Нейтрализация гидролизата при производстве патоки

Цель нейтрализации — прекращение гидролиза крахмала по достижении заданной степени осахаривания; переведение свободных минеральных кислот, недопустимых в пищевых продуктах, в безвредные соли.

В процессе нейтрализации нельзя допускать разложения Сахаров от «перещелачивания»и перевода кислых фосфатов в средние. Последние в дальнейшем являются причиной заметного ухудшения качества патоки. Подвергаясь гидролизу, они переходят в кислые фосфаты с образованием свободной щелочи, которая при нагревании разрушает глюкозу, вызывая потемнение патоки.

Нейтрализованный сироп не должен иметь рН ниже 4,5. Оптимальный рН сиропа зависит от устойчивости глюкозы, коагуляции белков и обесцвечивания сиропа углями.

Нейтрализация гидролизата мелом. Достоинство мела как нейтрализующего реактива состоит в том, что он практически не действует (разлагающе) на глюкозу и не реагирует с кислыми фосфатами; следовательно, избыток мела не ухудшает качества сиропа.

При нейтрализации гидролизата мелом вся свободная кислота (за исключением ее части, связанной примесями, при гидролизе) выводится в осадок в виде сернокислого кальция (гипса), являющегося хорошим фильтрующим материалом. Реакция протекает по следующему уравнению:

По расчету на 98,1 части H₂SO₄ (по массе) требуется 100,1 части мела. Практически при нейтрализации мела берут на 25% больше теоретического количества. Большой избыток мела нецелесообразен, так как лепешка из мела при последующей фильтрации имеет проницаемость для сиропов в 5 раз меньшую, чем гипсовая. Нейтрализованный сироп даже при избытке мела имеет рН 4,5—4,6, что объясняется наличием кислых фосфатов, с которыми мел не реагирует.

Процесс нейтрализации проводится при температуре 96—98°С и при максимально возможной концентрации гидролизата (56—57°С_А). Понижение концентрации гидролизата на 10°С_А увеличивает содержание в нем растворимого сернокислого кальция вдвое. Снижение температуры также приводит к нежелательному повышению концентрации растворимого гипса в полупродукте.

Ведется процесс нейтрализации гидролизата по этой схеме в деревянном аппарате, напоминающем по своей конструкции гидролизный. Отличие в основном заключается в отсутствии змеевиков и наличии мешалки, имеющей частоту вращения 20—25 об/мин. Объем нейтрализатора должен быть в два раза больше объема гидролизного аппарата. Процесс нейтрализации сиропов, приготовленных из сортового крахмала, проходит быстро — в течение 20— 25 мин, а из низкосортного крахмала — гораздо медленнее — до 2,5 ч.

Мел для нейтрализации должен быть чистым, сухим, измельченным до порошка.

Нейтрализация гидролизата содой. Гидролизаты, осахаренные с помощью соляной кислоты, нейтрализуют содой. Мел в этом случае непригоден из-за образования в растворе вредной для аппаратуры растворимой соли СаСl₂. При нейтрализации соляной кислоты реакция протекает по уравнению:

Поваренная соль, которой в нейтрализованном сиропе содержится 0,23— 0,25% к массе сухих веществ, особенно не сказывается на вкусе патоки и не ухудшает ее качества. Однако сода в противоположность мелу может оказывать и отрицательное влияние на сироп: при избытке соды глюкоза разлагается с образованием окрашенных продуктов; кроме того, углекислый натрий легко вступает в реакцию с кислыми фосфатами, переводя их в средние, что приводит к потемнению и помутнению патоки при хранении.

Во избежание указанных явлений гидролизат нужно нейтрализовать очень осторожно при интенсивном перемешивании до рН 4,5—4,6, не допуская даже его местной перенейтрализации, вызывающей пожелтение сиропа.

Для нейтрализации соляной кислоты содой применяются металлические (из нержавеющей стали) или деревянные нейтрализаторы (рис. 1). Объем их должен в 5—6 раз превышать объем гидролизата, выдуваемого из автоклава, во избежание выбрасывания сиропа в трубу 1 при выдувании, когда в результате самоиспарения жидкость сильно бурлит. С этой же целью устанавливают зонт-отражатель 2.

Рис. 1. Нейтрализатор периодического действия.

Чтобы предохранить днище нейтрализатора от разрушающего действия сильной струи гидролизата, поступающего из автоклава по трубе 3, устанавливают ребристый конус-распылитель 4 и укладывают второе сменяемое днище. Сироп, ударяясь о конус, разбрызгивается, в результате чего происходит свободное выделение пара. В нижней части нейтрализатора находится воздушный барботер 5, через который подается сжатый воздух для интенсивного перемешивания соды с гидролизатом. Приготовленный раствор соды подается насосом в верхний напорный сборник 6, откуда самотеком поступает в мерник 7 и затем в барботер S, который служит для равномерного распределения содового раствора в гидролизате.

Нейтрализатор работает периодически. Режим его работы следующий: наполнение 7—8 мин; нейтрализация 4—5 мин; спуск сиропа 12—15 мин. Температура сиропа к концу нейтрализации снижается со 140 до 95—96°С в результате самоиспарения, подачи содовой воды и продувания воздухом.