Глава XVII. Производство крахмала из картофеля

Картофель в условиях нашей страны, особенно в средней полосе, является основным сырьем для получения крахмала. Крахмал из картофеля можно вырабатывать как на крупных специализированных предприятиях, так и на небольших заводах и цехах при пищевых комбинатах в системе местной промышленности, в колхозах и совхозах. Сырьем для получения крахмала может служить как стандартный продовольственный картофель, так и мелкий, отбраковываемый при сушке или консервировании, а иногда отходы картофеля, образующиеся при чистке.

Как известно, крахмал является важнейшей составной частью картофеля и представляет собой запасное питательное вещество, необходимое для процесса дыхания клубня во время его хранения и для прорастания и первоначального развития нового растения после посадки.

На рис. 86 схематически изображено строение картофельного клубня. К наружному опробковевшему слою (кожице) прилегает несколько слоев плоских клеток, не содержащих крахмала. Вся внутренняя часть клубня состоит из округлых клеток, в которых находятся крахмальные зерна. Как видно на рис. 86, зернышки крахмала сосредоточены в центральной части клеток и окружены клеточным соком, в состав которого входят растворенные в воде белки, сахара, минеральные вещества. Крахмальные зерна даже в одной клетке имеют различные размеры - от 40 до 80 мк. В общем же, в молодых незрелых клубнях средний размер крахмальных зерен меньше, чем в зрелом продовольственном картофеле. Это имеет существенное значение, так как чем крупнее крахмальные зерна, тем лучше качество готового крахмала и тем меньше потерь в его производстве. Следовательно, в переработку надо направлять нормально зрелый картофель.

Рис. 86. Строение картофельного клубня (разрез)

В среднем в картофеле содержится крахмала 17-18% от веса клубней, но бывают колебания от 8-10 до 20%. При производстве крахмала задача состоит в разрушении клеточных стенок, извлечении из них максимально возможного количества крахмальных зерен, отделении этих зерен от жидкости и от всех примесей и сушке влажного крахмала.

Чтобы правильно построить производство крахмала, следует знать некоторые его важные свойства.

В холодной воде крахмал нерастворим, в горячей - превращается в клейстер. Клейстеризация наступает при температуре 62-65°, но уже при 55° крахмальные зерна начинают набухать. Отсюда следует, что при получении крахмала из клубней можно пользоваться холодной водой, а сушить полученный крахмал надо при невысокой температуре.

Сухой безводный крахмал имеет удельный вес 1,65 г/мл. Это дает возможность довольно быстро осаждать крахмальные зерна, извлекаемые из клеток мякоти клубней, и достаточно полно уловить их в виде осадка или отделить центрифугированием от жидкой части.

Крахмал гигроскопичен, он поглощает влагу из воздуха и, если его хранить в негерметичной таре, содержание влаги в нем устанавливается на уровне около 20%. Примерно до этого уровня его и следует сушить.

Необходимо знать, что мелкая крахмальная пыль в воздухе способна взрываться от соприкосновения с огнем. Поэтому в помещении, где получают крахмал, особенно там, где его сушат и упаковывают, нельзя зажигать спички, ставить керосиновые и другие подобные лампы и т. д.

Если к крахмальному раствору или клейстеру добавить каплю раствора йода, крахмал сразу приобретает интенсивно синий цвет. Благодаря этому можно легко обнаружить наличие даже следов крахмала в различных продуктах, в промывных водах и т. д., что важно для определения и снижения потерь крахмала в производстве.

Технологический процесс. На небольшом предприятии процесс производства крахмала строится обычно следующим образом.

Первая операция - мойка картофеля. Наиболее удобна для этой цели кулачная моечная машина, представляющая собой глубокий желоб с валом в верхней части. На валу закреплены прочные деревянные лопасти, которые при вращении вала перемешивают картофель в желобе с водой. Для мойки 1 т картофеля требуется 4-5 м³ воды.

Следующая важная операция - измельчение картофеля. Необходимо так измельчить клубни, чтобы было разрушено максимальное количество клеточных стенок, в таком случае обеспечено наиболее полное извлечение крахмала. В то же время нельзя чрезмерно размельчать сами стенки клетки: очень мелкие частицы в дальнейшем труднее отделить от крахмала и от жидкости. Картофель пропускают через специальные терочные устройства или машины. Клубни попадают в пространство над быстро вращающимся барабаном, по боковой образующей которого закреплено параллельно оси большое количество металлических пилок. Мелкие зубья пилок разрывают клетки, и из терочного устройства выходит полужидкая размельченная масса - "кашка", в которой основная часть крахмальных зерен находится в свободном состоянии. Терочные машины изготовляют разных конструкций - применительно к различным условиям работы. Необходимо обеспечить постоянный контроль за правильной работой терочных машин, вовремя сменять затупившиеся пилки или целые сменные барабаны, регулировать зазоры между пилками и прижимными устройствами и т. д.

Полученная картофельная кашка собирается в отдельный сборник. Насосом кашку подают на ситовый аппарат, где с помощью воды крахмальные зерна отделяют от остальных составных частей. Такие аппараты изготовляют различной конструкции - с ситами полуцилиндрическими, цилиндрическими (ротационные аппараты) и с плоскими (сотрясательные). Около 75% крахмала проходит через сита вместе с водой и растворенными другими веществами картофеля (расход воды 5-5,5 м³ на 1 т перерабатываемого картофеля). На ситах задерживается клетчатка, мезга, в которой остается некоторое количество крахмала. Для отделения этого крахмала кашку вторично измельчают и пропускают через аппарат с более мелкими отверстиями сит.

Прошедшие через сита крахмальные зерна вместе с водой - так называемое крахмальное молочко - сливаются в сборник. Из него выделяют крахмал одним из принятых в промышленности методов: отстаиванием в спокойном состоянии в чанах; отстаиванием в потоке - в желобах или на лотках; центрифугированием. При работе по методу отстаивания молочко сливают в баки высотой около 1,5 м и оставляют на 7-8 ч. Крахмал оседает внизу, сверху над слоем жидкости скапливается белая легкая и устойчивая пена. Эту пену удаляют, затем сливают жидкость (так называемую "соковую воду"), пропуская ее через специальные ловушки для задерживания и улавливания крахмала, который иногда захватывается потоком жидкости. Остающийся на дне плотный слой крахмала выгружают из отстойного чана в другой сосуд - промывной чан, где его вторично тщательно перемешивают с водой и дают осесть.

Так как и после двукратной промывки не удается полностью удалить все взвешенные и другие примеси, обычно сверху, над слоем крахмала, в чане образуется небольшой налет сероватого цвета. Этот налет снимают вручную или с помощью специального устройства, а чистый крахмал-сырец выгружают из чана и направляют на сушку. На более крупных предприятиях такой крахмал немного разбавляют водой и в виде густого молочка транспортируют в сушильное отделение насосами. Снятый верхний грязный слой содержит много крахмала, и его обрабатывают отдельно для того, чтобы уловить и использовать этот крахмал.

Полученный крахмал-сырец содержит около 50-55% воды. Во избежание возможной порчи (закисания) при длительном хранении его следует высушить. Сушат крахмал в барабанных, туннельных и других типов сушилках.

Температура продукта во время сушки не должна подниматься выше 50-55°; желательно же поддерживать ее на уровне 45°.

Сухой крахмал выходит из сушилки с влажностью 20%. Так как в процессе сушки продукт обычно комкуется, сначала его измельчают, затем просеивают и упаковывают в мешки.

Получение крахмала на современных агрегатах. В современной промышленности созданы более совершенные машины и целые агрегаты для получения готового пищевого крахмала из картофеля. Наиболее удобны и поэтому получили массовое распространение картофелеперерабатывающие агрегаты АПЧ-25, ПКА-10, АП-10 и АКПЧ-25 производительностью 25 и 10 г перерабатываемого картофеля в сутки.

Все основные процессы обработки сырья и полуфабриката осуществляются на одном и том же агрегате, что значительно упрощает и удешевляет производство.

На агрегатах можно организовать поточную переработку картофеля с максимальным использованием и малыми потерями сырья.

На рис. 87 показан общий вид агрегата ПКА-10, а на рис. 88 - схема агрегатов АПЧ-25 и ПКА-10 производительностью соответственно 25 и 10 г картофеля в сутки. Картофель с помощью наклонного шнека попадает в бильную мойку. Еще в шнеке картофель орошается струями воды и частично отмывается от грязи. В мойке клубни проходят последовательно через две мокрые и одну сухую камеру, где отделяются тяжелые и легкие примеси и клубни окончательно промываются. Чистая вода поступает через водораспределительный коллектор на самом агрегате; грязная вода отводится в канализацию. Чистый картофель лопастями картофелемойки выбрасывается на течку, а оттуда - на терочное устройство. Отсюда полученная картофельная кашка собирается в желобе (сборнике) внизу, где ее разжижают двукратным количеством отстойной ("соковой") воды, поступающей с отстойно-фильтрующей центрифуги. С помощью четырехплунжерного насоса эта кашка попадает в барабан двухпродуктовой осадительной центрифуги; здесь она частично отделяется от клеточного сока и поступает в сборник над центрифугой. В сборнике кашку разбавляют чистой водой до плотности около 5° по Бр. и перекачивают третьим плунжером на первое сито (ротационное) для отделения сока. Сок собирают в отстойнике-ловушке. На первом сите из кашки не полностью вымывается крахмал. Сходящая с этого сита "полукашка" подается на щеточное сито, а прошедшее через первое сито крахмальное Молоко Самотеком попадает во второй барабан центрифуги, где из него выделяется соковая вода. На щеточном сите из полукашки вымывается оставшийся в ней крахмал, который соединяют с основной массой крахмала, полученного на первом сите. Весь крахмал в виде молока плотностью 3-5° по Бр. затем подается на второй барабан двухпродуктовой центрифуги, где крахмальное молоко доводится до 40° по Бр. Сходящая со щеточного сита мезга сбрасывается в сборник и после небольшого разбавления водой выводится из агрегата в яму для сбора мезги.

Рис. 87. Агрегат ПКА-10

Рис. 88. Схема агрегатов АПЧ-25 и ПКА-10: 1 - шнек наклонный, 2 - цилиндрическое сито, 3 - второе рафинировальное цилиндрическое сито, 4 - первое рафинировальное цилиндрическое сито, 5 - щеточное сито, 6 - отстойно-фильтрующая центрифуга, 7 - двухпродуктовая центрифуга, 8 - терка, 9 - мойка бильная

В сборнике под центрифугой сгущенное крахмальное молоко разбавляется чистой водой снова до 3-5° по Бр. и вторым плунжером насоса перекачивается на ротационное сито первой очистки (рафинирование), откуда - на второе сито. На этом сите крахмал отмывается от мелкой мезги и подается самотеком на отстойно-фильтрующую центрифугу, где и обезвоживается в тонком слое при непрерывном движении до влажности 38-40%. Такой "фугованный" крахмал затем поступает на сушку. Сушилка не входит в состав агрегатов АПЧ-25 и ПКА-10. Рекомендуются барабанная сушилка КС-50 производительностью 1 т крахмала в сутки, пневматическая сушилка (4 т/сут.) или комбинированная сушилка (4 т/сут).

В картофелеперерабатывающем агрегате АКПЧ-25 сушилка является составной частью общей схемы.

Все картофелеперерабатывающие агрегаты отличаются компактностью, малой потребной площадью, удобством в обслуживании, большой эффективностью в отношении полноты извлечения крахмала и удельных расходов воды, электроэнергии и т. д. Поэтому их можно рекомендовать для внедрения.

Контрольные вопросы

1. Какими свойствами обладает картофельный крахмал?

2. Как извлекают крахмал из картофеля?

3. Расскажите об устройстве и работе агрегата для переработки картофеля.

4. Какие меры по технике безопасности следует принимать при работе в крахмальном производстве?