. Технологічний комплекс отримання сирого кукурудзяного крохмалю.
При вологості 13-14 % зерно кукурудзи може зберігатися до двох і більше років. Завдяки цьому кукурудзу можна переробляти цілий рік.
Метою технології є максимальне вивільнення із зерна крохмалю стандартної якості і найбільш ефективний розподіл, використання всіх інших складових частин зерна, тим самим забезпечуючи комплексне використання сировини.
Виробництва крохмалю із кукурудзи включає в себе наступні основні етапи: очищення зерна від домішок, замочування, подрібнення і виділення зародка, подрібнення кашки, виділення із кашки крохмалю, промивання і сушіння крохмалю.
Замочування зерна - одна з найбільш важливих і складних операцій у виробництві кукурудзяного крохмалю. ЇЇ ціль - підготувати зерно для поділу його на складові частини в наступних операціях і добувати з зерна приблизно дві третини розчинних речовин.
Узагальнена функціональна схема виробництва кукурудзяного крохмалю приведена на рис. 3.7. Перед процесом замочування зерна кукурудзи, її необхідно обов’язково очистити від домішок.
Замочування зерна
Очищене від домішок зерно кукурудзи надходить у відділення для замочування. Метою цієї операції являється розм'якшення зерна, що в свою чергу полегшує відокремлення крохмалю, оболонок та зародка. А також у процесі замочування виводиться значна частина розчинних речовин кукурудзи, які утруднюють відокремлення крохмалю — цукрів, декстринів, амінокислот, білків, золи тощо. У процесі замочування знижується механічна міцність зерна, екстрагуються розчинні елементи зерна.
Замочування провадять сірчистою водою в замочувальних апаратах, місткісткість яких становить 50...130 м3. Розчин сірчистої води одержують насиченням води сірчистим ангідридом, одержаним під час спалювання сірки в спеціальних печах. Чани мають циліндроконічну форму, виготовляються з дерева, сталі, алюмінію або залізобетону. Нижня частина має розвантажувальний люк і боковий отвір для відведення екстракту, які перекриті решітками із щілинами. Чани групують у батареї об'ємом на 10... 16 діб роботи і з'єднують трубопроводом і жолобами.
|
Рис.3.7. Узагальнена функціональна схема виробництва кукурудзяного крохмалю |
Для замочування зерна застосовується протитечійний метод екстракції. Свіжий розчин сірчистої кислоти надходить в останній, або по іншому хвостовий апарат батареї, з якого передбачається вивантаження. Протягом кількох хвилин залиту воду перекачують через чан, забираючи її знизу і подаючи нагору. Цей спосіб називається "циркуляцією на себе". Після циркуляції розчин подається в наступний апарат. Після цього зерно з хвостового апарата вивантажується. Розчин таким чином перекачується з апарата в апарат назустріч кукурудзі, що надходить. Поступово концентрація розчинних речовин в екстракті збільшується і, нарешті, екстракт надходить у чан, в який завантажена свіжа кукурудза (головний апарат). Звідси екстракт відбирають з концентрацією сухих речовин 7...9 %. Для підтримання температури екстракції в чанах 48...50 °С екстракт періодично підігрівають в теплообмінниках. Час екстрагування 48...50 годин. Під час замочування у зерні кукурудзи проходять складні фізико-хімічні процеси. Із зерна в замочувальну воду переходить близько 70 % мінеральних солей, 40 % розчинених вуглеводів і 13 % розчинного білка. Всього в замочувальну воду переходить 7... 10 % сухих речовин зерна. Під дією сірчистої кислоти зерно розм'якшується і набухає, а білок денатурується. Підготовлене таким чином зерно подається гідравлічним транспортером на наступні не менш важливі операції - подрібнення і відокремлення зародка.
Подрібнення зерна
Зерно після відділення екстракту направляється в бункер перед дробарками. Ціль дроблення - шляхом поділу зерна на 4-5 частин відокремити з нього зародок і виділити якнайбільше крохмалю. Для цього застосовують дискові дробарки. Робочими органами є два диски, один нерухомий (у центр його подається замочене зерно і крохмальне молоко), а другий диск приводиться в обертання. Ступінь дроблення зерна регулюється зазором між дисками. На робочих поверхнях дисків концентрично розташовані ряди виступів у вигляді усічених пірамід, які й дроблять зерно.
Процес подрібнення здійснюється з допомогою обладнання, що називають дробарками. Перед подрібненням зерно надходить у накопичувальний бункер, звідки спрямовується на дробарки. Бункер призначений для рівномірної подачі зерна кукурудзи у дробарку, тобто для забезпечення ефективної її роботи. Для відокремлення поверхневої вологи використовують дугові сита. Основна мета подрібнення полягає у відокремленні із зерна зародка. При цьому вилучається також до 25 % крохмалю.
Відокремлення зародку
При процесі замочування кукурудзи, послаблюється зв'язок зародку з ендоспермом. Завдяки цій операції зародок стає еластичним і майже не подрібнюється, що сприяє його подальшому вилученню на сепараторах або гідроциклонах.
Суміш дробленого зерна і крохмального молока з першої дробарки надходить на першу стадію відокремлення зародка, яку проводять на гідроциклонах. Для виділення з кашки 90-97 % зародка необхідне послідовне дворазове дроблення і дворазове відділення зародка. Додатково зародок очищається від залишку кашки на гідроциклоні, на дугових ситах відокремлюється від крохмального молока, 2-3 рази відмивається від вільного крохмалю зворотною виробничою водою. Потім зародок механічно збезводнюється, висушується і використовується як сировина для одержання з нього кукурудзяної олії. Він містить у перерахуванні на суху речовину 50 % жиру. Молоко, відділене при промиванні зародка, додається до замоченої кукурудзи перед дробленням.
Тонке подрібнення мезги
Після дворазового подрібнення зерна кукурудзи і вилучення з нього паростків одержана маса складається із крохмалю, великих частинок ендосперму, глютену. Щоб вилучити крохмаль, що зв'язаний із некрохмалистою частиною зерна, потрібно піддати кашку подальшому подрібненню.
Кашка після відділення зародка на дугових ситах відокремлюється від першого крохмального молока і надходить на тонке здрібнювання. Подрібнення мезги здійснюється на жорнах або млинах.
Метою тонкого здрібнювання є максимальне вивільнення зв'язаного крохмалю, але при мінімальному здрібнюванні оболонок, де крохмалю порівняно мало. В даний час для цієї мети служать ударні млини, що являють собою дискові подрібнюючі машини, обладнані рухомими і нерухомими пальцями з особливо міцної сталі. Кашка надходить у центр між дисками, відкидається на пальці, піддається могутнім багаторазовим ударам пальців, що і вивільняє зв'язаний крохмаль.
Фільтрування і промивання крохмалю
Продукт, одержаний після подрібнення кашки, містить вільні зерна крохмалю, білки, частини глютену, клітковину.
Здрібнена кашка надходить на відділення вільного крохмалю шляхом відмивання його на ситах. Спочатку на дугових ситах відокремлюють крохмальне молоко від мезги, потім мезга відмивається від вільного крохмалю на ряді сит. Промивання мезги здійснюють по протитоковій схемі. Відмита мезга надходить на зневоднювання і виробництво кормів.
Глютен - це частки нерозчинного білка з невеликою кількістю дрібних зерен крохмалю. На кукурудзяно-крохмальних заводах для відділення глютена застосовуються могутні сепараторні станції, де встановлена кілька десятків сепараторів.
Глютен після концентрування надходить на механічне зневоднювання і потім на висушування, після чого використовується у виробництві корму або на інші цілі.
Крохмаль, що містить залишки розчинних речовин, надходить для їхнього видалення на промивання. Промивається крохмаль 1-2 рази шляхом розведення його теплою водою (40-45 °С), зневоднювання відбувається на вакуум-фільтрах.
Крохмаль сирий, що надходить на подальшу переробку, повинний мати не більш як 0,1 % розчинних речовин, а для виробництва патоки і глюкози в ньому не повинно бути понад 0,01 % розчинного білка.
Крохмальне молоко після відділення глютена ще містить деяку кількість домішок. Тому крохмаль додатково промивають на вакуум-фільтрах. Промитий крохмаль направляють на виробництво сухого крохмалю, крохмальної патоки, кристалічної глюкози, використовують для виготовлення модифікованих крохмаяів і декстрину.
Сирий крохмаль має вологість 40-52 %, з якої приблизної2-15 % вільної і 35-38 % сорбційно-зв'язаної вологи. Вільна волога видаляється механічно - центрифугуванням, інша - сушінням. Висушують крохмаль у сушарках різних систем, використовуючи теплоносій - підігріте повітря.
Крім крохмалю з кукурудзи одержують олію, вона міститься в зародках у кількості 5-6 % до маси сухих речовин. При замочуванні зерна кукурудзи одержують екстракт, який випарюють і направляють на виробництво кормів, антибіотиків, на одержання хлібопекарських пресованих дріжджів. При поділі крохмале-білкової суспензії, крім крохмалю, одержують рідкий сход, що йде на виділення глютена. Жмих кукурудзяний - гарний корм, що складається з мезги і глютена.
Таким чином, переробка кукурудзи на крохмаль - приклад організації безвідходного виробництва, коли сировина комплексно використовується.
Окремі складові відокремлюють із складної суспензії фільтруванням, тобто пропусканням суспензії через сита, які розподіляють суспензії за розміром частинок на окремі фракції. Просіювання дає можливість відокремити крохмаль від великої та дрібної мезги. Для вилучення більш легких частинок глютену та інших домішок застосовують центрифугування. Принцип розподілу на центрифугах ґрунтується на різниці густини компонентів суспензії. Густина крохмалю 1610, мезги — 1300 кг/м3. В сепараторах крохмаль з більшою густиною легко відокремлюється від частинок глютену і мезги з меншою густиною.
Для підвищення ступеня розподілу суспензію послідовно обробляють на кількох сепараторах. Одержане крохмальне молоко додатково очищають на вакуум-фільтрах або гідроциклонах. Вихід крохмалю становить від 60 до 66,6% від маси сухої кукурудзи.