Лекция 15 Крахмал: виды, требования к качеству. Технология производства картофельного и кукурузного крахмала. Модифицированные крахмалы

Промышленным способом получают картофельный и кукурузный крахмал. Крахмал используют для получения патоки, в пищеконцентратной промышленности, в производстве детского питания, как загуститель, как улучшитель (если он модифицированный), для формования корпусов конфет, для мучных кондитерских изделий как компонент рецептуры.

Крахмал откладывается в семенах, клубнях в виде крахмальных зерен. Форма которых различна. Крахмал обладает гигроскопичностью (нужно подсушивать) и сорбционной способностью, его нельзя хранить с пахнущими веществами.

(Знать строение крахмала: амилоза, амилопектин, их свойства, соотношение). Соотношение амилозы и амилопектина в картофельном крахмале 20:80; кукурузном - 22:78; пшеничном -17:83; рисовом - 24:76.

Крахмал должен быть чистым, сыпучим. Вырабатывают 4 сорта картофельного крахмала (ГОСТ 7699-78): экстра, высший, I и II. Содержание влаги должно быть не более 20 %. Золы не более, %: в сорте экстра - 0,3; высший - 0,35; I - 0,5; II - 1,0. Кислотность не более, см³: в сорте экстра - 6; высший - 10; I - 14; II - 20. температура клейстеризации - 55-65 ºС.

Вырабатывают 3 сорта кукурузного крахмала (ГОСТ Р 51985-2002): высший, I и амилопектиновый. Содержание влаги в высшем и I не более 14 %, в амилопектиновом не более 16 %. Золы не более, %: в высшем - 0,2; в I и амилопектиновом - 0,3. Кислотность не более, см³: в высшем - 20, I и амилопектиновом - 25. Температура клейстеризации - 65-75 ºС.

Технология получения картофельного крахмала

Сырьем для производства картофельного крахмала служит картофель. Средний химический состав картофеля, %: вода - 75, сухие вещества - 25. Из них, %: крахмал - 18,5; азотистые вещества - около 2; клетчатка - 1; минеральные вещества - 0,9; сахара - 0,8; жир - 0,2 и прочие вещества (пектиновые, пентозаны и др.) - 1,6.

Технологическая схема получения картофельного крахмала состоит из следующих этапов: хранение картофеля; доставка картофеля на завод; мойка картофеля в моечных машинах; взвешивание картофеля; тонкое измельчение картофеля на терочных машинах - получение кашки; выделение картофельного сока из кашки; выделение свободного крахмала из кашки; отделение и промывание мезги; рафинирование крахмального молока; промывание крахмала.

Картофель

Примеси

Выделение клеточного сока из кашки

Выделение свободного крахмала из кашки

Кашка

Кашка

Клеточный сок Крахмальное молоко

Рафинирование крахмального молока

Повторное измельчение кашки на терочных машинах-перетирах

Крахмальное молоко

Отделение и промывание крупной и мелкой мезги

Промывание крахмала

Крахмальное молоко

Сырой картофельный крахмал

Мезга

Рис. 1. Принципиальная технологическая схема получения картофельного крахмала

Хранение картофеля. Картофель хранят при 2…8 ºС. Хранить его более 5…7 мес. нецелесообразно, так как это приводит к значительным потерям сухих веществ, в том числе крахмала.

Мойка и взвешивание картофеля. Этому процессу придается очень большое значение, так как на последующих стадиях картофель не очищают от кожуры, а наличие в крахмале минеральных примесей недопустимо. Картофель моют в моечных машинах.

Выделение картофельного сока из кашки. Полученная после терочных машин картофельная кашка представляет собой смесь, состоящую из разорванных клеточных стенок, крахмальных зерен и картофельного сока. Важная задача получения картофельного крахмала - скорейшее выделение из кашки сока при минимальном его разбавлении. Контакт сока с крахмалом ухудшает качество крахмала, вызывая его потемнение в связи с окислением тирозина, снижает вязкость крахмального клейстера, способствует образованию пены, слизи и других нежелательных явлений.

Выделение свободного крахмала из кашки, отделение и промывание мезги. После отделения картофельного сока на осадительных центрифугах кашку направляют на ситовую станцию завода. Здесь от нее отделяют и промывают крупную и мелкую мезгу, осаждают и промывают крахмал.

Качество сырого картофельного крахмала. Сырой картофельный крахмал в зависимости от содержания в нем влаги подразделяется на две марки: А (содержание влаги 38…40 %) и Б (содержание влаги 50…52 %).

Из-за высокого содержания влаги сырой картофельный крахмал не может долго храниться, он закисает и поэтому его перерабатывают в сухой крахмал, бескислотные декстрины, модифицированные крахмалы, патоку, глюкозу и др. Наиболее надежный способ хранения сырого крахмала - в замороженном состоянии.

Использование побочных продуктов. Побочные продукты картофелекрахмального производства - мезга и картофельный сок. С целью рационального использования наиболее перспективно перерабатывать картофельный сок и мезгу в углеводно-белковый гидролизат (представляет собой густую коричневую жидкость с приятным запахом) и белковый корм. Гидролизат может быть использовании в хлебопечении в качестве заменителя красного ржаного солода при выпечке некоторых сортов хлеба, а также в качестве биостимулятора при выращивании кормовых дрожжей.

В настоящее время мезга широко используется в качестве корма для животных. Высушенная, размолотая и просеянная сквозь сито с размером ячеек 0,1 · 0,1 мм мезга содержит 75…76 % крахмала и может быть использована для выработки мальтозной патоки, декстринового клея и др.

Технология получения кукурузного крахмала

Сырьем для производства крахмала служит зерно кукурузы. Содержание крахмала в нем составляет 70 % к массе сухих веществ. Кроме крахмала в нем содержатся белок (10…13 %) и жир (6,5 %), для выделения которых применяются специальные методы и оборудование, что, с одной стороны, усложняет кукурузокрахмальное производство, а с другой - позволяет выпускать важные продукты - сухие концентрированные белковые корма, кукурузное масло и кукурузный экстракт.

Принципиальная технологическая схема производства сырого кукурузного крахмала включает следующие основные операции: замачивание кукурузного зерна, дробление зерна, выделение зародыша, помол кукурузной кашки, отцеживание и промывание на ситах мезги и зародыша, выделение крахмала из крахмалобелковой суспензии, промывание крахмала.

H₂O H₂SO₃

Кукурузное зерно

Замачивание

Экстракт на упаривание

Слабое крахмальное молоко

На приготовление кормов

Чистый сырой кукурузный крахмал

Рис. 2. Принципиальная технологическая схема получения сырого кукурузного крахмала

Замачивание кукурузного зерна. Это важнейшая технологическая операция, от которой зависит выход конечного продукта. В эндосперме зерна крахмал прочно удерживается кукурузным белком - глютеном. Цель замачивания - размягчение зерна для ослабления и разрыва связей между белком и крахмалом, эндоспермом и зародышем и выведение из зерна в замочную воду большей части водорастворимых веществ, затрудняющих выделение и очистку крахмала.

Для замачивания зерна используют слабый раствор сернистой кислоты, чтобы исключить прорастание зерна и развитие микроорганизмов.

Зерно набухает. Под действием кислоты оболочки зерна становятся проницаемыми, что ускоряет переход водорастворимых веществ - сахаров, декстринов, аминокислот, частично белков, пектиновых веществ и т. п. в замочную воду.

Для ускорения химических реакций и повышения скорости диффузии химических соединений замачивание ведут при повышенной температуре (48…50 ºС).

Дробление зерна. Кукурузное зерно дробят так, чтобы отделить зародыш, не повредив его. Зародыш - ценная составная часть зерна, содержание жира в нем составляет 55 % на сухое вещество.

Получение и использование побочных продуктов из кукурузы.

Зародыш идет на приготовление кукурузного масла.

Кукурузный экстракт используют при производстве кормов, антибиотиков, при получении хлебопекарных прессованных дрожжей.

Глютен. Идет на приготовление кормов.

Корма. Для получения кормов используют жмых (остаток после извлечения из зародыша масла), крупную и мелкую мезгу, глютен и экстракт.

Технологическая схема получения сухого крахмала

Сырой картофельный и кукурузный крахмалы не подлежат длиптельному хранению, поэтому значительная их часть поступает на высушивание или на переработку в другую продукцию.

Влажность сухого картофельного крахмала 20 %, кукурузного - 13 %. Содержание влаги в сыром крахмале 40…52 %.

Тепловая обработка крахмала при повышенной исходной влажности может привести к значительным изменениям его свойств: растрескиванию крахмальных зерен; частичной клейстеризации; утере блеска; снижению вязкости крахмального клейстера. Поэтому процесс сушки крахмала ведут в условиях, не допускающих его перегрева.

Принципиальная технологическая схема производства сухого крахмала состоит из следующих операций: подготовки суспензии крахмала к механическому удалению избыточной влаги; механического обезвоживания крахмала; высушивания и обработки сухого крахмала (дробление, прессование и упаковка).

Подготовка суспензии крахмала к механическому удалению избыточной влаги. Сырой крахмал разводят водой и получают крахмальное молоко с содержанием сухих веществ 12…14 %, затем на ситах отделяют крупные механические примеси.

Механическое обезвоживание крахмала. Используют осушающие центрифуги.

Сушка крахмала. Крахмал сушат в сушилках различных систем, используя в качестве теплоносителя подогретый воздух.

Отделка сухого крахмала. Из сушилки крахмал температурой до 55..60 ºС подается в специальный бурат-охладитель. Охлажденный собирается в бункере-смесителе и поступает в центробежный бурат, где разрушается основная масса комочков крахмала, далее крахмал просеивается и поступает на упаковывание.

Получение и применение модифицированных крахмалов

Крахмалы с измененными природными свойствами называют модифицированными. Такие крахмалы получают за счет физических, химических и биохимических воздействий на исходный крахмал. По характеру изменений все модифицированные крахмалы условно делят на две группы: расщепленные крахмалы и замещенные крахмалы, а также сополимеры крахмала.

Расщепленные крахмалы (клейстеры таких крахмалов имеют низкую вязкость). Их получают путем расщепления полисахаридных цепей кислотой, окислителями, амилазами, некоторыми солями, облучением γ-лучами и т. д. При этом уменьшается их молекулярная масса, появляются новые карбонильные и карбоксильные группы.

Окисленные крахмалы. Получают путем воздействия на крахмал перманганатов, перекисей, йодной кислоты и ее солей и других соединений.

При окислении картофельного или кукурузного крахмала перманганатом калия в кислой среде получают крахмал, используемый в качестве желирующего компонента, как заменитель агара или пектина.

При использовании в качестве окислителя перманганата калия и гипохлорита кальция получают крахмал с невысокой степенью окисления для использования в хлебопечении. Такой крахмал (в количестве 0,5 % к массе муки) улучшает физические свойства теста, его газоудерживающую способность, позволяет сократить время брожения опары, качество хлеба при этом улучшается: увеличивается объемный выход, улучшается структура пористости мякиша, замедляется процесс черствения хлеба.

Набухающие крахмалы. Получают их при влаготермической обработке, вызывающей частичное или полное разрушение структуры зерен крахмала.

В пищевой промышленности их применяют для стабилизации влаги кондитерских пен, при приготовлении мороженого, для получения хлеба, макарон, продуктов диетического назначения.

По своим свойствам к группе набухающих крахмалов относятся экструзионные крахмалы (получают в условиях интенсивной влаготермической обработки при повышенных (до 35 %) влажности и температуре (до 200 ºС) и значительном механическом воздействии) крахмалопродукты. В процессе экструзии предварительно увлажненный материал подвергается сжатию, разогреву с клейстеризацией крахмала и последующему выдавливанию через сопла матрицы.

Замещенные крахмалы. К ним относятся крахмалы, свойства которых изменены в результате присоединения химических радикалов или совместной полимеризации с другими высокомолекулярными соединениями. К ним относятся простые и сложные эфиры, сополимеры крахмала.

Фосфатные крахмалы. Вырабатывают фосфатный крахмал марки А и Б. Фосфатный крахмал марки А используют при производстве мучных кондитерских изделий, крахмал марки Б - для приготовления майонезов, кремов, соусов, продуктов детского и диетического питания.

Ацетилированный крахмал (ацетат крахмала). Его получают путем обработки крахмала ледяной уксусной кислотой. Такие крахмалы используют при производстве консервированных, замороженных, сухих продуктов питания, а также в сухих смесях кремов и начинок.

Сополимеры крахмала. Получают путем образования между двумя рядом стоящими полисахаридными цепочками поперечных связей. Используют в пищевой и других (текстильной, бумажной) промышленностях.

Дата добавления: 2014-01-13