Производство крахмальной патоки и кристаллической глюкозы

Патока и кристаллическая глюкоза представляют собой продукты гидролитического расщепления крахмала – гидролиза (осахаривания).

Производство крахмальной патоки

В настоящее время патоку получают с использованием гидролиза крахмала соляной кислотой и очисткой сиропов активным углем. По данной схеме можно перерабатывать картофельный, кукурузный или другой зерновой крахмал.

Рисунок 1.6. Принципиальная схема производства патоки с гидролизом соляной кислотой и очисткой активированным углем

Согласно принятой в производстве схеме (рисунок 1.6.) крахмальное молоко концентрацией 42% СВ вместе с соляной кислотой направляется в осахариватель (периодического действия – конвертор или непрерывно-действующий), где происходит гидролиз крахмала при t = 140÷141 ⁰С.

Затем гидролизованный сироп поступает в нейтрализатор, где нейтрализуется раствором кальцинированной соды до РН 4,5. После нейтрализатора сироп для отделения гидролизного жира проходит через жиро-отделитель (скиммер), откуда выделенная жирная грязь поступает в грязевой сборник и далее подается на грязевой фильтр–пресс (или дисковой фильтр).

Далее осуществляется первая очистка сиропов – механическая – на диатомитовых фильтр–прессах (или вакуум–фильтрах с добавлением 0,5% диатомита).

Жидкий сироп после диатомитовой фильтрации с концентрацией 33÷34% СВ и температурой 65÷70 ⁰С обрабатывается в течение 25÷30 мин в контактном сборнике свежим активированным углем, добавляемым в количестве 0,10÷0,15% от массы сухих веществ сиропа.

Затем сироп очищается на угольных фильтр–прессах жидкого сиропа, осадок промывается и выводится из производства, а промои направляются в сборник перед грязевым фильтр–прессом.

Далее очищенный жидкий сироп подогревается дважды последовательно в двух решоферах: в первый поступает экстрапар из первого корпуса выпарки для сиропа; во второй – отработавший пар от турбины избыточным давлением 0,06÷0,07 МПа.

Выпаривание сиропа осуществляется в трехкорпусной выпарной установке при температуре кипения в первом корпусе 93÷95 ⁰С, а в последнем 63÷65 ⁰С с соответствующим регулированием разрежения по корпусам.

Полученный густой сироп (концентрацией 55÷75% СВ, температурой 62÷63 ⁰С) поступает на решофер, где подогревается с помощью экстрапара I-го корпуса выпарки до температуры 70÷72 ⁰С, а затем подается в сборник для очистки густого сиропа отработавшим активированным углем со вторых фильтр–прессов густого сиропа в течение 25÷30 мин. После этого сироп очищается на первых угольных фильтр–прессах густого сиропа, осадок промывается и выводится из производства, а промои направляются в сборник для промоев (после грязевого фильтр–пресса).

Затем густой сироп обрабатывается свежим активированным углем в количестве 0,5÷0,6% от массы СВ сиропа и фильтруется на вторых угольных фильтр–прессах, осадок с которых без промывки поступает в контактный сборник перед первыми угольными фильтр–прессами густого сиропа, а очищенный сироп – в сборник перед контрольными фильтр–прессами.

Затем густой сироп проходит окончательную («полировочную») фильтрацию на контрольных фильтр–прессах (или вакуум–фильтрах, дисковых фильтрах) с предварительным нанесением на них тонкой диатомитовой лепешки, которая приготовляется путем разделения очищенного диатомита в чистом густом сиропе и подачи суспензии на фильтр–пресс с чистыми салфетками с помощью специального сборника с мешалкой, насосом и соответствующей коммуникацией.

Далее очищенный густой сироп поступает в вакуум–аппараты (периодического или непрерывного действия), где уваривается в патоку с температурой кипения не выше 60÷75 ⁰С. После чего патока, содержащая не менее 77,9% СВ охлаждается в холодильнике до t = 45 ⁰С, а затем насосами для густых жидкостей перекачивается в складские емкости.

Диатомитовая и скиммерная грязь, разбавленная промоями, подается на грязевой фильтр–пресс. Обезвоженная грязь (7÷8% углеводов) подается в завод кормов или выводится из производства.

Фильтрат грязевого фильтр–пресса соединяется с промоями от отработавшего активированного угля после очистки густого сиропа и смесь направляется в сборник для промоев.

Очищенные промои частично используются для приготовления раствора кислоты перед гидролизом, оставшаяся часть промоев добавляется в жидкий сироп перед диатомитовыми фильтр–прессами.

Производство кристаллической глюкозы

Наиболее распространенной схемой производства кристаллической глюкозы является двухпродуктовая схема с дополнительным осахариванием первого оттека (зеленой патоки) и очисткой сиропов активированным углем (рисунок 1.7.), обеспечивающая выход 75% безводной глюкозы от массы перерабатываемого безводного крахмала.

Рисунок 1.7. Принципиальная схема производства пищевой кристаллической глюкозы с дополнительным осахариванием зеленой патоки

Согласно данной схеме крахмальное молоко концентрацией 22,5% СВ вместе с соляной кислотой подается в осахариватель (периодического или непрерывного действия), где осуществляется его осахаривание до содержания в сиропе 89÷91% редуцирующих веществ (в пересчете на глюкозу).

Затем полученный сироп поступает в нейтрализатор, где смешивается с порцией клеровки и обрабатывается раствором кальцинированной соды с доведением рН до 4,7÷5,0.

Далее жидкий сироп фильтруется на фильтр–прессах с добавлением диатомита, обрабатывается свежим активированным углем и поступает на трехкорпусную выпарную установку, где выпаривается до концентрации 56÷58% СВ.

Полученный густой сироп дважды последовательно очищается активированным углем на фильтр–прессах и пропускается через контрольный фильтр–пресс.

Обработка жидких и густых глюкозных сиропов аналогична обработке паточных сиропов по описанной ранее схеме производства патоки (см. рисунок 1.6.).

Затем густой сироп после очистки и контрольной фильтрации направляется в вакуум–аппарат, где уваривается до концентрации 74,5÷75,5% СВ, а затем охлаждается в холодильнике до t = 48÷50 ⁰С, после чего фильтруется на специальных фильтрах и поступает в кристаллизаторы периодического или непрерывного действия. В кристаллизаторах остается 30÷35% утфельной массы от предыдущего цикла в качестве затравки.

Готовый утфель I продукта через утфелераспределитель поступает на центрифуги, с которых первый оттек (зеленая патока) используется как сырье в цепь II продукта, а второй оттек после промывки кристаллов (белая патока) направляется в клеровочный сборник.

Выгруженную из центрифуг сырую глюкозу высушивают в сушилках до содержания влаги 8÷9%, просеивают на сите с отверстиями диаметром 1,0÷1,5 мм и направляют на упаковку.

Отработанный воздух из сушилки сначала очищается от глюкозной пыли в аэроциклоне, а затем – в мокром скруббере, раствор глюкозы из которого вместе с комками, отделенными на сите, направляются в клеровочный аппарат.

Диатомитовая грязь вместе со смывками с полов фильтруется и промывается на грязевом фильтр–прессе до содержания углеводов не более 10%, а затем направляется в завод кормов или выводится из производства. Промои с грязевого пресса поступает в контактный сборник жидкого сиропа II продукта, куда направляется и отработанный активированный уголь после очистки им жидкого сиропа I продукта.

Подогретая паром через барботер клеровка порциями добавляется в каждый нейтрализационный чан или, в случае непрерывной нейтрализации, - в сироп перед нейтрализатором.

Зеленая патока, разбавленная до 30% СВ, дополнительного осахаривается в конверторах с добавлением НСl и нейтрализуется раствором Na₂CO₃ до pH 4,8÷5,0 в нейтрализаторе.

Нейтрализованный жидкий сироп II продукта направляется в контактный чан, где обрабатывается отработанным активированным углем из цепи II продукта и после фильтр–прессов очистки густых сиропов II продукта. Сюда же добавляются промывные воды грязевого фильтр–пресса и промои после промывки отработанного угля.

Затем очищенный сироп поступает на трехкорпусную выпарную установку, где выпаривается до концентрации 58% СВ, после чего свежим и обработанным активированным углем, окончательно очищается на контрольном фильтр–прессе, уваривается в вакуум–аппарате до концентрации 77÷78% СВ, охлаждается в холодильнике и поступает в кристаллизаторы II продукта.

Далее готовый утфель II продукта через утфелераспределитель поступает в центрифуги, где он разделяется на межкристальный оттек (гидрол), который выводится из производства, и желтый сахар, который выгружается из центрифуг без промывки и направляется в клеровочный аппарат.

Вопросы и тесты для самопроверки

Вопросы

1.Какие существуют аппаратурно-технологические схемы крахмало-паточных производств?

2. Как классифицируется оборудование предприятий крахмало-паточных производств?

3. Назовите основные участки производства сырого картофельного крахмала.

4. Назовите основные участки производства сырого кукурузного крахмала.

5. Назовите основные участки производства кукурузных кормов и масла.

6. Назовите основные участки производства крахмальной патоки и кристаллической глюкозы.

Тесты

1. После осадительной центрифуги получают картофельный крахмал влажностью: 1) 75%; 2) 50%; 3) 60%; 4) 65%.

2. Какая схема производства сырого кукурузного крахмала является основной: 1) незамкнутая; 2) замкнутая; 3) полузамкнутая; 4) короткозамкнутая.

3. Влажность готового сухого кукурузного и картофельного крахмала соответственно равны: 1) 13 и 20%; 2) 10 и 22%; 3) 11 и 19%; 4) 12,5 и 21%.

4. Сырьем для производства сухих и кукурузных кормов служит: 1) зародыш; 2) жмых; 3) крахмал; 4) глютен.

5. Сырьем для производства кукурузного масла служит: 1) глютен; 2) экстракт; 3) мезга; 4) зародыш.

6. Патоку и глюкозу получают методом: 1) гидратации; 2) гидрогенизации; 3) гидролиза; 4) переэтерификации.