Лекция 23. Производство кукурузного крахмала

 План лекции:

1.    Технологическая схема производства кукурузного крахмала

2.    Процессы, происходящие на отдельных технологических стадиях производства: при замачивании зерна, выделении зародыша, помола кукурузной кашки, выделении крахмала из крахмальной суспензии, концентрировании глютена.

3.    Получение и использование побочных продуктов из кукурузы

Технологическая схема получения сырого кукурузного крахмала

Сырьем для его производства служит зерно кукурузы, содержащем до 70% крахмала. Кроме крахмала в зерне содержатся такие ценные вещества как белок (10-13%) и жир (6,5%).

Принципиальная технологическая схема производства сырого кукурузного крахмала приведена на рис. 34 и включает следующие основные операции: замачивание кукурузного зерна, дробление его, выделение зародыша, помол кукурузной кашки, отцеживание и промывание на ситах мезги и зародыша, выделение крахмала из крахмальнобелковой суспензии, промывание крахмала.

Замачивание кукурузного зерна

В эндосперме зерна крахмал прочно удерживается кукурузным белком – глютеном. Цель замачивания – размягчение зерна для ослабления и разрыва связей между белком и крахмалом, эндоспермом и зародышем и выведение из зерна в замоченную воду большей части водорастворимых веществ, затрудняющих выделение и очистку крахмала.

Для замачивания зерна используют слабый раствор сернистой кислоты (0,15-0,2%), чтобы исключить прорастание зерна и развитие микроорганизмов. В процессе замачивания зерна (48-50 ч) зерно набухает, под действием кислоты оболочка его становится проницаемой, что ускоряет переход водорастворимых веществ – сахаров, декстринов, аминокислот, частично белков, пектиновых веществ в замоченную воду – кукурузный экстракт.

Кукурузное зерно после замачивания может содержать некоторое количество механических примесей, которые отделяют в гидроциклонах.

Дробление зерна

Кукурузное зерно дробят так, чтобы отделить зародыш, не повредив его. Зародыш – ценная составляющая, содержащая значительную часть жира (до 55%). Поэтому дробление проводят в два этапа во влажной среде. После первого дробления кашку процеживают на дуговых ситах и направляют в гидроциклоны для выделения зародыша. Из гидроциклонов кашка поступает на второе дробление для доизвлечения зародыша.

Выделение и промывание зародыша

Кашка полученная после первого и второго дробления, содержит зародыш, оболочки зерна, крахмал, глютен и водорастворимые вещества. Необходимо максимально извлечь зародыш из кашки вместе с суспензией крахмала, затем отделить его от суспензии ситованием и далее промыть на ситах для полного удаления свободного крахмала. Этот процесс осуществляется на гидроциклонных установках.

Помол кукурузной кашки

Полученная после отделения зародыша кашка представляет собой смесь крупных частиц оболочек зерна, связанных с эндоспермом, дробленого чистого эндосперма, свободного крахмала и белка. Для полного высвобождения крахмала кашку подвергают тонкому измельчению, предварительно отцедив на дуговых ситах свободный крахмал, глютен и часть мелкой мезги. Полученное крахмальное молоко дважды пропускают через капроновые сита и направляют на рафинирование, а сходы – на измельчение. Тонкий помол осуществляют на измельчающих машинах ударного действия.

Промывание суспензий

На современных заводах проводят многократное промывание продукта по принципу противотока, что позволяет минимальным количеством жидкости отмыть максимум свободного крахмала.

Отцеживание крупной мезги и ее трехкратное промывание проводят на дуговых ситах с отверстием диаметром 0,5-0,6 мм. Промытая крупная мезга не должна содержать свободного крахмала более 1,5%.

Мелкая мезга отделяется на капроновых ситах, четырехкратно промывается и поступает на механическое обезвоживание. Содержание свободного крахмала в ней не должно превышать 4%. Затем крахмальное молоко поступает на двухкратное рафинирование на дуговых ситах.

Выделение крахмала из крахмалобелковой суспензии

Рафинированное крахмальное молоко содержит 11-14% сухих веществ, из них 88-92% составляет крахмал, 6-10% - белок (глютен), 0,5-1% - жир, 2,5-5% - растворимые вещества, 0,1% - мелкая мезга, 0,2-0,4% - зола, рН 3,8-4,2.         

Глютен содержится в молоке в виде взвешенных частиц размером 1-2 мкм, плотность его значительно ниже плотности крахмальных зерен. На этом свойстве и основано их разделение на специальных центробежных сепараторах.

Промывание крахмала

Крахмальное молоко после отделения глютена еще содержит некоторое количество примесей, поэтому крахмал дополнительно промывают на вакуум-фильтрах в две или три стадии. Промытый крахмал содержит до 98,7% чистого крахмала. Затем его отстаивают и направляют на получение сухого крахмала и других продуктов.

Получение и использование побочных продуктов из кукурузы

Зародыш. В зерне кукурузы содержится 5-6% жира. Почти весь он сосредоточен в зародыше. Сырой зародыш сушат, измельчают, а затем подвергают первому прессованию на шнековых прессах. Выделенное масло поступает на рафинирование, оставшийся после прессования жмых дробят, подогревают на жаровнях и вторичным прессованием дополнительно выделяют масло.

Кукурузный экстракт. При замачивании зерна кукурузы получают экстракт с содержанием сухих веществ 8-9%, затем его упаривают до 35-40% и используют при производстве кормов. Упаренный до 50% сухих веществ кукурузный экстракт используют при приготовлении антибиотиков и при получении хлебопекарных дрожжей.

Глютен. При выделении крахмала из крахмалобелковой суспензии на тарелочках сепаратора в качестве легкого жидкого схода получают белковую суспензию с содержанием сухих веществ около 1%. Полученную суспензию разделяют на специальном оборудовании на частично сгущенный глютен и хорошо осветленную воду. Затем сгущение глютена ведут на центробежных сепараторах. Далее глютен механически обезвоживают на вакуум-фильтрах или фильтр-прессах. После этого содержание влаги составляет около 70%. Глютеновую воду используют для различных технологических целей.