой сеткой, отделяющей мелкие частички мезги. Мелкую мезгу обычно отдельно промывают также на ситах с капроновой сеткой, и полученное жидкое крахмальное молоко направляют для разбав­ления кашки после второго выделения клеточного сока. Мезгу ис­пользуют при производстве корма.

В рафинированном крахмальном молоке еще содержатся в не­большом количестве остатки растворимых веществ и мельчайших: частичек мезги. Поэтому его направляют на операцию окончатель­ной очистки - промывание в непрерывно действующих гидроцик­лонных станциях. Здесь получают чистый сырой крахмал и часть крахмала с пониженным качеством. Последний перерабатывают отдельно для получения крахмала низких сортов или после тща­тельной дополнительной очистки возвращают в основную схему перед рафинированием крахмального молока.

Качество сырого картофельного крахмала должно соответство­вать требованиям отраслевого стандарта ОСТ-18-158-74. В соот­ветствии с этим стандартом различают две марки сырого крахма­ла по содержанию в нем влаги: А (38-40%) и Б (50-52%). Кро­ме того, по качеству крахмал каждой марки подразделяют на три сорта - I, II и III . Крахмал I и II сорта должен иметь однородный белый цвет и запах, свойственный крахмалу (не до­пускается наличие постороннего запаха). Крахмал III сорта может быть сероватым, без прожилок и вкраплений. В нем допускается слабо-кислый, но незатхлый запах.

Вследствие высокой влажности (38-52%) сырой картофель­ный крахмал является полуфабрикатом, и его перерабатывают, получая такие виды готовой продукции, как сухой крахмал, бес­кислотные декстрины, модифицированные крахмалы, крахмальное саго, различные патоки, глюкоза.

Для получения высококачественной готовой продукции хоро­шее качество сырья (сырого картофеля) имеет очень большое, а иногда и решающее значение. Белый цвет крахмала важен при применении его как вспомогательного материала в текстильной, бумажной, полиграфической, пищевой и друшх отраслях промыш­ленности. Большое значение для многих производств имеет вяз­кость крахмального клейстера, получаемого при нагревании смеси крахмала с водой. Особенностью картофельного крахмала, отли­чающей его от многих других крахмалов, является высокая начальная вязкость крахмального клейстера. Однако при неправильном ве­дении технологического процесса вязкость такого клейстера может сильно уменьшиться. Главное влияние на это оказывают длитель­ное пребывание крахмальных зерен в воде, содержащей значитель­ную концентрацию клеточного сока, наличие растворенных солей кальция и магния (жесткость воды) и некоторые другие факторы. Сырой крахмал сохраняется плохо из-за высокого содержания влаги. Поэтому сразу после выработки целесообразно обезвожи­вать его (на центрифугах), а затем или немедленно высушить или перерабатывать для получения других видов готовой продукции.

Выход крахмала больше всего зависит от крахмалистости картофеля и качества его измельчения. Поскольку, картофель теряет при хранении значительное количество крахмала, его перерабатывают как можно быстрее, не допуская хранения в весенние месяцы. Поэтому обычный сезон переработки картофеля продолжается 180-200 дней - с сентября по март. В весенне-летние месяцы картофель перерабатывают со значи­тельно худшими показателями. Следует стремиться довести дли­тельность сезона переработки до 120 дней.

Кукурузный крахмал. Технология производства кукурузного крахмала

Целью процесса производства сырого кукурузного крахмала является максимальное извлечение этого полисахарида из зерна в возможно более чистом виде и с минимальным изменением его природных свойств, проведение эффективного разделения и под­готовки к переработке других ценных составных частей зерна, зародыша, оболочек, белковых веществ и растворимых соедине­ний.

Эта цель достигается в производстве путем использования следующих методов воздействия на зерно и промежуточные про­дукты, получаемые при его переработке:

• химического, физического и биологического с целью размягче­ния зерна в процессе замачивания для облегчения последующего разделения его на компоненты;

• многоступенчатого мокрого измельчения зерна с сохранением целого зародыша, минимальным разрушением оболочек зерна и максимальным освобождением из клеток зерен крахмала;

• выделения и промывания зародыша и оболочек мокрым сито­ванием;

• разделения разных по плотности и размеру частиц белка и зе­рен крахмала под действием центробежных сил с помощью бы­строходных центробежных сепараторов.

В производстве кукурузного крахмала протекают различные микробиологические процессы. В одном случае, при замачивании зерна, направленное молочнокислое брожение не только не ме­шает, но и помогает производству, однако в других, например при измельчении зерна, ситовании и разделении крахмала и бел­ка, развитие микрофлоры затрудняет работу, ухудшает качество готовой продукции.

Производство кукурузного крахмала включает следующие ос­новные технологические операция (схема):

• замачивание зерна в теплом растворе разбавленной сернистой кислоты с целью размягчения зерна и удаления из него основной части растворимых веществ;
• дробление замоченного зерна с целью выделения зародыша;
• выделение и промывание зародыша;
• тонкое мокрое измельчение зерновой кашки для освобожде­ния связанных зерен крахмала, заключенных в клетках эндо­сперма;
• выделение из крахмальной суспензии частиц оболочек зерна и стенок клеток эндосперма, отделение от них свободного крахма­ла промыванием и мокрым ситованием;
• разделение крахмало-белковой суспензии с целью выделения взвешенных белковых веществ;
• промывание крахмала для очистки его от остатка растворен­ных в основном азотистых веществ.

http://carbofood.ru/starch-technology/

Помимо консервирования картофеля это сырье является основным для получения крахмала. Крахмал производят на крупных специализированных предприятиях, на небольших заводах и даже в мелких цехах. В качестве сырья можно использовать как обычный продовольственный картофель, так и мелкий, который, как правило, отбраковывается по размерам при сушке или заморозке. Главное требование – картофель должен быть зрелым, так как в молодых незрелых клубнях средний размер крахмальных зерен меньше, соответственно, качество готового крахмала из них будет ниже, а количество потерь при производстве – выше.

В среднем в одном клубне содержится около 18 % крахмала от общего веса. При извлечении крахмала клеточные стенки сырья разрушаются, из них извлекается максимально большое количество крахмальных зерен, которые затем отделяются от жидкости и примесей и высушиваются. При получении крахмала используется холодная вода, сушка его производится при невысокой температуре. Так как сухой безводный крахмал имеет удельный вес 1,65 г на мл, то крахмальные зерна при отделении от клеток мякоти быстро осаждаются. Это позволяет улавливать их в виде осадка и отделять при помощи центрифуги от жидкой части.

Производство крахмала состоит из нескольких операций. Сначала весь картофель моется на специальной моечной машине, которая снабжена глубоким желобом с валом в верхней части. Расход воды при мойке картофеля составляет 4-5 куб. метров воды на 1 тонну сырья. Затем, как и при консервировании картофеля, клубни измельчаются. Но на этот раз они измельчаются таким образом, чтобы разрушить максимальное количество клеточных стенок (это позволит извлечь из них как можно больше крахмала). Однако чрезмерное измельчение затруднит последующее их отделение от крахмала и жидкости. Поэтому для измельчения картофеля его пропускают через терочные устройства, превращающие клубни в кашеобразную массу, основная часть крахмальных зерен в которой находится в свободном состоянии. Картофельная растертая масса собирается в сборник, а потом подается на сито. На линии могут использовать полуцилиндрическое, цилиндрическое (ротационное) и плоское (сотрясательное) оборудование. Именно здесь под воздействием воды крахмальные зерна отделяются от других составляющих массы. Больше половины крахмала проходит через сито вместе с водой и другими веществами. На сите при этом остается мезга, клетчатка и около 25 % крахмала. Чтобы уменьшить потери, оставшуюся кашку снова измельчают и пропускают через сито с более мелкими отверстиями. Крахмальные зерна, которые прошли через сито вместе с водой, называются крахмальным молочком. Раствор сливается в отдельный резервуар, где от воды отделяется крахмал путем отстаивания в чанах, отстаивания в потоке (на лотках или в желобках) или центрифугированием. В первом случае молочко сливается в баки и оставляется на 7-8 часов. Крахмал оседает на дне бака, а жидкость с образовавшейся пеной аккуратно сливается через фильтры для улавливания оставшегося в ней крахмала. Крахмал выгружается в промывной чан, где снова смешивается с водой и оставляется для оседания. С поверхности воды удаляется образовавшийся при вторичной промывке налет, а крахмал-сырец направляется на сушку. Сырец содержит до 55 % воды. В процессе сушки при температуре 45-50° уровень его влажности снижается до 20 %. Так как в результате этой операции в крахмале образуются комки, их необходимо потом измельчить. Наконец, готовый крахмал просеивается через бурат и упаковывается.

На большинстве современных предприятий используются автоматизированные линии по производству крахмала четырех сортов (экстра, высший, первый, второй). Они позволяют выполнять все операции – мойку сырья, измельчение, сбор и очищение каши, механическое обезвоживание полученного крахмала, выделение свободного крахмала из каши, обезвоживание и сушку – с минимальным участием людей и по безотходной технологии. Специальная гидроциклонная установка используется для разделения картофельной кашки на крахмальную суспензию и смесь мезги с картофельным соком.

Это позволяет значительно уменьшить расход свежей воды, который составляет в данном случае около 0,5 куб. метров на 1 тонну картофеля. Кроме того, практически полностью ликвидируются сточные воды, а получаемые концентрированные отходы (с содержанием около 7-10 % сухих веществ) идут на корм скоту в натуральном или переработанном виде. Такие установки не требуют большой производственной площади для размещения и отличаются высокой производительностью (до 10-15 тонн крахмала в сутки). Стоимость такого комплекта оборудования начинается от 7 миллионов рублей. При выборе помещений под производства и склады имейте в виду, что мелкая крахмальная пыль в воздухе может взрываться от соприкосновения с огнем. Поэтому на таком предприятии к оборудованию помещений, где вырабатывают крахмал (особенно на участках, где его сушат и упаковываются), предъявляются особые требования, в том числе и по соответствию правилам противопожарной безопасности. Кроме того, вам потребуется собственная система очистки сточных вод или наличие возможность расположения полей фильтрации около производства. Располагаться такое предприятие должно за городом. Также необходим собственный транспорт: картофель доставляется на завод с хозяйств в радиусе 100 км. Одна лишь стоимость доставки составляет на 6 тонн обработанного картофеля или 1 тонну готового крахмала порядка 1000 р. Для обслуживания среднего производства потребуется 14-16 человек, работающих в две смены. Средняя заработная плата работника составит около 18 тысяч рублей. Таким образом, расходы на заработную плату в себестоимости 1 тонны готовой продукции составляют 320 рублей. Прибавьте к этому расходы на закупку сырья (картофель), сульфат натрия, расходы на воду, электроэнергию, газ, покупку упаковки (мешки). При таких цифрах себестоимость производства 1 тонны картофельного крахмала составляет примерно 31-32 тыс. рублей.

Средняя рыночная оптовая цена картофельного крахмала – около 37 рублей за килограмм. Таким образом, доход предприятия по производству картофельного крахмала без учета налоговых отчислений, а также организации сбыта продукции и прочих затрат, кроме тех, что учтены выше, может составить 3,5-4 млн. рублей в месяц при производительности 1-1,5 тонны крахмала в час. Конечно, за вычетом всех расходов чистая прибыль окажется на порядок ниже. Тем не менее, можно увеличить рентабельность предприятия за счет расширения ассортимента, реализации отходов от переработки картофеля (клетчатки) в качестве комбикорма и т. д.

Бизнес по консервированию картофеля и производству крахмала является сезонным. Так как при хранении картофель теряет большую часть содержащегося в нем крахмала, сезон переработки сырья составляет около 250-300 дней – с сентября по май. Но для получения крахмала более высокого качества рекомендуется перерабатывать весь картофель в течение 200 дней. Уже с апреля (а в некоторых регионах и ранее) потери крахмала значительно возрастают.

Сысоева Лилия
- портал бизнес-планов и руководств

Картофель в условиях нашей страны, особенно в средней полосе, является основным сырьем для получения крахмала. Крахмал из картофеля можно вырабатывать как на крупных специализированных предприятиях, так и на небольших заводах и цехах при пищевых комбинатах в системе местной промышленности, в колхозах и совхозах.

Сырьем для получения крахмала может служить как стандартный продовольственный картофель, так и мелкий, отбраковываемый при сушке или консервировании, а иногда отходы картофеля, образующиеся при чистке.

Как известно, крахмал является важнейшей составной частью картофеля и представляет собой запасное питательное вещество, необходимое для процесса дыхания клубня во время его хранения и для прорастания и первоначального развития нового растения после посадки.

К наружному опробковевшему слою (кожице) прилегает несколько слоев плоских клеток, не содержащих крахмала. Вся внутренняя часть клубня состоит из округлых клеток, в которых находятся крахмальные зерна. Как видно на рис. 86, зернышки крахмала сосредоточены в центральной части клеток и окружены клеточным соком, в состав которого входят растворенные в воде белки, сахара, минеральные вещества.

Крахмальные зерна даже в одной клетке имеют различные размеры -- от 40 до 80 мк. В общем же, в молодых незрелых клубнях средний размер крахмальных зерен меньше, чем в зрелом продовольственном картофеле. Это имеет существенное значение, так как чем крупнее крахмальные зерна, тем лучше качество готового крахмала и тем меньше потерь в его производстве. Следовательно, в переработку надо направлять нормально зрелый картофель.

В среднем в картофеле содержится крахмала 17-- 18% от веса клубней, но бывают колебания от 8--10 до 20%. При производстве крахмала задача состоит в разрушении клеточных стенок, извлечении из них максимально возможного количества крахмальных зерен, отделении этих зерен от жидкости и от всех примесей и сушке влажного крахмала .

Чтобы правильно построить производство крахмала, следует знать некоторые его важные свойства.

В холодной воде крахмал нерастворим, в горячей -- превращается в клейстер. Клейстеризация наступает при температуре 62--65°, но уже при 55° крахмальные зерна начинают набухать. Отсюда следует, что при получении крахмала из клубней можно пользоваться холодной водой, а сушить полученный крахмал надо при невысокой температуре.

Сухой безводный крахмал имеет удельный вес 1,65 г/мл. Это дает возможность довольно быстро осаждать крахмальные зерна, извлекаемые из клеток мякоти клубней, и достаточно полно уловить их в виде осадка или отделить центрифугированием от жидкой части.

Крахмал гигроскопичен, он поглощает влагу из воздуха и, если его хранить в негерметичной таре, содержание влаги в нем устанавливается на уровне около 20%. Примерно до этого уровня его и следует сушить.

Необходимо знать, что мелкая крахмальная пыль в воздухе способна взрываться от соприкосновения с огнем. Поэтому в помещении, где получают крахмал, особенно там, где его сушат и упаковывают, нельзя зажигать спички, ставить керосиновые и другие подобные лампы и т. д.

Если к крахмальному раствору или клейстеру добавить каплю раствора йода, крахмал сразу приобретает интенсивно синий цвет. Благодаря этому можно легко обнаружить наличие даже следов крахмала в различных продуктах, в промывных водах и т. д., что важно для определения и снижения потерь крахмала в производстве .

Технологический процесс. На небольшом предприятии процесс производства крахмала строится обычно следующим образом.

Первая операция -- мойка картофеля. Наиболее удобна для этой цели кулачная моечная машина, представляющая собой глубокий желоб с валом в верхней части. На валу закреплены прочные деревянные лопасти, которые при вращении вала перемешивают картофель в желобе с водой. Для мойки 1 т картофеля требуется 4--5 м3 воды.

Следующая важная операция -- измельчение картофеля. Необходимо так измельчить клубни, чтобы было разрушено максимальное количество клеточных стенок, в таком случае обеспечено наиболее полное извлечение крахмала. В то же время нельзя чрезмерно размельчать сами стенки клетки: очень мелкие частицы в дальнейшем труднее отделить от крахмала и от жидкости.

Картофель пропускают через специальные терочные устройства или машины. Клубни попадают в пространство над быстро-вращающимся барабаном, по боковой образующей которого закреплено параллельно оси большое количество металлических пилок. Мелкие зубья пилок разрывают клетки, и из терочного устройства выходит полужидкая размельченная масса «кашка», в которой основная часть крахмальных зерен находится в свободном состоянии.

Терочные машины изготовляют разных конструкций -- применительно к различным условиям работы. Необходимо обеспечить постоянный контроль за правильной работой терочных машин, вовремя сменять затупившиеся пилки или целые сменные барабаны, регулировать зазоры между пилками и прижимными устройствами и т. д.

Полученная картофельная кашка собирается в отдельный сборник. Насосом кашку подают на ситовый аппарат, где с помощью воды крахмальные зерна отделяют от остальных составных частей. Такие аппараты изготовляют различной конструкции -- с ситами полуцилиндрическими, цилиндрическими (ротационные аппараты) и с плоскими (сотрясательные) .

Около 75% крахмала проходит через сита вместе с водой и растворенными другими веществами картофеля (расход воды 5--5,5 м3 на I г перерабатываемого картофеля). На ситах задерживается клетчатка, мезга, в которой остается некоторое количество крахмала. Для отделения этого крахмала кашку вторично измельчают и пропускают через аппарат с более мелкими отверстиями сит.

Прошедшие через сита крахмальные зерна вместе с водой -- так называемое крахмальное молочко -- сливаются в сборник. Из него выделяют крахмал одним из принятых в промышленности методов: отстаиванием в спокойном состоянии в чанах; отстаиванием в потоке -- в желобах или на лотках; центрифугированием.

При работе по методу отстаивания молочко сливают в баки высотой около 15 м и оставляют на 7--8 ч. Крахмал оседает внизу, сверху над слоем жидкости скапливается белая легкая и устойчивая пена.

Эту пену удаляют, затем сливают жидкость (так называемую «соковую воду»), пропуская ее через специальные ловушки для задерживания и улавливания крахмала, который иногда захватывается потоком жидкости. Остающийся на дне плотный слой крахмала выгружают из отстойного чана в другой сосуд -- промывной чан, где его вторично тщательно перемешивают с водой и дают осесть.

Так как и после двукратной промывки не удается полностью удалить все взвешенные и другие примеси, обычно сверху, над слоем крахмала, в чане образуется небольшой налет сероватого цвета. Этот налет снимают вручную или с помощью специального устройства, а чистый крахмал-сырец выгружают из чана и направляют на сушку .

На более крупных предприятиях такой крахмал немного разбавляют водой и в виде густого молочка транспортируют в сушильное отделение насосами. Снятый верхний грязный слой содержит много крахмала, и его обрабатывают отдельно для того, чтобы уловить и использовать этот крахмал.

Полученный крахмал-сырец содержит около 50--55% воды. Во избежание возможной порчи (закисания) при длительном хранении его следует высушить. Сушат крахмал в барабанных, туннельных и других типов сушилках. Температура продукта во время сушки не должна подниматься выше 50--55°; желательно же поддерживать ее на уровне 45°.

Сухой крахмал выходит из сушилки с влажностью 20%. Так как в процессе сушки продукт обычно комкуется, сначала его измельчают, затем просеивают и упаковывают в мешки.

В современной промышленности созданы более совершенные машины и целые агрегаты для получения готового пищевого крахмала из картофеля. Наиболее удобны и поэтому получили массовое распространение картофелеперерабатывающие агрегаты АПЧ-25, ПКА-10, АП-10 и АКПЧ-25 производительностью 25 и 10 г перерабатываемого картофеля в сутки.

Все основные процессы обработки сырья и полуфабриката осуществляются на одном и том же агрегате, что значительно упрощает и удешевляет производство. На агрегатах можно организовать поточную переработку картофеля с максимальным использованием и малыми потерями сырья.

Картофель с помощью наклонного шнека попадает в бильную мойку. Еще в шнеке картофель орошается струями воды и частично отмывается от грязи. В мойке клубни проходят последовательно через две мокрые и одну сухую камеру, где отделяются тяжелые и легкие примеси и клубни окончательно промываются.

Чистая вода поступает через водораспределительный коллектор на самом агрегате; грязная вода отводится в канализацию. Чистый картофель лопастями картофелемойки выбрасывается на течку, а оттуда -- на терочное устройство. Отсюда полученная картофельная кашка собирается в желобе (сборнике) внизу, где ее разжижают двукратным количеством отстойной («соковой») воды, поступающей с отстойно-фильтрующей центрифуги. С помощью четырехплунжерного насоса эта кашка попадает в барабан двухпродуктовой осадительной центрифуги; здесь она частично отделяется от клеточного сока и поступает в сборник над центрифугой .

В сборнике кашку разбавляют чистой водой до плотности около 5° по Бр. и перекачивают третьим плунжером на первое сито (ротационное) для отделения сока. Сок собирают в отстойнике-ловушке. На первом сите из кашки не полностью вымывается крахмал. Сходящая с этого сита «полукашка» подается на щеточное сито, а прошедшее через первое сито крахмальное молоко самотеком попадает во второй барабан центрифуги, где из него выделяется соковая вода.

На щеточном сите из полукашки вымывается оставшийся в ней крахмал, который соединяют с основной массой крахмала, полученного на первом сите. Весь крахмал в виде молока плотностью 3--5° по Бр. затем подается на второй барабан двухпродуктовой центрифуги, где крахмальное молоко доводится до 40° по Бр. Сходящая со щеточного сита мезга сбрасывается в сборник и после небольшого разбавления водой выводится из агрегата в яму для сбора мезги.

В сборнике под центрифугой сгущенное крахмальное молоко разбавляется чистой водой снова до 3--5° по Бр. и вторым плунжером насоса перекачивается на ротационное сито первой очистки (рафинирование), откуда -- на второе сито.

На этом сите крахмал отмывается от мелкой мезги и подается самотеком на отстойно-фильтрующую центрифугу, где и обезвоживается в тонком слое при непрерывном движении до влажности 38--40%. Такой «фугованный» крахмал затем поступает на сушку. Сушилка не входит в состав агрегатов АПЧ-25 и ПКА-10. Рекомендуются барабанная сушилка КС-50 производительностью 1 т крахмала в сутки, пневматическая сушилка (4 т/сут) или комбинированная сушилка (4 т/сут) .

В картофелеперерабатывающем агрегате АКПЧ-25 сушилка является составной частью общей схемы.

Все картофелеперерабатывающие агрегаты отличаются компактностью, малой потребной площадью, удобством в обслуживании, большой эффективностью в отношении полноты извлечения крахмала и удельных расходов воды, электроэнергии и т. д. Поэтому их можно рекомендовать для внедрения.

Крахмалопаточная промышленность вырабатывает из картофеля и кукурузы крахмал, патоку, модифицированные крахмалы, декстрины, кукурузное масло, кристаллическую глюкозу, экстракты и корма. Крахмал и крахмалопродукты используются во многих отраслях пищевой промышленности, в медицине, текстильной, полиграфической, бумажной, а также в непищевых отраслях. Первоначально предприятия, перерабатывающие картофель и кукурузу, получают сырой крахмал, влажность которого 50 - 52%, сырой крахмал на этих же предприятиях перерабатывают в сухой с влажностью для картофельного 20% и для кукурузного 13% или идет на изготовление крахмалопродуктов – патоки, глюкозы, декстринов и др.Технологические схемы получения сырого картофельного и кукурузного крахмала принципиально отличаются одна от другой, в связи с различающимся химическим составом двух видов сырья. Производство сухого крахмала картофельного или кукурузного принципиальных отличий не имеет.

6.1 Производство сырого картофельного крахмала

Картофельный крахмал получают из клубней картофеля. Картофель содержит в среднем (%): сухих веществ – 25; из них крахмала 18,5; азотистых веществ – около 2; клетчатки – 1; минеральных веществ – 0,9; сахаров – 0,8; жира – 0,2; прочие вещества (пентозаны, пектиновые вещества и др.) – 1,6.

Перерабатывают высококрахмалистые сорта картофеля. Так, при повышении крахмалистости только на 1% может быть снижен расход сырья – картофеля на 6%.

После уборки картофеля до переработки его хранят в буртах при температуре не ниже 2 ºС и не выше 8 ºС. При температуре около 0 ºС идет гидролиз крахмала и накопление сахара – этот процесс нежелательный. В настоящее время применяют вентилируемые бурты с активной вентиляцией. По этой технологии потери крахмала в 1,5 раза ниже по сравнению с традиционной технологией. В целях снижения потерь крахмала его хранят в виде полуфабрикатов – картофельную колику или сырой крахмал с использованием консервантов. Производство сырого крахмала из картофеля включает следующие технологические операции: хранение картофеля; доставка картофеля на завод; отмывание картофеля в моечных машинах; взвешивание картофеля; тонкое измельчение картофеля на терочных машинах – получение кашки; выделение клеточного сока из кашки; отмывание свободного крахмала из кашки; выделение и рафинирование крахмального молока; промывание крахмала.

Доставка картофеля на производство осуществляется с помощью гидравлического конвейера, при этом удаляются легкие примеси. Скорость вводно-картофельной смеси 0,75 м/с, расход воды 6 – 7м 3 на 1 тонну картофеля.

Мойку картофеля проводят в моечных машинах, продолжительность мойки 10 – 14 мин, расход воды 200 – 400% к массе картофеля. Для учета массы перерабатываемого картофеля отмытые клубни взвешивают на автоматических весах.

Тонкое измельчение картофеля проводят с целью извлечения крахмала из клеток картофельного клубня в клеточном соке в виде крахмальных зерен. Чтобы извлечь его, необходимо вскрыть клеточные стенки. Для этого картофель измельчают на терочных машинах и получают смесь, состоящую из свободного крахмала, разрушенных клеточных стенок (мезги), невскрытых клеток картофеля и клеточного сока. Эту смесь называют кашкой картофельной .

Выделение клеточного картофельного сока из кашки осуществляют на отсадительных шнековых центрифугах. Картофельный сок выделять из кашки необходимо, т.к. он пенится, вызывает коррозию аппаратуры, снижает вязкость крахмального клейстера и белизну крахмала.

В состав сока входят азотистые вещества, безазотистые органические вещества, сахара, минеральные вещества. В числе азотистых веществ сока находится аминокислота тирозин, которая под действием фермента полифенолоксидазы окисляется, образуя темноокрашенные соединения – меланины, которые адсорбируются зернами крахмала. С помощью шнековых осадительных центрифуг отделяют 70% клеточного сока с концентрацией 3,5 – 5%.

В последнее время для выделения картофельного сока используют систему гидроциклонов. На гидроциклонную станцию подается разбавленная тонкоизмельченная картофельная кашка, которая разделяется на крахмальную суспензию и смесь мезги с картофельным соком.

Разработана многоступенчатая станция гидроциклонов, на которой выделяют и очищают крахмал, обескрахмаливают смесь мезги и картофельного сока. Картофельный сок направляют на утилизацию, а кашку – на следующую технологическую операцию – вымывание свободного крахмала .

Рафинирование крахмального молока. После выделения из кашки картофельного сока получают крахмальную суспензию, которая содержит 4 – 8% мелкой мезги, до 1% растворимых веществ. С целью очистки крахмальной суспензии ее подвергают рафинированию. Процесс ведут на ситовых станциях, оборудованных центробежными, дуговыми ситами, применяют гидроциклоны. Задача рафинирования – освобождение крахмала от мезги и получение крахмального молока необходимой концентрации.

Промывание крахмала проводят с целью удаления из рафинированной крахмальной суспензии мелкой мезги, содержание которой составляет до 0,5% в пересчете на сухие вещества. Процесс проводят на дуговых ситах и микрогидроциклонных установках.

Выход сырого крахмала составляет 15,7% к перерабатываемому сырью.

Сырой крахмал в зависимости от содержания в нем влаги подразделяется на две марки: А (влажность 38 – 40%) и Б (влажность 50 – 52%). Крахмал каждой марки делится на три сорта.

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Департамент научно-технологической политики и образования ФГОУ ВПО

«Красноярский государственный аграрный университет»

КУРСОВАЯ РАБОТА

Технология производства картофельного крахмала

Выполнил студент группы Т-53 Михайлов Е. О.

к.с.-х.н., доцент Сергоманов С. В.

Красноярск 2009

Введение

1. Технология производства картофельного крахмала

1.1 Получение сырого картофельного крахмала

1.1.1 Хранение картофеля

1.1.2 Доставка, мойка и взвешивание картофеля

1.1.3 Измельчение картофеля на терочных машинах - получение кашки

1.1.4 Выделение картофельного сока из кашки

1.1.5 Выделение свободного крахмала из кашки, отделение и промывание мезги

1.1.6 Рафинирование крахмальной суспензии

1.1.7 Качество сырого картофельного крахмала

1.2 Получение сухого крахмала

1.3 Получение модифицированных крахмалов

1.3.1 Расщепленные крахмалы

1.3.2 Замещенные крахмалы

Заключение

Литература

Введение

Крахмал – главнейший представитель природных углеводов, являющий основным источником энергии для человеческого организма, и обладающий свойствами загустителя, стабилизатора и структурообразователя, необходимыми в промышленном производстве. В многокомпонентных смесях крахмал способен эффективно взаимодействовать с такими веществами, как жиры, сахара и ферменты, усиливать действие ароматизаторов продукции, регулировать влажность. Картофель содержит до 25% крахмала в зависимости от сорта, условий выращивания и иных факторов.

Народнохозяйственное значение крахмалопаточной промышленности определяется весьма разнообразным и постоянно расширяющимся спектром использования крахмала и продуктов на его основе. В настоящее время крахмалопродукты широко востребованы в различных отраслях промышленности - от кондитерского производства до нефтебурения. С появлением новых видов крахмалов области их применения постоянно расширяются, и потребность в них стабильно растёт.

Из крахмала вырабатывается большая группа продуктов его частичного гидролиза: мальтодекстрины, низкоосахаренная, карамельная, высокоосахаренная, мальтозная, глюкозно-мальтозная и другие виды патоки. Её способность предотвращать кристаллизацию сахара имеет решающее значение для производства карамели. Высокоосахаренные, глюкозные и глюкозно-фруктозные сиропы используются в хлебопечении, при изготовлении алкогольных и безалкогольных напитков и многих других продуктов. В последние годы повышенным спросом у производителей пива и пищевых кислот пользуется мальтозная патока.

Лёгкая изменяемость свойств крахмала при его обработке позволяет получить сотни разнообразных по структуре, составу и свойствам видов модифицированного крахмала, успешно используемых как в производстве продуктов питания, так и в непищевых отраслях.

Крахмал и его модификации широко применяются в гофрокартонном производстве, при выработке кондитерских и хлебобулочных изделий, колбас, консервов и многих других пищевых продуктов. Огромны возможности использования модифицированного крахмала в технических целях: текстильной и бумажной промышленности, для стабилизации глинистых растворов при нефте- газобурении, для приготовления формовочных смесей в литейном производстве, клея для обоев и во многих других отраслях.

1 Технология производства картофельного крахмала

Современная крахмалопаточная промышленность - важная отрасль народного хозяйства. Крахмалопаточные предприятия выпускают сухой крахмал, глюкозу, различные виды крахмальных паток, модифицированные крахмалы, декстрин, глюкозофруктозные сиропы и др. Ассортимент вырабатываемой продукции составляет десятки наименований. Крахмал и крахмалопродукты используют в различных отраслях пищевой промышленности - кондитерской, хлебопекарной, консервной, молочной, пищеконцентратной, а также в медицинской, текстильной, полиграфической, бумажной и др.

Предприятия, перерабатывающие картофель и кукурузу, получают сырой крахмал влажностью 50...52 %. Такой крахмал храниться не может, так как является прекрасной средой для развития микроорганизмов, он закисает. Поэтому сырой крахмал на этих же или на других предприятиях перерабатывают в сухой влажностью для картофельного 20 %, или используют для изготовления патоки, глюкозы и других крахмалопродуктов.

1.1 Получение сырого картофельного крахмала

Сырьем для производства картофельного крахмала служит картофель. Химический состав клубней картофеля колеблется в довольно широких пределах и зависит от сорта картофеля, климатических, почвенных и других условий. Средний химический состав картофеля (%): вода - 75; сухие вещества - 25, в том числе крахмал-18,5, азотистые вещества - около 2, клетчатка -1, минеральные вещества - 0,9, сахара - 0,8, жир - 0,2 и прочие вещества (пектины, пентозаны и др.) -1,6. Содержание крахмала в клубнях картофеля колеблется от 8 до 29 %. Вода в картофеле содержится в двух состояниях: в свободном (78 %) и связанном (22 %). Свободная вода растворяет все водорастворимые вещества картофеля - сахара, соли кислот, азотистые вещества и другие, образуя клеточный сок; коллоидно-связанная вода растворителем не является, и ее свойства существенно отличаются от обычной воды.

В клубнях картофеля может содержаться от 0,46 до 1,72 % Сахаров, представленных преимущественно сахарозой, есть также глюкоза и фруктоза. Хранение картофеля при пониженной температуре приводит к увеличению содержания Сахаров до 5 %, снижению выхода крахмала и увеличению потерь сухих веществ картофеля.

В картофеле содержится от 0,52 до 1,77 % клетчатки. Чем выше содержание клетчатки, тем толще клеточные стенки картофеля, тем труднее картофель истирается на терочных машинах и, следовательно, тем выше будет выход мезги и потери крахмала с мезгой. Пентозаны и пектиновые вещества, которые вместе с клетчаткой входят в состав клеточных стенок картофеля, составляют от 0.74 до 0,95 %. В процессе хранения картофеля пекгиновые вещества под действием фермента протопектиназы могут переходить в растворимую форму, что приводит к размягчению тканей картофеля и затрудняет производство крахмала.

В состав картофеля входят органические кислоты - лимонная, щавелевая, яблочная, молочная, но преобладает лимонная кислота. Общая титруемая кислотность картофеля обусловлена также наличием в его составе кислых фосфатов, рН картофельного сока 5,8...6,6. Кислотность картофеля резко возрастает при его микробиологической порче в процессе хранения, что отрицательно сказывается на ходе технологического процесса.

В картофеле содержится от 0,7 до 4,6 % азотистых веществ, которые на 60 % представлены белковыми соединениями. Белки картофеля полноценны по аминокислотному составу, 40 % азотистых веществ картофеля - небелковые азотистые соединения. По мере созревания клубней содержание азотистых веществ в них снижается, что положительно сказывается на ходе технологического процесса, так как белок, являясь хорошим пенообразователем, затрудняет отделение примесей от крахмала и снижает его качество. Кроме перечисленных веществ в картофеле содержится глкжозид соланин в количестве от 2 до 10 мг на 100 г сырого картофеля. Его содержание резко увеличивается при хранении картофеля на свету, когда он приобретает зеленую окраску. Употреблять такой картофель в пищу нельзя. Соланин также является сильным пенообразователем и затрудняет процесс очистки крахмала от примесей.

В картофеле содержится от 10 до 30мг% витамина С, небольшое количество витаминов группы В и каротиноидов. Зола картофеля составляет от 0,4 до 1,9 %, в ней преобладают соединения калия (72 %), фосфора (20 %), а также содержатся натрий, кальций, магний и железо. Примерно 75 % зольных соединений растворимы в воде и при производстве крахмала теряются со сточными водами, часть нерастворимых соединений остается в мезге, часть - в крахмале, влияя на вязкость и клеящую способность крахмального клейстера.

Принципиальная технологическая схема получения сырого картофельного крахмала (рис. 1) состоит из следующих этапов: хранение картофеля; доставка картофеля на завод; мойка, картофеля; взвешивание картофеля; тонкое измельчение картофеля - получение кашки; выделение картофельного сока из кашки; выделение свободного крахмала из кашки; отделение и промывание мезги; рафинирование крахмального молока; промывание крахмала.

1.1.1 Хранение картофеля

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

Рис. 1. Принципиальная технологическая схема получения сырого картофельного крахмала

1.1.2 Доставка, мойка и взвешивание картофеля

Картофель подают в производство с помощью гидравлического транспорта.

Процессу мойки картофеля придается очень большое значение, так как примеси (песок, камни, солома) затрудняют работу оборудования и могут вызвать его поломку. Кроме того, на последующих стадиях технологического процесса картофель не очищают от кожуры и частицы земли и песка, оставшиеся на поверхности картофеля, в дальнейшем могут перейти в крахмал и снизить его качество. Картофель моют в моечных машинах комбинированного типа. В камерах с высоким уровнем воды отделяют солому и другие легкие примеси, в камерах с низким уровнем воды удаляют землю; в сухих камерах вода, не задерживаясь, стекает в грязевую канаву. Моечные машины снабжены ботво-, песко- и камнеловушками. На крупных заводах широкое распространение получила моечная машина КМЗ-57М. Продолжительность процесса мойки в ней составляет 10... 14 мин, расход воды - 200...400 % к массе картофеля. Для учета массы переработанного картофеля производится взвешивание отмытых клубней на автоматических весах с откидным днищем, снабженных специальным счетчиком, регистрирующим массу взвешенного картофеля нарастающим итогом.