1. WSTĘP

Kukurydza należy do najbardziej rozpowszechnionych roślin uprawnych. Odznacza się dużą plennością i wszechstronnym użytkowaniem do celów paszowych, spożywczych oraz przetwórstwa przemysłowego.

Ziarno kukurydzy dzięki korzystnym własnościom, można łatwo przechowywać przez długi czas bez znaczących strat. Sprzyja to stabilizacji podaży i cen niezależnie od występujących okresowo w czasie uprawy niekorzystnych warunków atmosferycznych.

Wysoka zawartość skrobi w ziarnie kukurydzy sprawia, że jest ona chętnie stosowana do otrzymywania krochmalu. Uzyskiwane cenne produkty uboczne zapewniają prawie całkowite wykorzystanie surowca.

Proces produkcyjny otrzymywania krochmalu ogólnie polega na rozdrobnieniu rozmiękczonego przez zamaczanie ziarna i następnie rozdzielaniu w środowisku wodnym głównych składników kukurydzy, tj. skrobi, zarodków, glutenu, okrywy i bielma.

W zależności od zdolności produkcyjnych zakładu oraz określonego zapotrzebowania na produkty uboczne, stosowane są pewne modyfikacje procesu produkcyjnego i wyposażenia.

Zakład może mieć zdolność przetwarzania 30 t/d do nawet powyżej 1000 t/d kukurydzy. Zakład pracuje w sposób ciągły, zazwyczaj 300 dni w roku.

W zakładach o małej zdolności produkcyjnej zazwyczaj otrzymuje się dwa produkty. Produkt podstawowy stanowi krochmal w postaci wysuszonej mączki zawierającej 13% wilgoci lub mleczka skrobiowego przeznaczonego do dalszego przetwórstwa. Pozostałe składniki ziarna kukurydzy łączy się razem i przeznacza na paszę w stanie uwodnionym lub wysuszonym.

W zakładach o dużej zdolności produkcyjnej zazwyczaj wyodrębnia się wszystkie składniki surowca jako odrębne produkty.

2. SUROWIEC

Do otrzymania krochmalu można stosować wiele podgatunków i odmian kukurydzy.

Najczęściej stosuje się kukurydzę z podgatunków zea mays indentata i zea mays induratao dużej zawartości skrobi, dobrze wykształconych ziarnach, zdolności kiełkowania powyżej 55%, najkorzystniej suszonych w warunkach naturalnych.

Skład chemiczny ziarna kukurydzy zazwyczaj jest następujący (w przeliczeniu na suchą substancję).

Ziarno kukurydzy zazwyczaj o wilgotności 12 do 15% jest dostarczane do magazynów halowych lub silosowych o pojemności dostosowanej do lokalnych warunków dostaw i zdolności produkcyjnej zakładu.

Załadunek i rozładunek magazynów lub silosów następuje urządzeniami transportu mechanicznego lub pneumatycznego z jednoczesnym oddzieleniem zanieczyszczeń.

3. PRODUKTY PODSTAWOWE I PRODUKTY UBOCZNE

W zależności od składu chemicznego przetwarzanego surowca oraz stosowanego procesu produkcyjnego, można uzyskać następujące produkty: (ilości wyrażone w procentach suchej substancji odniesione do suchej substancji surowca).

3.1 KROCHMAL

Krochmal w postaci naturalnej lub przetworzonej znajduje szerokie zastosowanie w licznych gałęziach przemysłu spożywczego, tekstylnego, papierniczego, farmaceutycznego, chemicznego, metalurgicznego i innych.

Produkt zawiera najwyżej:

W przypadku wykorzystywania krochmalu do dalszego przetwarzania można otrzymywać mleczko krochmalowe o gęstości wymaganej dla odnośnego procesu.

3.2 NAMOK

Podczas zamaczania ziarna kukurydzy, w wyniku rozpuszczenia się części stałych substancji ziarna w wodnych roztworach kwasu siarkowego uzyskuje się roztwór zwany namokiem. Z ziarna do namoku przechodzi do 70% soli mineralnych, do 42% rozpuszczonych węglowodanów i do 16% substancji białkowych.

Najczęściej namok jest zatężany do 50% suchej substancji i stosowany jako pożywka w procesach biosyntezy antybiotyków lub innych procesów biochemicznych. Namok dodaje się również do pasz. W małych zakładach namok może być odprowadzany do ścieków lub mieszany z pozostałymi produktami ubocznymi i spasany zwierzętami z okolicznych farm.

3.3 ZARODKI

Zarodki otrzymuje się w wyniku ich oddzielenia od zawiesiny wodnej utworzonej z rozdrobnionych ziaren kukurydzy. Zarodki stosuje się w przemyśle tłuszczowym do produkcji margaryny, majonezów, olejów sałatkowych lub tłuszczów technicznych.

Zarodki zawierają zazwyczaj 54% tłuszczu, 23% włókna, 9% białka, 14% skrobi i innych. Zarodki suszy się do 3% wilgotności.

W małych zakładach zarodki przeznacza się na pasze i ewentualnie z innymi składnikami ziarna suszy się lub w stanie nawodnionym spasa się w okolicznych farmach.

3.4 GLUTEN

Gluten uzyskuje się przez rozdzielenie wodnej zawiesiny krochmalowo – glutenowej na frakcję lekką, zawierającą dużo glutenu i mało krochmalu oraz frakcję ciężką, zawierającą krochmal z domieszką glutenu. Gluten jest cennym składnikiem pasz lub surowcem do otrzymywania hydrolizatów białkowych.

Gluten zawiera przeciętnie 70% białka, 17,5% krochmalu, 5% tłuszczu, 7,5% włókien i innych. Gluten poddaje się suszeniu do 12% wilgotności lub łącznie z innymi składnikami kukurydzy przeznacza do suszenia.

3.5 PASZA

Okrywa ziarna kukurydzy oraz część bielma i skrobi wydzielone z procesu produkcyjnego nazwana została tutaj paszą. Sucha substancja paszy zawiera przeciętnie 58% włókna, 20% białka, 10% skrobi i 12% tłuszczu i pozostałych.

Pasze suszy się do 12% wilgotności. W małych zakładach paszę łącznie z innymi składnikami miesza i spesza się w stanie uwodnionym w okolicznych farmach.

4.0. CHARAKTERYSTYKA PROCESU PRODUKCYJNEGO

Proces produkcyjny przebiega w kolejnych fazach przedstawionych na załączonym schemacie blokowym i skrótowo opisany jest poniżej.

4.1 MAGAZYNOWANIE SUROWCA

Dostarczony do zakładu surowiec, po rozładowaniu środków transportowych, poddawany jest wstępnemu oczyszczeniu i składowany w magazynach halowych lub silosowych o wielkościach dostosowanych do lokalnych potrzeb.

Z magazynów surowiec jest systematycznie pobierany do przetwarzania za pomocą urządzeń transportowych, mechanicznych lub pneumatycznych. Po powtórnym oddzieleniu zanieczyszczeń i zważeniu, ziarno kukurydzy podaje się do zamaczalników.

4.2 ZAMACZANIE

Zamaczanie ziarna kukurydzy jest jednym z najważniejszych fragmentów procesu produkcyjnego.

Zamaczanie ma na celu:

• zmianę struktury mechaniczno – fizycznej ziarna przez osłabienie lub rozerwanie powiązań pomiędzy okrywą, bielmem i zarodkiem
• zmniejszenie wytrzymałości mechanicznej ziarna
• wyługowanie możliwie jak największej części substancji rozpuszczalnych zawartych w ziarnie
• przy współdziałaniu SO2, częściową zmianę nierozpuszczalnych składników ziarna na rozpuszczalne
• spowodowanie częściowej zmiany krystalicznej struktury glutenu na żelową

Zamaczanie w zależności od rodzaju stosowanego surowca odbywa się w ciągu 48 do 60 godzin przy temperaturze 48 do 52oC przy odpowiednim stężeniu H2SO3.

Zamaczalniki budowane są w postaci stojących zbiorników połączonych w system bateryjny, umożliwiający przeciwprądowy obieg namoku.

Namok przeznaczony do wysyłki lub suszenia zatęża się w wielostopniowych wyparkach z filmem opadającym lub mechanicznym.

4.3 ROZDRABNIANIE

Namoczone ziarna kukurydzy poddaje się dwustopniowemu rozdrabnianiu. Po wstępnym rozdrobnieniu następuje oddzielenie zarodków, po czym następuje powtórne rozdrobnienie i uwolnienie pozostałej części zarodków oraz krochmalu.

Rozdrabnianie przeprowadza się na obrotowych rozdrabniaczach palcowych.

4.4 ROZDZIELANIE ZARODKÓW

Rozdzielanie zarodków następuje w dwóch fazach, na drodze klasyfikacji wykorzystującej działanie sił odśrodkowych w strumieniach przepływających przez hydrocyklony. W pierwszej fazie następuje rozdzielenie tej części zarodków, które zostały uwolnione w wyniku rozdrabniania wstepnego.

Stosowane są dwa stopnie hydrocyklonów pracujących w układzie szeregowym. Druga faza rozdzielania zarodków następuje po powtórnym rozdrobnieniu. Również stosowane są dwa stopnie hydrocyklonów pracujących szeregowo. Wydzielone zarodki przemywa się na trzech stopniach sit łukowych lub odśrodkowych.

Zarodki po odwodnieniu mechanicznym poddaje się suszeniu w suszarkach bębnowych do 3% wilgotności. W małych zakładach zarodki suszy się łącznie z innymi składnikami ziarna lub w stanie uwodnionym skarmia w okolicznych farmach.

4.5 ROZDZIELANIE PASZY

Zawiesina rozdrobnionych ziaren kukurydzy po oddzieleniu zarodków, podawana jest do wielostopniowych układów sit łukowych lub odśrodkowych, na których następuje oddzielenie okrywy i części bielma jako frakcji nadsitowej, od zawiesiny krochmalowo – glutenowej stanowiących frakcję podsitową.

Frakcja nadsitowa, nazwana tutaj paszą, poddawana jest odwodnieniu na wirówkach poziomych lub pionowych i suszona do wilgotności 12% w suszarkach bębnowych.

W małych zakładach pasze suszy się łącznie z innymi składnikami ziarna lub w stanie uwodnionym skarmia w okolicznych farmach.

4.6 ROZDZIELANIE GLUTENU

Wodna zawiesina krochmalowo – glutenowa odpływająca po oddzieleniu paszy podawana jest na dwa lub trzy stopnie seperatorów talerzowych, na których następuje oddzielenie krochmalu od glutenu.

Gluten odwadnia się na dekanterach i następnie suszy w suszarce bębnowej lub pneumatycznej do wilgotności 8%.

W małych zakładach gluten suszy się łącznie z innymi składnikami ziarna lub w stanie uwodnionym skarmia się w okolicznych farmach.

4.7 RAFINACJA KROCHMALU

Mleczko krochmalowe po oddzieleniu glutenu poddawane jest rafinacji w baterii multihydrocyklonów pracujących w 9-stopniowym układzie w pełnym przeciwprądzie lub 4-stopniowej linii seperatorów talerzowych, pracujących również w pełnym przeciwprądzie.

4.8 ODWODNIENIE I SUSZENIE KROCHMALU

Wyrafinowany krochmal, w przypadku dalszego przetwarzania w zakładzie jest kierowany do miejsca przeznaczenia po uzyskaniu wymaganego stężenia.

W przypadku suszenia, mleczko krochmalowe odwadnia się na próżniowych filtrach bębnowych lub wirówkach i podaje do suszarki pneumatycznej, w której strumień podgrzanego powietrza powoduje wysuszenia do wilgotności 13%. Po suszeniu mączkę schładza się i odsiewa i dalej workuje lub przechowuje w silosach.

4.9 PRZYGOTOWANIE H2SO3

Omawiane w punktach 4.2 do 4.7 fazy procesu produkcyjnego przebiegają z zachowaniem pełnego przeciwprądu, który zapewnia niskie zużycie wody i wysokie stężenie namoku.

Wymagane stężenie H2SO3 zapewnia się używając do siarkowania cieczy SO2, dowożonego w stanie płynnym w butlach lub cysternach. Można również stosować instalację służącą do spalania siarki rodzimej.

Rozwiązania przyjmowane są stosownie do lokalnych możliwości Klienta.

4.10 MAGAZYNOWANIE

Surowce, materiały pomocnicze, produkty podstawowe i produkty uboczne są przechowywane w magazynach o wielkościach uzależnionych od lokalnych warunków zaopatrzenia i zbytu oraz formy dystrybucji.

Stosowane są rozwiązania właściwe dla lokalnych warunków Klienta.[ header = Wskaźniki ]

5.0 WSKAŹNIKI TECHNICZNO – EKONOMICZNE

Wskaźniki techniczno – ekonomiczne zależą od rodzaju stosowanego surowca, przyjętej wielkości zakładu oraz formy zbytu produktów podstawowych i ubocznych.

Poniżej przytoczono wskaźniki dla przeciętnych warunków zakładu o zdolności 100 t/d ziarna kukurydzy o wilgotności 12%.

6.0 ZAKRES OFEROWANYCH USŁUG

Zakres usług może przybierać najprzeróżniejsze formy dostosowane do lokalnych warunków i potrzeb Klienta.

Mogą być to:

• usługi consultingowe i techniczne w zakresie planowania i projektowania zakładu lub obiektów
• wykonywanie studiów, opinii i ekspertyz
• dostawy i montaż wyposażenia produkcyjnego lub szefostwo montażu,
• dostawy i montaż lub szefostwo montażu instalacji przewodowych, elektrycznych, kontrolno – pomiarowych, itp.
• Przeprowadzanie rozruchów, uruchomień i eksploatacji
• Szkolenie załogi

Dla przedstawienia oferty szczegółowej niezbędne jest dostarczenie informacji o lokalnych warunkach realizacji zamierzenia a w szczególności:

1. informacje o zakładzie

• przewidywana zdolność produkcyjna
• zakres usług i dostaw
• warunki urbanistyczne (powiązania komunikacyjne, zasilenie w parę, energię elektryczną, zrzut ścieków)
• powiązanie z obiektami współdziałającymi
• wymagane formy produktów i wielkości magazynów produktów i surowców

2. informacje o surowcu i materiałach pomocniczych

• rodzaj i skład chemiczny surowca, wielkość dostaw, rodzaje środków dostawczych
• forma dostaw dwutlenku siarki lub siarki
• rodzaj i forma dostaw paliwa

3. wymagania dla produktów podstawowych i ubocznych

4. informacje o warunkach miejscowych

• dane klimatyczne
• zagrożenia sejsmiczne
• dane o rodzaju gruntu

5. określenie szczególnych wymagań Klienta

• postulowany poziom mechanizacji i automatyzacji
• wymagania jakościowe produktów

wymagania odnośnie obiektów związanych i towarzyszący.