Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ КУКУРУЗНОГО ЭКСТРАКТА

Изобретение относится к крахмалопаточной промышленности и может быть использовано в производстве сухих кукурузных кормов.

Известны способы обезвоживания жидкого кукурузного экстракта (КЭ) с содержанием 7-10% сухих веществ (СВ) или сгущенного КЭ (35-40% СВ) в барабанной или пневматической сушилке как компонента кукурузного корма [Технология крахмала и крахмалопродуктов / Под ред. Н.Н. Трегубова. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. - С.219-252].

Недостатками известных способов являются большие затраты на обслуживание и трудоемкую очистку выпарных установок КЭ, высокий расход тепловой энергии на обезвоживание КЭ в сушильных установках, механистически-тепловое разделение влаги и сухого вещества продукта, вследствие чего кукурузный корм гигроскопичен и обладает недостаточно высокой степенью усвояемости животными. Повышение влажности корма при хранении приводит к возникновению очагов самосогревания и порче продукта.

Технический результат изобретения заключается в снижении трудоемкости и энергозатрат при обезвоживании КЭ, более полном использовании сухих веществ за счет гидротермомеханической обработки и проведения гетерогенной реакции между компонентами смеси КЭ с побочными продуктами кукурузокрахмального производства, а также в снижении гигроскопичности и поддержании стабильности качества кукурузного корма при длительном хранении.

Технический результат достигается тем, что жидкий или сгущенный КЭ смешивают с измельченными компонентами побочных продуктов кукурузокрахмального производства до содержания в смеси массовой доли влаги 20-50% и не менее 30 масс.% крахмала, полученную смесь экструдируют непрерывным или циклическим пропуском через зону экструдера с температурой 80-300°C при частоте вращения шнека экструдера 1,0-2,0 с^-1 и полученный экструдат по мере необходимости подсушивают в процессе измельчения до содержания массовой доли влаги 11-13%.

В процессе экструзии происходит деструкция биополимеров сырья, изменение его структуры и свойств. Резкое снижение давления и температуры пластифицированной массы на выходе из рабочей камеры экструдера сопровождается «взрывным» испарением воды, находящейся в обрабатываемой массе в перегретом состоянии. При этом из желатинизированной массы формируется экструдат макропористой структуры, характеризующийся высокой растворимостью и усвояемостью животными. При экструдировании КЭ в смеси с побочными продуктами, помимо физико-химического процесса взаимодействия компонентов водных дисперсий и каталитического влияния КЭ на деструкцию полисахаридов крахмала, происходит частичная или полная инактивация содержащихся в них ферментов и пастеризация микрофлоры, что способствует сохранению качества и стабильности биохимических показателей готового продукта при длительном хранении. В зависимости от целевого назначения продукта, из зернового отхода или кукурузного корма могут быть заранее исключены нежелательные компоненты, например стержни початков, пелева, жмых, фильтрационные осадки маточного и глюкозного производства. Достаточна степень измельчения подлежащего экструзии сырья, у которого частицы полностью проходят через сито с ячейками не более 3-4 мм. Измельченное сырье перед экструзией перемешивают с расчетным количеством КЭ.

Преимущества экструзионной техники - компактность и простота установок, высокие производительность, коэффициент использования энергии и надежность рабочих органов, возможность быстрого перехода с одного цикла работы с определенными режимными параметрами на другой при изменении технологических показателей исходного сырья.

Способ обезвоживания кукурузного экстракта осуществляют следующим образом. Жидкий или сгущенный КЭ концентрацией от 7-9 до 40-50% сухих веществ смешивают с измельченными компонентами побочных продуктов кукурузокрахмального производства (зерновой и прочие отходы, получаемые на предприятии при очистке зерна на сепараторах; кукурузный корм, избирательно или полностью включающий побочные продукты выработки сырого крахмала, кукурузного масла и отходы производства сахаристых гидролизатов) до содержания в смеси массовой доли влаги 20-50% и не менее 30 масс.% крахмала, полученную смесь экструдируют непрерывным или циклическим пропуском через зону экструдера при температуре от 80 до 300°C и частоте вращения шнека экструдера от 1,0 до 2,0 с^-1 и полученный экструдат измельчают или по мере необходимости подсушивают в процессе измельчения до содержания массовой доли влаги 11-13%.

Способ поясняется следующими примерами.

Пример 1

Измельченный на лабораторной мельнице кукурузный зерновой отход с содержанием крахмала 63% и товарной влажностью 15% в количестве 85 масс.% смешивают с 15 масс.% сгущенного КЭ концентрацией 40% СВ, загружают в бункер питателя экструзионной установки типа Брабендер с двухзаходным шнеком диаметром 19 мм и после достижения установившейся температуры 80°C на корпусе и формующей насадке подвергают экструзии при частоте вращения шнека 1,0 с¹. Полученные образцы экструдата измельчают после кратковременной обработки горячим воздухом с температурой 60-70°C в течение 10-20 минут при влажности 11-13%.

Пример 2

Измельченный кукурузный корм с содержанием крахмала 21% и влажностью 12% в количестве 40 масс.% смешивают с 35 масс.% зернового отхода и с 25 масс.% жидкого КЭ с содержанием 9% СВ и подают в бункер питателя экструдера. Экструзию проводят при температуре корпуса 240°C. Экструдат охлаждают при комнатой температуре и измельчают.

Пример 3

Измельченный кукурузный зерновой отход в количестве 50 масс.% смешивают с 50 масс.% КЭ концентрацией 32% СВ и подают в бункер питателя экструдера, разогретого до 240°C. Образцы экструдата охлаждают и измельчают.

Пример 4

Измельченный зерновой отход в количестве 50 масс.% смешивают с 50 масс.% КЭ концентрацией 9% СВ и подают в бункер питателя при температуре корпуса экструдера 300°C и частоте вращения шнека 2,0 с^-1. Такой нагрев термолабильного продукта стал возможным вследствие кратковременности температурного воздействия и высокой влажности продукта. Образцы экструдата измельчают после подсушки в струе горячего воздуха в течение 25-30 минут.

Во всех случаях получены продукты в виде рассыпчатого порошка от светло-желтого до желто-коричневого цвета с приятным запахом. После экструзионной обработки в 2-2,5 раза повышается содержание редуцирующих веществ сухих кукурузных кормов и в 3-9 раз - водорастворимых веществ.

Предлагаемый способ позволяет снизить затраты на обезвоживание КЭ как в отношении выпарного, так и сушильного оборудования, упростить или даже исключить из технологии переработки побочных продуктов традиционный процесс выпаривания; в результате влаготермомеханической обработки крахмалсодержащего сырья более полно используются сухие вещества крахмала и некрахмальных углеводов. Упрощение процесса выпаривания КЭ до 30-40% СВ происходит за счет исключения самого трудоемкого периода - сгущения до товарной концентрации (48-50% СВ), когда при резком уменьшении коэффициента теплопередачи происходит испарение малого количества влаги с наиболее интенсивным загоранием площади поверхности нагрева. Гибкое управление работой экструдера позволяет циклически при изменении технологических показателей исходного сырья быстро измерять режимные параметры процесса в зависимости от качества получаемого продукта. Экструдированный с побочными продуктами и отходами КЭ в качестве кукурузного корма после охлаждения и измельчения при влажности 11-13% можно хранить в мешках или насыпью в помещениях с относительной влажностью воздуха до 85-90%.