Технология производства крахмала и крахмалопродуктов

Производственный процесс получения картофельного крахмала состоит из следующих технологических стадий:

  1. мойка и взвешивание,
  2. тонкое измельчение картофеля,
  3. выделение крахмала из кашки,
  4. отделение и промывка мезги,
  5. рафинирование крахмального молока,
  6. промывание крахмала.

Картофель поступает в производство по гидравлическому транспортеру. По длине транспортера установлено оборудование для отделения ботвы и других легких, а также тяжелых включений – земли, камней, песка и др.

Мойка картофеля осуществляется в моечных машинах комбинированного типа, в которых также отделяют примеси. Для учета массы картофеля отмытые клубни взвешивают на автоматических весах.

Для мойки картофеля используют машины разных конструкций: вибрационные, роликовые и моечно-очистительные (пиллеры). Расход воды регулируется вентилями. По роликовому транспортеру (ролики установлены волнообразно) картофель перемещается от загрузочного люка к разгрузочному. Для увеличения продолжительности пребывания картофеля в машине установлены перегородки для удлинения пути движения картофеля в рабочей зоне машины. Клубни при движении интенсивно перемешиваются в горизонтальном и вертикальном направлении.

Клубни после взвешивания поступают на терочные машины с целью полунения кашки. Кашку дополнительно измельчают, коэффициент измельчения составляет 85–95%. Полученная кашка состоит из разорванных клеточных стенок, крахмальных зерен и картофельного сока с крахмалом.

Качество крахмала зависит от продолжительности контакта сока с крахмалом. Измельченная кашка разделяется на шнековых горизонтальных центрифугах непрерывного действия или гидроциклонах и поступает в сборник. Там она смешивается с густым крахмальным сходом, поступающим с гидроциклонов.

Из сборника разбавленную кашку подают в блок гидроциклонов для выделения и промывки мезги. Из последнего гидроциклона получают густой крахмальный сход в емкости. Туда же подают фильтровальную воду.

Для очистки крахмала от мезги суспензию из емкости направляют на рафинировальное сито, мезгу с сита направляют на терочную машину. Суспензия поступает в последний гидроциклон. В результате получают сгущенную суспензию крахмала концентрацией 37–40%.
Сходы с первого и второго гидроциклонов содержат крахмал, картофельный сок и мезгу. Крахмал отделяется на трехступенчатой гидроциклонной установке. Массовая доля сухих веществ в жидкой фазе составляет 4–5%. Смесь мезги и картофельного сока используют на корм скоту.

При длительном хранении крахмал обезвоживают и высушивают. Сырой крахмал содержит 40–52% влаги, в том числе 12–15% свободной.

Производство сухого крахмала состоит из следующих стадий:

  1. механическое удаление избыточной влаги,
  2. сушка,
  3. прессование,
  4. упаковывание.

Для механического обезвоживания крахмала используют центрифуги и вакуум-фильтры. Для сушки суспензии применяют пневматические сушилки или сушильные установки.

Обезвоженный на центрифугах крахмал поступает в бункер-разрыхлитель. На выходе из разрыхлителя крахмал поступает в пневматическую трубу-сушилку, в которую подается горячий воздух. Сухой крахмал отделяется от воздуха в циклонах и шнеком транспортируется в сборник. Отходящий от сушилки воздух очищается в скрубберах и выбрасывается наружу.

Крахмал и его типы

Крахмал — сложный природный углевод белого цвета, без вкуса и запаха, который практически не растворяется в холодной воде, разрушается при нагревании жидкости, разбухает и образует клейкую массу. Его массово используют как в пищевой, так и текстильной, химической, фармацевтической и целлюлозно-бумажной отраслях.
Крахмалы делятся на два типа:

  1. Родные — сырые, сохраняющие изначальную структуру и свойства. Сухой, порошкообразный продукт, который производят из корнеплодов и зерновых культур. Основной ресурс, используемый в пищевой промышленности и остальных отраслях.
  2. Модифицированные — получают, применяя ряд способов физической, химической и ферментативной модификаций. Это нативный крахмал, который изменен по своим физическим или химическим характеристикам. Широко применяется во всех производственных сферах.

Какое сырье использовать

В промышленных целях крахмал получают из следующих культур: картофель, кукуруза, рис, пшеница, ячмень, горох, батат, маниока. Содержание крахмала в каждом продукте:

  • картофель — 18-20%
  • кукуруза — 56,9%
  • рис — 70-80%
  • пшеница — 66-79%
  • ячмень — 54%
  • горох — 20-50%
  • батат — до 30%
  • маниока — 24%

Для данного процесса желательно использовать первосортное и зрелое сырье. Картофель должен быть исключительно спелым, т.к. в зеленом клубне существенно ниже уровень крахмала.

Какой ассортимент предлагать

У нас преимущественно распространено производство из картофеля и кукурузы.

Ниша, которая фактически свободна — это пшеничный крахмал. Широко распространенный в Европе, он лишь недавно стал интенсивно применяться в разнообразных сферах нашей страны.

Также не развита выработка модифицированных крахмалов, но по объективным причинам — отличается сама технология производства и требует внушительных затрат.

Технология получения крахмала

Производство крахмала заключает в себе процесс разделения элементов растений на крахмал, оболочку целлюлозы, растворимые фракции, белок. Относительно же кукурузы, также применяют зародыш, из которого впоследствии добывают масло.

Независимо, из какого сырья получают крахмал, базовые методы производства идентичны:

  • готовят сырье — отсеивают примеси, моют, взвешивают;
  • измельчают до кашеобразного состояния;
  • выделяют крахмал из жидкой массы;
  • очищают от крупиц мезги;
  • промывают;
  • сушат;
  • фасуют и упаковывают.

Промышленное оборудование

При составлении бизнес-плана стоит помнить, чем дороже оборудование, тем затратнее его обслуживание. Итоговая стоимость полного комплекса должна составлять максимум 3,5-4млн рублей. Сюда входят:

  • фильтр необходимого сырья от лишних элементов;
  • мойка;
  • вакуумная сушилка;
  • центрифуга;
  • терка промышленная;
  • сборники полученной кашицы;
  • весы промышленные;
  • упаковочный аппарат.

Хранение и упаковка

Оптимальная температура хранения крахмала 10°С (избегать резких перепадов температур), влажность воздуха не должна превышать 75%.

Складские помещения должны соответствовать правилам противопожарной безопасности и нормам санэпидемнадзора: чистота, вентиляция, изоляция от грызунов и насекомых. Обязательным является соблюдение товарного соседства (готовая продукция хранится отдельно, следовательно, склад должен быть поделен на сектора). Со дня производства, картофельный и кукурузный продукт хранится 2 года, пшеничный — 1 год.

Крахмал должен быть упакован в двойные пакеты или мешки. Его фасуют как в маленькие пачки или пакетики, так и в полимерную тару массой до 1000 гр. Далее их укладывают в различные ящики массой нетто по 30кг (максимум).

Рентабельность планируемого бизнеса

Изначально стоит наводить прицел на оптовую продажу продукта. Только так можно будет максимально быстро выйти на окупаемость и прибыль, так как розничный рынок давно разделен крупными брендами. Рационально установить надежные связи с поставщиками качественного сырья. Также производство рекомендовано открывать за городом, вблизи ферм, что сократит расходы на поставку картофеля, кукурузы и пр.

Запуская производство, нужно учесть штат необходимых сотрудников: кладовщик, грузчик, оператор, бухгалтер, водитель-экспедитор, технолог, наладчик оборудования. Итого, не менее 12-ти человек. Также стоит учесть на начальных этапах затраты на разного рода рекламу (при желании).
Ежемесячные затраты в тыс.руб:

  • аренда — 35-40;
  • заработная плата — 280-300;
  • транспорт — 135-150;
  • электроэнергия и вода — 148-150;
  • сульфат натрия — 4,5-5;
  • сырье — 4,5-5.

При заключении нескольких масштабных и постоянных контрактов можно полагать, что вкладывая на начальном этапе 3,5-4 млн рублей, окупаемость наступит через 1,5-2 года. А так как данная продукция пользуется громадным спросом, который только растет, можно рассчитывать и на более стремительный прогресс.

Выработка крахмала – это прибыльное производство, так как в качестве сравнительно дешевого сырья, зачастую применяют картофель, обладающий высокой концентрацией вещества, которое является основой для дальнейшего производства. Полученный сухой концентрат не уступает по своим свойствам или даже превосходит подобный продукт, полученный из пшеницы, риса и кукурузы.Рекомендуем посмотреть существующих производителей крахмала и произвести конкурентную разведку.

Химический состав

Крахмал – это вещество органического происхождения, принадлежащее к группе полисахаридов, которое входит в состав всех зеленых растений. Выглядит как мелкий порошок белого цвета, не имеющий вкуса и запаха. В холодной воде растворяется плохо, при контакте с горячей образует раствор клеевидной консистенции.

Крахмал производится растениями в результате фотосинтеза. Для них он – своеобразное топливо, как глюкоза для человека. Кстати, попадая в человеческий организм, крахмал в результате биохимических процессов распадается на составляющие, одной из которых является как раз глюкоза.

Крахмал, формула, молекула, строение, состав, вещество:

Крахмал – растительный полисахарид со сложным строением, смесь полисахаридов амилозы и амилопектина, мономером которых является α-глюкоза.

Крахмал – смесь макромолекул амилозы и амилопектина, имеющая формулу (C6H10O5)n.

Крахмал – природный углевод, накапливаемый в клетках растений в виде крахмальных зерен и выделяемый из крахмалсодержащего сырья при его переработке.

Таким образом, в состав крахмала входят амилоза и амилопектин. Соотношение амилозы и амилопектина различно в различных крахмалах: амилозы 13-30 %; амилопектина 70-85%. Звенья амилозы и амилопектина соединены между собой в цепочки посредством α-(1→4) гликозидных связей.

Амилоза – полисахарид, образованный линейными или слаборазветвлёнными цепочками остатков α-глюкозы, соединённых α-(1→4) гликозидными связями. Цепочка амилозы состоит из 200-1000 структурных единиц (остатков α-глюкозы) и закручена в спираль. На каждый виток приходится по шесть остатков α-глюкозы. Молекулярная масса амилозы колеблется от 50 000 до 160 000. Благодаря своему строению (цепочки молекулы амилозы закручены в спираль) амилоза растворима в горячей воде.

Амилопектин – полисахарид, образованный разветвлёнными цепочками остатков α-глюкозы, соединённых α-(1→4) и в точках разветвления цепи α-(1→6) гликозидными связями. Цепочка амилопектина состоит из 6000-40000 структурных единиц (остатков α-глюкозы). Цепочка амилопектина имеет разветвленное строение через каждые 20-25 остатков α-глюкозы, в точках разветвления цепи остатки α-глюкозы связаны между собой α-(1→6) гликозидными связями. Структура амилопектина трехмерна, его ветви расположены по всем направлениям и придают молекуле сферическую форму. Молекулярная масса амилопектина достигает 1 000 000. Амилопектин не растворим в холодной воде, в горячей воде образует студенистую часть клейстера.

Помимо полисахаридов (амилозы и амилопектина) в состав крахмала входят неорганические вещества (остатки фосфорной кислоты), липиды, жирные кислоты.

Химическая формула крахмала (C6H10O5)n.

Аналогичную химическую формулу имеет и гликоген (называемый животным крахмалом). Гликоген – это полисахарид состава (C6H10O5)n, образованный остатками глюкозы, соединёнными α-(1→4) и в местах разветвления – α-(1→6) гликозидными связями. В клетках животных гликоген служит основным запасным углеводом и основной формой хранения глюкозы. Откладывается в виде гранул в цитоплазме клеток (главным образом в клетках печени и мышц). Гликоген отличается от крахмала более разветвлённой и компактной структурой, а также физическими и химическими свойствами.

Строение молекулы крахмала, структурная формула крахмала:

По внешнему виду крахмал представляет собой белое аморфное вещество без вкуса и запаха.

Крахмал не растворяется в холодной воде. В горячей воде сначала полностью растворяется амилоза, а амилопектин не растворяется, а разбухает, образуя вязкий коллоидный раствор – крахмальный клейстер. Не растворим в этаноле.

При сжатии порошка крахмала он издаёт характерный скрип, вызванный трением частиц.

Биологическая роль для организма человека крахмала заключается в том, что наряду с сахарозой он служит основным источников углеводов – одного из важнейших компонентов пищи. Крахмал самый распространенный углевод в рационе человека.

Попадая в организм человека или животных в желудок и в кишечник, под действием собственных ферментов крахмал гидролизуется до глюкозы, после чего всасывается и попадает в кровь. Далее в клетках человека или животных глюкоза окисляется до углекислого газа и воды с выделением энергии, необходимой для функционирования живого организма.

Крахмал не имеет температуру плавления. При температуре 410 °C самовозгорается.


Крахмал в природе:

Крахмал является весьма распространённым в природе веществом. Крахмал синтезируется в хлоропластах растений под действием света при фотосинтезе в результате полимеризации глюкозы.

Процесс получения крахмала в клетках растений можно описать следующими химическими уравнениями:

6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2 (hv, kat = хлорофилл),

nC6H12O6 (глюкоза) → (C6H10O5)n + nH2O.

В общем виде это уравнение можно записать как:

6nCO2 + 5nH2O → (C6H10O5)n+ 6nO2.

Для растений крахмал служит запасом питательных веществ (в качестве резервного источника питания) и накапливается в основном в плодах, семенах и клубнях, а также листьях и стеблях. Наиболее богато крахмалом зерно злаковых растений: риса (до 86 %), пшеницы (до 75 %), кукурузы (до 72 %), а также клубни картофеля (до 24 %). Крахмал, по сути, является главным составляющим семян растений.

Крахмал находится в специальных клетках растений – амилопластах в виде зёрен. Формы зёрен различаются и зависят от вида растений. Крахмальные зёрна представляют собой слоистые крупицы размером от 2 до 100 мкм, внешне напоминающие сферы, овалы, многогранники и пр. Растут крахмальные зёрна слой за слоем. На старый слой наращивается новый и т.д. Крахмальные зёрна в клубнях картофеля плавают в клеточном соке, а в семенах злаков склеены между собой клейковиной.

Крахмал, синтезируемый разными растениями, несколько различается по структуре и размеру зёрен, степени полимеризации молекул, строению полимерных цепей и физико-химическим свойствам.

Крахмал не синтезируется в организмах животных. Аналогичным энергетическим веществом животных клеток является гликоген.


Физические свойства крахмала:

Наименование параметра: Значение:
Цвет белый
Запах без запаха
Вкус Без вкуса
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.) твердое аморфное вещество
Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), г/см3 1,5
Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3 1500
Пищевая ценность картофельного крахмала, ккал 313
Пищевая ценность кукурузного крахмала, ккал 343
Температура самовоспламенения, °C 410
Молярная масса крахмала, г/моль 162,141 × n


Химический состав крахмала:

(на 100 г. крахмала)

Технологический процесс производства сырого кукурузного крахмала имеет следующую цель: извлечь из кукурузного зерна максимум крахмала в наименее измененном и наиболее чистом виде, эффективно выделить и рационально использовать другие ценные вещества зерна кукурузы.

Из кукурузного зерна получают сырой кукурузный крахмал, служащий сырьем для производства сухого крахмала, патоки, глюкозы и других крахмалопродуктов; зародыш, используемый для выработки кукурузного масла, мезгу (крупную и мелкую), используемую в качестве корма для скота; глютен, используемый вместе с мезгой как кормовое средство или являющийся сырьем для получения глютаминовой кислоты; экстракт, применяемый после упаривания в производстве сухих кормов или в производстве прессованных дрожжей и антибиотиков.

Процесс переработки кукурузного зерна на крахмал на кукурузокрахмальных предприятиях организован с учетом различия физико-химических свойств отдельных составных частей зерна. Он состоит из следующих основных стадий: замачивание кукурузного зерна; дробление зерна; выделение зародыша; помол кукурузной кашки; ситование суспензий; выделение крахмала из крахмало-белковой суспензии; промывание крахмала.

Существующие в настоящее время схемы производства кукурузного крахмала по характеру использования в технологическом процессе свежей воды можно подразделить на две основные группы: схемы открытого и замкнутого процесса.

Схемы открытого процесса предусматривают проведение основных технологических операций на чистой воде, которая расходуется в больших количествах. Глютеновая вода, получаемая при отделении крахмала, отстаивается в отстойниках, но не используется в производстве — спускается в канализацию, унося часть сухих веществ.

Экстракт от замачивания зерна не всегда используется. При работе по этим схемам потери сухих веществ кукурузного зерна составляют около 8— 10%; при производстве концентрата экстракта 4—5%.

Большинство стадий технологического процесса по этой схеме проводят без нагревания (холодный процесс). Низкая температура отрицательно сказывается на ходе отдельных производственных операций и не обеспечивает достаточно высокого выхода крахмала.

Применение крахмала:

– в качестве продукта питания как наиболее распространённый источник углеводов в рационе человека, а также для загущения многих пищевых продуктов и приготовления киселей, заправок, соусов и пр.,

– в пищевой промышленности – для получения глюкозы, патоки, этанола,

– в текстильной промышленности – для обработки тканей,

– в бумажной промышленности – в качестве наполнителя,

– в фармацевтической промышленности – в качестве наполнителя лекарственных препаратов,

– в быту – для накрахмаливания предметов одежды: воротников, халатов и пр.,

– в быту – для приклеивания обоев (крахмальный клейстер).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *