Замачивание кукурузного зерна при производстве крахмала

Одна из наиболее важных технологических операций в производстве сырого кукурузного крахмала — замачивание кукурузы.

Цель замачивания: размягчить зерно, чтобы в процессе производства можно было выделить крахмал и эффективно отделить оболочку зерна, оболочки клеток эндосперма, зародыш и глютен; вывести из зерна в замочную воду большую часть растворимых веществ кукурузы — сахара, декстринов, аминокислот, некоторых белков, пектиновых веществ, золы, затрудняющих выделение и промывание крахмала; завершить очистку зерна с поверхности.

Из зерна извлекается большая часть водорастворимых веществ, находившихся в нем и образовавшихся в процессе замачивания. В замочную воду переходит от общего содержания в зерне кукурузы примерно 70% минеральных веществ, 42% растворимых углеводов и около 16% азотистых веществ. Всего в замочную воду переходит около 6,5% сухих веществ незамеченного зерна.

В процессе замачивания зерна при повышенной температуре и в присутствии в замочной воде SO2 ферменты зерна вначале проявляют активность, а к концу процесса замачивания почти полностью инактивируются. Из микроорганизмов остаются деятельными только термофильные молочнокислые бактерии, сбраживающие растворимые углеводы до молочной кислоты, которая при уваривании экстракта удерживает в растворе белки и катионы Са и Mg, предотвращая образование накипи в выпарных аппаратах.

Добавляемая в замочную воду сернистая кислота и образующаяся молочная кислота дезагрегируют и растворяют белки, способствуют лучшему размягчению зерна и его разделению на составные части. Сернистая кислота превращает полупроницаемую семенную оболочку в проницаемую, убивает живые клетки зерна, от чего повышается скорость набухания зерна и диффузия экстрактивных веществ в замочную воду. Кроме того, эта кислота обладает асептическим и отбеливающим действием.

Указанные кислоты оказывают и отрицательное влияние. Они при замачивании заметно модифицируют (изменяют) крахмал, от чего вязкость крахмального клейстера снижается на 10—20%.

В практике работы кукурузокрахмальных предприятий процесс замачивания зерна обычно осуществляют в присутствии 0,18—0,25% сернистой кислоты (в расчете на SO2 ) при температуре 48—52°С. Продолжительность и температура замачивания зависят от влажности и степени роговидности эндосперма зерна. Практически замачивание продолжается от 36 до 55 ч.

Замачивание зерна осуществляется в замочных аппаратах вместимостью до 70 т кукурузы, расположенных в специальном, усиленно вентилируемом замочном отделении.

В практике встречаются аппараты, изготовленные целиком из дерева (лиственницы, кипариса и т. п.) или комбинированные, у которых цилиндрическая часть и крышка из дерева, а коническое днище — из чугуна.

По 10—16 замочных аппаратов группируют в батареи, соединяя системой трубопроводов и желобов.

В настоящее время почти на всех предприятиях для замачивания зерна применяется метод противотока, позволяющий полнее извлечь растворимые вещества и обеспечивающий получение более концентрированного экстракта. Этот метод заключается в том, что свежий раствор сернистой кислоты подается в хвостовой аппарат, где замачивание уже завершается. В течение нескольких минут замочную воду перекачивают через аппарат снизу вверх (циркуляция «на себя»), а затем в следующий аппарат с менее замоченным зерном, и так из аппарата в аппарат навстречу загружаемой кукурузе. Наконец, замочная вода с наибольшей концентрацией растворимых веществ попадает в головной аппарат, загружаемый свежим зерном, после циркуляции «на себя» в течение 30—40 мин (до 1 ч) часть ее отбирают в виде экстракта концентрацией 7—9°Са.

При перекачивании замочной воды и при циркуляции «на себя» ее подогревают с таким расчетом, чтобы в аппаратах выдерживалась установленная режимом температура.

В конце процесса замачивания по окончании циркуляции замочную воду хвостового аппарата передают в следующий аппарат и приступают к промыванию. Для этой цели аппарат заполняют осветленной, но не насыщенной S02 глютеновой водой температурой 45°С и производят циркуляцию «на себя» в течение 5—6 ч.

Влажность замоченного промытого зерна в зависимости от сорта и качества кукурузы колеблется от 40 до 46%. Растворимых веществ в нем должно быть не более 2,0—2,5%.

Выход сухих веществ экстракта при замкнутом процессе составляет 7,0— 8,5% от массы сухого зерна и зависит от состава зерна и режима замачивания.

Раствор сернистой кислоты („сернистую воду"), применяемый в производстве кукурузного крахмала, готовят на каждом заводе насыщением воды сернистым ангидридом. Сернистый ангидрид в большинстве случаев получают сжиганием комовой серы в барабанных вращающихся печах непрерывного действия.

Для приготовления сернистой кислоты на предприятиях используется также жидкий сернистый ангидрид, доставляемый на завод в стальных цистернах под давлением. Из цистерны его переливают в стальной резервуар, откуда расходуют по мере надобности.