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.

1.1.3 Измельчение картофеля на терочных машинах - получение кашки

Крахмал содержится внутри клеток картофеля в виде крахмальных зерен. Чтобы извлечь его, необходимо вскрыть клеточные стенки. Для этого картофель измельчают на терочных машинах. Крахмал, освобожденный из разорванных клеток, называют свободным, крахмал, оставшийся в неразорванных клетках, - связанным. Производительность терочных машин от 0,7 до 6 т картофеля в час. Эффективность работы картофелетерочной машины зависит от окружной скорости барабана. Терочные машины с окружной скоростью около 50 м/с обеспечивают высокий коэффициент измельчения картофеля.

К=А-100/(А+В),

На современных предприятиях коэффициент измельчения достигает 85...95 %, в том числе 79...85 % при первом измельчении и 6...10% при повторном измельчении (перетир). При первом измельчении картофеля используют пилки с высотой зубьев 1,5...1,7 мм, при повторном измельчении картофельной кашки - пилки с высотой зубьев 1,0 мм.

1.1.4 Выделение картофельного сока из кашки

Полученная после истирания картофельная кашка представляет собой смесь, состоящую из разорванных клеточных стенок картофеля (мезги), крахмальных зерен и картофельного сока. Контакт сока с крахмалом ухудшает качество крахмала, вызывая его потемнение в связи с окислением тирозина при участии полифенолоксидазы; снижает вязкость крахмального клейстера; способствует образованию пены, слизи и других нежелательных явлений. В связи с этим картофельный сок необходимо быстро выделить из кашки при минимальном его разбавлении. Эту операцию осуществляют на осадительной шнековой центрифуге типа ОГШ, которая состоит из двух барабанов - наружного и внутреннего. Оба барабана вращаются в одну сторону, причем внутренний барабан вращается с опережением на 15...25 с-1. Картофельная кашка поступает в пространство между барабанами, где под действием центробежной силы происходит ее разделение на две фракции: легкая фракция - картофельный сок выводится из центрифуги через сливные окна, а тяжелая фракция - крахмал за счет разницы во вращении барабанов выводится шнеком, расположенным на внешней поверхности внутреннего барабана, разбавляется водой и удаляется в виде крахмального молока определенной плотности.

1.1.5 Выделение свободного крахмала из кашки, отделение и промывание мезги

Сразу после осадительных центрифуг кашку направляют на ситовую станцию завода. Главная задача ситовой станции - максимальное выделение свободного крахмала из мезги, рафинирование крахмального молока и получение крахмального молока достаточно большой концентрации. В настоящее время для выделения из кашки мезги используют центробежные ситовые аппараты - барабанно-струйные сита (БСС) и центробежно-лопастные сита (ЦЛС). Барабанно-струйное сито (рис.2) состоит из вращающегося перфорированного конического барабана 2, к внутренней поверхности которого крепят металлические рамки в виде секторов, обтянутых одной или двумя сетками с разными размерами ячеек.

Рис. 2. Барабанно-струйное сито (БСС)

Кашка подается через трубу 1 и питатель 8 в вершину ситового конуса. Барабан вращается с частотой 900 с-1. Под действием центробежной силы кашка равномерно распределяется по внутренней поверхности барабана и продвигается к большему его основанию. Навстречу движению кашки подается вода или жидкое крахмальное молоко через вал 5, который вращается внутри вала 3. Струйный ротор-ороситель состоит из коллектора 7 и разбрызгивающих сопел 6. Привод 4 обеспечивает опережение вращения ротора-оросителя на 50 с-1 по сравнению с частотой вращения барабана 2. Вода под давлением 0,2...0,25 МПа образует против движения кашки водяной шнек, задерживающий ее продвижение по ситу и способствующий отмыванию свободного крахмала.

Центробежно-лопастное сито (ЦЛС) по своему устройству напоминает центробежный насос. Лопатки рабочего колеса заменены на сита-пластинки, вогнутые по направлению вращения. Под каждым ситом расположены: три маленькие камеры. Кашка поступает в ротор ЦЛС под давлением, которое развивается благодаря центробежной силе, и течет по ситам. Крахмальное молоко, процеживаясь сквозь сито, стекает в камеры, расположенные под ситами, а затем удаляется. Мезга перемещается по поверхности сит от центра аппарата и также выводится из нею. Для отмывания свободного крахмала кашка последовательно поступает сначала на барабанно-струйный, а затем на центробежно-лопастной ситовые аппараты и направляется на повторное измельчение (перетир), после чего ее вновь промывают на БСС и ЦЛС.

1.1.6 Рафинирование крахмальной суспензии

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. Для этого используют центробежные сита, гидроциклоны или дуговые сита. Концентрация крахмальной суспензии, поступающей на рафинирование, должна быть 12...14%, а рафинированной суспензии - 7...9%.

Рафинирование крахмальной суспензии на центробежных ситах проводят в две ступени, затем образовавшуюся пену гасят на специальном устройстве, песок удаляют на гидроциклонах. Полученная таким образом сгущенная суспензия крахмала поступает в гидроциклоны для промывания и осаждения крах мала. Эту операцию проводят в три ступени, далее крахмал обезвоживают на вакуум-фильтрах и высушивают. Принцип действия гидроциклона прост.

Крахмальное молоко под давлением 0,15 МПа поступает в гидроциклон тангенциально по касательной по трубе 1, при этом поступательное движение продукта без ударов и завихрений преобразуется во вращательное, развивается большая центробежная сила под действием которой тяжелые частицы (крахмал) отбрасываются на внутреннюю поверхность конуса и сползают вниз, к дюзу сгущенного схода 3. Легкая фракция продукте (жидкий сход) вытесняется сгущенной фракцией, поднимается к дюзу жидкого схода 2 и выводится из него. Габаритные размеры микрогидроциклонов зависят от размеров частиц, разделяемой смеси. В картофеле-крахмальном производстве применяют микрогидроциклоны с внутренним диаметром цилиндрической части 20 мм, высотой конуса 92 мм и углом конуса около 12°. Диаметр входного круглого сопла 3,3 мм.

Производительность одного микрогидроциклона невелика, поэтому их объединяют в мультициклоны - батареи гидроциклонов, состоящих из большого количества параллельно работающих микрогидроциклонов.

Рафинирование крахмальной суспензии можно проводить также на дуговых ситах. Слабонапорное дуговое сито марки РЗ-ПРД состоит из ситовой поверхности 3, укрепленной на рамке, вставленной в корпус 1. Продукт под небольшим давлением через питатель 2 поступает сверху вниз на ситовую поверхность. Крахмальная суспензия проходит сквозь сито и собирается в корпусе 1, а мезга сползает в нижнюю часть ситовой поверхности и выводится из него. Процесс рафинирования крахмальной суспензии ведут в две ступени.

Мелкую мезгу промывают на ситах в три ступени. Чтобы получить крахмальное молоко достаточно высокой концентрации, на ситовой станции завода многократно используют разбавленное крахмальное молоко, а процесс ведут по принципу противотока.

Выход и коэффициент извлечения крахмала. Отношение полученного крахмала к массе переработанного сырья, выраженное в процентах, называют выходом картофельного крахмала. Выход крахмала зависит от его содержания в перерабатываемом сырье и потерь, образованных 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 %, по нему оценивают качество работы завода.

1.1.7 Качество сырого картофельного крахмала

Сырой картофельный крахмал в зависимости от содержания нем влаги подразделяется на две марки: марка А (содержание влаги 38...40 %) и марка Б (содержание влаги 50...52 %). Крахмал каждой марки делится на три сорта. Качество его должно соответствовать требованиям ОСТ 18-158 (табл. 1). Крахмал I и II сортов должен быть однородного белого цвета и иметь запах, свойственный крахмалу. Наличие постороннего запаха не допускается. Крахмал III сорта может быть сероватым, без прожилок и вкраплений, в нем допускается слабокислый, но не затхлый запах.

Из-за высокого содержания влаги сырой картофельный крахмал не может долго храниться, поэтому его перерабатывают в сухой крахмал, декстрин, модифицированные крахмалы, патоку, глюкозу и др. При необходимости сырой картофельный крахмал хранят в течение некоторого времени наливным способом или в складах, утрамбовывая и заливая водой. Наиболее надежный способ хранения - замораживание.

Таблица. 1. Показатели качества сырого картофельного крахмала

1.2 Получение сухого крахмала

Сухой крахмал - это готовая продукция крахмальных заводов, который хорошо хранится и транспортируется, не изменяя своих свойств. Равновесная влага сухого картофельного крахмала 20 %, кукурузного- 13%. Содержание влаги в сыром крахмале 52%, причем на долю свободной влаги приходится 12...15%, на долю сорбционно связанной- 35...38 %. Тепловая обработка крахмала при повышенной исходной влажности может привести к значительным изменениям его свойств: растрескиванию крахмальных зерен, частичной клейстеризации крахмала, потере блеска, снижению вязкости крахмального клейстера. Поэтому процесс сушки крахмала ведут в условиях, не допускающих его перегрева.

Принципиальная технологическая схема производства сухого крахмала состоит из следующих операций: подготовки суспензии крахмала к механическому удалению избыточной влаги; механического обезвоживания крахмала; сушки и отделки сухого крахмала (дробление, просеивание и упаковывание).

Подготовка суспензии крахмала к механическому удалению избыточной влаги. Сырой крахмал разводят водой и получают крахмальное молоко с содержанием 12...14 % сухих веществ, затем на ситах отделяют крупные механические примеси, которые могли попасть при транспортировании и погрузке. Далее суспензию обрабатывают на капроновых ситах для удаления мелкой мезги и на гидроциклонах для отделения песка. Очищенный крахмал в виде крахмальной суспензии концентрацией 36...38 % направляют в цех для получения сухого крахмала.

Механическое обезвоживание крахмала. Способствует экономии расхода теплоты на сушку и получению готового продукта высокого качества. Для этой цели используют фильтрующие горизонтальные непрерывно действующие центрифуги (ФГН) или вакуум-фильтры. После центрифугирования содержание влаги в картофельном должно быть 36...38 %.

Сушка крахмала. Крахмал сушат в сушилках различных систем, используя в качестве теплоносителя подогретый воздух. Наибольшее распространение получили пневматические сушильные установки ПС-15 (рис.3), в которых обеспечивается хороший контакт крахмала с теплоносителем. Так как процесс сушки протекает очень быстро, сушилки получили название сушилок мгновенного действия. Обезвоженный на центрифугах крахмал через смеситель-питатель 4 поступает в рыхлитель 3, где смешивается с горячим воздухом, предварительно очищенным в фильтре 1 и подогретым в калорифере 2. За счет вакуума, создаваемого вентилятором, крахмаловоздушная смесь поднимается в трубу 5, где происходит высушивание. Недосушенные комочки крахмала возвращаются в смеситель-питатель -/через карман 6. Высушенный крахмал осаждается в аэроциклонах 7 и через шлюзовые затворы 8 поступает в сборный шнек 9 и бурат 10, транспортирующий воздух очищается в скрубберах 11 и удаляется из сушилки. Отделка сухого крахмэлз Из сушилки крахмал выхолит температурой 55...60 °С и подается в специальный бурат-охладитель. Охлажденный крахмал поступает в бункер-смеситель, а затем в центробежный бурат для разрушения основной массы комочков крахмала, образовавшихся в процессе сушки. Далее крахмал просеивается в призматическом бурате и поступает на фасование. Сходы с буратов (неразрушенные комочки крахмала) направляют в мельницу для измельчения и последующего просеивания. Этот крахмал оценивается уже как крахмал II сорта. Полученный сухой картофельный и кукурузный крахмал должен отвечать требованиям соответствующих ГОСТов.

рис.3. Схема пневматической сушильной установки ПС-15

1.3 Получение модифицированных крахмалов

Для различных отраслей промышленности кроме обычного сухого крахмала из картофеля и кукурузы выпускают крахмалы с измененными природными свойствами, так называемые модифицированные крахмалы. Такие крахмалы получают за счет физических, химических и биохимических воздействий на исходный крахмал. В процессе обработки нативный крахмал претерпевает следующие основные превращения: расщепление (деполимеризация) полисахаридных компонентов крахмала с сохранением или без сохранения зернистой структуры; увеличение количества существующих или появление новых функциональных групп; перестройку структурных полисахаридных цепей, сопровождающуюся расщеплением полисахаридов крахмала; взаимодействие гидроксильных групп крахмала с различными химическими веществами с образованием эфирных связей и присоединением их остатков; одновременную полимеризацию сахаридов из крахмала и других мономеров (сополимеризация) с образованием новых соединений, цепи которых состоят из разнородных звеньев (сополимеров). Если полимеризуются не мономеры, а крупные однородные участки их цепей (блоки), продуктом синтеза являются блок-сополимеры. Модифицированные крахмалы получают в результате одного, двух и более указанных превращений, которые могут протекать одновременно или последовательно.

По характеру изменений все модифицированные крахмалы условно делят на две группы: расщепленные и замещенные крахмалы (эфиры и сополимеры крахмала).

1.3.1 Расщепленные крахмалы

Эти крахмалы называют еще жидкокипящими, так как клейстеры таких крахмалов имеют низкую вязкость. Крахмалы этой группы получают путем расщепления полисахаридных цепей, воздействуя на крахмал кислотой, окислителями, амилазами, некоторыми солями и т. д. В результате указанных воздействий происходит хаотичное или направленное расщепление глюкозидных и других связей, уменьшается молекулярная масса, возникают внутренние и межмолекулярные связи, появляются новые карбонильные и карбоксильные группы. Может происходить частичное нарушение структуры зерен крахмала. Расщепленные крахмалы находят очень широкое применение. Например, крахмалы, модифицированные кислотой, отличаются высокой растворимостью, они образуют жидкий и прозрачный клейстер, способный при охлаждении давать прочный студень. Такой крахмал используют в полиграфии при проклейке бумаги для улучшения качества печати и увеличения ее прочности, в пищевой промышленности - для приготовления желейных конфет, восточных сладостей и других продуктов, а также в химических анализах в качестве индикатора.

Окисленные крахмалы.

Их получают путем воздействия на крахмал перманганатов, пероксидов, йодной кислоты и ее солей и других соединений. В результате взаимодействий с перечисленными соединениями происходит гидролитическое расщепление глюкозидных связей с образованием карбонильных групп, окисление спиртовых групп в карбонильные, а затем в карбоксильные. Степень окисления зависит от условий проведения реакции и расхода реагента. Эти крахмалы также отличаются способностью давать жидкие клеистеры с высокой стабильностью при хранении. При окислении картофельного или кукурузного крахмала перманганатом калия в кислой среде получают крахмал, используемый в качестве заменителя агара или пектина в производстве кондитерских изделий, стабилизатора в производстве мороженого, продуктов молочной и пищеконцентратной промышленности. Его применяют также в текстильной промышленности. При использовании в качестве окислителя бромата калия, перманганата калия и гипохлорита кальция получают крахмал с невысокой степенью окисления. Такой крахмал используется в хлебопечении. Он улучшает физические свойства теста, повышает газоудерживающую способность, позволяет сократить время брожения опары, при этом качество хлеба улучшается: увеличивается объемный выход, улучшается структура пористости мякиша, замедляется процесс очерствения хлеба. Окисленные крахмалы находят также широкое применение в бумажной промышленности для проклейки бумаги, в прачечных - для подкрахмаливания белья, в строительной промышленности - для производства изоляционных материалов.

Набухающие крахмалы.

К группе набухающих относят модифицированные крахмалы, полученные при влаготермической обработке, которая вызывает частичное или полное разрушение структуры крахмальных зерен. В суспензию крахмала вводят химические реагенты (алюминиево-калиевые квасцы, соли фосфорной кислоты, метилцеллюлозу и другие реагенты в зависимости от назначения получаемых крахмалов), выдерживают в течение некоторого времени при определенной температуре и подают на вальцовые сушилки для клейстеризации и сушки. Крахмал сушат в тонком слое, затем пленки срезают с барабана, измельчают, просеивают и фасуют. Набухающие крахмалы широко используют для технических целей в нефтяной и газовой промышленности, в производстве бумаги, для брикетирования кормов. В пищевой промышленности их применяют для производства пудингов быстрого приготовления, безбелковых продуктов (хлеба, макарон), для стабилизации влаги кондитерских пен. В этом случае химические реагенты при их производстве не используются.

Экструзионные крахмалы и крахмалопродукты.

По своим свойствам к группе набухающих крахмалов относят также экструзионные крахмалы и крахмалопродукты. Но по методу обработки это крахмалы, полученные в условиях интенсивной влаготермической обработки при повышенных (до 35 %) влажности и температуре (до 200 °С) и значительном механическом воздействии. В результате такой обработки зерна крахмала теряют свою первоначальную структуру и свойства, что позволяет получать новые виды продуктов. Крахмалопродукты этой группы получают на экструзионных установках и используют для получения новых видов крахмалобелковых продуктов, капсулирования летучих веществ, пряностей и др. в матрице из крахмала.

1.3.2 Замещенные крахмалы

К группе замещенных крахмалов и сополимеров крахмала относятся крахмалы, свойства которых изменяются в результате присоединения химических радикалов или совместной полимеризации с другими высокомолекулярными соединениями. Получение модифицированных крахмалов, таких, как простые и сложные эфиры и сополимеры крахмала, основано на возможности концевых редуцирующих групп, спиртовых групп у второго, третьего и шестого углеродных атомов глюкозных остатков вступать в реакции замещения с различными органическими и неорганическими соединениями.

Фосфатные крахмалы .

К ним относятся монокрахмалофосфаты, когда одна гидроксильная группа глюкозного остатка этерифицирована одной из кислотных групп остатка фосфорной кислоты или ее солей, и дикрахмалофосфаты, когда гидроксилы глюкозных остатков разных цепей взаимодействуют с двумя кислотными группами фосфорной кислоты или ее солей. Фосфатные крахмалы образуют клеистеры, стабильные к замораживанию, поэтому их используют при производстве продуктов, длительное время сохраняемых в замороженном виде, в производстве мучных кондитерских изделий, майонезов, кремов, соусов, продуктов детского и диетического питания. Фосфатные крахмалы находят также широкое применение в технических целях. Дикрахмалофосфаты амилопектиновых крахмалов повышают качество фруктовых начинок для пирогов, их используют в качестве загустителей и стабилизаторов консервируемых продуктов, подвергающихся стерилизации.

Ацетилированные крахмалы (ацетаты крахмала).

Для приготовления этих видов модифицированных крахмалов используют ледяную уксусную кислоту, уксусный ангидрид и другие реагенты. Процесс ацетилирования комбинируют с введением специальных реагентов, обеспечивающих появление поперечных связей, что улучшает устойчивость клейстеров к действию высоких температур, к перемешиванию и низким значениям рН. Такие крахмалы используют при производстве консервированных, замороженных, сухих продуктов питания. Ацетилированные крахмалы применяют в текстильной промышленности и бумажном производстве.

Сополимеры крахмала .

Эту разновидность модифицированных или поперечносвязанных крахмалов получают путем образования между двумя полисахаридными цепочками поперечных связей. Образования поперечных связей добиваются с помощью различных химических реагентов: формальдегида, эпихлоргидрина, триметафосфата натрия. При введении незначительного количества радикалов свойства крахмалов резко изменяются - повышаются вязкость и стабильность клейстера, снижается растворимость, усиливается способность образовывать пленку и т. д. Сшитые крахмалы используют в пищевой, бумажной, текстильной промышленности для повышения устойчивости материалов при тепловой или механической обработке.

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.

Литература

1. Безотходная технология переработки картофеля/ И. И. Паромчик, Ф. И. Субоч, Е. Н. Скачков - Минск: Наука и техника, 1990. - 136 с.

2. Бутковский В. А., Нерко А. И., Мельников Е. М. Технология перерабатывающих производств. - М.: Интеграф сервис, 1999. - 472 с.

3. Кузнецова Н. А. Переработка плодов, овощей и картофеля/ Справочное пособие. - Минск: Уражай, 1993. - 344 с.

4. Марх А. Г., Зыкина Т. Ф., Голубев В. В. Технохимический контроль консервного производства. - М.: Агропромиздат, 1989. - 304 с.

5. Николаева A.M., Лычников Д. С., Неверов А. Н. Идентификация и фальсификация пищевых продуктов/ Товарный справочник. - М.: Экономика, 1996. -109 с.

6. Справочник по качеству овощей и картофеля/ Под ред. проф. С. Ф. Полищук - Киев: Урожай, 1991. - 224 с.

7. Справочник цеха малой мощности по переработке плодов и овощей/ Под ред. Э. С. Горенькова, ВНИИКОП. - М.: Видное, 1993. - 104 с.

8. Волкинд И. Л. Промышленная технология хранения картофеля, овощей и плодов. - М.: Агропромиздат, 1989.

9. Дементьева М. И. Болезни плодов, овощей и картофеля при хранении. - М.: Агропромиздат, 1988.

10. Дьяченко В. С. Хранение картофеля, овощей и плодов. - М.: Агропромиздат, 1987.

11. Момот В. В., Балабанов В. В. Механизация процессов хранения и переработки плодов и овощей. - М.: Агропромиздат, 1988.

12. Скрипников Ю. Г. Прогрессивная технология хранения и переработки плодов и овощей. - М.: Агропромиздат, 1989.

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

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

Выпуск крахмала специалисты уже давно отнести к перспективной, прибыльной нише, которая в последнее время стала пользоваться популярностью среди тех предпринимателей, что ищут выгодные бизнес-идеи. Если купить оборудование для производства крахмала и наладить поставки достаточного количества сырья, можно в кратчайшие сроки окупить все вложенные инвестиции.

Чтобы начать зарабатывать совсем необязательно запускать крупномасштабное предприятие с огромными мощностями. Оптимальным вариантом станет мини цех – так можно минимизировать риски, вложив меньше инвестиций.

Изготовление крахмала будет выгодно предпринимателю по 2 главным причинам:

• В России в этой отрасли не очень много производителей, что, конечно, создает здесь низкую конкуренцию.
• Растительный крахмал пользуется достаточным спросом. И основная масса покупателей – именно оптовики, которые покупают крахмал в качестве сырья.

Наша оценка бизнеса:

Стартовые инвестиции – от 3000000 руб.

Насыщенность рынка – низкая.

Сложность открытия бизнеса – 7/10.

Но нельзя не упомянуть и один существенный недостаток в этой сфере. Мини завод по производству крахмала будет работать в полную силу только в определенный сезон – с сентября по май. Дело в том, что в картофеле по прошествии 250-300 дн после сбора содержание крахмала начинает резко снижаться, а значит, сырье следует переработать именно в этот период. Впрочем, даже это не означает, что оборудование в несезон будет простаивать и всех сотрудников придется отправлять в отпуск – у предпринимателя есть возможность наладить крахмало-паточное производство, когда крахмал служит не только готовой продукцией, но и сырьем для дальнейшего получения патоки. Патока – ценный с промышленной точки зрения продукт, получаемый путем гидролиза крахмала. Это практически бесцветная вязкая жидкость сладковатого вкуса.
Очень выгодно запускать небольшие цеха по выпуску крахмала частным фермерским хозяйствам. Многие предприимчивые бизнесмены так и делают – вблизи картофельного или кукурузного поля монтируют линию для получения качественного продукта, который потом, в качестве дополнительной прибыли, будет сбываться на местном и региональном рынке.

Что же предстоит учесть предпринимателю, решившему запустить производство крахмала и патоки?

Какое сырье можно использовать?

На многих производственных предприятиях крахмал получают из . И это экономически обосновано, поскольку корнеплоды сегодня общедоступны и недороги по цене. Причем, тут есть возможность перерабатывать не только крупные цельные картофелины, но и мелкие, не очень хорошего качества, которые непригодны для продажи. Но производство крахмала из картофеля – не единственно возможный вариант.

Для получения качественного готового продукта могут использоваться следующие культуры:

• кукуруза,
• пшеница.

Отлично, если получится наладить поставки сырья разного вида – так можно привлечь больше заинтересованной аудитории к своему продукту.

Наладив бесперебойные поставки сырья на производство, линия производства крахмала не будет простаивать. А заключить договора лучше с местными фермерами, поскольку у них картофель, кукурузу и пшеницу можно закупать по сниженной цене.

В качестве дополнительного сырья на производстве будет использоваться тара, в качестве которой могут выступать полиэтиленовые или бумажные мешки разного объема. Для фасовки патоки могут потребоваться металлические или пластиковые бочки.

Какой ассортимент предлагать покупателям?

Продажа крахмала пойдет гораздо активнее, если предлагать покупателям полный ассортимент выпускаемой продукции. Теперь понятно, что основная классификация готового продукта осуществляется, исходя из того сырья, из которого он изготовлен. Поэтому, стараемся ориентировать свой цех на выпуск сразу нескольких видов крахмала, упакованного в разную по массе тару.

Помимо этого, пищевой крахмал можно разделить и по сортам. И чем выше сорт, тем выше качество и исходного сырья, и продукции на выходе.

Всего сортов четыре:

• экстра,
• высший,
• первый,
• второй.

Когда предприятие выйдет на региональные рынки сбыта, можно запланировать и производство модифицированных крахмалов. Но работа эта довольно трудоемкая даже не с точки зрения оборудования, а в плане научных разработок и получения сертификатов качества от надзорных органов.

Технология получения крахмала и патоки

Производство крахмала из кукурузы, в плане технологии, мало отличается от получения того же продукта, но из картофеля. А потому, какое бы сырье не поставлялось в стены цеха, принцип работы оборудования будет неизменен.

Технология производства крахмала такова:

• Подготовка сырья (мойка, взвешивание).
• Измельчение сырья до состояния кашицы.
• Отделение кашицы от выделившегося сока.
• Получение свободного крахмала.
• Рафинирование.
• Промывание и сушка готового продукта.

По сути, технологическая схема получения сухого продукта на этом закончена. Но если на заводе запланирован еще и выпуск патоки, то картофельный крахмал отправляется дальше на переработку.

Патоку получают так:

• Гидролиз крахмала в присутствии определенных химикатов.
• Фильтрация раствора.
• Обесцвечивание сиропа.
• Упаривание сиропа до получения патоки определенной консистенции.
• Розлив патоки в емкости.

И производство картофельного крахмала, и получение из него патоки – задачи относительно несложные даже для неспециалиста в этой области. Но не обладая специфическими знаниями, для консультаций лучше пригласить квалифицированного технолога, который проработает технологию с учетом конкретного сырья и подберет оптимальной мощности оборудование.

Закупка оборудования для получения крахмала

Производственная линия по изготовлению крахмала

Производство крахмала из пшеницы и прочего сырья не будет возможным без специального оборудования. Вне зависимости от того, какие виды крахмала запланировано получать на выходе, в линию входят следующие машины и аппараты:

• Камнеловушки-мойки.
• Промышленные терки.
• Сборник-накопитель кашицы.
• Центрифуга.
• Вакуумная сушилка.

Цена оборудования для крахмального производства достаточно высока – не менее 2500000 руб. Высокомощные комплексы стоят и того дороже – до 7000000 руб. В расходы на техническое оснащение нужно включить и стоимость специального автоклава, если полученный кукурузный крахмал далее пойдет на изготовление патоки. Автоклав хорошего качества стоит как минимум 400000 руб.

Рентабельность планируемого бизнеса

Производство пшеничного крахмала и прочих его видов, как показывает практика, несмотря на внушительные инвестиции (порядка 3500000 руб), окупается достаточно быстро – в течении 2-3 лет. Но это при условии полной отгрузки всей выпущенной продукции.

Производство кукурузного крахмала будет приносить большую прибыль если продавать еще и патоку, ведь затраты на ее получения минимальны. Пшеничный крахмал, кукурузный и картофельный стоят сегодня на оптовом рынке 35-50 руб/кг. При этом его себестоимость равняется 20-30 руб/кг. Что касается патоки, то ее можно сбыть за 30-40 руб/кг.

Характеристика продукции, сырья и полуфабрикатов. Сырьем для производства картофельного крахмала служит картофель. Средний химический состав клубня картофеля состоит из 75 % воды и 25 % сухих веществ, из которых 18,5 % крахмала, 2 % азотистых веществ, 1 % клетчатки, 0,9 % минеральных веществ, 0,8 % сахара, 0,2 жира и 1,6 % прочих веществ (пектиновые, пентозаны и др.).

Расход картофеля с крахмалистостью 14,8 % на 1 т сухих веществ крахмала составляет 7,95 т. В зависимости от качества картофельный сырой крахмал подразделяют на три сорта: I, II, III. Крахмал I и II сорта должен иметь белый однородный цвет и запах, свойственный крахмалу. Крахмал III сорта может быть сероватым, без прожилок, пятен и темных вкраплений, допускается слабый кисловатый, но не затхлый запах.

Сырой крахмал - скоропортящийся продукт, не подлежащий длительному хранению. Сырой картофельный крахмал в холодное время года хранят наливным способом или на складах, при этом емкость с осевшим крахмалом заливают чистой водой, добавляя туда около 0,05 % диоксида серы. Наиболее надежный способ хранения крахмала - в замороженном состоянии.

В производстве картофельного крахмала степень использования сырья характеризуется коэффициентом извлечения крахмала, который колеблется от 82 до 88 %. Выход крахмала зависит от содержания его в перерабатываемом картофеле и от потерь крахмала с побочными продуктами и сточными водами. Основные потери крахмала в производстве происходят с мезгой в виде связанного крахмала (около 40 %) и свободного крахмала (3.. .4 %), что составляет около 1,7 % массы переработанного картофеля.

Особенности производства и потребления готовой продукции. Картофель подают на производство с помощью гидравлического транспортера, при этом частично отделяют легкие примеси, песок и землю. Моют картофель в моечных машинах комбинированного типа, при этом процесс мойки составляет 10... 14 мин.

Картофель измельчают на терочных машинах, принцип работы которых состоит в истирании клубней поверхностью, состоящей из пилок с мелкими зубьями. Измельчение проводят дважды. При первом измельчении используют пилки с высотой зубьев 1,5... 1,7 мм, при повторном (перетир) - 1,0 мм.

Полученная после терочных машин картофельная кашка представляет собой смесь, состоящую из взорванных 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.

После отделения картофельного сока на осадочных центрифугах кашку направляют на ситовые аппараты или на гидроциклонные установки, где от нее отделяют и промывают крупную и мелкую мезгу, осаждают и промывают крахмал. Полученная здесь крахмальная суспензия имеет концентрацию 12... 14 % и содержит некоторое количество мелкой мезги (4...8 %), водорастворимых веществ (0,1.. .0,5 %) и сильно разбавленного картофельного сока. Поэтому ее подвергают двухступенчатому рафинированию, после чего крахмальную суспензию с концентрацией 7.. .9 % подают на пеногасящее устройство и на песковые гидроциклоны. Далее крахмал обезвоживают и высушивают.

Стадии технологического процесса. Переработку картофеля на крахмал можно разделить на следующие стадии:

Мойка и взвешивание картофеля;

Тонкое измельчение картофеля (получение кашки);

Выделение свободного крахмала из кашки;

Отделение и промывание мезги;

Рафинирование крахмального молока;

Промывание крахмала.

Характеристика комплексов оборудования. Линия начинается с комплекса оборудования для подготовки клубней картофеля к переработке, в состав которого входят гидравлические транспортеры, моечные машины типа КМЗ-57М, снабженные ботво-, песко- и камнеловушками, а также автоматические весы с откидным днищем.

Ведущим является комплекс оборудования для тонкого измельчения картофеля, включающий терочные машины типа ZT-350 или ПКИ-200, насосы, фильтры и сборники накопители.

В состав линии входит комплекс оборудования, состоящий из шнековой осадительной центрифуги типа ОГШ, приемных сборников для кашки и вспомогательного оборудования.

Завершающий комплекс включает оборудование: центробежные ситовые аппараты; барабанно-струйные или центробежно-лопастные, а также гидроциклоны, включающие несколько ступеней мультициклонов для выделения мезги и промывки крахмала.

На рис. показана машинно-аппаратурная схема линии производства картофельного крахмала.

Рис. Машинно-аппаратурная схема линии производства картофельного крахмала

Устройство и принцип действия линии. В настоящее время на предприятиях осуществляют внедрение новой технологической схемы производства картофельного крахмала с использованием гидроциклонных установок. При работе разделение картофельной кашки производят на гидроциклонах с получением очищенной суспензии крахмала и смеси мезги и картофельного сока.

При работе отмытый картофель измельчают на терках 1 и кашку насосом 2 перекачивают на второе измельчение к теркам 3. На второе измельчение подают также надситовый продукт с дуговых рафинированных сит 11. После второго измельчения кашку насосом 4 перекачивают через самоочищающийся фильтр 5 в сборник-накопитель 6. В этом сборнике происходит смешивание кашки с густым крахмальным сходом, поступающим с обескрахмаливающих гидроциклонов 16. Из сборника 6 насосом 7 разбавленную кашку подают на станцию гидроциклонов 15, включающую 9 ступеней мультициклонов для выделения мезги и промывки крахмала.

Густой крахмальный сход с предпоследней ступени мультициклонов направляют в сборник 9, куда через фильтр 8 подают свежую воду, предназначенную для промывки крахмала. Для контрольной очистки крахмала от мезги суспензию из сборника 9 насосом 10 направляют на рафинировальное сито 11. Мезгу (надситовый продукт) возвращают в производство на второе измельчение, а суспензию собирают в сборнике 12. Из последнего насосом 13 суспензию через песковый гидроциклон 14 подают на последнюю ступень гидроциклонной установки.

В результате обработки получают суспензию крахмала концентрацией 37.. .40 %, содержание в ней мезги составляет 0,01.. .0,02 % (к сухим веществам), растворимых веществ до 0,05 %.

Жидкие сходы с первой и второй ступени гидроциклонной установки содержат мезгу, крахмал, их жидкая фаза представлена в основном картофельным соком. Обескрахмаливание смеси мезги и картофельного сока осуществляют на трехступенчатой установке 16. После обескрахмаливания смесь содержит сухих веществ 7.. .9 %, свободного крахмала 2,1.. .9 г/л. Содержание сухих веществ в жидкой фазе 4...5 %. При переработке 1 т картофеля получают около 1 т смеси и картофельного сока. Ее используют для скармливания скоту.

Значение крахмала в повседневной жизни очень велико. Большинство видов используется в промышленных целях, что приводит к появлению ряда специализированных продуктов. Он необходим для изготовления кондитерских изделий, мясной продукции, применяется в медицине для изготовления лекарств и в целлюлозной промышленности. О том, что представляет собой производство крахмала, а также о его видах пойдет речь в данной статье.

Где применяют крахмал и его ценность

Это вещество является одним из самых распространенных в природе, возобновляемым и почти неограниченным ресурсом. Крахмал производится из зерновых или корнеплодов. Он в основном используется как пищевой агент, но также благодаря химической или биологической обработке легко превращается во многие полезные продукты на сегодняшний день.

Кроме продуктов питания крахмал используется для производства бумаги, текстиля, клеев, напитков, кондитерских изделий, фармацевтической промышленности и в производстве стройматериалов. Вещество обладает многими замечательными характеристиками, включая высокую вязкость пасты, ее прозрачность и максимальную устойчивость к процессам замораживания и оттаивания, которые выгодны для многих отраслей промышленности.

Производство крахмала - это рентабельный бизнес, так как в качестве относительно дешевого источника сырья чаще всего используют картофель, содержащий высокую концентрацию вещества, которое служит основой для дальнейшего производства. Переработанный сухой концентрат может сравниться по свойствам или даже превосходить аналогичные вещества, полученные из кукурузы, пшеницы, риса.

От растения до порошка

Крахмал является запасом глюкозы растений. В Европе он содержится в кукурузе, пшенице и картофеле, из которых он добывается, а также во многих других растениях: рисе, ячмене, овощах, маниоке, сладком картофеле.

Образование крахмала в растениях происходит в процессе фотосинтеза. Этот физиологический механизм позволяет производить и хранить глюкозу (элементарный сахар), необходимый для их роста и размножения. Первоначально растение ассимилирует углерод из атмосферы и превращает его в глюкозу. Формируется основная молекула. Затем ее используют для синтеза крахмальных полимеров, связанных с чистой глюкозой.

В растениях вещество выглядит как маленькие гранулы, нерастворимые в холодной воде, размером от 3 до 100 микрон. Их форма варьируются в зависимости от происхождения. В условиях производства крахмал и его производные продукты поставляются в потребительские отрасли промышленности в виде порошка, похожего на муку, или сиропов.

Основные производственные операции

Крахмальная промышленность производит более шестисот видов продуктов - от нативных крахмалов до физически или химически модифицированных, в форме сухих порошков до жидких и твердых подсластителей. Универсальность подобных продуктов такова, что они используются в качестве ингредиентов и функциональных добавок в широком спектре пищевых, непродовольственных и кормовых добавок.

Технология производства крахмала заключается в процессе разделения компонентов растения на крахмал, белок, оболочку целлюлозы, растворимые фракции, а в случае кукурузы используется также зародыш, из которого будет добываться масло. Эта первая фаза использует серию простых этапов физического разделения компонентов: дробление, просеивание, центрифугирование и т. д. Однако способы производства специфичны для каждого завода, а промышленные инструменты обычно предназначены для сырья: кукурузы, пшеницы или картофеля.

Производство крахмала переходит в следующую стадию. На втором этапе вещество, которое было извлечено, в чистом виде подвергается дальнейшей обработке. В процессе сушки оно преобразуется в так называемый нативный крахмал. Последующее изменение характеристик позволяет получить модифицированный крахмал.

Промышленное оборудование

Полностью автоматизированные производственные линии включают все этапы производства, транспортировку и упаковку. Их основное оборудование для производства крахмала будет состоять из компонентов барабанных шайб, дезонирования, расперы, десандирующих установок, систем обезвоживания, вакуумных фильтров и гидроциклонных блоков, сушилок, упаковочных машин и интерфейсов управления.

Крахмал и его типы

Крахмалы можно разделить на два типа: родные и модифицированные. Сырые крахмалы, которые все еще сохраняют первоначальную структуру и характеристики, называются родными. Такой компонент является основным продуктом, который продается в сухой порошкообразной форме под разными сортами для продуктов питания, а также в качестве фармацевтического и промышленного сырья.

Родные крахмалы получают путем выделения встречающегося в природе крахмала либо из зерновых культур, либо из корнеплодов, таких как маниока, кукуруза и патока. Они могут использоваться непосредственно при производстве определенных продуктов, например, таких как лапша. Родной крахмал можно считать основным ресурсом, который можно перерабатывать в ряд крахмальных продуктов.

Следует учесть, что данный тип вещества имеет ограниченное время использования и применяется главным образом в пищевой промышленности. Нативные гранулы крахмала легко гидратируются при нагревании в воде, быстро набухают, желатинизируются и обладают повышенной вязкостью, которая увеличивается до пикового значения с каждым последующим нагреванием.

Несмотря на эту особенность пищевая, металлургическая, горнодобывающая, ферментационная, строительная, косметическая, фармацевтическая, бумажная и картонная, а также текстильная промышленность используют родной крахмал в своей традиционной форме.

Модифицированные крахмалы

Существуют характеристики, которые недостижимы с нативным крахмалом. Модифицированный крахмал можно использовать для других вариантов промышленного применения, его получают с помощью ряда методов, химических, физических и ферментативных модификаций.

Таким образом, вещество является нативным крахмалом, который был изменен по своим физическим и/или химическим свойствам. Производство модифицированного крахмала может включать изменение формы гранулы или состава компонентов - амилозы и молекул амилопектина. Поэтому модификации проводятся на природном крахмале, чтобы придать ему свойства, необходимые для конкретных целей: сгущения, желатинизации, адгезивности или образования пленки, для улучшения удержания воды. Продукт также используется для улучшения вкуса и блеска, для удаления или придания непрозрачности.

Когда крахмал модифицирован химически или физически, свойства нативного крахмала изменяются, что делает его полезным во многих отраслях промышленности, таких как пищевая, фармацевтическая, текстильная, нефтяная и целлюлозно-бумажная.

Как образуется крахмал в картофеле

Около 75 % урожая картофеля выращивается для промышленной переработки, в результате которой производят крахмал. Он представляет собой питательные запасы многих растений. В течение вегетационного периода зеленые листья собирают энергию от солнца. В картофеле эта энергия транспортируется в виде сахарного раствора вплоть до клубней. Именно там сахар превращается в крахмал в виде крошечных гранул. Они занимают большую часть внутренней части камеры. Конверсия сахара в крахмал происходит с помощью ферментов, которые отвечают за повторное превращение запасенного вещества в сахар следующей весной.

В зимний период картофель потребляет небольшое количество своего крахмала, чтобы поддерживать жизненные функции до весны. Клубни нуждаются в хорошей циркуляции воздуха, чтобы сохранить жизнедеятельность. Пониженная температура способствует переработке собственного крахмала в сахар, чтобы снизить температуру замерзания в клеточном соке. Если этого недостаточно, клубни умирают. Поэтому картофель должен быть надлежащим образом покрыт при хранении.

Так как клубни являются основным источником картофельного крахмала, то неблагоприятные условия хранения приведут к его потере, в худшем случае - к мертвому и разбитому картофелю, который не подходит для процесса разделения крахмала.

Производство крахмала из картофеля

Процедуры, связанные с промышленным изготовлением продукта, возрастают по сложности в соответствии с конкретными потребностями каждого производителя. Производство картофельного крахмала начинается с удалениягрязи, песка, гравия с клубней растения. Промывка представляет собой противоточный процесс, при этом свежая вода добавляется через напорные сопла на заключительном этапе очищения. Затем чистые клубни подвергаются дроблению в специальном контейнере.

После начинается процесс экстракции крахмала, цель которой состоит в том, чтобы открыть клетки клубней и высвободить гранулы крахмала. Экстракция происходит на вращающихся конических ситах и представляет собой противоточный процесс. Высокая центробежная сила позволяет использовать качественные ситовые пластины из нержавеющей стали, которые выдерживают истирание и химикаты. Ситовые пластины имеют длинные перфорации всего 125 микрон в поперечнике.

Производство крахмала на этом не заканчивается. Сок клеток картофеля богат сахаром и белком. При открытии клеток сок мгновенно подвергается воздействию воздуха и реагирует с кислородом, образуя цветные компоненты, которые могут прилипать к крахмалу. Во избежание процесса окисления в полученный продукт необходимо добавить двуокись серы или раствор натрия-бисульфита.

Влажный крахмал из вращающихся вакуумных фильтров сушат в флэш-сушилке с умеренным горячим воздухом. Перед доставкой крахмал просеивают на тонком сите, чтобы удалить любую пыль, сформированную в винтовых конвейерах.

Производство крахмала из кукурузы

Кукурузный крахмал - популярный пищевой ингредиент, используемый в пищевой, текстильной, фармацевтической и бумажной промышленности. Его получают из эндосперма кукурузного ядра. Производство кукурузного крахмала популярно в большинстве стран мира. Кукурузу выращивают в климатических зонах с умеренным и теплым климатом. В последнее время становится популярным производство крахмала в России.

Основные операции включают следующие этапы:

• Очистка. Сырье очищается для удаления посторонних предметов.
• Замачивание. Зерна кукурузы погружают в большие резервуары с теплой водой, содержащей кислоту и двуокись серы.
• Фрезерование. Размягчение ядер мокрым измельчением в воде.
• Урегулирование и декантация. Измельченному продукту дают возможность оседать под действием силы тяжести, а после этого воду декантируют, получая густую суспензию массы кукурузы.
• Просеивание. Суспензию просеивают для удаления шелухи.
• Центрифугирование. Крахмал в суспензии отделяют от белка.
• Обезвоживание крахмала и его гранулирование.
• Сушка с использованием флэш-сушилки.
• Фрезерование. Высушенный кукурузный крахмал измельчают до желаемого размера частиц.

После всех производственных процессов крахмал упаковывается соответствующим образом в герметичный и непроницаемый для влаги упаковочный материал. Полученный продукт является модифицированным и обладает улучшенными качествами. Его используют при производстве подсластителей, калибровке бумаги и текстиля, в качестве загустителя и стабилизатора пищи.

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.