Для переработки картофеля на крахмал используются разнообразные технологические схемы, оснащенные различными видами применяемого для этих целей оборудования. Однако независимо от аппаратурного оформления каждый из этих способов включает стадии производства, которые свойственны всем современным технологиям картофельного крахмала:

хранение картофеля,

подготовка картофеля к переработке,

измельчение картофеля,

выделение картофельного сока и мезги,

очистка крахмала,

утилизация побочных продуктов при производстве картофельного крахмала.

Наиболее эффективной является технология переработки картофеля на крахмал с использованием многоступенчатой гидроциклонной установки. На гидроциклонной установке осуществляются операции разделения тонкоизмельченной картофельной кашки на крахмальную суспензию и смесь мезги с картофельным соком. По техническим характеристикам и технико-экономическим показателям гидроциклонная установка многократно превосходит в совокупности все виды оборудования, применяемого на операциях от начала разделения картофельной кашки до получения очищенной крахмальной суспензии и побочных продуктов в виде смеси мезги и картофельного сока.

Совмещение по новой схеме в одной установке операций разделения и размывки крахмала позволяет в 4-5 раз уменьшить производственные площади под размещение равнозначного по мощности технологического оборудования, а также на 3-4% повысить коэффициент извлечения крахмала из картофеля путем как уменьшения числа ступеней обработки картофельной кашки, так и интенсификации производственного процесса в целом, а также снижения количества сбросов и расхода свежей воды.

Для получения сухого крахмала предусмотрено механическое обезвоживание сгущенной крахмальной суспензии с последующим удалением избыточной влаги методом сушки под воздействием сушильного агента (подогретого воздуха). Схема получения картофельного крахмала рассчитана на комплексное использование всех компонентов перерабатываемого картофеля. Разработаны способы утилизации побочных продуктов - мезги и картофельного сока, одним из которых является получение углеводно-белкового гидролизата и прессованного корма.

Описание и функционирование технологического потока переработки картофеля сухой крахмал

Согласно технологической схеме (рисунок) для производства крахмала, картофель из оборотного склада подается по гидротранспортеру 2 на камнеловушку барабанного типа 3, далее шнеком 4, в котором происходит отделение транспортерной воды, - на бильную мойку 5. Отмытые от грязи клубни поступают через конвейер-водоотделитель 5а на станцию измельчения, где дважды измельчаются в кашку на терках 6, 7. Терка для картофеля представляет собой аппарат, где измельчение осуществляется за счет истирания клубней картофеля специальными зубчатыми пилками, укрепленными на поверхности барабана, вращающегося с большой скоростью внутри металлического корпуса. Картофельные терки комплектуются прижимами и решетками с отверстиями диаметром 2 мм, что обеспечивает высокую степень измельчения. Эффективность работы картофелетерки зависит от окружной скорости пильной поверхности барабана; она характеризуется коэффициентом измельчения, который достигает 90%. При использовании пильчатых терок с окружной скоростью барабана 90 м/с коэффициент измельчения может достигать 95% и более, при этом отпадает необходимость во второй стадии измельчения картофельной кашки.

Картофельная кашка из сборника-накопителя 9 через самоочищающиеся фильтры 10, на которых отделяются различные примеси, подается плунжерным насосом 8 на гидроциклонную установку 11, состоящую из 14 ступеней гидроциклонов, из которых 6 ступеней являются обескрахмаливающими, а 8 - промывными.

Работу гидроциклонной установки для выделения крахмала регулируют таким образом, чтобы поступающая на промывание крахмальная суспензия имела концентрацию 6-8, сгущенный сход с последней ступени - 35-40, а смешанные жидкие сходы с I и II ступеней - 1,0-1,5% СВ. Давление в мультициклоне поддерживают на уровне 0,3-0,4 МПа. Крахмальная суспензия с 13-й ступени гидроциклонов подается на песковый гидроциклон 12 (единичный), затем на рафинировальное дуговое сито 14 для выделения мелкой мезги и далее на 14-ю ступень. Очищенная крахмальная суспензия поступает для обезвоживания до концентрации 64% СВ на установку барабанного вакуум-фильтра 17, откуда сырой крахмал винтовым конвейером 18 направляется в пневматическую сушилку для крахмала 19.

В основу работы сушилок для крахмала пневматического типа положен принцип сушки разрыхленного крахмала в движущемся потоке горячего воздуха; при этом скорость движения смеси крахмал-воздух по сушильному тракту должна быть больше скорости витания зерен крахмала в потоке. Практически сушка крахмала длится доли секунды, т.е. происходит почти мгновенно. Особенности конструкции и работы пневматической сушилки для крахмала, автоматизация сушки позволяют применять воздух, нагретый до высоких температур. Температура сушильного агента калориферов, входящих в состав сушильной установки, составляет 140...150°С, однако крахмальные зерна за счет испарения поверхностной влаги не успевают нагреться выше 60° С.

Разделение сухого крахмала и воздушно-паровой смеси происходит в циклонах; окончательную очистку воздуха от крахмала осуществляют мокрым способом в скруббере 19а.

Высушенный до требуемой (равновесной) влажности крахмал может содержать некоторое количество крупки, образующейся при переработке недоброкачественного сырья, которую отделяют на ситовом аппарате типа бурата 20, разводят и направляют в основное производство для переработки. Очищенный сухой крахмал из бурата затаривается в мешкотару, затем взвешивается на весах 21 и зашивается на мешкозашивочной машине 22.

При утилизации побочных продуктов от производства картофельного крахмала по комбинированной схеме вырабатывается уваренный углеводно-белковый гидролизат и белковый корм. По этой схеме картофельный сок из сборников 28, оснащенных вентилятором-пеногасителем 29, насосом 31 подается для очистки от мезги на сито 32, а затем из сборника 33 насосом 34 откачивается через подогреватель 35 (t=60 С) в коагулятор 36. Отсюда он поступает для отделения белка на дуговые сита 39, 40. Осветленный картофельный сок из сборника 41 направляется на уваривание на трехкорпусную выпарную установку 46, 47, 48 и из неё откачи­вается насосом в сборник 54. Для конденсации паров из третьего корпуса 48 установки используется поверхностный конденсатор 50. Разрежение в выпарной установке и конденсаторе создается вакуум-насосом 53. Конденсат из конденсатора 50 и ловушки 49 поступает в барометрический сборник 51 и насосом 52 откачивается на градирню, где охлаждается и используется вторично для конденсации паров. Конденсат из первого и второго корпусов установки собирается в сборниках 42а и 44.

Наиболее простым способом утилизации мезги и картофельного сока является либо использование их смеси в качестве корма для животных, либо разделение этой смеси на центрифуге 24 на две фракции: мезгу, используемую в качестве корма, и картофельный сок, направляемый в пруд-накопитель для последующего удобрительного полива сельскохозяйственных угодий.

Основные характеристики сырья и готовой продукции при переработке картофеля на крахмал

Для получения высоких технико-экономических показателей в производстве крахмала необходимо перерабатывать картофель высококрахмалистых сортов, что позволяет снизить его расход на получение 1 т крахмала, а следовательно, и его себестоимость. Согласно действующим нормативам, картофель, поступающий на переработку, должен иметь крахмалистость не менее 13, а засоренность после мойки - не более 0,1%.

Крахмал сухой картофельный должен вырабатываться в соответствии с нормативной документацией (НД); к числу основных показателей его качества относятся: цвет, запах, массовая доля влаги (не более 20%) и др.

В нормативной документации, разработанной во ВНИИ крахмалопродуктов, отражены технологические режимы и качество побочных продуктов производства картофельного крахмала: углеводно-белкового гидролизата и белкового корма.

Углеводно-белковый гидролизат - густая коричневая масса, состоящая из элементов:

углеводы (в том числе редуцирующие сахара), % СВ. ..........65-66

протеины, % СВ, не менее...................................... .. 16 (N х 6,25)

минеральные вещества, % СВ.................................... .13-14

Белковый корм имеет следующий состав:

Углеводы, % СВ.. .................................. ............... .....40-41

протеины, % СВ не менее........................................................ 20 (N х 6,25 )

Клетчатка, % СВ..................................................................... 30-32

прочие вещества, % СВ.......................................................... до 10

Углеводно-белковый гидролизат может быть использован в производстве этилового спирта без предварительного упаривания путем добавления на стадию замеса или в качестве биостимулятора при выращивании кормовых дрожжей, либо в хлебопечении как заменитель красного ржаного солода.

Крахмал издавна применяется в кулинарии, в кондитерской промышленности и для других целей. В настоящее время из крахмала вырабатывают разнообразные по свойствам крахмалопродукты. Их используют в пищевой промышленности в качестве заменителей сахара, эмульгаторов, загустителей, стабилизаторов структуры, наполнителей, снижающих калорийность изделий. В кондитерском производстве необходимым сырьем являются крахмальные патоки, обладающие антикристаллизационным действием.

Для удовлетворения спроса на крахмал и крахмалопродукты создаются новые предприятия крахмалопаточной промышленности, увеличиваются ресурсы сырья.

Крахмал получают из запасающих органов растений, в которых он откладывается как резервный углевод. По внешнему виду - это сыпучий порошок белого или слегка желтоватого цвета. Энергетическая ценность 100 г крахмала (в кДж): картофельного - 1251, кукурузного - 1376. Крахмал хорошо переваривается и легко усваивается организмом.

Состав и основные свойства крахмала. В клетках растений крахмал находится в виде плотных образований, получивших название крахмальных зерен. В зависимости от вида растений, внешних условий в период формирования крахмальные зерна различаются строением, формой и размерами. По их внешнему виду при микроскопировании устанавливают происхождение крахмала или его однородность. Крупные зерна картофельного крахмала (от 15 до 100 мкм и более) имеют овальную форму и на поверхности бороздки, концентрически размещенные вокруг глазка - точки или черточки. Мелкие зерна - круглые. Крахмал, состоящий из крупных зерен, отличается более высоким качеством. Зерна крахмала, выделенные из роговидной части эндосперма кукурузы,- многогранные, из мучнистой - круглые. Товарный кукурузный крахмал составляют зерна величиной от 5 до 25 мкм с большим круглым глазком на поверхности. Для пшеничного крахмала характерно присутствие зерен двух фракций: крупных - от 20 до 35 мкм и мелких - от 2 до 10 мкм. Форма их плоская эллиптическая или круглая. Глазок, расположенный в центре, заметен только в крупных зернах. Крахмал ржаной и ячменный сходны по внешнему виду зерен с пшеничным. Рисовый крахмал состоит из наиболее мелких зерен - от 3 до 8 мкм, имеющих многогранную форму.

Плотность зерен крахмала (в кг/м 3): картофельного - около 1,65, кукурузного- 1,61. Масса 1 м картофельного крахмала влажностью 20 % - 650 кг.

Крахмал - природный высокополимер, состоящий из ос-Д-ангидроглюкозных остатков. Общая формула крахмала

Важнейшее свойство крахмала - способность подвергаться гидролизу под действием кислот и ферментов.

В состав крахмальных зерен входят две природные фракции крахмала - амилоза и амилопектин. В амилозе остатки глюкозы соединены в основном а-1,4-гликозидными связями.

Линейная или слабо разветвленная цепь амилозы способна благодаря а-1,4-гликозидным связям закручиваться в спираль с периодом в 6-7 остатков глюкозы. Спиралеобразное строение амилозы обусловливает ее способность образовывать комплексные соединения с йодом и некоторыми другими веществами. Полимеризация макромолекул амилозы различна - достигает 1000-6000 и более глюкозных остатков. Для амилопектина характерна разветвленная структура. В линейных участках остатки глюкозы связаны а-1,4, а в точках ответвлений - а-1,6-гликозидными связями. Степень полимеризации амилопектина значительно выше, чем амилозы.

Свойства этих полимеров различаются. Так, амилоза образует в горячей воде гидратированные мицеллы, но со временем ретро-градирует (осаждается) в виде труднорастворимого геля. Амилопектин набухает в воде и дает стойкие вязкие коллоидные растворы; он препятствует ретроградации амилозы в растворах крахмала. Благодаря способности амилозы образовывать упорядоченные кристаллические структуры из амилозной фракции крахмала получают эластичные пленки. В растворе амилоза окрашивается йодом в чисто синий цвет. Амилопектин дает с йодом фиолетово-красное окрашивание. В крахмале большинства растений на долю амилозы приходится 17-25%. В восковидных зернах кукурузы амилоза почти отсутствует.

В природных крахмалах помимо углеводов содержится 2-4 % Других веществ. Их присутствие существенно влияет на свойства товарного крахмала. В картофельном крахмале фосфорная кислота (0,25 %) образует эфиры с амилопектином и влияет на кислотность крахмала, удерживает катионы щелочных и щелочно-земельных металлов. Щелочные катионы обусловливают прозрачность и повышают вязкость крахмального клейстера, а щелочно-земель-ные снижают прозрачность и вязкость. Злаковые крахмалы содержат жирные кислоты (около 0,6 %), адсорбированные на полиса-харидной фракции. Они влияют на запах и цвет крахмала, ухудшают качество получаемых из него продуктов. В крахмальных зернах содержится аморфный белок. При производстве этих крахмалов, кроме того, частично остаются трудноотделямые примеси азотистых веществ.

Запах крахмала слабый, более выраженный у картофельного, содержащего эфирные масла (0,0001-0,1 %). Крахмал как запасной полисахарид присутствует в растительных клетках в водонера-створимой форме. Поэтому хорошо промытый, не подвергавшийся порче крахмал безвкусен.

Крахмальные зерна имеют кристаллическую структуру, способны к двойному лучепреломлению. Микрокристаллы крахмальных зерен образованы макромолекулами амилозы и амилопектина. На свойства крахмала влияет прочность валентных (водородных, эфирных) связей между ними. Внешний слой крахмальных зерен - оболочка - отличается от внутренних большей плотностью к внешним воздействиям.

В зависимости от строения и степени полимеризации макромолекул, прочности связей между ними, структуры и величины зерен крахмалы разного происхождения различаются по свойствам. Особенно значительны различия между крахмалом картофельным и злаковым - пшеничным, кукурузным и др. Микропористое строение крахмальных зерен обусловливает их высокую сорбционную способность. Благодаря гидрофильным свойствам амилозы и амилопектина крахмальные зерна при тонкопористой структуре очень гигроскопичны, особенно высока гигроскопичность картофельного крахмала.

Крахмал - гидрофильный высокополимер, его зерна набухают в воде. Большая набухаемость зерен также характерна для картофельного крахмала. Набухание сопровождается гидратацией макромолекул, ослаблением и разрушением водородных связей между ними. В холодной воде (до 40-45 °С) крахмал набухает ограниченно, зерна сохраняют первоначальный внешний вид. С повышением температуры крахмал поглощает больше воды, многократно увеличиваются объем зерен и вязкость суспензии. При этом структура зерен разрушается. Более растворимая часть крахмала переходит в раствор. Этот процесс получил название клейстеризации, а температура, при которой крахмальная суспензия приобретает наибольшую вязкость,- температуры клейстеризации. Дальнейшее повышение температуры приводит к снижению вязкости клейстера вследствие нарастающего разрушения связей между макромолекулами, их диспергирования. В табл. 23 указывается температура клейстеризации основных видов крахмала.

Углеводный состав крахмала влияет на вязкость клейстера. Амилозная фракция образует менее вязкие клейстеры, чем амило-пектиновая. Вязкость клейстеров картофельного крахмала значительно выше, чем кукурузного и пшеничного.

Крахмальные клейстеры достаточной концентрации (около 6-8%) после охлаждения переходят в студни, устойчивость которых зависит от способности амилозы к ретроградации. С повышением температуры ретроградация крахмального студня замедляется. Амилоза картофеля имеет меньшую скорость ретроградации, чем кукурузы и пшеницы. Студни из картофельного крахмала сохраняются дольше. Важным свойством студней является их прозрачность, определяемая свойствами амилопектина, наличием связанной с ним фосфорной кислоты, ионов щелочных или щелочноземельных металлов. Студень картофельного крахмала - прозрачный, бесцветный, тягучий; кукурузного - молочно-белого цвета, пастообразный. Для кулинарии более ценен картофельный крахмал, кукурузный - больше применяют в кондитерском производстве, перерабатывают в крахмалопродукты.

Производство крахмала. При переработке сырья вырабатывают сырой крахмал, не пригодный к длительному хранению, затем получают из него сухой крахмал и крахмалопродукты.

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

Технология производства картофельного крахмала

Подготовка сырья к переработке (мойка, отделение посторонних примесей); измельчение клубней; выделение из полученной массы (кашки) картофельного сока и разорванных клеточных стенок (мезги); очистка крахмала от примесей.

Таблица 23

Картофель измельчают методом истирания или тонкого дробления, чтобы вскрыть клетки тканей клубня и высвободить крахмальные зерна. Измельченную массу направляют на центрифуги для отделения сока, способствующего потемнению крахмала, снижению вязкости клейстера, развитию микробиологических процессов. От мезги крахмал отмывают водой на ситовых аппаратах в несколько стадий. Новая технология крахмала основана на применении для разделения измельченной картофельной массы гидроциклонных установок, на которых под действием центробежной силы разделяют водную крахмальную суспензию и смесь мезги с картофельным соком.

На качество крахмала существенно влияет дальнейшая его очистка от мелких частиц мезги, остатков картофельного сока и прочих примесей, в том числе песка. Крахмальную суспензию рафинируют - очищают, пропуская через сита, гидроциклоны (для отделения песка). Крахмал отделяют от жидкости на осадительных центрифугах или гидроциклонах, снова промывают водой для удаления остатков растворимых веществ и механических примесей. На последних стадиях очистки крахмала вводят сернистую кислоту. Этим улучшают цвет крахмала, уменьшают в нем количество крапин - мелких темных включений, различаемых невооруженным глазом. После механического отделения воды получают сырой крахмал с влажностью около 50 %.

Производство кукурузного крахмала состоит из следующих стадий: замачивания зерна; дробления зерна; выделения зародыша; тонкого измельчения частей зерна; выделения и промывания мезги; разделения крахмала и белка; промывания крахмала.

Очищенное от примесей зерно замачивают в 0,2-0,3 %-ном растворе сернистной кислоты при температуре около 50 °С для размягчения и извлечения из него экстрактивных веществ. Замоченное зерно дробят на крупные части, водой вымывают свободный крахмал и отделяют зародыш, используемый для выработки кукурузного масла. Путем тонкого измельчения оставшихся частей зерна освобождают связанные крахмальные зерна. Полученную кашку промывают водой, отделяя мезгу на ситах. Образующееся при промывании кашки молоко является полидисперсной суспензией из зерен крахмала, глютена (нерастворимого белка), водного раствора экстрактивных веществ кукурузного зер«а, мелких частиц мезги и песка. Наиболее сложно отделить от зерен крахмала глютен, частицы которого меньше крахмальных зерен. Для этого применяют центробежные сепараторы, флотационные машины. Растворимые вещества удаляют, промывая крахмал на вакуум-фильтрах или шнековых центрифугах.

Для предотвращения развития микробиологических процессов в крахмальной суспензии должно содержаться не менее 0,1 % сернистой кислоты. В хорошо промытом крахмале не должно оставаться более 0,35-0,50 % нерастворимого белка, 0,10-0,15% золы и 0,05-0,1 % общих растворимых веществ. Эти примеси ухудшают качество продуктов, вырабатываемых из крахмала.

Разновидностью кукурузного крахмала является амилопектиновый, вырабатываемый из восковидных сортов кукурузы. Этот крахмал по своим свойствам близок к картофельному. Его используют в пищеконцентратной, кондитерской и других отраслях пищевой промышленности как стабилизатор и загуститель продуктов.

Производство пшеничного крахмала состоит из следующих операций: смешивания муки с водой; разделения крахмала и клейковины; очистки крахмала от примесей; освобождения клейковины. Крахмал вымывают из клейковины в тесте или разделяют суспензию, основываясь на разности плотностей крахмала и клейковины.

Сырой крахмал перед высушиванием дополнительно промывают, механическим обезвоживанием доводят влажность до 32- 38 %. Избыточную влагу крахмала удаляют до ее равновесного содержания высушиванием подогретым воздухом, предварительно освобожденным от пыли и других примесей. Условия сушки значительно влияют на качество готового крахмала. Крахмал, нагреваемый выше 45-50 °С, дает клейстеры пониженной вязкости. При температуре 60-70 °С сырой крахмал может клейстеризоваться, а при 80 °С зерна сухого крахмала растрескиваются и теряют блеск (люстр).

Высушенный крахмал просеивают для отделения крупки (слипшихся оклейстеризованных зерен), крупных комочков, случайных примесей и пропускают через магнитные сепараторы. Готовый крахмал упаковывают или хранят без тары в силосах - специальных емкостях.

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.

Крахмал картофельный. Производство картофельного крахмала, технология

Основная задача производства картофельного крахмала - мак­симальное извлечение крахмала путем разрыва наибольшего чис­ла клеток клубня и дальнейшая очистка крахмальных зерен от нерастворимых и растворимых примесей. Весь процесс такого производства складывается главным образом из механических операций и основан на двух свойствах зерен крахмала: нераство­римости их в холодной воде и малых размерах при сравнительно большой плотности.

Рассмотрим схему получения сырого картофельного крахмала.

Клубни картофеля хорошо отмывают от почвы в специальных мойках, отделяя при этом солому, камни и другие загрязнения. Чистые клубни измельчают на терках или измельчающих маши­нах ударного действия. Полученную кашку обрабатывают на осадительных центрифугах для получения концентрированного кле­точного сока. Кашку после центрифуг разбавляют жидким крахмальным молоком с сит, на которых промывалась мелкая мезга, и направляют на два первых сита, последовательно отмывающих крахмал от мезги.

С сит кашку направляют на окончательное истирание во вто­рую измельчающую машину, отмывают от свободного крахмала, а полученную мезгу направляют на механическое обезвоживание и использование в качестве корма. На последнее промывное сито для мезги поступает возвратная производственная вода после про­мывания крахмала.

Крахмальное молоко, полученное после промывания кашки поступает для отделения соковой воды на шнековые (осадительные) центрифуги. Соковую воду удаляют в ловушки, а сырой крах­мал, разбавленный свежей водой, в виде молока направляют на рафинирование в специальных ситовых аппаратах с тонкой капро­новой сеткой, отделяющей мелкие частички мезги. Мелкую мезгу обычно отдельно промывают также на ситах с капроновой сеткой, и полученное жидкое крахмальное молоко направляют для разбав­ления кашки после второго выделения клеточного сока. Мезгу ис­пользуют при производстве корма.

В рафинированном крахмальном молоке еще содержатся в не­большом количестве остатки растворимых веществ и мельчайших: частичек мезги. Поэтому его направляют на операцию окончатель­ной очистки - промывание в непрерывно действующих гидроцик­лонных станциях. Здесь получают чистый сырой крахмал и часть крахмала с пониженным качеством. Последний перерабатывают отдельно для получения крахмала низких сортов или после тща­тельной дополнительной очистки возвращают в основную схему перед рафинированием крахмального молока.

Качество сырого картофельного крахмала должно соответство­вать требованиям отраслевого стандарта ОСТ-18-158-74. В соот­ветствии с этим стандартом различают две марки сырого крахма­ла по содержанию в нем влаги: А (38-40%) и Б (50-52%). Кро­ме того, по качеству крахмал каждой марки подразделяют на три сорта - I, II и III . Крахмал I и II сорта должен иметь однородный белый цвет и запах, свойственный крахмалу (не до­пускается наличие постороннего запаха). Крахмал III сорта может быть сероватым, без прожилок и вкраплений. В нем допускается слабо-кислый, но незатхлый запах.

Вследствие высокой влажности (38-52%) сырой картофель­ный крахмал является полуфабрикатом, и его перерабатывают, получая такие виды готовой продукции, как сухой крахмал, бес­кислотные декстрины, модифицированные крахмалы, крахмальное саго, различные патоки, глюкоза.

Для получения высококачественной готовой продукции хоро­шее качество сырья (сырого картофеля) имеет очень большое, а иногда и решающее значение. Белый цвет крахмала важен при применении его как вспомогательного материала в текстильной, бумажной, полиграфической, пищевой и друшх отраслях промыш­ленности. Большое значение для многих производств имеет вяз­кость крахмального клейстера, получаемого при нагревании смеси крахмала с водой. Особенностью картофельного крахмала, отли­чающей его от многих других крахмалов, является высокая начальная вязкость крахмального клейстера. Однако при неправильном ве­дении технологического процесса вязкость такого клейстера может сильно уменьшиться. Главное влияние на это оказывают длитель­ное пребывание крахмальных зерен в воде, содержащей значитель­ную концентрацию клеточного сока, наличие растворенных солей кальция и магния (жесткость воды) и некоторые другие факторы. Сырой крахмал сохраняется плохо из-за высокого содержания влаги. Поэтому сразу после выработки целесообразно обезвожи­вать его (на центрифугах), а затем или немедленно высушить или перерабатывать для получения других видов готовой продукции.

Выход крахмала больше всего зависит от крахмалистости картофеля и качества его измельчения. Поскольку, картофель теряет при хранении значительное количество крахмала, его перерабатывают как можно быстрее, не допуская хранения в весенние месяцы. Поэтому обычный сезон переработки картофеля продолжается 180-200 дней - с сентября по март. В весенне-летние месяцы картофель перерабатывают со значи­тельно худшими показателями. Следует стремиться довести дли­тельность сезона переработки до 120 дней.

Кукурузный крахмал. Технология производства кукурузного крахмала

Целью процесса производства сырого кукурузного крахмала является максимальное извлечение этого полисахарида из зерна в возможно более чистом виде и с минимальным изменением его природных свойств, проведение эффективного разделения и под­готовки к переработке других ценных составных частей зерна, зародыша, оболочек, белковых веществ и растворимых соедине­ний.

Эта цель достигается в производстве путем использования следующих методов воздействия на зерно и промежуточные про­дукты, получаемые при его переработке:

• химического, физического и биологического с целью размягче­ния зерна в процессе замачивания для облегчения последующего разделения его на компоненты;

• многоступенчатого мокрого измельчения зерна с сохранением целого зародыша, минимальным разрушением оболочек зерна и максимальным освобождением из клеток зерен крахмала;

• выделения и промывания зародыша и оболочек мокрым сито­ванием;

• разделения разных по плотности и размеру частиц белка и зе­рен крахмала под действием центробежных сил с помощью бы­строходных центробежных сепараторов.

В производстве кукурузного крахмала протекают различные микробиологические процессы. В одном случае, при замачивании зерна, направленное молочнокислое брожение не только не ме­шает, но и помогает производству, однако в других, например при измельчении зерна, ситовании и разделении крахмала и бел­ка, развитие микрофлоры затрудняет работу, ухудшает качество готовой продукции.

Производство кукурузного крахмала включает следующие ос­новные технологические операция (схема):

• замачивание зерна в теплом растворе разбавленной сернистой кислоты с целью размягчения зерна и удаления из него основной части растворимых веществ;
• дробление замоченного зерна с целью выделения зародыша;
• выделение и промывание зародыша;
• тонкое мокрое измельчение зерновой кашки для освобожде­ния связанных зерен крахмала, заключенных в клетках эндо­сперма;
• выделение из крахмальной суспензии частиц оболочек зерна и стенок клеток эндосперма, отделение от них свободного крахма­ла промыванием и мокрым ситованием;
• разделение крахмало-белковой суспензии с целью выделения взвешенных белковых веществ;
• промывание крахмала для очистки его от остатка растворен­ных в основном азотистых веществ.

http://carbofood.ru/starch-technology/

Крахмал - достаточно популярный продукт в нашей местности. Он нашел свое широкое применение, как в пищевой промышленности, так и в других сферах. На основе крахмала изготавливается многие пищевые продукты, а также клей, краски, полимеры и другие товары. Среди высокой конкуренции данного бизнеса важно выделиться. Наиболее выгодно закупить современную производственную линию, которая позволит создавать сырье четырех сортов: экстра, высший, первый, второй. Таким образом, вы сможете предъявить покупателям широкий ассортимент продукции и позволите закупать определенные сорта продукта для реализации различных целей.

Крахмал можно создавать на основе многих продуктов - картофель, пшеница, кукуруза. Но наибольшей популярностью пользуется именно картофельный крахмал. Свойства, которого позволяют создавать многие продукты. Таким образом, лучше приступить к старту бизнеса именно из картофеля, а потом, когда производство и сбыт продукции будет налажен, можно будет приступить к производству крахмала из другого сырья.

Аренда помещения.

Для производства крахмала не стоит арендовать большие производственные площади. Вполне достаточно 70-80 м2 для грамотной организации как складских, так и производственных помещений. При выборе помещения важно ориентироваться на ряд весомых моментов. В первую очередь - это повышенные требования к пожарной безопасности. Мелкие частички крахмала могут легко воспламеняться при соприкосновении с открытым огнем. Поэтому, важно, чтобы были учтена все техника противопожарной безопасности. Особенно этот вопрос важен на производственном этапе сушки изделий. Также данное производство требует организации и оборудования собственных водоочистных стоков.

Месторасположение такого производственного помещение должно быть выбрано за городом. Наилучший вариант - это район сельской местности с возможностью получать картофель практически сразу с полей после сборки урожая. Дальнейшее хранение картофеля будет производиться в складских помещениях. Для хранения картофеля помещение должно быть чистым, с пониженным уровнем влажности воздуха и обязательно обеззараженным для предупреждения появления вредителей. Стоимость помещения такого типа будет составлять около 600 $.

Оборудования для производства крахмала.

Современная линия по изготовлению крахмала позволяет создать продукт четырех сортов, что автоматически может привлечь внимание потенциальных потребителей. Такая линия позволяет свести к минимуму необходимость вложения ручного труда и позволяет получить высококачественное сырье на выходе. Основными составляющими производственной линии являются:

1. Специальная мойка (она не только очищает картофель, но и играет роль камнеловушки) - 8 тыс. $;

2. Терка промышленного образца - 8 тыс. $;

3. Сборник и накопитель для кашицы - 20 тыс. $;

4. Центрифуга - 19 тыс. $;

5. Сушка вакуумная - 23 тыс. $;

6. Упаковочное оборудование - 11,5 тыс. $.

Стоимость такого оборудования составляет почти 90 тыс. $.

Но выбирая такое оборудование можно значительно снизить стоимость оплаты труда рабочих и снизить количество штата сотрудников.

Персонал.

Для работы на среднем предприятии потребуется штат работников в количестве не менее 12 человек. Это будут операторы на линию, кладовщики, грузчики, водитель, охранник, бухгалтер, наладчик производственной линии. Организацией труда данных рабочих будет заниматься как начальник производства, так и владелец бизнеса, если имеются соответствующие навыки. Работать лучше всего в две смены. К выбору персонала необходимо ориентироваться как на опыт работы и образования, так и на навыки, полученные в период производственного процесса. Средняя зарплата рабочих будет составлять около 250 $. Всего на оплату труда необходимо выделить не менее 3 тыс. $.

Сырье.

В качестве сырья будет выступать картофель, высокого качества и не поврежденный вредителями. Можно использовать как большие, так и маленькие клубни определенных сортов картофеля с высоким содержанием крахмала в сырье. Важно использовать только свежие и хорошо выспевший продукт, тогда вы получите максимальный процент крахмала с каждой единицы сырья.

Дополнительно необходимо закупить такой компонент для производства крахмала, сульфат натрия. Чтобы изготовить одну тонну крахмала сорта экстра необходимо вложить не менее 4 тыс. $ в закупку сырья высокого качества.

Производство крахмала требует развитой рекламной деятельности в силу повышенной конкуренции среды. Создание собственного сайта повлечет за собой покупателей в промышленной сфере и торгующих организаций мелкого и среднего уровня. Выполнение наружной рекламы в производственной зоне охватит обязательно эту зону потребителей.

Печатные публикации позволят потребителям больше узнать о вашем продукте, и обязательно привлечет их внимание. Но, чтобы поймать крупного клиента необходимо выходить как на межгородской, межобластной, межгосударственный уровень. Представляя свой товар на выставках и семинарах можно привлечь внимание крупного и постоянного потребителя, а также больше узнать о конкурентах. В рекламу необходимо вложить не менее 500 $.

Основные расходы.

Основными ячейками для создания бизнеса по производству являются:

1. Аренда помещения - 600 $;

2. Оборудование - 90 тыс. $;

3. Персонал - 3 тыс. $;

Всего на открытие собственного бизнеса по изготовлению крахмала необходимо располагать суммой в 98 тыс. $.

Расчет прибыли и период окупаемости вложений.

Килограмм картофельного крахмала на рынке стоит около 1,2 $. Это оптовая стоимость. Производительность крахмала в 1-1,5 тонны в час повлечет за собой около 55 тыс. $ в месяц. За вычетом всех ежемесячных трат - закупка сырья, оплата труда рабочих, оплата аренды, коммунальных, чистая прибыль будет составлять около 30 тыс. $. При условии 100 % сбыта продукции можно полностью окупить бизнес за 5-6 месяцев. Но, на практике, стоит рассчитывать на период не менее 12 месяцев.

Основные потребители и развитие направления.

Основными потребителями будут являться малые, средние и крупные торгующие организации, промышленные предприятия: пищевые и не пищевые. Выбирая отрасль для развития бизнеса можно действовать в направлении создания крахмала из другого вида сырья. В дальнейшем стоит задуматься о производстве модифицированного крахмала, но для этого придется произвести ряд лабораторных исследований.