Сухой способ извлечения зародыша в промышленной переработке кукурузы
Глубокая промышленная переработка зерна кукурузы ( маиса ) занимает первое место в мировом производстве зернопродуктов с долей 32%, что составляет примерно 2,2 млрд. тонн.
Кукурузное зерно является одним из тех видов, который имеющие решающую долю в мировом производстве зерна. Применение современных технологий выращивания, выведение новых сортов кукурузы и использование удобрений приводит к повышению урожайности, но также позволяют выращивать кукурузу в регионах, которые прежде казались неподходящими для кукурузы.
Из поколения в поколение, кукуруза использовалась в виде корма для домашних животных. Позже, когда кукуруза для многих людей стала основным продуктом питания, нашлось много различных способов ее переработки и приготовления , которые были адаптированы для популярного на сегодняшний день использования. Несколько примеров: лепешки в Мексике и Центральной Америке, Arepa в Колумбии и Венесуэлы, полента в Европе или фуражное зерно на юге Африки.
Изменения в потребительских привычках и образе жизни человека побудили исследования в промышленном производстве этих традиционных основных продуктов питания для того, чтобы облегчить использование и подготовку в перерабатывающей промышленности, а также в домашнем хозяйстве. В то же время, эти исследования были расширены, чтобы создать новые продукты, основанные на глубокой переработке кукурузного зерна. Специальное внимание было уделено сокращению времени для приготовления кукурузных блюд.
Несколько тысяч сортов кукурузы делятся на группы в зависимости от характеристики, такие как, например, структура и форма семян. Твердость и размер зерна , жесткие и более мелкие зерна чаще встречаются с разнообразных Кремневидных сортах, и напротив эндосперм различных Зубовидных сортов кукурузы (например Желтой кукурузы и Белой кукурузы) , как правило, мягкий и частично рассыпчатый . Размер зародыша , как правило, больше в зубовидной кукурузе. Стекловидные сорта кукурузы обычно дают более высокий выход крупы и более низкий выход зародыша, чем более мягкая, рассыпчатая Зубовидная кукуруза, поэтому выбор сорта и типа кукурузы предварительно определяется готовой продукцией
Структура зерна кукурузы не очень отличается от других зерновых.
Следующая иллюстрация показывает поперечное сечение кукурузного зерна и его основных компонентов:
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.
Источник
Зародыш кукурузный – все самое важное и интересное об этом продукте!
Когда переработка кукурузных зерен в крахмал производится по безотходной технологии, то получается основной побочный продукт, который используется для производства продуктов питания и комбикормов – зародыш кукурузный. Из кукурузного зародыша изготавливают некоторые полезные пищевые продукты, прежде всего, кукурузное масло. Поэтому он пользуется спросом во всем мире, а объемы его потребления постоянно растут
Зародыш кукурузный — это побочный продукт, который получается при переработке кукурузы в крупу или крахмал.
Его вес составляет от 8 до 14% от всей массы кукурузного зерна, при этом на него приходится более 80% содержащегося в кукурузе жира, около 20% белков и 74% минеральных веществ. Поэтому он широко используется для производства кукурузного масла и маргарина, рассказывают эксперты маркетингового агентства MegaResearch.
Из одной тонны кукурузного зародыша получается 270 литров масла. В качестве отходов остается жмых — высокоценный в питательном отношении концентрат, содержащий легкодоступные частично денатурированные белки, декстиринизированный крахмал и свободные сахара, а также остатки кукурузного масла (до 6%) и большую часть минералов и витаминов зародыша. Жмых кукурузного зародыша широко используется при производстве комбинированных кормов для животных и птиц.
Мировые объемы потребления кукурузного зародыша постоянно растут. Так, в период с 2010 по 2015 г. они увеличились на 27%. При этом больше половины этого продукта производится на территории США, где он практически полностью перерабатывается для внутренних нужд. Другими крупными рынками сбыта являются Китай, Бразилия и Япония.
Ряд стран Евросоюза и Турция, напротив, большую часть этого продукта импортируют, причем их поставщиками могут выступать соседние Франция, Австрия, Нидерланды и Германия. В числе экспортеров кукурузного зародыша находится и Россия, занимая шестое место по объему поставок в мире. В последнее время в связи с ростом общемирового потребления наблюдается тенденция размещения новых производств в Бразилии, Китае и других активно развивающихся странах.
Самым крупным поставщиком кукурузного зародыша является Франция, обеспечивающая около 20% всех потребностей в этом сырье. Интересно, что французская продукция самая дорогая на рынке — ее стоимость на 40% выше средневзвешенной по десяти ведущим странам-экспортерам. Такая ситуация может объясняться тем, что основные поставки производятся на рынок Евросоюза, где действует законодательное регулирование торговых отношений.
В целом развитию рынка кукурузного зародыша в мире способствует сразу несколько факторов:
стабильный спрос на кукурузное масло в США и странах ЕС;
рост спроса на кукурузное масло в развивающихся странах: Китае, Индии, Бразилии, Индонезии;
появление большого количества переработчиков кукурузы в странах Азии — Китае, Индии, Таиланде;
рост численности населения в мире с 6,9 млрд чел. в 2010 году до 7,8 млрд чел. в 2020 году.
Анализ совместного влияния этих факторов позволяет предположить, что потребление сухого кукурузного зародыша в ближайшее время будет расти примерно на 3–3,5% в год. При этом максимальные темпы роста будут достигаться на относительно новых рынках — в Китае, Бразилии, ЮАР и других развивающихся странах.
