Производство крахмала

Размещено на http://www.allbest.ru/

Раздел 1. Технологическая часть

1.1 Характеристика готового продукта

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.

Предприятия, перерабатывающие картофель, 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 20%, или используют для изготовления патоки, глюкозы и других крахмалопродуктов.

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, фармацевтической 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.

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 загрязнения.

Крахмал должен вырабатываться в соответствии с требованиями ГОСТ 7699-78 по технологической инструкции или технологическому регламенту, утвержденным в установленном порядке, с соблюдением соответствующих норм и правил. Для производства крахмала должен применяться свежий картофель для переработки по ГОСТ 6014. Крахмал вырабатывают четырех сортов: экстра, высший, первый, второй.

По органолептическим и физико-химическим показателям крахмал должен соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице.

Таблица 1.1. «Органолептические и физико-химические показатели крахмала»

Крахмал второго сорта предназначен для технических целей или для промышленной переработки.

Для химико-фармацевтической промышленности (приготовление лекарственных средств в таблетированном виде) должен вырабатываться крахмал сорта "Экстра" - белый с кристаллическим блеском, без механических примесей, с количеством крапин - не более 40 шт.

Массовая доля тяжелых металлов (меди, цинка, свинца, ртути, кадмия) и мышьяка не должна превышать норм, утвержденных Минздравом СССР.

Крахмал упаковывают в двойные мешки: внутренний новый тканевый мешок, или многослойный бумажный (не менее четырех слоев), или мешок-вкладыш пленочный.

Транспортирование крахмала производят транспортом всех видов в крытых транспортных средствах, а также в контейнерах в соответствии с правилами перевозки грузов, действующими на транспорте данного вида.

Не допускается перевозить крахмал в вагонах, трюмах судов или автомашинах совместно с продуктами, обладающими специфическим запахом, а также использовать вагоны, трюмы и автомашины, в которых транспортировались ядовитые или резко пахнущие грузы.

Крахмал должен храниться в упакованном виде в хорошо проветриваемых складах без постороннего запаха, не зараженных вредителями хлебных запасов. В складах, где хранится крахмал, относительная влажность воздуха не должна быть более 75%. Гарантийный срок хранения крахмала - 2 года со дня выработки.

1.2 Характеристики исходного сырья

Сырьем для производства картофельного крахмала служил картофель. В нашей стране картофель имеет большое, разностороннее значение. Его используют как пищевую, техническую и кормовую культуру. 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 пектиновые 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 глюкозид 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.

И картофеле содержится от 10 до 30 мг% 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.

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.

2. Технология производства картофельного крахмала

картофель крахмал продукция промышленность

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.

Для получения высококачественной готовой продукции хорошее качество сырья (сырого картофеля) имеет очень большое, а иногда и решающее значение. При переработке сырья вырабатывают сырой крахмал, не пригодный к длительному хранению, затем получают из него сухой крахмал и крахмалопродукты.

Для производства крахмала выращивают картофель крахмалистых высокоурожайных устойчивых к заболеваниям сортов. На качество вырабатываемого крахмала отрицательно влияют повышенное содержание в картофеле растительных белков, аминокислот, соланина. Белки, являясь пенообразователями, затрудняют промывку крахмальных зерен, загрязняют крахмал, осаждаясь на нем в виде хлопьев. Вследствие окисления аминокислоты тирозина образуются меланины. Они адсорбируются крахмалом и ухудшают его цвет. Тирозин также дает окрашенные соединения с ионами железа. Соланин - сильный пенообразователь. Зольные элементы, остающиеся в крахмале, влияют на вязкость и клеящую способность клейстеров.

Технология производства картофельного крахмала включает в себя несколько этапов, таких как: подготовка сырья к переработке (мойка, отделение посторонних примесей); измельчение клубней; выделение из полученной массы (кашки) картофельного сока и разорванных клеточных стенок (мезги); очистка крахмала от примесей; сушка и упаковка крахмала.

Эскизная технологическая схема получения картофельного крахмала представлена рис. 1.

Рассмотрим каждый этап производства крахмала более подробно.

1 этап. Подготовка сырья к переработке: отделение от тяжелых примесей и мойка картофеля. Картофель из оборотного склада подается на камнеловушку барабанного типа, далее на мойку. Клубни картофеля хорошо отмывают от почвы в специальных мойках, отделяя при этом солому, камни и другие загрязнения.

2 этап. Измельчение картофеля. Отмытые от грязи клубни измельчают методом истирания или тонкого дробления, чтобы вскрыть клетки тканей клубня и высвободить крахмальные зерна. Картофель дважды измельчаются в кашку на скоростных терках или измельчающих машинах ударного действия. Чем сильнее он будет измельчен, тем полнее будет выход крахмала из клеток, но при этом важно не повредить сами зерна крахмала. Принцип действия скоростных терок 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 не разрушенных клеток и картофельного сока. Эту смесь называют картофельной кашкой.

3 этап. Выделение из полученной массы (кашки) картофельного сока и разорванных клеточных стенок (мезги). Измельченную массу направляют на центрифуги для отделения сока, способствующего потемнению крахмала, снижению вязкости клейстера, развитию микробиологических процессов. От мезги крахмал отмывают водой на ситовых аппаратах в несколько стадий. Новая технология крахмала основана на применении для разделения измельченной картофельной массы гидроциклонных установок (см. Рисунок 2), на которых под действием центробежной силы разделяют водную крахмальную суспензию и смесь мезги с картофельным соком.

Рисунок 2 - Гидроциклонная установка

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, установленных над бочкой, куда стекает крахмальное молоко (см. Рисунок 3).

Полученное жидкое крахмальное молоко направляют для разбавления кашки после второго выделения клеточного сока. Мезгу используют при производстве корма.

Рисунок 3 - Установка, состоящая из сит для промывания мезги.

4 этап. Очистка крахмала от примесей. 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. На последних стадиях очистки крахмала вводят сернистую кислоту. Этим улучшают цвет крахмала, уменьшают в нем количество крапин - мелких темных включений, различаемых невооруженным глазом. После механического отделения воды получают сырой крахмал с влажностью около 50 %. 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.

5 этап. Сушка и упаковка крахмала. 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. Сырой крахмал высушивается в распылительной сушилке умеренно горячим воздухом. Воздух нагревается в теплообменнике. Перед поставкой крахмал просеивают на тонком сите для удаления любых комков, чешуек и пр., образовавшихся на сите, конвейере и пр.

Очищенный 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. Затем взвешиваются на весах и зашиваются на мешкозашивочной машине.

Рисунок 1. Эскизная технологическая схема получения сырого картофельного крахмала.

Размещено на Allbest.ru