2. Способы и режимы разваривания крахмалсодержащего сырья

ВОДНО-ТЕПЛОВАЯ
ОБРАБОТКА ЗЕРНА И
КАРТОФЕЛЯ
ПЛАН:
1. Структурно-механические и химические
изменения веществ крахмалсодержащего
сырья
2. Способы и режимы разваривания
крахмалсодержащего сырья
1. Структурно-механические и химические изменения
веществ крахмалсодержащего сырья
Основная цель водно-тепловой обработки
крахмалсодержащего сырья: перевод крахмала в
растворимое состояние, доступное для действия
амилолитических ферментов осахаривающих материалов.
Водно-тепловая обработка зернового сырья проводится при
высоких температурах (130-170 °С). При этом основные
вещества зерна претерпевают различные химические и
структурные изменения.
Крахмал после смешивания с водой и подогревании
измельченного зерна последовательно проходит несколько
стадий деградации:
набухание, клейстеризацию, растворение.
При этом температура клейстеризации и растворения крахмала
уменьшается при тонком измельчении зерна, при воздействии
амилолитических ферментов.
На этих свойствах крахмала основаны современные способы
водно-тепловой обработки зерна, позволяющие проводить эту
стадию при атмосферном давлении и температуре до 100 °С,
в частности механико-ферментативная обработка.
Сахара (глюкоза, сахароза, фруктоза, мальтоза и др.)
при высоких температурах водно-тепловой обработки
подвергаются химическим изменениям.
При термическом разложении сахаров образуются
ангидриды: фурфурол, оксиметилфурфурол, ядовитые
для дрожжей.
Сахара могут вступать в реакцию
меланоидинообразования, карамелизации с
образованием высокомолекулярных соединений, не
сбраживаемых дрожжами.
В результате этих превращений увеличиваются потери
сбраживаемых углеводов. Поэтому присутствие сахаров
в зерновом замесе нежелательно.
Некрахмальные полисахариды при водно-тепловой
обработке изменяются мало:
- целлюлоза не растворяется, не гидролизуется;
-гемицеллюлозы частично растворяются;
- от молекул пектиновых веществ отщепляется
метоксильная группа с последующим образованием
метилового спирта.
Белки денатурируют, а при температурах 140-160 °С
происходит их частичная пептизация.
2. Способы и режимы разваривания крахмалсодержащего
сырья
Стадии процесса
разваривания
1. Приготовление замеса и
его подваривание
2. Нагрев замеса до
температуры разваривания
3. Выдержка замеса
4. Отделение пара
(паросепарация
Зерно дробят на молотковых или вальцовых дробилках.
Размер частиц зерна после измельчения контролируют путем
рассеивания на ситах,
при этом проход через сито размером 1 мм должен быть не
менее 60%, а для кукурузы не менее 75-90%.
Для увеличения степени измельчения зерна рекомендуется
применять двухступенчатое дробление с промежуточным
рассевом помола: на первой ступени зерно измельчают на
молотковой дробилке, а затем на вальцовом станке. При этом
получается помол с проходом через сито 1 мм 75-80%, что
позволяет снизить температуру в процессе разваривания.
Молотковая дробилка
Вальцевая дробилка
Измельченное зерно смешивают с водой при температуре не
более 50 °С (ниже температуры клейстеризации) в соотношении
1:2,5...3,5 в зависимости от содержания крахмала, чтобы
впоследствии получить осахаренное сусло с содержанием
сухих веществ 16-18%.
Замес готовят в смесителях с мешалкой или контактной головке
вторичным паром. Кроме того, не допускается накопление
сахаров за счет воздействия на крахмал собственных
амилолитических ферментов зерна.
Такая обработка замеса называется подвариванием.
На стадии подваривания эффективно использовать
бактериальную α-амилазу. В результате ее действия начинается
деструкция крахмала с образованием декстринов, благодаря
чему можно снизить температуру разваривания.
Декстрины не подвержены термическому разложению, поэтому
такая обработка не ведет к потерям сбраживаемых веществ.
Картофель измельчают на молотковых или дисковых
дробилках и через промежуточный сборник направляют на
контактную головку для нагрева до температуры
разваривания.
Подогрев замеса до температуры разваривания проводится
в контактных головках острым паром до температуры 138170°С в зависимости от способа разваривания.
Собственно разваривание замеса проводится в процессе
выдержки в непрерывном потоке или периодически при заданной
температуре. За счет движения по трубопроводам и аппаратам,
выдувания при перепаде давления масса подвергается, кроме
теплового, механическому воздействию.
Способы разваривания в зависимости от организации процесса :
- периодические,
- непрерывные.
Периодические способы проводятся в установках,
состоящих из нескольких аппаратов, в каждом из которых
протекает одна из стадий разваривания. Загрузка и
выгрузка сырья периодическая.
Непрерывные способы разваривания более эффективны,
они характеризуются тем, что подготовленный замес
непрерывно проходит ряд аппаратов установки при
определенных режимах и выводится в готовом виде.
Наиболее распространены 2 основные схемы непрерывного разваривания:
Мичуринская (конструкции б. ВНИИПрБ) и Мироцкая (конструкции б. УкрНИИСПа).
Рис. 1 - Аппаратурно-технологическая схема непрерывного разваривания
на установке конструкции б. ВНИИПрБ (Мичуринская)
Рис. 2 - Аппаратурно-технологическая схема разваривания
крахмалсодержащего сырья на установке УкрНИИСПа (Мироцкая)
В Мироцкой установке выше расход пара,
электроэнергии, больше выделяется вторичного пара в
1,5-2 раза, который мало используется.
В Мичуринской установке выше металлоемкость, однако,
при эксплуатации Мироцкой металлоемкость
увеличивается за счет вставных гильз.
Качество разваренной массы оценивается
визуально.
Она должна быть полужидкой, блестящей бежевого
или желтого цвета без кусочков недоваренного
сырья.