Крахмальный завод
По внешнему виду чистый картофельный крахмал представляет собой белоснежный сыпучий порошок с кристаллическим блеском, состоящий из мельчайших частиц. Картофельный крахмал предназначается для применения в различных отраслях пищевой промышленности (кондитерской, концентратной, мясо-молочной, хлебопекарной и др.), в качестве товара народного потребления, в химико-фармацевтической промышленности в качестве наполнителя в таблетированных лекарственных средствах и присыпках, а также для технических целей (производство декстрина, в текстильной, бумажной и других отраслях промышленности). Картофельный крахмал вырабатывают четырех сортов: экстра, высший, первый, второй. Для производства крахмала используется свежий картофель для переработки по ГОСТ 6014-68.
Отделение от картофеля примесей
Картофель хранится в буртах (аналогичных кагатам для хранения свеклы). Подается на завод гидротранспортом. Моется в моечном отделении. Взвешивается и подается на измельчение.
Измельчение картофеля
Производится на картофелетерочных машинах. В результате получается полупродукт – кашка.
Выделение клеточного сока из кашки
Измельченный картофель с освобожденным клеточным соком должен быть как можно быстрее освобожден от сока. Окисление тирозина кислородом с участием полифенолоксидазы и др. процессы, происходящие при соприкосновении измельченного картофеля с воздухом, ведут к потемнению крахмала, уменьшению вязкости получаемого из него клейстера, образованию пены и слизи, что затрудняет осаждение и очистку крахмала. Выделение клеточного сока из кашки производится на ситах различных конструкций, простейшие из них – катарактные сотрясательные сита. При этом удается отделить до 60 % сока и 50-60% крахмала. Затем крахмал как можно быстрее отделяют от сока на шнековых осадительных центрифугах. Соковая вода, удаляемая из центрифуги, попадает в ловушку для осаждения мелких зерен крахмала. Содержание крахмала в крахмальном молоке увеличивается до 91-92 ед.
Отмывание свободного крахмала из кашки
Отмывание свободного крахмала в кашке производится на нескольких ситах по принципу противотока. Расход воды на ситовой станции около 400 % к массе переработанного картофеля.
Рафинирование крахмального молока
Для отделения мелкой мезги рафинирование производят в 2 стадии:
- на барабанно-струйных катарактных сотрясательных ситах;
- на сотрясательных шелковых ситах.
Чистота крахмального молока после рафинации 95-98 ед.
Крахмальный завод
Выделение крахмала
Выделение крахмала производится на пурификаторах или гидроциклонах. Наиболее прогрессивными являются гидроциклоны, позволяющие сделать технологическую стадию выделения крахмала непрерывной и исключить физический труд. Гидроциклон работает следующим образом. По специальной трубе тангенциально под давлением в гидроциклон поступает крахмальное молоко, вследствие чего поступательное движение преобразуется во вращательное и тяжелые частицы центробежной силой отбрасываются на внутреннюю поверхность конуса, по которой они потоком сползают к сливному отверстию. Легкая фракция продукта (жидкий сход) вытесняется сгущенной фракцией и поднимается вихреобразно к сливному устройству, через которое выводится из гидроциклона. Сырой крахмал (влажностью 52 %) хранят в наземных или подземных складах насыпным или наливным способом, лучше всего в замороженном виде и, по мере необходимости, отбирается для производства сухого крахмала.
Получение сухого крахмала
Сырой крахмал разводят в крахмальное молочко концентрацией около 20СА (СА – сухие вещества, определенные ареометром по сахарозе при 20 0С); рафинируют на сотрясательных ситах и гидроциклонах; разводят в молоко концентрацией 36-38 СА; обезвоживают в центрифугах до влажности 38 -40% и сушат в сушилках пневматического типа (ПС, ППС и ПСК). Затем просеивают на рассевных аппаратах и упаковывают в льняные или джутовые мешки, а также в бумажные крафт-мешки вместимостью по 25, 50 и 60 кг. Производится также и мелкая фасовка в бумажную тару – от 100 до 1000 г. Хранят крахмал при температуре не более 10 °С и относительной влажности воздуха 75 %. В зависимости от качества сухой картофельный крахмал делят на 4 сорта: экстра, высший, I и II.
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
Департамент научно-технологической политики и образования ФГОУ ВПО
«Красноярский государственный аграрный университет»
КУРСОВАЯ РАБОТА
Технология производства картофельного крахмала
Выполнил студент группы Т-53 Михайлов Е. О.
к.с.-х.н., доцент Сергоманов С. В.
Красноярск 2009
Введение
1. Технология производства картофельного крахмала
1.1 Получение сырого картофельного крахмала
1.1.1 Хранение картофеля
1.1.2 Доставка, мойка и взвешивание картофеля
1.1.3 Измельчение картофеля на терочных машинах - получение кашки
1.1.4 Выделение картофельного сока из кашки
1.1.5 Выделение свободного крахмала из кашки, отделение и промывание мезги
1.1.6 Рафинирование крахмальной суспензии
1.1.7 Качество сырого картофельного крахмала
1.2 Получение сухого крахмала
1.3 Получение модифицированных крахмалов
1.3.1 Расщепленные крахмалы
1.3.2 Замещенные крахмалы
Заключение
Литература
Введение
Крахмал – главнейший представитель природных углеводов, являющий основным источником энергии для человеческого организма, и обладающий свойствами загустителя, стабилизатора и структурообразователя, необходимыми в промышленном производстве. В многокомпонентных смесях крахмал способен эффективно взаимодействовать с такими веществами, как жиры, сахара и ферменты, усиливать действие ароматизаторов продукции, регулировать влажность. Картофель содержит до 25% крахмала в зависимости от сорта, условий выращивания и иных факторов.
Народнохозяйственное значение крахмалопаточной промышленности определяется весьма разнообразным и постоянно расширяющимся спектром использования крахмала и продуктов на его основе. В настоящее время крахмалопродукты широко востребованы в различных отраслях промышленности - от кондитерского производства до нефтебурения. С появлением новых видов крахмалов области их применения постоянно расширяются, и потребность в них стабильно растёт.
Из крахмала вырабатывается большая группа продуктов его частичного гидролиза: мальтодекстрины, низкоосахаренная, карамельная, высокоосахаренная, мальтозная, глюкозно-мальтозная и другие виды патоки. Её способность предотвращать кристаллизацию сахара имеет решающее значение для производства карамели. Высокоосахаренные, глюкозные и глюкозно-фруктозные сиропы используются в хлебопечении, при изготовлении алкогольных и безалкогольных напитков и многих других продуктов. В последние годы повышенным спросом у производителей пива и пищевых кислот пользуется мальтозная патока.
Лёгкая изменяемость свойств крахмала при его обработке позволяет получить сотни разнообразных по структуре, составу и свойствам видов модифицированного крахмала, успешно используемых как в производстве продуктов питания, так и в непищевых отраслях.
Крахмал и его модификации широко применяются в гофрокартонном производстве, при выработке кондитерских и хлебобулочных изделий, колбас, консервов и многих других пищевых продуктов. Огромны возможности использования модифицированного крахмала в технических целях: текстильной и бумажной промышленности, для стабилизации глинистых растворов при нефте- газобурении, для приготовления формовочных смесей в литейном производстве, клея для обоев и во многих других отраслях.
1 Технология производства картофельного крахмала
Современная крахмалопаточная промышленность - важная отрасль народного хозяйства. Крахмалопаточные предприятия выпускают сухой крахмал, глюкозу, различные виды крахмальных паток, модифицированные крахмалы, декстрин, глюкозофруктозные сиропы и др. Ассортимент вырабатываемой продукции составляет десятки наименований. Крахмал и крахмалопродукты используют в различных отраслях пищевой промышленности - кондитерской, хлебопекарной, консервной, молочной, пищеконцентратной, а также в медицинской, текстильной, полиграфической, бумажной и др.
Предприятия, перерабатывающие картофель и кукурузу, получают сырой крахмал влажностью 50...52 %. Такой крахмал храниться не может, так как является прекрасной средой для развития микроорганизмов, он закисает. Поэтому сырой крахмал на этих же или на других предприятиях перерабатывают в сухой влажностью для картофельного 20 %, или используют для изготовления патоки, глюкозы и других крахмалопродуктов.
1.1 Получение сырого картофельного крахмала
Сырьем для производства картофельного крахмала служит картофель. Химический состав клубней картофеля колеблется в довольно широких пределах и зависит от сорта картофеля, климатических, почвенных и других условий. Средний химический состав картофеля (%): вода - 75; сухие вещества - 25, в том числе крахмал-18,5, азотистые вещества - около 2, клетчатка -1, минеральные вещества - 0,9, сахара - 0,8, жир - 0,2 и прочие вещества (пектины, пентозаны и др.) -1,6. Содержание крахмала в клубнях картофеля колеблется от 8 до 29 %. Вода в картофеле содержится в двух состояниях: в свободном (78 %) и связанном (22 %). Свободная вода растворяет все водорастворимые вещества картофеля - сахара, соли кислот, азотистые вещества и другие, образуя клеточный сок; коллоидно-связанная вода растворителем не является, и ее свойства существенно отличаются от обычной воды.
В клубнях картофеля может содержаться от 0,46 до 1,72 % Сахаров, представленных преимущественно сахарозой, есть также глюкоза и фруктоза. Хранение картофеля при пониженной температуре приводит к увеличению содержания Сахаров до 5 %, снижению выхода крахмала и увеличению потерь сухих веществ картофеля.
В картофеле содержится от 0,52 до 1,77 % клетчатки. Чем выше содержание клетчатки, тем толще клеточные стенки картофеля, тем труднее картофель истирается на терочных машинах и, следовательно, тем выше будет выход мезги и потери крахмала с мезгой. Пентозаны и пектиновые вещества, которые вместе с клетчаткой входят в состав клеточных стенок картофеля, составляют от 0.74 до 0,95 %. В процессе хранения картофеля пекгиновые вещества под действием фермента протопектиназы могут переходить в растворимую форму, что приводит к размягчению тканей картофеля и затрудняет производство крахмала.
В состав картофеля входят органические кислоты - лимонная, щавелевая, яблочная, молочная, но преобладает лимонная кислота. Общая титруемая кислотность картофеля обусловлена также наличием в его составе кислых фосфатов, рН картофельного сока 5,8...6,6. Кислотность картофеля резко возрастает при его микробиологической порче в процессе хранения, что отрицательно сказывается на ходе технологического процесса.
В картофеле содержится от 0,7 до 4,6 % азотистых веществ, которые на 60 % представлены белковыми соединениями. Белки картофеля полноценны по аминокислотному составу, 40 % азотистых веществ картофеля - небелковые азотистые соединения. По мере созревания клубней содержание азотистых веществ в них снижается, что положительно сказывается на ходе технологического процесса, так как белок, являясь хорошим пенообразователем, затрудняет отделение примесей от крахмала и снижает его качество. Кроме перечисленных веществ в картофеле содержится глкжозид соланин в количестве от 2 до 10 мг на 100 г сырого картофеля. Его содержание резко увеличивается при хранении картофеля на свету, когда он приобретает зеленую окраску. Употреблять такой картофель в пищу нельзя. Соланин также является сильным пенообразователем и затрудняет процесс очистки крахмала от примесей.
В картофеле содержится от 10 до 30мг% витамина С, небольшое количество витаминов группы В и каротиноидов. Зола картофеля составляет от 0,4 до 1,9 %, в ней преобладают соединения калия (72 %), фосфора (20 %), а также содержатся натрий, кальций, магний и железо. Примерно 75 % зольных соединений растворимы в воде и при производстве крахмала теряются со сточными водами, часть нерастворимых соединений остается в мезге, часть - в крахмале, влияя на вязкость и клеящую способность крахмального клейстера.
Принципиальная технологическая схема получения сырого картофельного крахмала (рис. 1) состоит из следующих этапов: хранение картофеля; доставка картофеля на завод; мойка, картофеля; взвешивание картофеля; тонкое измельчение картофеля - получение кашки; выделение картофельного сока из кашки; выделение свободного крахмала из кашки; отделение и промывание мезги; рафинирование крахмального молока; промывание крахмала.
1.1.1 Хранение картофеля
Предприятия, перерабатывающие картофель, работают сезонно. До подачи на производство картофель хранят в буртах при температуре 2...8 °С. На хранение закладывают только здоровые клубни. При хранении картофель дышит. Хранить картофель свыше 5-7 мес. нецелесообразно, так как это приводит к значительным потерям сухих веществ, в том числе крахмала.
Рис. 1. Принципиальная технологическая схема получения сырого картофельного крахмала
1.1.2 Доставка, мойка и взвешивание картофеля
Картофель подают в производство с помощью гидравлического транспорта.
Процессу мойки картофеля придается очень большое значение, так как примеси (песок, камни, солома) затрудняют работу оборудования и могут вызвать его поломку. Кроме того, на последующих стадиях технологического процесса картофель не очищают от кожуры и частицы земли и песка, оставшиеся на поверхности картофеля, в дальнейшем могут перейти в крахмал и снизить его качество. Картофель моют в моечных машинах комбинированного типа. В камерах с высоким уровнем воды отделяют солому и другие легкие примеси, в камерах с низким уровнем воды удаляют землю; в сухих камерах вода, не задерживаясь, стекает в грязевую канаву. Моечные машины снабжены ботво-, песко- и камнеловушками. На крупных заводах широкое распространение получила моечная машина КМЗ-57М. Продолжительность процесса мойки в ней составляет 10... 14 мин, расход воды - 200...400 % к массе картофеля. Для учета массы переработанного картофеля производится взвешивание отмытых клубней на автоматических весах с откидным днищем, снабженных специальным счетчиком, регистрирующим массу взвешенного картофеля нарастающим итогом.
Характеристика продукции, сырья и полуфабрикатов. Крахмал – мучнистый углевод, который образуется в результате фотосинтеза в клетках зеленых растений из углекислоты и воды под действием света. Крахмал является основным резервным веществом растений и накапливается в семенах, клубнях или корнях. По химической природе это полисахарид, в основе строения которого лежит глюкозный остаток.
Крахмал легко усваивается организмом человека, превращаясь в глюкозу, которая и вовлекается в круг кровообращения. Потребность человека в крахмале составляет 400…450 г в сутки, он покрывает половину калорий, расходуемых организмом в сутки.
Главными источниками промышленного получения крахмала являются картофель, кукуруза, рис и пшеница. В тканях растений крахмал откладывается в виде крахмальных зерен, имеющих овальную, сферическую или форму многоугольников. Размер зерен колеблется от 2 до 150 мкм. Наиболее крупные зерна у картофельного крахмала, самые мелкие – у рисового. Крахмал в зернах находится в виде мельчайших игольчатых кристаллов, между которыми имеются микрокапилляры, обуславливающие высокую гигроскопичность и адсорбционные свойства крахмала, способность поглощать воду. Эти свойства позволяют использовать крахмальные формы при отливке конфетных корпусов.
В России вырабатывают сухой картофельный крахмал четырех сортов – экстра, высший, I и II; сухой кукурузный крахмал двух сортов – высший и I. В зависимости от сорта крахмала установленные допустимые значения показателей качества: содержание золы общей 0,20…1,0 %, кислотность 7,5…25 у.е. и др. Независимо от сорта в сухом картофельном крахмале допускается содержание влаги не более 20 %, а в кукурузном – 13 %. К основным относятся также органолептические показатели качества крахмала: цвет и запах.
Сырьем для производства картофельного крахмала служит картофель. Средний химический состав клубня картофеля состоит из 75 % воды и 25 % сухих веществ, из которых 18,5 % крахмала, 2 % азотистых веществ, 1 % клетчатки, 0,9 % минеральных веществ, 0,8 % сахара, 0,2 % жира и 1,6 % прочих веществ (пектиновые, пентозаны и др.). Расход картофеля с крахмалистостью 14,8 % на 1 т сухих веществ крахмала составляет 7,95 т.
Для получения высоких технико-экономических показателей в производстве крахмала необходимо перерабатывать картофель высококрахмалистых сортов, что позволяет снизить его расход на получение 1 т крахмала, а, следовательно, и его себестоимость. Согласно действующим нормативам, картофель, поступающий на переработку, должен иметь крахмалистость не менее 13 %, а засоренность после мойки – не более 0,1 %.
В производстве картофельного крахмала степень использования сырья характеризуется коэффициентом извлечения крахмала, который колеблется от 82 до 88 %. Выход крахмала зависит от содержания его в перерабатываемом картофеле и от потерь крахмала с побочными продуктами и сточными водами. Основные потери крахмала в производстве происходят с мезгой в виде связанного крахмала (около 40 %) и свободного крахмала (3…4 %), что составляет около 1,7 % массы переработанного крахмала.
Особенности производства и потребления готовой продукции. Основная задача крахмального производства – максимальное извлечение крахмала в результате разрыва стенок наибольшего числа клеток картофеля и тщательная очистка от посторонних примесей. Процесс очистки основан на свойстве зерен крахмала не растворяться в холодной воде, на их малых размерах и сравнительно большой плотности – 1650 кг/м 3 .
Для переработки картофеля на крахмал используются разнообразные технологические схемы, оснащенные различными видами применяемого для этих целей оборудования. Наиболее эффективной является технология переработки картофеля на крахмал с использованием многоступенчатой гидроциклонной установки, на которой осуществляются операции разделения тонкоизмельченной картофельной кашки на крахмальную суспензию и смесь мезги с картофельным соком. По техническим характеристикам и технико-экономическим показателям гидроциклонная установка многократно превосходит в совокупности все виды оборудования, применяемого на операциях от начала разделения картофельной кашки до получения очищенной крахмальной суспензии и побочных продуктов в виде смеси мезги и картофельного сока.
Совмещение в одной установке операций разделения и промывки позволяет в 4…5 раз уменьшить производственные площади под размещение равнозначного по мощности технологического оборудования, а также на 3…4 % повысить коэффициент извлечения крахмала из картофеля путем как уменьшения числа ступеней обработки картофельной кашки, так и интенсификации производственного процесса в целом, а также снижения количества сбросов и расхода свежей воды.
Сырой крахмал – скоропортящийся продукт, не подлежащий длительному хранению. Для получения сухого крахмала предусмотрено механическое обезвоживание сгущенной крахмальной суспензии с последующим удалением избыточной влаги методом сушки под воздействием сушильного агента (подогретого воздуха).
Прогрессивная технология предусматривает комплексное использование всех компонентов перерабатываемого сырья. Разработаны способы утилизации побочных продуктов – мезги и картофельного сока, одним из которых является получение уваренного углеводно-белкового гидролизата и прессованного белкового корма.
Скоропортящийся сырой картофельный крахмал в холодное время года хранят наливным способом или на складах, при этом емкость с осевшим крахмалом заливают чистой водой, добавляя туда около 0,05 % диоксида серы. Наиболее надежный способ хранения сырого крахмала – в замороженном состоянии.
Сухой крахмал хранят в силосах или упаковывают в джутовые или льняные мешки по 25, 50, 60 кг. Крахмал можно фасовать в бумажные крафт-мешки с последующим их затариванием в мешки из редкой ткани, а также на фасовочных машинах упаковывать в потребительскую тару – бумажные пакеты по 100…1000 г. Упакованный сухой крахмал хранят в складах при оптимальной относительной влажности воздуха 75 % и температуре не выше 10 °С.
Крахмал имеет разнообразное применение в производстве пищевых продуктов. Из него вырабатывают патоку и кристаллическую глюкозу. В кондитерском производстве крахмал используется при придания бисквитному тесту пластических свойств и как формовочный материал при отливке помадных и ликерных конфет. В кулинарии с крахмалом готовят кисели, соусы и пудинги.
Крахмал и его производные находят широко применение в текстильной, бумажной, асбестовой, красочной, полиграфической, обувной, спичечной, парфюмерной, фармацевтической и других отраслях промышленности.
Углеводно-белковый гидролизат – густая коричневая масса, содержащая углеводы, протеины и минеральные вещества, может быть использована либо в качестве биостимулятора при выращивании кормовых дрожжей, либо в хлебопечении как заменитель красного ржаного солода.
Стадии технологического процесса. Переработку картофеля на крахмал можно разделить на следующие основные стадии и операции:
– мойка и взвешивание картофеля;
– тонкое измельчение картофеля (получение кашки);
– выделение картофельного сока из кашки;
– выделение свободного крахмала из кашки, отделение и промывание мезги; рафинирование крахмального молока и получение сырого крахмала;
– обезвоживание и сушка крахмала;
– упаковывание сухого крахмала в потребительскую и транспортную тару;
– осветление и коагуляция картофельного сока и получение белкового корма;
– уваривание осветленного картофельного сока и получение уваренного гидроизолята.
Характеристика комплексов оборудования. Линия начинается с комплекса оборудования для подготовки клубней картофеля к переработке, в состав которого входят гидравлический транспортер, камнеловушка, моечная машина и водоотделители.
Ведущим является комплекс оборудования для образования крахмальной эмульсии, включающей терочные машины, фильтры, гидроциклонную установку, сито рафинировальное, центрифугу, винтовой конвейер, сборники и насосы.
Завершающий комплекс предназначен для получения сырого и сухого крахмала и содержит вакуум-фильтр, сушильную установку, бурат-просеиватель, винтовой конвейер, сборники, насосы, весы и мешкозашивочную машину.
В состав линии входят также комплексы оборудования для переработки побочных продуктов. Комплекс оборудования для получения из крахмального сока белкового корма содержит дуговые сита, подогреватель, коагулятор, сборники и насосы. В комплекс оборудования для получения уваренного гидролизата входят подогреватель очищенного картофельного сока, выпарные аппараты, поверхностный конденсатор, вакуум-насос, сборники, насосы, а также устройства для сбора конденсата.
На рис. 2.7. показана машинно-аппаратурная схема линии производства картофельного крахмала.
Устройство и принцип действия линии. Картофель из оборотного склада подается по гидротранспортеру 1 на камнеловушку барабанного типа 2 , далее шнеком 3 , в котором происходит отделение транспортерной воды, – на бильную мойку 4 . Отмытые от грязи клубни поступают через второй шнек-водоотделитель на установку измельчения, где дважды измельчаются в кашку на терках 5 , связанных через плунжерный насос 6 .
Терка представляет собой устройство, где измельчение осуществляется за счет истирания клубней картофеля зубчатыми пилками, укрепленными на поверхности барабана, вращающегося с большой скоростью внутри металлического корпуса. Измельчение проводят дважды. При первом измельчении используют пилки с высотой зубьев 1,5…1,7 мм, при повторном (перетир) – 1,0 мм. Терки комплектуются прижимами и решетками с отверстиями диаметром 2 мм, что обеспечивает высокую степень измельчения. Эффективность работы картофелетерки зависит от окружной скорости пильной поверхности барабана; она характеризуется коэффициентом измельчения, который достигает 90 %. При использовании пильчатых терок с окружной скоростью барабана 90 м/с коэффициент измельчения может достигать 95 % и более, при этом отпадает необходимость во второй стадии измельчения картофельной кашки. Эффективность и надежность работы терок существенно зависит от качества очистки картофеля при мойке.
Полученная после терочных машин картофельная кашка представляет собой смесь, состоящую из взорванных клеточных стенок, крахмальных зерен и картофельного сока. Важная задача получения картофельного крахмала – скорейшее выделение из кашки сока при минимальном его разбавлении. Контакт сока с крахмалом ухудшает качество крахмала, вызывая его потемнение в связи с окислением тирозина, снижает вязкость крахмального клейстера, способствует образованию пены, слизи и других нежелательных явлений.
Картофельная кашка из сборника-накопителя 8 через самоочищающиеся фильтры 10 , на которых отделяются различные примеси, подается плунжерным насосом на гидроциклонную установку 7 , состоящую из 14 ступеней гидроциклонной, из которых 6 ступеней являются обескрахмаливающими, а 8 – промывными.
Работу гидроциклонной установки регулируют таким образом, чтобы поступающая на промывание суспензии имела концентрацию 6…8, сгущенный сход с последней ступени – 35…40, а смешанные жидкие сходы с I и II ступеней – 1,0…1,5 % сухих веществ. Давление в мультициклоне поддерживают на уровне 0,3…0,4 МПа. Крахмальная суспензия с 13-й ступени гидроциклонов подается на песковый гидроциклон 9 (единичный), затем на рафинировальное дуговое сито 11 . Крахмальная суспензия проходит сквозь сито и направляется для дальнейшей очистки в 14-ю ступень гидроциклонов. Мезга сползает в нижнюю часть ситовой поверхности, выводится из сита 11 и перекачивается плунжерным насосом 12 в сборник верхнего схода 13 .
Очищенная крахмальная суспензия перекачивается плунжерным насосом 18 в сборник 19 . Из него она поступает для обезвоживания до концентрации 64 % сухих веществ на установку барабанного вакуум-фильтра 20 .
При непрерывном вращении перфорированного барабана, его поверхность последовательно проходит зоны фильтрации суспензии, подсушки, промывки и продувки слоя крахмала. С поверхности барабана сырой крахмал снимается ножом в винтовой конвейер 21 .
Для получения сухого крахмала сырой крахмал конвейером 21 направляется в пневматическую сушилку 22 . В основу работы сушилок пневматического типа положен принцип сушки разрыхленного крахмала в движущемся потоке горячего воздуха; при этом скорость движения смеси крахмал-воздух по сушильному тракту должна быть больше скорости витания зерен крахмала в потоке. Практически сушка крахмала длится доли секунды, т.е. происходит почти мгновенно.
Рис. 2.7. Машинно-аппаратурная схема линии производства картофельного крахмала
Особенности конструкции и работы пневматической сушилки, ее автоматизация позволяют применять воздух, нагретый до высоких температур. Температура сушильного агента калориферов, входящих в состав сушильной установки, составляет 140…150 °С, однако крахмальные зерна за счет испарения поверхностной влаги не успевают нагреться выше 60 °С.
Разделение сухого крахмала и воздушно-паровой смеси происходит в циклонах; окончательную очистку воздуха от крахмала осуществляют мокрым способом в циклоне-промывателе (скруббере) 23 . В нем крахмальная пыль улавливается водой и в виде крахмального молока подается в сборник 19 . Высушенный до требуемой (равновесной) влажности крахмал может содержать некоторое количество крупки, образующееся при переработке недоброкачественного сырья, которую отделяют на ситовом аппарате типа бурата 24 , разводят и направляют в основное производство для переработки. Очищенный сухой крахмал из бурата затаривается в мешкотару, затем взвешивается на весах 25 и зашивается на мешкозашивочной машине 26 .
Из сборника 13 мезга перекачивается центробежным насосом в промежуточную емкость 14 , из которой продается в центрифугу 15 . В последней мезга разделяется на две фракции: осадок (тяжелая фракция и картофельный сок). Осадок поступает в винтовой конвейер 17 используется в качестве сырого крахмала. Картофельный сок собирается в сборнике-отстойнике 16 и перекачивается насосом в комплексы оборудования для утилизации.
При утилизации побочных продуктов по комбинированной схеме вырабатывается уваренный углеводно-белковый гидролизат и белковый корм. По этой схеме картофельный сок из сборников 27 , оснащенных вентилятором-пеногасителем 28 и циклоном 29 , подается плунжерным насосом 30 на дуговое сито 31 . Верхний сход сита накапливается в сборнике 38 , а затем перекачивается насосом в сборник мезги. Очищенный картофельный сок собирается в сборник 32 и подается насосом через подогреватель 33 в коагулятор 34 . Отсюда он поступает для отделения белка на дуговые сита 35 и 36 . Верхний сход последнего сита является белковым кормом.
Картофельный сок из сборника 16 и осветленный сок из сборника 37 через конденсатор 39 направляется на уваривание на трехкорпусную выпарную установку 40 , 41 , 42 и из нее откачивается насосом в сборник 47 .
Для конденсации паров из третьего корпуса 42 установки используется поверхностный конденсатор 44 . Разряжение в выпарной установке и конденсаторе создается вакуум-насосом 45 . Конденсат из конденсатора 44 и ловушки 43 поступает в барометрический сборник 46 и насосом откачивается на градирню, где охлаждается и используется вторично для конденсации паров. Конденсат из первого и второго корпусов установки собирается в сборниках 49 и 48 .
Крахмал - достаточно популярный продукт в нашей местности. Он нашел свое широкое применение, как в пищевой промышленности, так и в других сферах. На основе крахмала изготавливается многие пищевые продукты, а также клей, краски, полимеры и другие товары. Среди высокой конкуренции данного бизнеса важно выделиться. Наиболее выгодно закупить современную производственную линию, которая позволит создавать сырье четырех сортов: экстра, высший, первый, второй. Таким образом, вы сможете предъявить покупателям широкий ассортимент продукции и позволите закупать определенные сорта продукта для реализации различных целей.
Крахмал можно создавать на основе многих продуктов - картофель, пшеница, кукуруза. Но наибольшей популярностью пользуется именно картофельный крахмал. Свойства, которого позволяют создавать многие продукты. Таким образом, лучше приступить к старту бизнеса именно из картофеля, а потом, когда производство и сбыт продукции будет налажен, можно будет приступить к производству крахмала из другого сырья.
|
|
Аренда помещения.
Для производства крахмала не стоит арендовать большие производственные площади. Вполне достаточно 70-80 м2 для грамотной организации как складских, так и производственных помещений. При выборе помещения важно ориентироваться на ряд весомых моментов. В первую очередь - это повышенные требования к пожарной безопасности. Мелкие частички крахмала могут легко воспламеняться при соприкосновении с открытым огнем. Поэтому, важно, чтобы были учтена все техника противопожарной безопасности. Особенно этот вопрос важен на производственном этапе сушки изделий. Также данное производство требует организации и оборудования собственных водоочистных стоков.
Месторасположение такого производственного помещение должно быть выбрано за городом. Наилучший вариант - это район сельской местности с возможностью получать картофель практически сразу с полей после сборки урожая. Дальнейшее хранение картофеля будет производиться в складских помещениях. Для хранения картофеля помещение должно быть чистым, с пониженным уровнем влажности воздуха и обязательно обеззараженным для предупреждения появления вредителей. Стоимость помещения такого типа будет составлять около 600 $.
Оборудования для производства крахмала.
Современная линия по изготовлению крахмала позволяет создать продукт четырех сортов, что автоматически может привлечь внимание потенциальных потребителей. Такая линия позволяет свести к минимуму необходимость вложения ручного труда и позволяет получить высококачественное сырье на выходе. Основными составляющими производственной линии являются:
1. Специальная мойка (она не только очищает картофель, но и играет роль камнеловушки) - 8 тыс. $;
2. Терка промышленного образца - 8 тыс. $;
3. Сборник и накопитель для кашицы - 20 тыс. $;
4. Центрифуга - 19 тыс. $;
5. Сушка вакуумная - 23 тыс. $;
6. Упаковочное оборудование - 11,5 тыс. $.
Стоимость такого оборудования составляет почти 90 тыс. $.
Но выбирая такое оборудование можно значительно снизить стоимость оплаты труда рабочих и снизить количество штата сотрудников.
Персонал.
Для работы на среднем предприятии потребуется штат работников в количестве не менее 12 человек. Это будут операторы на линию, кладовщики, грузчики, водитель, охранник, бухгалтер, наладчик производственной линии. Организацией труда данных рабочих будет заниматься как начальник производства, так и владелец бизнеса, если имеются соответствующие навыки. Работать лучше всего в две смены. К выбору персонала необходимо ориентироваться как на опыт работы и образования, так и на навыки, полученные в период производственного процесса. Средняя зарплата рабочих будет составлять около 250 $. Всего на оплату труда необходимо выделить не менее 3 тыс. $.
Сырье.
В качестве сырья будет выступать картофель, высокого качества и не поврежденный вредителями. Можно использовать как большие, так и маленькие клубни определенных сортов картофеля с высоким содержанием крахмала в сырье. Важно использовать только свежие и хорошо выспевший продукт, тогда вы получите максимальный процент крахмала с каждой единицы сырья.
Дополнительно необходимо закупить такой компонент для производства крахмала, сульфат натрия. Чтобы изготовить одну тонну крахмала сорта экстра необходимо вложить не менее 4 тыс. $ в закупку сырья высокого качества.
Производство крахмала требует развитой рекламной деятельности в силу повышенной конкуренции среды. Создание собственного сайта повлечет за собой покупателей в промышленной сфере и торгующих организаций мелкого и среднего уровня. Выполнение наружной рекламы в производственной зоне охватит обязательно эту зону потребителей.
Печатные публикации позволят потребителям больше узнать о вашем продукте, и обязательно привлечет их внимание. Но, чтобы поймать крупного клиента необходимо выходить как на межгородской, межобластной, межгосударственный уровень. Представляя свой товар на выставках и семинарах можно привлечь внимание крупного и постоянного потребителя, а также больше узнать о конкурентах. В рекламу необходимо вложить не менее 500 $.
Основные расходы.
Основными ячейками для создания бизнеса по производству являются:
1. Аренда помещения - 600 $;
2. Оборудование - 90 тыс. $;
3. Персонал - 3 тыс. $;
Всего на открытие собственного бизнеса по изготовлению крахмала необходимо располагать суммой в 98 тыс. $.
Расчет прибыли и период окупаемости вложений.
Килограмм картофельного крахмала на рынке стоит около 1,2 $. Это оптовая стоимость. Производительность крахмала в 1-1,5 тонны в час повлечет за собой около 55 тыс. $ в месяц. За вычетом всех ежемесячных трат - закупка сырья, оплата труда рабочих, оплата аренды, коммунальных, чистая прибыль будет составлять около 30 тыс. $. При условии 100 % сбыта продукции можно полностью окупить бизнес за 5-6 месяцев. Но, на практике, стоит рассчитывать на период не менее 12 месяцев.
Основные потребители и развитие направления.
Основными потребителями будут являться малые, средние и крупные торгующие организации, промышленные предприятия: пищевые и не пищевые. Выбирая отрасль для развития бизнеса можно действовать в направлении создания крахмала из другого вида сырья. В дальнейшем стоит задуматься о производстве модифицированного крахмала, но для этого придется произвести ряд лабораторных исследований.
|
|
Характеристика продукции, сырья и полуфабрикатов. Сырьем для производства картофельного крахмала служит картофель. Средний химический состав клубня картофеля состоит из 75 % воды и 25 % сухих веществ, из которых 18,5 % крахмала, 2 % азотистых веществ, 1 % клетчатки, 0,9 % минеральных веществ, 0,8 % сахара, 0,2 жира и 1,6 % прочих веществ (пектиновые, пентозаны и др.).
Расход картофеля с крахмалистостью 14,8 % на 1 т сухих веществ крахмала составляет 7,95 т. В зависимости от качества картофельный сырой крахмал подразделяют на три сорта: I, II, III. Крахмал I и II сорта должен иметь белый однородный цвет и запах, свойственный крахмалу. Крахмал III сорта может быть сероватым, без прожилок, пятен и темных вкраплений, допускается слабый кисловатый, но не затхлый запах.
Сырой крахмал - скоропортящийся продукт, не подлежащий длительному хранению. Сырой картофельный крахмал в холодное время года хранят наливным способом или на складах, при этом емкость с осевшим крахмалом заливают чистой водой, добавляя туда около 0,05 % диоксида серы. Наиболее надежный способ хранения крахмала - в замороженном состоянии.
В производстве картофельного крахмала степень использования сырья характеризуется коэффициентом извлечения крахмала, который колеблется от 82 до 88 %. Выход крахмала зависит от содержания его в перерабатываемом картофеле и от потерь крахмала с побочными продуктами и сточными водами. Основные потери крахмала в производстве происходят с мезгой в виде связанного крахмала (около 40 %) и свободного крахмала (3.. .4 %), что составляет около 1,7 % массы переработанного картофеля.
Особенности производства и потребления готовой продукции. Картофель подают на производство с помощью гидравлического транспортера, при этом частично отделяют легкие примеси, песок и землю. Моют картофель в моечных машинах комбинированного типа, при этом процесс мойки составляет 10... 14 мин.
Картофель измельчают на терочных машинах, принцип работы которых состоит в истирании клубней поверхностью, состоящей из пилок с мелкими зубьями. Измельчение проводят дважды. При первом измельчении используют пилки с высотой зубьев 1,5... 1,7 мм, при повторном (перетир) - 1,0 мм.
Полученная после терочных машин картофельная кашка представляет собой смесь, состоящую из взорванных клеточных стенок, крахмальных зерен и картофельного сока. Важная задача получения картофельного крахмала - скорейшее выделение из кашки сока при минимальном его разбавлении. Контакт сока с крахмалом ухудшает качество крахмала, вызывая его потемнение в связи с окислением тирозина, снижает вязкость крахмального клейстера, способствует образованию пены, слизи и других нежелательных явлений.
После отделения картофельного сока на осадочных центрифугах кашку направляют на ситовые аппараты или на гидроциклонные установки, где от нее отделяют и промывают крупную и мелкую мезгу, осаждают и промывают крахмал. Полученная здесь крахмальная суспензия имеет концентрацию 12... 14 % и содержит некоторое количество мелкой мезги (4...8 %), водорастворимых веществ (0,1.. .0,5 %) и сильно разбавленного картофельного сока. Поэтому ее подвергают двухступенчатому рафинированию, после чего крахмальную суспензию с концентрацией 7.. .9 % подают на пеногасящее устройство и на песковые гидроциклоны. Далее крахмал обезвоживают и высушивают.
Стадии технологического процесса. Переработку картофеля на крахмал можно разделить на следующие стадии:
Мойка и взвешивание картофеля;
Тонкое измельчение картофеля (получение кашки);
Выделение свободного крахмала из кашки;
Отделение и промывание мезги;
Рафинирование крахмального молока;
Промывание крахмала.
Характеристика комплексов оборудования. Линия начинается с комплекса оборудования для подготовки клубней картофеля к переработке, в состав которого входят гидравлические транспортеры, моечные машины типа КМЗ-57М, снабженные ботво-, песко- и камнеловушками, а также автоматические весы с откидным днищем.
Ведущим является комплекс оборудования для тонкого измельчения картофеля, включающий терочные машины типа ZT-350 или ПКИ-200, насосы, фильтры и сборники накопители.
В состав линии входит комплекс оборудования, состоящий из шнековой осадительной центрифуги типа ОГШ, приемных сборников для кашки и вспомогательного оборудования.
Завершающий комплекс включает оборудование: центробежные ситовые аппараты; барабанно-струйные или центробежно-лопастные, а также гидроциклоны, включающие несколько ступеней мультициклонов для выделения мезги и промывки крахмала.
На рис. показана машинно-аппаратурная схема линии производства картофельного крахмала.
Рис. Машинно-аппаратурная схема линии производства картофельного крахмала
Устройство и принцип действия линии. В настоящее время на предприятиях осуществляют внедрение новой технологической схемы производства картофельного крахмала с использованием гидроциклонных установок. При работе разделение картофельной кашки производят на гидроциклонах с получением очищенной суспензии крахмала и смеси мезги и картофельного сока.
При работе отмытый картофель измельчают на терках 1 и кашку насосом 2 перекачивают на второе измельчение к теркам 3. На второе измельчение подают также надситовый продукт с дуговых рафинированных сит 11. После второго измельчения кашку насосом 4 перекачивают через самоочищающийся фильтр 5 в сборник-накопитель 6. В этом сборнике происходит смешивание кашки с густым крахмальным сходом, поступающим с обескрахмаливающих гидроциклонов 16. Из сборника 6 насосом 7 разбавленную кашку подают на станцию гидроциклонов 15, включающую 9 ступеней мультициклонов для выделения мезги и промывки крахмала.
Густой крахмальный сход с предпоследней ступени мультициклонов направляют в сборник 9, куда через фильтр 8 подают свежую воду, предназначенную для промывки крахмала. Для контрольной очистки крахмала от мезги суспензию из сборника 9 насосом 10 направляют на рафинировальное сито 11. Мезгу (надситовый продукт) возвращают в производство на второе измельчение, а суспензию собирают в сборнике 12. Из последнего насосом 13 суспензию через песковый гидроциклон 14 подают на последнюю ступень гидроциклонной установки.
В результате обработки получают суспензию крахмала концентрацией 37.. .40 %, содержание в ней мезги составляет 0,01.. .0,02 % (к сухим веществам), растворимых веществ до 0,05 %.
Жидкие сходы с первой и второй ступени гидроциклонной установки содержат мезгу, крахмал, их жидкая фаза представлена в основном картофельным соком. Обескрахмаливание смеси мезги и картофельного сока осуществляют на трехступенчатой установке 16. После обескрахмаливания смесь содержит сухих веществ 7.. .9 %, свободного крахмала 2,1.. .9 г/л. Содержание сухих веществ в жидкой фазе 4...5 %. При переработке 1 т картофеля получают около 1 т смеси и картофельного сока. Ее используют для скармливания скоту.
