Выделение зародыша при производстве крахмала из кукурузы
После первого и второго грубого дробления кашку направляют в непрерывно действующие аппараты — зародышеотделители, работа которых основана на том, что относительная плотность зародыша, содержащего 50— 55% жира, значительно меньше плотности эндосперма.
На заводах применяются зародышеотделители двух типов: сепараторы, в которых зародыш отделяется от кашки под действием гравитационных сил, и гидроциклоны, отделяющие зародыш от кашки в результате действия центробежных сил. При работе на том и другом оборудовании создают такую концентрацию крахмальной суспензии, чтобы ее относительная плотность была больше плотности зародыша и меньше, чем кашки.
Рис. 1. Гидроциклон для выделения зародыша.
Зародышевый сепаратор отстойного типа обеспечивает хорошее выделение зародыша из кашки. В то же время он имеет существенные недостатки: громоздок, дорог, требует большой производственной площади и трудоемкого обслуживания. Значительная поверхность продукта, испаряющего в помещение S02, открыта. В связи с этим в последнее время отстойные сепараторы заменяются гидроциклонами.
Для выделения зародыша из кашки обычно применяют гидроциклоны (рис. 1) увеличенных размеров (диаметр цилиндрической части 150—300 мм).
Кукурузная кашка после дробилок под избыточным давлением (0,2— 0,25МПа) подается в цилиндрическую • часть гидроциклона 1 через входное сопло 2. Под действием центробежных сил происходит разделение суспензии. Тяжелая фракция (дробленый эндосперм) отбрасывается к периферии циклона 6, спускается вниз и выбрасывается через насадку 7. Легкая фракция, состоящая из зародыша и молока, оттесняется к центру гидроциклона и через верхнюю насадку 5 попадает в камеру 3, откуда уходит из аппарата по штуцеру 4.
В связи с тем что действие центробежных сил во много раз превосходит действие гравитационной силы, при использовании гидроциклонов удается настолько интенсифицировать процесс выделения зародыша, что при одинаковой производительности габариты гидроциклонов в сотни раз меньше размеров сепаратора отстойного типа.
Зародыш после его выделения вместе с крахмальным молоком поступает на сито отцеживания. Выделенное при этом крахмальное молоко возвращается на систему выделения зародыша. Для более полного вымывания свободного крахмала зародыш подвергают двукратной противоточной промывке, после чего его частично обезвоживают на шнек-прессах.
Источник
Реализация способов отделения зародыша от зерна кукурузы
Ранее было отмечено, что отсутствие в линии оборудования для отделения зародыша не позволяет производить стандартную кукурузную крупу, делая ее практически не пригодной для длительного хранения.
На Кишиневском комбикормовом заводе в свое время использовался такой способ отделения зародыша. Зерно вначале замачивалось, отволаживалось. Перед размолом оно подвергалось четырехкратному воздушному и ситовому сепарированию с последующим двукратным шелушением зерна на обоечных машинах. Далее зерно четырехкратно измельчалось вместе с зародышем на вальцовых станках. Разумеется, это приводило к попаданию зародыша в дробленую массу, отходы и крупу. Коэффициент выделения зародыша этим способом крайне низок. Он не удовлетворял требованиям ни крупчатников, ни производителей пищевого масла.
Изобретатели В. Т. Любушкин, Л. В. Башкина и А. В. Любушкин предложили свой способ отделения зародыша от зерна кукурузы (патент RU №2027511 С1 6 В 02 В1/02).
Сущность
(рис. 3.2) заключается в измельчении зерна направленным разрывом в роторной машине 7 (причем рабочая поверхность статора машины выполнена в виде логарифмической спирали); последующем сортировании продуктов размола на три крупочные фракции; сепарировании двух фракций в воздушном потоке сепараторов 9 и на сигах 8\ выделении зародыша машинами 10 из двух наиболее крупных фракций крупок.
Вследствие того, что статор в зародышеотделительной машине выполнен в виде логарифмической спирали, отделение зародыша осуществляется направленным разрывом зерна в сужающемся рабочем зазоре. Коэффициент отделения зародыша, по мнению авторов, составит 0,1-0,9 в целом неизмельченном виде. Зерно же дробится преимущественно в крупные и средние по величине крупинки с ми-
нимальным количеством мелкой фракции. Внутри машины зародыш отделяется методом постепенного измельчения эндосперма, с которым он органически связан. Поскольку зародыш более пластичен, чем эндосперм, он сохраняется преимущественно целиком. Частицы предлагается отбирать на ситах с диаметрами ячеек 4,5/2-2,5 мм.
По мнению авторов, зародыш с измельченным крупным эндоспермом попадает только в две, а не в три, как обычно, наиболее крупные по величине фракции. Именно из этих двух фракций предлагается выделять зародыш.
Итак, новизной данного способа является сортировка на три кру- почные фракции и выделение зародыша из двух наиболее крупных фракций крупок.
Рассмотрим, как реализуются способы удаления зародыша в некоторых линиях.
Источник
«Получение масла из зародышей кукурузы»
Кукурузный зародыш составляет около 10% от веса кукурузного зерна. Его ботаническая масличность колеблется от 32 до 37%. Кроме того кукурузный зародыш содержит около 18% белков, 8% крахмала, 10% сахара, 10% минеральных веществ. В кукурузных зародышах сконцентрировано более 80% жира, содержащегося в кукурузном зерне, около 20% белков и около 74% минеральных веществ. Кукурузное масло получают из зародышей, которые являются побочным продуктом переработки кукурузного зерна в мукомольно-крупяном, пищеконцентратном и крахмало-паточном производствах. Присутствие кукурузных зародышей в продуктах этих производств является нежелательным, так как масло, содержащееся в нем, гидролизуется и окисляется, что вызывает ухудшение качества готовой продукции: муки, крахмала, патоки, глюкозы, кукурузных кормов и т.д. Поэтому технология производства перечисленных выше продуктов из кукурузного зерна предусматривает возможно максимальное выделение из него зародыша.
Однако выделенный кукурузный зародыш сам по себе составляет ценное сырье для производства пищевого кукурузного масла.
В промышленности отделение кукурузных зародышей от зерна осуществляется двумя способами: сухим, применяемым на мельнично-крупяных и пищеконцентратных предприятиях, и мокрым, распространенным на крахмало-паточных заводах.
Существуют различные технологические схемы с дежерминаторной (зародышеотделительной) мельницей. По этой схеме предварительно замоченное и доведенное до 20-22% влажности кукурузное зерно обрабатывается на дежерминаторах с целью дробления и освобождения зародыша, а затем на различных сушильных, сортирующих и очистительных устройствах, с помощью которых достигается обогащение зародыша, т.е. максимально возможное удаление крахмалосодержащих частиц эндоспермы от массы отбитого зародыша.
Кроме этой схемы, существует схема, где основным оборудованием для отделения зародыша и получения крупы являются дробилки, мельничные рассевы, аспирационные камеры и пневматические столы. Существует также схемы с применением обоечных и щеточных машин с абразитивными цилиндрами.
Кроме того, имеет место схема, в которой отделение зародышей осуществляется с помощью дробилок, работающих по ударному принципу, и вальцевых станков с нарезными валками.
Мокрый способ заключается в длительном замачивании зерна (в течение 36-50 ч) в теплом (48-50 ч) водном 0,2%-ном растворе сернистой кислоты, в последующей обработке зерна на дисковых дробилках и разделение полученной «кашки» на гидроциклонах или на сепараторах флотационного типа, где зародыш отделяется от общей массы частичек крахмалистой эндоспермы. Затем отделенные зародыши подвергают трехкратной промывке от оставшегося в них в небольших количествах крахмала, после чего из массы зародышей удаляют влагу; сначала на шнековых прессах, а затем на непрерывнодействующих барабанных или паровых сушилках, в том числе и вакуум-сушилках.
Недостатком мокрого способа является более низкое качество масла, содержащегося в зародышах, по сравнению с маслом зародышей, полученных сухим способом; этот факт обусловливается развитием гидролитических и других побочных процессов в жире при влаго-тепловой обработке кукурузного зерна. Кукурузное масло из хороших зародышей характеризуется следующими показателями:
Плотность (при 0°С), г/см³. 0,918 — 0,919 Показатель преломления (при 20°С). 1,471 — 1,473 Вязкость (при 20°С), спз. 63 — 97 Температура застывания. от -10 до -20°C
Отрицательной чертой зародышей сухого способа получения является высокое содержание в них крахмала, наличие которого в отдельных случаях осложняет процессы жарения мезги перед прессованием. С другой стороны, при малой масличности зародышей и высоком содержании в них крахмала вообще невозможно получить из них масло прессовым способом, поскольку масло, как показала практика, не отжимается из подобного материала даже на шнековых прессах, развивающих большие усилия и высокое давление в прессующем тракте.
Отмеченные выше особенности и свойства кукурузных зародышей различных способов получения обусловливают специфику технологии выработки из них масла.
Схема форпрессования и экстракции зародышей
Технологические способы и схемы переработки кукурузных зародышей определяются качеством и свойствами самих зародышей. Для переработки кукурузных зародышей мокрого способа получения наиболее целесообразной является схема форпрессование — непрерывная экстракция.
Технологический процесс переработки кукурузных зародышей по схеме форпрессование — экстракция складывается их следующих операций:
Очистка зародышей от сора
Измельчение на рифленных и пятивальцовых станках
Жарение мятки
Прессования на шнековых прессах
Первичной очистки форпрессового масла
Подготовка форпрессового жмыха к экстракции
Экстракция крупки или лепестка в экстракторах
Очистка зародышей от сорных примесей
Кукурузные зародыши как сухого, так и мокрого способов получения содержат значительное количество немасличных органических примесей: мучнистые пылевидные частицы зерна (до 4%), кукурузную шелуху или так называемую плеву — стекловидную оболочку зерна (до 5-6%), целые зерна кукурузы, подгоревшие при сушке зародыши, кусочки кукурузной кочерыжки, слипшиеся комья кукурузных зародышей и т. п.
Наличие примесей в перерабатываемых зародышей, во-первых, увеличивает потери масла в жмыхе или шроте, а во-вторых, ухудшает эффект работы вальцовок. Во избежании этого производят очистку зародышей от сора.
Очистка кукурузных зародышей производится лучше всего на сепараторах, для чего на них устанавливают сита с диаметром отверстий следующих размеров, мм:
Подситок. 10 Верхнее сито. 5 Нижнее сито. 3
На подситке отделяется крупный сор (кусочки кочерыжки, спекшиеся комья зародышей и т. п.), на верхнем сите задерживаются и идут с него сходом зерна кукурузы и равные им по размеру сорные примеси, сходом с нижнего идет основная масса зародышей, отделенная от мелкого сора, который прошел через нижнее сито. Двойная аспирация ( при поступлении зародыша на подситок и при сходе с нижнего сита) обеспечивает максимально возможное удаление шелухи и мучнистых пылевидных примесей. Проходя через трехмиллиметровое сито, шелуха и мучнистые пылевидные примеси удаляются из цеха в качестве полезного отхода. При очистке зародышей на сепараторах съем немасличного органического сора составляет 80-90%; при исходной засоренности порядка 9-10% сорность зародыша после очистки не превышает 0,8-1,0%.
Максимальное извлечение масла как в случае прессования, так и экстракции достигается при достаточно глубоком вскрытии клеточной структуры зародышей, что возможно лишь при хорошем их измельчении. Кроме того, такое измельчение способствует более равномерному распределению влаги при увлажнении помола, ведущему к вытеснению масла на поверхность частиц мятки.
Для достижения необходимого эффекта измельчения зародышей подвергают двукратному измельчению: грубому на рифленых вальцах и тонкому на пятивальцовых станках через четыре прохода.
Наиболее удовлетворительные результаты при описанном методе измельчения получаются при влажности зародышей сухого способа получения в пределах 9-10%. Если же зародыши имеют низкую влажность (что характерно для высушенного зародыша мокрого способа отделения), то полученную с рифленых вальцов крупку кондиционируют, пропаривая ее острым паром в шнеке, подающем ее на пятивальцовые станки, с доведением влажности зародышей сухого способа получения до указанных выше пределов, т.е. до 9-10%, и зародышей мокрого способа — до влажности 6,5-7,0%. При более высоком увлажнении размол зародышей мокрого способа получения ботанической масличности затруднен образованием комкующейся высокомасличной массы (вследствие выделения масла), налипающей на валки. Такое пропаривание, хотя оно и несколько усложняет схему, предотвращает при прессовании выползание мезги из пресса и образование больших количеств зерной осыпи.
При грубом измельчении на рифленых вальцах и последующем вальцевании на пятивальцовках получающийся помол должен содержать, в зависимости от масличности зародыша, 50-80% фракций, проходящих через одномиллиметровое сито, и не менее 45-50% вскрытых клеток.
Жарение кукурузной мятки
Мятку кукурузных зародышей подают в верхний чан шестичанной жаровни, где ее либо пропаривают острым паром с доведением влажности до 10-11%, либо одновременно подвергают пропариванию острым паром и доувлажнению конденсатом до 10-11% влажности (для зародышей мокрого способа получения, увлажняемых перед вальцеванием до 6,5-7%).
Увлажненную мятку подвергают дальнейшему жарению в самопропаривающихся слоях при высоте слоя не менее 250 мм. Мезга высушивается в жаровне до влажности 4-5% и температурой 100-105°С подается на пресс.
Пересушивание мезги ниже указанных пределов влажности при относительно жесткой структуре, свойственной мезге к.з., может вызвать запрессовки и все вытекающие из них последствия вплоть до поломок зеерных пластин.
Форпрессование на шнековых прессах ФП или МП-68
Форпрессование при переработке кукурузных зародышей с последующей экстракцией преследует несколько целей: помимо предварительного съема масла при форпрессовании происходит дополнительное разрушение клеточной структуры зародыша, способствующее в дальнейшем наиболее полному и быстрому обезжириванию в процессе экстракции.
Работа шнековых прессов указанных типов при переработке кукурузных зародышей характеризуется следующими средними показателями:
Нагрузка на эл.двигатель, А. 35 — 40 Частота вращения шнекового вала пресса, об/мин. 18
Масличность ракушки при фактической влажности, % при переработке зародышей мокрого способа получения. 13 — 15 при переработке зародышей сухого способа получения. 9 — 12 Влажность ракушки, %. 6 — 6,5 Средняя производительность пресса, т/сут. зародышей. 25
Первичная очистка форпрессового масла
Кукурузное масло содержит большое количество отстоя и взвешенных частиц, особенно в случае переработки зародышей, выделенных мокрым способом, при прессовании которых вследствие несколько худшего брикетирования в масло попадает большое количество мелких частич. Для освобождения от этих примесей кукурузное форпрессовое масло очищают сначала на механических фузоловушках, а затем двукратным фильтрованием на фильтр-прессах. Первую фильтрацию масла производят при температуре 65-700°С; при снижениии температуры фильтруемого масла до 35-400°С его вязкость существенно увеличивается (почти в два раза), что замедляет процесс фильтрации.
Температура масла при второй фильтрации 50-55°С. Фосфатиды переходящие в масло в случае фильтрации при повышенной температуре, удаляются гидратацией (при рафинации и дезодорации сырого прессового масла, предназначенного для пищевых целей.
Гущу с фузоловушек, фильтр-прессовые осадки и осыпь с форпрессов собирают и подают во второй чан шестичанной жаровни для повторной переработки в смеси со свежим материалом.
Процесс экстракции очень сложен и проходит с использованием бензина. Оборудование для него дорогостоящее и малой производительности не выпускается, поэтому в нашем случае процесс экстракции неприемлем.
Сущность
