Спосіб виробництва крохмальної патоки

1. Спосіб виробництва крохмальної патоки, що включає приготування крохмальної суспензії з оцукрюючою речовиною, підігрів крохмальної суспензії до температури оцукрення, оцукрення крохмалю, та нейтралізацію сиропу, його очищення, 38065 ної суспензії з оцукрюючою речовиною, підігрів крохмальної суспензії до температури оцукрення, оцукрення крохмалю, нейтралізація сиропу, його очищення, фільтрація та концентрування. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу виробництва крохмальної патоки - шляхом зміни параметрів технологічних операцій та зв'язків між ними забезпечити інтенсифікацію процесу теплообміну; підвищення питомого виходу редукуючи х цукрів шляхом зменшення їх температурного руйнування; зменшення питомих витрат енергоносіїв за рахунок використання відкритого обігріву та інтенсивного перемішування крохмальної маси на стадії її нагріву до температури оцукрення та покращення експлуатаційних характеристик обладнання. Поставлена задача вирішується тим, що у способі виробництва крохмальної патоки, який передбачає приготування крохмальної суспензії з оцукрюючою речовиною, підігрів крохмальної суспензії до температури оцукрення, оцукрення крохмалю та нейтралізацію сиропу, його очищення, фільтрацію та концентрування, згідно з винаходом, приготування крохмальної суспензії з оцукрюючою речовиною проводять одночасно з її нагрівом вторинною парою до температури набухання крохмальних зерен 50-65°С, підготовлену крохмальну суспензію подають на клейстеризацію і попередній гідроліз в циркуляційний контур, де крохмальна маса проходить 5-20-кратне обертання при оптимальній температурі клейстеризації 70105°С, а оцукрення здійснюють при температурі 130-143°С. В якості оцукрюючої речовини використовують також гідролітичний фермент. При використанні гідролітичного ферменту після оцукрення оцукрену масу направляють безпосередньо на очищення. Технічний результат, якого можна досягти при здійсненні винаходу, є зниження металоємності за рахунок зменшення кількості теплообмінного обладнання; підвищення питомого виходу редукуючих цукрів шляхом зменшення їх температурного руйнування; скорочення енерговитрат при використанні відкритого обігріву та інтенсивного багаторазового перемішування крохмальної суспензії; покращення експлуатаційних характеристик установки за рахунок утворення більш однорідної крохмальної маси, яка вільно переміщується без утворення грудок та осаду на поверхні обладнання, що перешкоджає закупорці трубопроводів. Даний спосіб дасть можливість знизити собівартість крохмальної патоки і підвищити конкурентоспроможність продуктів, які виробляються з її використанням, як на внутрішньому, так і на зовнішньому ринках. Між сукупністю суттєви х ознак винаходу і технічним результатом, якого можна досягти, існує причинно-наслідковий зв'язок. При приготуванні крохмальної суспензії разом з оцукрюючою речовиною передбачений одночасний її нагрів вторинною парою до температури 5065°С, яка є оптимальною для набухання крохмальних зерен, це сприяє утворенню однорідної крохмальної маси на послідуючих те хнологічних операціях, а використання вторинної пари зменшує питомі енерговитрати. У способі передбачений двостадійний нагрів крохмальної маси відкритою парою до температури оцукрення. Перша стадія передбачає нагрів крохмальної суспензії від температури набухання крохмальних зерен (50-65°С) до оптимальної температури клейстеризації і початку гідролізу крохмалю - 70105°С. Ця температура залежить від фізикохімічних властивостей крохмалю, його природи та походження. Із збільшенням розмірів крохмальних зерен температура клейстеризації збільшується до 105°С, при зменшенні розмірів крохмальних зерен зменшується до 70°С. Крім того, вибір цієї температури залежить від властивостей оцукрюючої речовини. При використанні кислоти вона збільшується до 105°С, а при використанні гідролітичного ферменту зменшується до 70°С. На цій стадії для створення умов ефективного перемішування крохмальної маси у способі передбачене 5-20-кратне її обертання в циркуляційному контурі. Кратність обертання залежить від фізикохімічних властивостей крохмальних зерен. При збільшенні їх розмірів кратність обертання збільшується до 20, а при зменшенні - відповідно зменшується до 5. На другій стадії клейстеризований крохмаль нагрівається відкритою парою до температури оцукрення 130-143°С. Багаторазове перемішування крохмальної суспензії в циркуляційному контурі при її нагріві до стадії оцукрення забезпечує утворення однорідної маси, рівномірну клейстеризацію та оцукрення, перешкоджає локальним перегрівам маси під час оцукрення, зменшує температуру оцукрення залежно від природи крохмальних зерен до 130-143°С, підвищує ви хід редукуючи х цукрів за рахунок зменшення їх температурного руйнування. Крім того, утворення однорідної крохмальної маси забезпечує її вільне пересування в середині обладнання, перешкоджає утворенню осаду, грудок та закупорці трубопроводів, покращує тим самим експлуатаційні характеристики обладнання. Використання гідролітичних ферментів, які не мають кислотних властивостей, не передбачає нейтралізації оцукреної маси содою. На фігурі наведено принципову те хнологічну схему, яка пояснює запропонований спосіб. В схему входять: змішувач 7, насос крохмальної суспензії 2, інжектор крохмальної суспензії 3, циркуляційний насос 4, інжектор клейстеризованого крохмалю 5, розподіляючий пристрій 6, паровий інжектор 7, оцукрювач 8, регулюючий клапан 9, нейтралізатор безперервної дії 10, випаровувач 11, збірник остаточної нейтралізації 12, насос 13, збірник соди 14. При цьому особливістю технологічної схеми є наявність циркуляційного контуру, який утворений шляхом з'єднання нагнітаючого штуцеру циркуляційного насосу 4 з його всмоктуючим штуцером через всмоктуючу частину інжектора клейстеризованого крохмалю 5, нагнітаючу частину інжектора крохмальної суспензії 3 і розподіляючий пристрій 6, а нагнітаюча частина інжектора клейстеризованого крохмалю 5 зв'язана з комунікацією гріючої пари, причому циркуляційний контур з'єднаний з оцукрювачем через всмоктуючу комунікацію парового інжектора 7, нагнітаюча частина 2 38065 якого зв'язана з комунікацією гріючої пари, а змішувач крохмальної суспензії 1 з'єднаний із всмоктуючою частиною інжектора крохмальної суспензії 3 через насос крохмальної суспензії 2. Для здійснення способу використовували типове обладнання, яке виробляється заводами харчового машинобудування. Спосіб здійснюється таким чином. Крохмальну суспензію готують в змішувачі 1, де крохмаль змішується з водою та оцукрюючими речовинами кислотами або гідралітичними ферментами. За рахунок вторинної пари, яка поступає з випаровувача 11 в парову рубашку змішувача 1 крохмальна суспензія підігрівається до 50-65°С. Конденсат вторинної пари (К) відводиться з установки. На початку виробництва в циркуляційний контур, який утворений послідовним з'єднанням інжектора клейстеризованого крохмалю 5, інжектора крохмальної суспензії 3, розподіляючого пристрою 6 і циркуляційного насосу 4, подають воду. За рахунок відкритої пари, яка поступає в нагнітаючу частину інжектора 5, вода швидко нагрівається до 70-100°С, після чого у всмоктуючу частин у інжектора 3 починають дозувати крохмальну суспензію із змішувача 1. В циркуляційному контурі крохмальну суспензію швидко нагрівають до температури клейстеризації і попереднього гідролізу - 70-105°С. Температуру в циркуляційному контурі визначають залежно від фізико-хімічних властивостей крохмалю та виду оцукрюючої речовини і регулюють подачею відкритої пари в інжектор 5. Частину клейстеризованого і попередньо гідролізованого крохмалю в кількості, відповідній кількості крохмальної суспензії, яку подають у всмоктуючу частину інжектора 3, відводять через розподіляючий пристрій 6 у всмоктуючу частину парового інжектора 7, а решту повертають в циркуляційний контур, де продовжують перемішування і клейстеризацію крохмалю. Крохмальна маса проходить 5-20-кратне обертання в циркуляційному контурі. В інжекторі 7 за рахунок відкритої пари, яка подається в його нагнітаючу частину, крохмальну масу нагрівають до температури оцукрення 130143°С. Остаточний гідроліз і оцукрення крохмалю до необхідної концентрації редукуючих цукрів здійснюють в оцукрювачі 8. Попередню нейтралізацію оцукреного сиропу проводять в нейтралізаторі безперервної дії 10, куди із збірника 14 поступає розчин соди. Між оцукрювачем 8 та нейтралізатором 10 розташований клапан 9 для створення необхідного тиску в оцукрювачі 8. Оцукрений і частково нейтралізований сироп через випаровувач 11 подають в збірник остаточної нейтралізації 12, куди із збірника 14 додають розчин соди. Нейтралізований сироп насосом 13 перекачують на подальшу переробку - очищення, фільтрацію та концентрування (на схемі не показано). При використанні в якості оцукрюючих речовин ферментів нейтралізація сиропу содою не відбувається. Далі винахід ілюструється такими прикладами реалізації способу. Приклад 1. В якості сировини використовують картопляний крохмаль. Крохмальну суспензію готують в змішувачі 1, куди разом з крохмалем задають теплу воду, оцукрюючу речовину. В якості оцукрюючої речовини використовують НСl. Крохмальну суспензію підігрівають вторинною парою із випаровувача 11 до 55°С і перекачують насосом 2 в циркуляційний контур, де її нагрівають до температури клейстеризації і попереднього гідролізу 90°С та інтенсивно перемішують при 20-кратному обертанні. Після чого частина крохмальної маси прямує в паровий інжектор 7, де нагрівається до 135°С і оцукрюється в оцукрювачі 8. Оцукрений сироп нейтралізується розчином соди, спочатку в нейтралізаторі безперервної дії 10, а після проходження випаровувача 11 - в збірнику остаточної нейтралізації 12. Температурні режими обробки крохмалю, витрати гріючої пари, масова частка утворених редукуючи х цукрів та зменшення питомої металоємності обладнання наведені у прикладі 1 таблиці. Приклад 2. В якості сировини використовують кукурудзяний крохмаль. Спосіб здійснюється так, як у прикладі 1, за винятком того, що крохмальна суспензія підігрівається в змішувачі 1 до 65°С, кратність обертання - 15; в циркуляційному контурі температура 95°С, а температура крохмальної маси після парового інжектора 7 становить 138°С. У прикладі 2 таблиці наведені температурні параметри, витрати гріючої пари, масова частка утворених редукуючи х цукрів та зменшення умовної металоємності обладнання. Приклад 3. В якості сировини використовують картопляний крохмаль. Спосіб здійснюється так, як у прикладі 1, за винятком того, що у якості оцукрюючої речовини замість НСl використовують гідролітичний фермент. Крохмальна суспензія підігрівається в змішувачі 1 до 60°С, в циркуляційному контурі - 80°С, кратність обертання - 10, а в паровому інжекторі 7 підтримується температура 105°С. У прикладі 3 таблиці наведені температурні режими, витрати гріючої пари, масова частка утворених редукуючи х цукрів та зменшення питомої металоємності обладнання. Для порівняння у таблиці також наведені дані за прототипом. Наведені у таблиці дані підтверджують досягнення технічного результату. Спосіб може бути реалізований на типовому обладнанні і не потребує значних додаткових капіталовкладень. 3 38065 Таблиця Температура, °С № прикладу Сировина Оцукрюючі речовини Картопляний HCl крохмаль Кукур удзяний 2 HCl крохмаль Картопляний гідролітич3 крохмаль ний фермент Прото- картопляний HCl тип крохмаль 1 · В зміПісля шувачі В цирповерхВ крохмакуляційневого оцурюльної ному підігрівачі суспенконтурі вача зії Масова частка Зменутворешення Питомі них репитомої дукуючи витрати металох цукрів в пари, ємності переракг/т обладхунку на сировини нання т/т суху репатоки· човину, % 53 90 135 38,0 134 0,1 65 95 138 39,0 120 0,1 60 80 105 39,5 84 0,1 40 65 145 32,0 180 розрахунок проведений при потужності виробництва 10 т патока на добу Фіг. 4 38065 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5