Комплексная переработка крахмалосодержащего пищевого сырья

КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКА  КРАХМАЛОСОДЕРЖАЩЕГО ПИЩЕВОГО СЫРЬЯ  

    Данный технологический процесс позволяет перерабатывать крахмалосодержащие растительное сырьё : пшеницу, рожь, овёс, горох, ячмень, кукурузу, фасоль, бобы, картофель, крахмалосодержащие отходы других пищевых производств и т. п..    

 Для Западно-Сибирского  региона наиболее актуальна комплексная  переработка такого крахмалосодержащего  сырья, как картофель. Содержание  крахмала в различных сортах  картофеля колеблется от 8 до 21%. Среднее  содержание крахмала в распространённых  сортах составляет от 9 до 11%. Отметим,  что для переработки картофеля  традиционным способом содержание  в нём крахмала должно быть  не менее 14%. В процессе переработки  картофеля  на крахмал современными технологиями сухое вещество распределяется : крахмал - 62%, мезга -18,9%, соковые воды - 19,1%. При извлечении крахмала на уровне 67 - 75%  и с учётом того, что в отходы уходят соковые воды и мезга, потери ценных питательных веществ в целом составляют 45 - 55%. Причём картофельный сок, содержащий полноценные белковые вещества, аминокислоты, углеводы, микроэлементы ( медь, марганец, йод, бром и др. ), а также витамины группы В, С, РР, в настоящее время не утилизируется и является источником загрязнения окружающей среды.    

 Предлагаемая технология  переработки картофеля включает  в себя основное производство  картофельного крахмала со сниженным  расходом свежей воды (в 4 раза), утилизацию смеси мезги и картофельного  сока путём ферментативного гидролиза  с получением углеводно-белкового  продукта для пищевой микробиологической  промышленности. Вторичная технология  связана с оригинальной переработкой крахмалсодержащего сырья на спирт. Эта технология изложена также в наших рекламных материалах.    

 Оригинальность технической  схемы и конструкций оборудования, использование оборотной крахмалсодержащей  воды, технологий получения белково-углеводного  кормового продукта позволяет  сделать вывод о целесообразности  применения данного технологического  процесса непосредственно в хозяйствах, где производится картофель и  имеется животноводство для потребления  кормового продукта. Предлагаемая  схема обеспечивает получение  крахмала высокого качества при  коэффициенте извлечения 85% и полной  утилизацией отходов. 

 

Схема производства картофельного крахмала.    

 Схема производства картофельного крахмала из диспергированного крахмалсодержащего сырья, предлагаемая в нашем варианте, позволяет снизить, по сравнению с традиционной схемой с развариванием сырья, капитальные затраты на стадии строительства производства и на основных средствах на 60%, а в дальнейшем эксплуатационные расходы на 40%. Кроме того, энергетические затраты в предлагаемом варианте с учётом технологической схемы производства углеводно-белкового гидролизата на 40% меньше. Экономия средств на производстве крахмала позволяет создать “ бесплатно “ производство спирта в пределах 30% картофельного сырья, который может быть использован на месте на различные нужды.    

 Непрерывная схема  имеет следующие преимущества :

• непрерывность и небольшая длительность процесса (около 2-х часов);
• получение сырого крахмала высокого качества (первого сорта);
• значительное ( до 40% ) уменьшение технологической площади.

 

     Недостатками данной схемы  являются :

• большой расход технологической воды ( 4 м ³ /т ) крахмала;
• отсутствие цепей переработки отходов производства;
• относительно низкий технический уровень реализации технологического процесса, что определяет низкий коэффициент извлечения крахмала ( 60% ).

 

      Шведская технологическая  схема.    

 Отличается применением  нового технологического оборудования  – центробежно-лопастных сит,  сепараторов и пурификаторов. По технологии Де Лаваля, мытый картофель после измельчения смешивается с промывной водой и подается на центробежно-лопастное сито. Отцеженное на первом центробежно-лопастном сите крахмальное молоко самотеком поступает в сборник молока, где смешивается с отцеженным на четвертом центробежно-лопастном сите, жидким крахмальным молоком и перекачивается во второе центробежно-лопастное сито. Полукашку смешивают со сходами сепараторов второй группы и с мелкой мезгой с сотрясательных сит, а затем дополнительно измельчают и направляют в третье центробежно-лопастное сито. Таким образом реализуется  встречно-поточная схема по крахмальному молоку, что значительно сокращает расход воды. Технологическая схема с применением нового оборудования позволяет при переработке свежего картофеля крахмалистостью 16,5% получить крахмала около 90% от исходного веса картофеля. Дальнейшее совершенствование схемы возможно в направлении замены сит барабанно-струйными ситами, а желоба – на гидроциклоны.    

 Описание схемы 2 переработки  картофеля на фабриках картофелепродуктов. Картофель отмывают в вибрационно-барабанной моечной машине, устанавливаемой перед картофелечисткой. Очищенный картофель направляют на дополнительную очистку, сульфитацию и расфасовку. Отходы картофелечистки и доочистки поступают в молотковую дробилку, а из нее в терочную машину. Вторично измельченную массу картофеля пропускают через ситовые устройства агрегата АПЧ-10, где ее разделяют на крахмальную и мезговую суспензии. Мезгу обезвоживают и реализуют как корм, а крахмальную суспензию промывают, рафинируют, обезвоживают и после центробежно-сушильной установки направляют на склад.    

    Предыдущие технологические схемы не имеют комплексности переработки сырья.    

 Наиболее распространенная  схема комплексной переработки  картофеля осуществляется на  предприятиях, производящих очищенный  (сульфитированный) и гарнирный картофель, крахмал, корм  из мезги. В среднем, из каждой тонны картофеля, поступающего в производство, получают 650 кг очищенного  (сульфитированного ) или 145 кг гарнирного картофеля, 60 кг крахмала и 300 кг корма из мезги влажностью 90% при коэффициенте извлечения крахмала из очисток 80%.    

 Описание оригинального  технологического процесса комплексной  переработки картофеля.    

 Предлагаемый технологический  процесс (схема 3) переработки  картофеля включает следующие  взаимосвязанные производства :

1. Получение очищенного картофеля                               - 10%;
2. Получение гарнирного картофеля                                - 15%; 
3. Получение картофельных кубиков (или чипсов)       - 8%;
4. Получение крахмала                                                         - 14%;
5. Получение спирта пищевого                                            - 20 - 25%;
6. Углеводно-белкового гидролизата                                - 16 - 17% ;
7. Получение сухого корма                                                    - 14 - 15%.

 

     При необходимости может  быть организовано вспомогательное  производство солода, используемого  в процессах получения спирта  и углеводно-белкового гидролизата. Для производства солода используется зерновое сырье из расчета 3% от веса перерабатываемого картофеля.     

 Процентное соотношение  выпускаемой продукции может  изменяться в необходимых пределах. Производство   спирта  может  быть  организовано   без   использования   солода,  а  с применением кислотного гидролиза. После отделения растворимых веществ картофельная кашка поступает в смеситель непрерывного действия, где разжижается раствором кислоты, предназначенной для гидролиза. В процессе используется 60% соковой воды картофеля, что значительно  сокращает  потери   сбраживаемых  веществ.     

 Преимущества бессолодового способа производства спирта заключаются в следующем:     

1.Исключается производство  солода и солодового молока, что  снижает расходы эксплуатационные  и   снижает    себестоимость одного декалитра спирта на    ~ 20%.     

2. Сокращаются сроки сбраживания  почти в 2 раза, что сокращает длительность цикла производства спирта на 25-30 часов.     

3. Устраняются значительные  потери при осахариваниии и ликвидируется основной источник  инфекции.     

4. Создаются предпосылки  для внедрения метода непрерывного  сбраживания заторов.      

 Окончательный выбор  способа производства спирта  осуществляется из результатов  технико-экономических расчетов. Конструктивное  оформление предлагаемой комплексной  переработки картофеля выгодно  отличается от традиционного  аппаратного оформления применением  оригинальных устройств – термодиспергаторов-активаторов.

 

 

     Термодиспергаторы-активаторы являются аппаратами многоцелевого назначения. Они осуществляют диспергацию компонентов смеси, смешение их с целью достижения однородности, нагревания их, механоактивизацию компонентов, перекачку получаемой сырьевой массы (картофельной кашки и т. п.). В результате одновременного протекания указанных технологических операций,  в частности, при получении спирта, осуществляется дробление сырья, разваривание с окрахмаливанием, осахаривание крахмалсодержащего сырья. Благодаря наличию явления механоактивации процесс разваривания – окрахмаливания – осахаривания  протекает мягко при температуре 50-60⁰С , что сокращает энергетические затраты ориентировочно на 50%; исключаются разварочные колонны, вакуум-охладители, промежуточные насосы, арматура, молотковые дробилки, барабанные смесители; ускоряется  проведение технологического процесса приготовления сусла, улучшается качество процесса брожения и брагоректификации  и , соответственно, бражки и спирта.    

 В процессах производства  картофелепродуктов и крахмала термодиспергаторы-активаторы выполняют роль  дробилок и тонких измельчителей, позволяющих более полно извлекать сухие вещества и крахмал. В углеводно-белковом производстве с помощью термодиспергаторов-активаторов снижается температура гидролиза, т.е. исключается применение пара для нагрева, за счет механоактивации увеличивается скорость гидролиза и выход гидролизата. Основным недостатком способа кислотного гидролиза является то, что часть питательных веществ (для корма скоту) теряется с нейтрализатором.     

 Таким образом, наиболее  приемлемым вариантом комплексной  переработки картофеля является  технологический процесс, основанный  на использовании оригинальных  аппаратов - термодиспегаторов-активаторов. При этом получаются картофелепродукты, крахмал, углеводно-белковый продукт, сухой корм и спирт пищевой.

Схема 1

Технологическая схема, применяемая на отечественных  предприятиях.

Вымывание свободного крахмала из мелкой мезги. 

 

Схема 2

Схема переработки картофеля  на фабриках картофелепродуктов.    

   1.   Барабан для сортировки картофеля ;

1. Вибромоечная машина
2. Катофелечистка;
3. Молотковая дробилка ;
4. Насос ;
5. Осадительная центрифуга ;
6. Насос ;
7. Картофелеперерабатывающий агрегат АПЧ-10 ( АПЧ-25 ) ;
8. Центробежно-сушильная установка ;
9. Центрифуга.