КУКУРУЗНЫЙ КРАХМАЛ
Химический состав зерна кукурузы крахмал 70 % к массе сухих веществ, белки (10... 13 %) и жиры (6,5 %).
Схема производства сырого кукурузного крахмала:
1. Замачивание кукурузного зерна.В эндосперме зерна крахмал прочно удерживается кукурузным белком — глютеном. Цель замачивания — разрыв или ослабление связей между оболочками, зародышем и эндоспермом, разрушение белковой цементирующей прослойки, удерживающей крахмальные зерна в клетках эндосперма, выведение большей части водорастворимых веществ затрудняющих выделение и очистку крахмала в замочную воду. Зерно замачивают в слабом растворе сернистой кислоты (концентрация SО2 в воде 0,15...0,20 %), чтобы исключить прорастание зерна и развитие микроорганизмов. Замачивание длится 48...50 ч, зерно при этом набухает. Под действием кислоты его оболочки становятся проницаемыми, что ускоряет переход водорастворимых веществ (сахаров, декстринов, аминокислот, частично белков, пектиновых веществ и т. п.) в замочную воду. Замачивание проводят при температуре 48...50 ºС для ускорения химических реакций и повышения скорости диффузии химических соединений.
В замочную воду переходит около 6,5 % сухих веществ зерна.
2. Дробление зерна.Зерно дробят так, чтобы отделить зародыш, не повредив его, так как зародыш — ценная составная часть зерна, в котором содержание жира составляет 55 % на сухое вещество. В процессе замачивания зародыш становится эластичным, его связь с эндоспермом и оболочками сильно ослабевает, что облегчает его выделение. Зерно дробят на дисковых дробилках ударного действия двукратно. При первом дроблении освобождается 75...85 % зародыша и 20...25 % крахмала, при втором – 15...20 % зародыша и 15... 19 % крахмала. После первого дробления кашку процеживают на дуговых ситах и направляют в гидроциклоны для выделения зародыша. Из гидроциклонов кашка поступает на второе дробление. Измельчение осуществляется по принципу скалывания.
3. Выделение и промываниезародыша. 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. Для выделения зародыша используют гидроциклоны. Жидкий сход с гидроциклонов направляют на ситовые аппараты различных конструкций для отделения и промывания зародыша.
4. Тонкое измельчение кукурузнойкашки. Полученная после отделения зародыша кашка представляет собой смесь крупных частиц оболочек зерна, связанных с эндоспермом, дробленый чистый эндосперм, свободный крахмал и белок. Для полного высвобождения крахмала кашку подвергают тонкому измельчению. Предварительно на дуговых ситах от нее отделяют свободный крахмал, глютен и часть мелкой мезги. Полученное крахмальное молоко дважды пропускают через капроновые сита и направляют на рафинирование, а сходы с ситовых аппаратов — на измельчение. Тонкий помол кукурузной кашки осуществляют на измельчающих машинах ударного действия.
5. Отделение мезги.Промывание продукта проводят по принципу противотока, что позволяет минимальным количеством жидкости отмыть максимум свободного крахмала. Отделение крупной мезги и ее трехкратное промывание проводят на дуговых ситах с отверстиями диаметром 0,5...0,6 мм. Промытая крупная мезга должна содержать не более 1,5 % свободного крахмала. Мелкую мезгу отделяют на капроновых ситах, где она четырехкратно промывается водой и поступает на механическое обезвоживание. Содержание свободного крахмала в ней не должно превышать 4 %. Крахмальное молоко поступает на двукратное рафинирование на дуговые сита, оснащенные капроновой ситовой тканью.
6. Выделение крахмала из крахмалобелковой суспензии.Рафинированное крахмальное молоко содержит (%): сухих веществ 11...14, из них крахмала 88...92; белка (глютена) 6... 10; жира 0,5...1,0; растворимых веществ 2,5...5; мелкой мезги 0,1; золы 0,2...0,4; рН 3,8...4,2. Глютен содержится в крахмальном молоке в виде взвешенных частиц размером 1...2мкм, плотность его значительно ниже плотности крахмальных зерен. На этом свойстве и основано их разделение на специальных центробежных сепараторах.
Ротор сепаратора вращаетсяс со скростью около 3000 с-1. На периферии скапливается более тяжелая фракция – крахмал, а посередине более легкая – глютен. Крахмальное молоко разделяют на 4-6 последовательно соединенных сепараторах, чтобы выделить весь глютен
7. Осаждение и 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 (% сухого вещества): чистого крахмала 98,4...98,7 и примесей (белок, жир и пр.) 1,3...1,6.
Выход и коэффициент извлечения крахмала. Взависимости от качества сырья, технической оснащенности завода и схемы производства выход крахмала колеблется от 60 до 66,6 % к массе безводной кукурузы. Коэффициент извлечения крахмала составляет 86...93,5%.
Использование побочных продуктов из кукурузы. Вкачестве побочных продуктов из кукурузы получают зародыш, кукурузное масло, кукурузный экстракт, глютен.
Кукурузное масло. Для получения кукурузного масла используют зародыш, выход которого составляет 6...7 % к массе безводной кукурузы. Зародыш сушат до влажности 2,0...2,5 %, измельчают на вальцовых станках для получения мятки, а затем подвергают прессованию на шнековых прессах. Выделенное масло поступает на рафинирование, оставшийся после прессования жмых дробят, подогревают на жаровнях и вторичным прессованием дополнительно выделяют из него некоторое количество масла, которое используется для технических целей. Выход кукурузного масла составляет 2,8...3,3 % к массе безводной кукурузы.
Кукурузный экстракт. При замачивании зерна кукурузы получают кукурузный экстракт с содержанием сухих веществ 8...9 %, который затем упаривают до содержания сухих веществ 35...40 % и используют при производстве кормов для животных.
Кукурузный экстракт с содержанием сухих веществ 50 % используют при производстве антибиотиков и для получения хлебопекарных прессованных дрожжей.
Глютен. При выделении крахмала из крахмалобелковой суспензии на тарелочных сепараторах в качестве жидкого схода получают белковую суспензию с содержанием сухих веществ около 1 % (из них 70 % белки). Полученную суспензию в флотационных камерах разделяют на частично сгущенный глютен и осветленную глютеновую воду. Окончательное сгущение глютена (до 12 % сухих веществ) осуществляют на центробежных сепараторах, затем глютен механически обезвоживают на вакуум-фильтрах или фильтр-прессах до содержания влаги 68...72 % и используют в производстве кормов для животных. Глютеновую воду используют для различных технологических целей.
Корма. Для получения кормов используют жмых (остаток после извлечения масла из зародыша), крупную и мелкую мезгу, сечку (измельченное зерно), стержни початков кукурузы, глютен и экстракт. Все компоненты смешивают в определенном соотношении, высушивают до содержания влаги 12 %, измельчают, просеивают и отправляют на склад. Сухой кукурузный корм должен отвечать требованиям соответствующих ТУ и содержать белка 18...19 %, крахмала 18...25, жира 7...9 и золы 1...4 %.