2. Метою технологічного процесуМетою технологічного процесу
виробництва сирого кукурудзяноговиробництва сирого кукурудзяного
крохмалю є видалення з кукурудзяногокрохмалю є видалення з кукурудзяного
зерна максимальної кількості крохмалю,зерна максимальної кількості крохмалю,
отримання крохмалю в найбільшотримання крохмалю в найбільш
незмінному та чистому вигляді;незмінному та чистому вигляді;
ефективне розділення та використанняефективне розділення та використання
інших речовин зерна кукурудзи.інших речовин зерна кукурудзи.
3. Технологічний процес складається з п’яти окремих
обов’язкових стадій виробництва:
замочування зерна;
видалення та промивання зародку;
видалення та промивання мезги;
видалення та концентрування білку;
промивання крохмалю.
4. сирий крохмаль (67 % до вмісту СР), який є сировиною для
виробництва сухого крохмалю, патоки, глюкози, різних видів
модифікованого крохмалю та інших крохмалепродуктів;
зародок (7 %), з якого отримують кукурудзяну олію (3%) та
КФК (кукурудзяно-фосфатний концентрат) (4%);
мезгу – 10-12% (крупну та дрібну) у вигляді тонко подрібненої
клітковини кукурудзяного зерна та частини ендосперму, з якої
виробляють сухі кукурудзяні корми;
глютен (8%), який складається в основному з нерозчинних
білків кукурудзи та дрібних зерен крохмалю і
використовується як цінна кормова добавка, або сировина
для інших виробництв, наприклад, глютамінової кислоти;
екстракт – 7 % (замочна вода), що після уварювання
використовується у виробництві сухих кормів та в якості
живильного середовища у виробництві антибіотиків.
5. Основні технологічні операції виробництва
кукурудзяного крохмалю
Замочування – для видалення розчинних речовин, послаблення
міцності зерна та зміни його структури, очищення зерна.
Грубе подрібнення замоченого зерна – з метою руйнування
зв’язків між зародком та іншою частиною зерна.
Видалення зародку – для перероблення на кукурудзяну олію,
при цьому отримують КФК (шрот) та соапсток.
Тонке подрібнення кашки – для вивільнення крохмальних зерен,
зв’язаних з некрохмалистою частиною ендосперму та
включених у рослинні клітини зерна.
Ситування – з метою відокремлення крохмале-білкової фракції
від мезги.
Сепарування крохмале-білкової суспензії – для відокремлення
крохмалю від глютену.
Промивання крохмалю – остаточне очищення крохмалю від
розчинних домішок.
6. Процес отримання крохмалю з
кукурудзяного зерна проводять з
використанням значної кількості води, так
званим “мокрим способом”.
За характером використання в процесі
свіжої води технологічні схеми розділяють
на схеми відкритого, замкнутого та
короткозамкнутого процесів.
7. При відкритому процесі для замочування
кукурудзяного зерна та на всіх промивних
операціях використовують свіжу холодну
воду, тому цей процес називають
холодним.
Освітлена глютенова вода виводиться в
каналізацію, з нею втрачається близько 8 –
10 % СР зерна (розчинні речовини). Низькі
температури погіршують умови проведення
технологічних операцій.
8. У замкнутому процесі чиста вода
вводиться лише на операції промивання
крохмалю.
На інші технологічні операції
використовують освітлену глютенову воду.
При замкнутому процесі температура
продуктів 35 – 400
С, тому він називається
гарячим.
9. Переваги замкнутого процесу:
майже повністю використовуються СР
зерна;
втрати виробництва складають лише 2–3%;
зменшуються витрати пари на уварювання
екстракту та підігрів промивної води.
10. Будова зерна кукурудзиБудова зерна кукурудзи
Кукурудза або маіс – однорічна рослина
американського походження.
В Європу завезена у ХVI сторіччі.
Вона відноситься до сімейства злакових,
род Zea, та виду Zea mays.
На відмінність від інших злаків кукурудза
однодомна. Чоловічі та жіночі суцвіття
розташовані на одній рослині. На стеблі
розташовано 2-4 качани.
11. Зерно кукурудзи за розміром,
різноманітністю форм та забарвлення різко
відрізняється від зерен інших злакових.
Воно має крупний зародок (8-12 % до маси
зерна).
В зерні відрізняють оболонку, зародок,
ендосперм та чохлик.
12. Оболонка складається з плодової та насінневої оболонок.
Остання має властивість напівпроникності. Під насінневою
оболонкою знаходиться тонкий шар живих клітин
-алейроновий шар. Алейроновий шар складається з крупних
товстостінних клітин, що містять пігменти, від яких залежить
забарвлення.
Зародок знаходиться у нижній та центральній частині
зерна і має видовжену заокруглену форму.
Чохлик знаходиться в нижній частині зерна, ним зерно
прикріплюється до качану.
Між зародком та оболонкою знаходиться ендосперм, що
містить клітини, заповнені крохмалем.
На долю оболонки у зерні припадає 6–8 %; зародку 8–12
%; ендосперму 80-85 %.
13. Будова ендосперму в різних частинах зерна не
однакова.
Периферійні клітини (біля бокових стінок) тісно
прилягають одна до одної та щільно заповнені
крохмальними зернами, склеєними між собою
протеїном. Ця частина ендосперму кремниста,
тверда, напівпрозора, роговидна.
Середня частина більш розпушена, борошниста.
Її клітини заповнені крохмальними зернами
заокругленої форми, майже не зв’язаними між
собою.
14. Кремниста та борошниста частини ендосперму в
залежності від виду кукурудзи можуть бути у
різних співвідношеннях.
В залежності від форми зерна та ступеню
розвитку роговидної частини ендосперму
кукурудзу поділяють на дев’ять ботанічних
груп – підвидів.
15. Будова зерна кукурудзиБудова зерна кукурудзи
Схема будови зерна кукурудзи різних ботанічних груп:
I- крохмалиста; II — зубоподібна; III — кремниста;
1 — оболонка; 2 — алейроновий шар; 3 — ендосперм; 4 — зародок;
5 —чохлик
16. крохмалиста (борошниста) – зерно округлої форми,
матове, ендосперм цілком борошнистий, вона легко
переробляється, проте мало урожайна та погано
зберігається;
зубоподібна – зерно характерної форми з вдавленою
верхівкою. Має тривалий вегетаційний період, за
урожайністю та витривалістю це найбільш перспективний
сорт, у верхній частині ендосперм борошнистий, з боків –
роговидний;
кремниста – зерно гладке, закругленої форми,
видовжене по висоті, має розвинений роговидний
ендосперм, внутрішня частина якого борошниста (біля
зародку), швидкостигла, урожайна, добре зберігається.
17. Останнім часом культивують
восковидну кукурудзу, яка містить
амілопектиновий крохмаль (у звичайних
сортів 21-30 % амілози та 79-80 %
амілопектину).
Для промислового перероблення на
крохмаль найкращою є кукурудза
зубовидної та кремнистої груп.
20. Хімічний склад зерна кукурудзиХімічний склад зерна кукурудзи
Крохмаль майже повністю зосереджений у
ендоспермі;
жири, зола та цукри – у зародку,
азотисті речовини – в ендоспермі та
зародку.
Хімічний склад зерна різних ботанічних
груп кукурудзи не однаковий, але більше
він залежить від умов вирощування та
ступеню зрілості.
21. Окремі складові частини зерна за хімічним
складом сильно різняться між собою
% до сухих речовинСкладові частини
зерна Ендосперм Зародок Оболонка
Крохмаль 79,10 - 15,2
Протеїн 9,83 15,29 2,03
Жири 0,80 40,43 -
Клітковина 0,49 5,93 18,72
Пентозани 1,31 4,32 20,33
Водорозчинні
вуглеводи
3,0 9,42 -
Зола 0,43 8,98 1,11
22. Масова частка крохмалю в зерні кукурудзи
коливається в межах 66 - 73 % до маси сухих
речовин. До 80 % його загальної кількості
знаходиться в ендоспермі.
Домішками, що адсорбційно зв’язані з
кукурудзяним крохмалем є жир (0,55 %) та
фосфорна кислота.
Білки розподілені у зерні таким чином:
в ендоспермі – 60 % від їх загальної кількості;
у зародку – 20 %;
алейроновому шарі – 17 %;
у чохлику та оболонці ≈3 %.
23. Склад білків кукурудзиСклад білків кукурудзи
Альбуміни – водорозчинні 20 % від заг. кіл.
Глобуліни - не розчинні у воді, але розчинні у 10 % NaCl,
кислотах та лугах (солерозчинні) 7-8 %
Глютеліни - не розчинні у воді, розчинах солі, спирті,
але розчинні у 0,2 % лугах та кислотах 20 %
Зеїн – розчиняється у 80-85 % спирті та лугах 40 %
24. Зеїн відноситься до групи проламінів і є основним у
кукурудзі.
Ізоелектрична точка відповідає рН 6,2, зона коагуляції
рН 3-7.
Перші три групи білків відносяться до біологічно
повноцінних. В їхньому складі є всі незамінні
амінокислоти.
Зеїн не містить деяких незамінних амінокислот
(лізину, триптофану) і вважається біологічно не
повноцінним. Міститься в ендоспермі.
Основна маса розчинних білків видаляється при
замочуванні, а також з промивними та глютеновими
водами. Зеїн видаляється з глютеном та мезгою.
25. Кукурудзяна олія відноситься до
напіввисихаючих. Вона на 86 %
складається з лінолевої та олеїнової кислот.
Легко розчиняється у органічних
розчинниках.
У зародку знаходиться 80-85 % жиру, у
алейроновому шарі – 10-12 %, чохлику та
оболонці - до 2%, у роговидному
ендоспермі – біля 2 %,
у борошнистому – 1,5 %.
26. Мінеральні речовини.
Кількість та склад мінеральних речовин залежить від
характеру ґрунту, кількості та складу добрив, кліматичних
умов вирощування.
Приблизний склад мінеральних речовин: К2О – 26-28
%, P2O5 - 40-50 %, MgO – 14-18 %, CaO – 1-3 %, SiO2 – 0.5-
5%.
Приблизно 75 % золи міститься у зародку,
10 % - у алейроновому шарі,
10 % - у ендоспермі
5 % - у оболонці та чохлику.
Значна кількість мінеральних речовин видаляється із
зародком переходить у екстракт і глютенову воду.
27. Клітковина та пектинові речовини
містяться у оболонці – 50 %, зародку –
30%, ендоспермі – 20 %.
Видаляються з зародком, крупною мезгою
(що утворюється з оболонок) та дрібною
мезгою (що утворюється при подрібнені
клітин ендосперму).
28. Пентозани - частково розчинні
видаляються з екстрактом, нерозчинні з
зародком, мезгою.
Розчинні вуглеводи – в ендоспермі 60-
65%, в зародку 35-40 %. В основному
глюкоза та мальтоза. Видаляються з
екстрактом.
Кукурудза містить всі відомі
водорозчинні вітаміни. Вони зосереджені у
зародку.
29. Технологічні процеси виробництва
кукурудзяного крохмалю
Зберігають зерно в зернових елеваторах
Перед подачею на зберігання зерно
очищають, зважують на автоматичних
вагах і транспортують на зберігання
Очищене кукурудзяне зерно із бункера, де
збирається порція зерна для
завантажування замочного чану, подається
у виробництво гідроподачею.
30. Замочування зерна
Мета замочування:
пом’якшення зерна з метою ефективного
розділення на компоненти,
видалення розчинних речовин,
очищення зерен, зниження діяльності
мікроорганізмів, що надходять з зерном.
31. Під час замочування відбувається дифузія
води вглиб зерна та розчинних речовин із
зерна у замочну воду.
Оболонка зерна є напівпроникною
перегородкою, що пропускає воду та не
пропускає розчинні речовини.
Це досягається використанням сірчистої
кислоти, яка проникаючи всередину зерна,
дезагрегує молекули білку частково
переводячи їх у розчинний стан.
32. оболонки з напівпроникних стають
проникними, в зв’язку з чим збільшується
дифузія розчинних речовин у замочну воду.
Сірчиста кислота є сильним антисептиком,
що пригнічує розвиток мікрофлори в
процесі замочування.
Недоліки застосування SO2: отруює повітря
в приміщеннях, ускладнює роботу
персоналу, кородує обладнання.
33. У міру зниження концентрації сірчистої кислоти в
замочній воді починає розвиватись молочнокисле
бродіння.
За рахунок зброджування розчинних вуглеводів,
що переходять у розчин, вміст молочної кислоти
поступово підвищується і досягає 0.9-1.2 %.
Молочна кислота здатна проникати вглиб зерна,
розчиняти та руйнувати білки.
Молочна кислота взаємодіє з солями кальцію та
магнію і утворює розчинні солі, що зменшує
утворення накипу на поверхні нагріву випарки
при концентруванні екстракту.
34. Оптимальні умови проведення замочування
зерна:
концентрація сірчистої кислоти 0.2-0.3 %,
температура 48-500
С,
тривалість замочування 48-50 годин.
Тривалість замочування визначає ємність
станції замочування.
35. Проведення замочування зерна.
Замочування здійснюють дифузійним
протитечійним методом.
Замочні чани системою кислотостійких
трубопроводів з’єднані у батарею. Розчин
сірчистої кислоти подають в чан з уже
замоченим зерном (передостанній у
батареї). Після циркуляції на себе впродовж
1-2 годин замочну воду перекачують
послідовно назустріч менш замоченому
зерну.
36. Завдяки існуючій різниці концентрацій
розчинних речовин в зерні та замочній воді
досягається ефективність процесу.
В чан зі свіжезавантаженим зерном
потрапляє вода, що пройшла всю батарею.
Цей чан називається “головним”.
Після циркуляції “на себе” для підвищення
концентрації замочної води за рахунок
поглинання води зерном, рідкий екстракт
відкачують на уварювання.
37. У головний чан перекачують замочну воду
з попереднього чана. Готове замочене
зерно, що деякий час знаходиться у
контакті зі свіжою сірчистою кислотою
(0.2-0.3 %), підлягає промивці гарячою
(500
С) глютеновою водою протягом 6-8
годин.
Промивна вода з цього чана (останній)
направляється на сірчисті вежі (абсорбери)
для насичення газом SO2.
38. Таким чином, у батареї один чан
знаходиться під завантажуванням зерна,
один під вивантаженням, та 1-2 чани
працюють на промивці замоченого зерна.
Повний оберт чана (з промиванням,
загрузкою та вигрузкою) 56-64 години.
Вологість кукурудзи після замочування 44-
46 %.
53. Кукурудзяний крохмаль повиненКукурудзяний крохмаль повинен
відповідати вимогам ДСТУ 3976–2000відповідати вимогам ДСТУ 3976–2000
Крохмаль кукурудзянийНазва показника
Вищий сорт Перший сорт
Зовнішній вигляд Однорідний
порошок
Однорідний
порошок
Масова доля вологи, % не більше 13 13
Масова доля золи (в перерахунку на СР),
% не більше
0,20 0,30
В тому числі золи (піску) нерозчинної у
10%-й соляній кислоті, % не більше
0,04 0,06
Кислотність, см3
0,1н розчину NaOH на
нейтралізацію 100 г СР, см3
не більше
20 25
Масова доля протеїну на СР, % не більше 0,8 1,0
Масова доля сірчистого ангідриду, % SO2
не більше
0,008 0,008
Кількість вкраплень на 1 дм2
рівної
поверхні крохмалю при розгляданні, шт
не більше
300 500
Домішки інших видів крохмалю Не дозволяються
