Курс лекций по "Технология"

      Трехпродуктовая схема кристаллизации сахарозы является типовой.

      Утфель 1 продукта уваривают в вакуум-аппарате из смеси сиропа и клеровки желтого сахара. Процесс уваривания состоит из четырех этапов: сгущение сиропа до перенасыщенного состояния (метастабильная зона перенасыщения, К=1,20-1,25); образование центров кристаллизации ("заводка кристаллов") за счет введения тонко размолотой сахарной пудры; наращивание кристаллов до оптимального размера; окончательное сгущение и спуск утфеля из вакуум-аппаратов. Длительность уваривания утфеля 1 180-210 мин, температура 70-75 градусов, концентрация кристаллов сахарозы в утфеле 50-55 %, массовая доля сухих веществ 92-92,5 %.

      Кристаллы сахара отделяют от межкристального  раствора центрифугированием, при этом образуются первый оттек ("зеленый"), а после промывки кристаллов горячей артезианской водой - второй оттек ("белый"). Кристаллы сахара, имеющие влажность 0,8-1,0 %, инерционным конвейером подаются в сушильное отделение.

      Утфель  второго продукта уваривают из первого и второго оттеков утфеля 1 в течение 300-330 мин до массовой доли сухих веществ в утфеле 93 %, центрифугируют с получением желтого сахара второй кристаллизации и общего оттека.

      Утфель  третьего продукта уваривают из оттека утфеля второго, затем добавляют аффинационный оттек. Длительность уваривания 420-840 мин, массовая доля сухих веществ 93,5-94,0 %. За счет концентрирования несахаров в утфеле последней кристаллизации скорость выкристаллизовывания сахарозы снижается. Для более полного выделения сахарозы вводят дополнительно кристаллизацию охлаждением. Утфель последнего продукта из вакуум-аппаратов направляют в приемную мешалку, а затем в мешалки-кристаллизаторы, в перемешивающие устройства которых подается холодная вода в противотоке к утфелю. Проходя через батарею мешалок-кристаллизаторов утфель за 36-48 часов охлаждается на 30 градусов, что способствует переходу части сахарозы из межкристального раствора в кристаллы. Перед центрифугированием утфель последнего продукта подогревают на 6-8 градусов для снижения вязкости межкристального раствора.

      В процессе центрифугирования утфеля последнего получают желтый сахар и мелассу. По существующей технологии дальнейшее обессахаривание мелассы нецелесообразно из-за высокого содержания несахаров.  
      Меласса является отходом сахарного производства, содержащим около 50 % сахарозы; выход мелассы 5-6 % к массе перерабатываемой свеклы.  
      Кристаллы желтого сахара последней кристаллизации содержат на поверхности пленку мелассы, которая снижает их чистоту. Для повышения чистоты желтый сахар смешивают с разбавленным первым оттеком утфеля 1. Этот процесс называют аффинацией, а полученную массу - аффинационной. Аффинационную массу центрифугируют с отбором аффинированного желтого сахара и аффинационного оттека, который направляют на уваривание утфеля последнего.  
      Аффинированный желтый сахар и желтый сахар второй кристаллизации растворяют соком 2 сатурации до массовой доли сухих веществ 65-70 % (клеровка), смешивают с сиропов после выпарной установки, сульфитируют, фильтруют и направляют на уваривание утфеля 1 кристаллизации.

      Сушка и упаковка белого сахара  

      Влажный сахар после центрифуг инерционным конвейером (для предупреждения слипания кристаллов) подается к ковшовому элеватору, который поднимает сахар в сушильное отделение.

      Высушивание сахара осуществляют в двухбарабанной или однобарабанной сушильно-охладительной установке: при этом горячий воздух, предварительно очищенный и подогретый до 102-105 градусов, подается в прямотоке к сахару, холодный - в противотоке. При перемешивании во вращающемся барабане кристаллы сахара частично истираются и теряют блеск.  
      Сахар высушивают до влажности 0,03-0,14 %, охлаждают до 20-25 градусов, просеивают для отделения комочков и непробеленных частиц, подвергают электро-магнитной обработке и, в зависимости от качества и размера кристаллов, распределяют по бункерам. Сахар из бункеров упаковывают в тканевые мешки вместимостью 50 кг или бумажные пакеты по 1 кг и направляют на хранение.

     Качество  сахара-песка регулируется требованиями ГОСТ 21-94.

     Органолептические показатели сахара-песка

Физико-химические показатели сахара-песка

      Лекция 20.

      Технология  крахмало-паточного  производства

      Производство  картофельного крахмала

      В промышленности крахмал получают из технического картофеля, содержащего много крахмала, мало белка, сахара, клетчатки, устойчивого при хранении. Примерный химический состав картофеля:           

                              Картофель (100 кг)       

                                        /                  \        

        Сухие вещества(25 кг)           Вода(75 кг)

      /           /                        /                   \  
  Крахмал     Зола     Азотистые орган.в-ва       Безазот.органич.в-ва  
    (18кг)         (1 кг)         (2кг)                                  (4 кг)      

      Технологическая схема производства крахмала основана на его нерастворимости в воде, высокой плотности и малом размере частиц.  
      Картофель из буртов, в которых от хранится, или железнодорожных вагонов подают в завод гидротранспортером, в котором он одновременно частично отмывается от грязи. В процессе транспортировки от картофеля отделяются тяжелые и легкие примеси. Окончательно картофель отмывается в моечных машинах в противотоке степлой водой, расход которой составляет 400 % по массе картофеля.

      Измельчают  картофель пилочными картофелетерками. Цель измельчения - максимальное вскрытие клеток картофеля для наибольшего извлечения крахмала; характеризуется коэффициентом измельчения - отношение свободного крахмала к общему, составляет около 93 %. Для лучшего измельчения от картофельной кашки отделяют часть суспензии крахмала, а оставшуюся массу измельчают повторно.

      В полученном крахмальном молочке  содержится клеточный сок картофеля, который быстро окисляется и темнеет под воздействием окислительных ферментов (из аминокислоты тирозина под действием фермента полифенолоксидазы образуются окрашенные вещества - меланины). Кроме того, в соке могут развиваться микроорганизмы. Клеточный сок необходимо отделить на центрифугах, предварительно обработав картофельную кашку сернистой кислотой для предотвращения нежелательных процессов. На большинстве заводов клеточный сок не отделяют, так как это дорогостоящая операция.

      Для выделения свободного крахмала картофельную кашку подвергают промывке на ситах различных конструкций - сотрясательных, дуговых и других. Обработку проводят последовательно 3-5 раз, промывную воду подают в противотоке. Отмытую мезгу, содержащую не менее 3 % свободного крахмала, направляют на корм скоту.

      Крахмальное молоко после отделения мелкой мезги содержит растворимые примеси и мелкую мезгу. Соковую воду с растворенными примесями отделяют на непрерывнодействующих шнековых осадительных центрифугах.  
     Крахмал после центрифуг подвергают рафинированию для выделения из него мелкой мезги. Для этого его разбавляют водой и обрабатывают на ситах с шелковой сеткой не менее N46: мелкую мезгу промывают до содержания крахмала не более 5 % и реализуют на корм скоту, а крахмальное молоко с сит промывки поступает на разбавление кашки после терки.

      Для окончательной промывки крахмала его обрабатывают на системе гидроциклонов: при этом нижним сходом идет суспензия очищенного крахмала, а верхним - жидкая фракция с легкими примесями. Обработку осуществляют в три ступени: после третьей стадии крахмал выходит практически чистым. После этого крахмал обезвоживается и направляется на получение сухого крахмала.  
      Сырой картофельный крахмал вырабатывают марки А влажностью до 40 % и марки Б с влажностью до 52 %. В зависимости от степени очистки крахмал подразделяют на три сорта: 1, 2, и 3.

      Получение кукурузного крахмала

      Основную  массу крахмала получают из зерна кукурузы. Для большинства сортов зерна кукурузы можно принять химический состав (в пересчете на сухое вещество, %): крахмал 70-72; белки 11-13; нерастворимые углеводы 3-5; пентозаны 4-5; клетчатка 2; жиры 5-6; зола 1,5-2,0. При влажности 13-14 % зерно может сохраняться 2 года и более, поэтому кукурузу можно перерабатывать круглогодично.  
      Целью технологии является извлечение из зерна крахмала стандартного качества и наиболее эффективное выделение и использование всех составных частей зерна.

      Зерно перед производством очищают от посторонних примесей и замачивают для уменьшения его прочности и удаления большей части водорастворимых соединений. Замачивание зерна производят в специальных замочечных чанах, соединенных в батарею, в которой процесс протекает непрерывно.  
      В каждом отдельном аппарате осуществляют следующие операции:  
- загрузка свежего зерна и заливание его концентрированной замочечной водой, прошедшей предварительно почти через всю замочечную батарею;

- отбор концентрированной замочечной воды - экстракта;

- замачивание водой, подаваемой из предыдущего аппарата батареи и слив ее в последующий аппарат;

- обработка раствором сернистой кислоты (0,20-0,25 % по газу SO₂) с подогреванием до 50 градусов;

- промывание зерна производственной возвратной водой для удаление с поверхности сернистой кислоты;

- выгрузка замоченного зерна в производство.  
     Полный цикл работы замочечного чана составляет 56-64 ч. Сернистая кислота вводится для следующих функций: препятствует развитию микроорганизмов; создает требуемое значение рН, необходимое для лучшего разделения белка и крахмала; препятствует образованию красящих веществ, повышает белизну крахмала. В процессе замачивания влажность зерна увеличивается до 40-46 %; в экстракт переходит 7-8 % сухих веществ зерна.

     Экстракт  упаривают и используют для производства сухих кормов или в качестве сырья для медицинской и микробиологической промышленности, а зерно направляют на грубое дробление с целью выделения зародыша.  
      Дробление осуществляют путем разделения зерна на 4-5 частей с помощью дисковых дробилок в две ступени. После каждого дробления смесь обрабатывают на гидроциклонах для выделения зародыша.

     Выделенный  из кашки зародыш промывают на дуговых ситах от крахмала, механически обезвоживают, высушивают и используют для получения кукурузного масла.

     Кашка после отделения зародыша и крахмального молока поступает на  
тонкое дробление. Цель тонкого дробления - максимальное высвобождение связанного крахмала при минимальном измельчении оболочек. Используют для тонкого измельчения жернова или ударные мельницы.

     Измельченную  кашку освобождают от свободного крахмала на дуговых ситах путем промывания водой. для выделения крупной мезги используют колосниковые сита с диаметром ячеек 1,0-1,2 мм; для тонкой мезги - шелковые сита N49 или капроновые N55. Отделенную мезгу промывают на ситах в противотоке с водой в 3-5 ступеней, обезвоживают и направляют на корм скоту.  
      С целью рафинирования (отделения мельчайших частиц мезги) крахмальное молоко после грубого и тонкого дробления смешивают и промывают на дуговых ситах с шелковой сеткой N65 или капроновой N71. После рафинирования в крахмальном молоке остаются частицы нерастворимого белка глютена, связанные с мелкими зернами крахмала.