Товароведная характеристика крахмала и крахмалопродуктов

Выделение крахмала можно вести при помощи отстойных  чанов или на осадительных центрифугах. Крахмальные зерна, имея удельный вес во влажном состоянии около 1,25, оседают на дно. Эта операция занимает около 8 часов в отстойных чанах или несколько секунд на осадительных центрифугах. Осевший крахмал промывают водой. При промывке, наряду с крахмальными зернами, оседают и нерастворимые примеси (мелкие частицы мезги), но оседая медленнее из-за своего более меньшего удельного веса и большей парусности, они образуют на осевшем крахмале верхний загрязненный слой. После сливания воды ловушечный крахмал отделяют и перерабатывают отдельно.

При промывании крахмала добавляют сернистую кислоту  для отбеливания крахмала и предотвращения развития микрофлоры.

Сушку крахмала после вторичной промывки водой вначале проводят на осушающей центрифуге для удаления механически связанной с крахмалом воды. При этом влажность крахмала снижается с 50—55 до 35—40%. А далее крахмал сушат до остаточной влажности не более 20%.

Для сушки  применяют непрерывно действующие  сушилки, в которых крахмал передвигается либо на полотняных конвейерных лентах, либо во вращающихся горизонтальных барабанных сушилках. Более совершенными и дающими более качественный продукт являются вакуум-сушилки.

Повышенная  температура крахмала при сушке, особенно в ее начале, может вызвать клейстеризацию крахмала, его потемнение и снижение вязкости клейстеризованных растворов. Поэтому температура крахмала в начале сушки не должна превышать 50—55°С, а в конце может повышаться до 80-—-85°С.

После сушки  крахмал охлаждают и пропускают через сита, где отделяется крупка (заклейстеризовавшиеся частички) и просеиваются крахмальные зерна. При этом происходит разделение крахмала на сорта: вначале собирают крахмал высших, затем более низких сортов. Мелкие раздробленные крахмальные зерна просеиваются через сита в первую очередь, затем просеиваются целые крахмальные зерна, а крупка, измельчаясь трением частиц друг о друга при передвижении вдоль сит, просеивается на некотором отдалении от начала. Крупка, которая не прошла через сита, дополнительно измельчается и просеивается на особых мельницах.

Выход сухого крахмала из картофеля составляет около 18—20%, и коэффициент извлечения крахмала (т.е. выход крахмала в процентах от всего крахмала, содержащегося в картофеле) обычно составляет 80—85%, а при более совершенном оборудовании повышается до 90—95%.

Сырьем для производства кукурузного (маисного) крахмала наиболее пригодны малоокрашенные сорта зубовидной, полузубовидной и крахмалистой кукурузы.

Технологическая схема производства кукурузного крахмала включает следующие технологические операции: кукурузные зерна очищают от посторонних примесей, затем замачивают, дробят, размалывают, отделяют крахмал от мезги, после чего промывают и сушат.

Очистку зерна  от посторонних примесей проводят на зерновых сепараторах — машинах для просеивания и провеивания зерна, удаляя из него сорные и зерновые примеси.

Замачивание зерна необходимо для увеличения в зерне содержания свободной воды и извлечения из него части растворимых примесей — минеральных и азотистых веществ, растворимых углеводов. Зерно замачивают в слабом водном растворе сернистой кислоты (0,2—0,3%) при 50°С в течение 48 часов. После замочки зерно промывают.

Дробление зерна  — технологическая операция, подготавливающая к отделению зародыша от зерна. Поскольку зародыш содержит около 40% жира и имеет меньший удельный вес, чем крупка эндосперма, то после дробления в аппаратах-отделителях зародыш всплывает в воде, а крупка собирается отдельно. Зародыш отделяют и используют для выработки кукурузного масла. Из крупки, после повторного дробления, отделяют и отмывают оставшиеся зародыши, которые также направляют для выработки масла.

Тонкий размол крупки, отделенной от зародыша, проводят на жерновах и получают крахмальную кашку. Ее перерабатывают по технологической схеме, сходной с переработкой кашки из картофеля.

Отделение крахмала от мезги  осуществляют на барабанных ситах с последующей очисткой на рафинировальных сотрясательных ситах. Образовавшееся при промывании кашки крахмальное молоко является полидисперсной суспензией из зерен крахмала, глютена (нерастворимого в воде кукурузного белка), водного раствора экстрактивных веществ зерна, мелких частиц мезги, песка. Поэтому для отделения крахмальных зерен от посторонних компонентов используют следующую технологическую операцию.

Выделение из молока крахмала и его промывание ведут обычно на центробежных сепараторах. Крахмальное молоко пропускают через сепараторы, при этом оседают более плотные зерна крахмала. В молоке присутствуют и небольшие частицы кукурузного белка — глютена, но вследствие меньшего удельного веса их и большой парусности не успевают осесть и отводятся в цех по переработке глютена. Крахмал смывают с саморазгружающегося сепаратора и затем промывают на вакуум-фильтрах. Полученный сырой крахмал затем перерабатывают так же, как и сырой картофельный крахмал, и получают сухой крахмал с влажностью 13%.

Коэффициент извлечения крахмала из кукурузного зерна на современных технологических линиях доходит до 95%.

Крахмал других видов. Пшеничный, рисовый, ржаной и другие виды крахмала можно получать по схемам, близким к описанным выше.

Из пшеничных  зерен крахмал получают по той  же схеме, что и кукурузный, и на том же оборудовании. Хорошие результаты дает в этом случае замачивание зерна в растворе сернистой кислоты; далее пшеницу подвергают не дроблению, а прямо размолу на жерновах с такой же последующей переработкой, как и кукурузы.

Особенностью переработки  крахмала из дробленого риса является его предварительное замачивание в воде и добавление перед размолом на жерновах слабого раствора щелочи — для лучшего отделения мелких зерен крахмала.

Группы  крахмалопродуктов. Из крахмала путем его переработки могут быть получены многие пищевые продукты. Различают три группы крахмалопродуктов.

Первая группа — сохранение свойств крахмала в клейстерной оболочке. К ним относится саго искусственное.

Вторая группа — продукты, содержащие малоизмененный крахмал. При их получении крахмал подвергается сравнительно небольшим изменениям (например, клейстеризации). К ним относятся модифицированные или измененные крахмалы.

Третья группа — продукты, получаемые преимущественно путем кислотного и/или ферментативного гидролиза крахмала. При неполном кислотном гидролизе получаются декстрины, патока, иначе называемая патокой крахмальной, а при более глубоком и полном гидролизе — глюкоза. Путем ферментативного гидролиза получаются различные патоки, а также сиропы и фруктоза.

Саго искусственное. Саго натуральное вырабатывается из средней части саговых пальм. В нашей стране вырабатывается саго искусственное из картофельного или кукурузного крахмала путем клейстеризации поверхностных слоев крахмальных комочков (крупка). Оклейстеризованный слой не позволяет в дальнейшем при варке увеличиваться в объеме крахмальным комочкам. В результате этого получается крупа, состоящая только из чистого крахмала. Саго искусственное имеет нежный приятный вкус, хорошо и полностью усваивается. Однако в отличие от натурального саго не имеет клеточной структуры. Поэтому длительное употребление его в пищу нежелательно. Из саго готовят каши, гарниры к разным блюдам, начинки для пирогов, кулебяк и другое. Рекомендуется также для диетического и лечебного питания в малобелковых и безбелковых диетах для почечных больных и для детей, больных фенилкетонурией.

Сырой крахмал, поступающий  на технологическую линию производства саго, дополнительно очищается, обезвоживается до влажности 45—47%, при которой он способен формировать комочки, не разваливающиеся при их разделении. Далее комочкам придают шарообразную форму в катальном барабане и сортируют их по размерам на специальных ситах.

Полученные комочки (крупку) оклейстеризовывают, продувая через  них поток воздуха с температурой 70—80°С. В результате высокой температуры  на поверхности комочка, состоящего из сырого крахмала, образуется оклейстеризованный слой, который при высыхании преобразуется в твердую (ороговевшую) оболочку. Затем саго искусственное из картофельного крахмала высушивают до остаточной влажности 16%, а кукурузное — до 13%. Высушенное саго вторично сортируют по размерам и полируют (шлифуют).

Модифицированные  крахмалы. Модифицированные, или измененные, крахмалы, обладающие новыми свойствами, находят все большее и разнообразное применение в различных отраслях как пищевой промышленности, так и других.¹

Модифицированные крахмалы имеют, как правило, такой же внешний  вид, как и обычный (нативный) крахмал. Однако, воздействуя на него различными физическими, химическими и биологическими реагентами, изменяющими направленно такие его свойства, как растворимость, вязкость, прозрачность, стабильность клейстеров и другие физико-химические параметры, получают крахмалы с удивительными свойствами. Крахмалы, свойства которых изменены в результате специальной обработки, называют модифицированными крахмалами.

Основными превращениями, которые претерпевают крахмалы к результате модификации, являются следующие:

1. Расщепление (деполимеризация) полисахаридных компонентов крахмала с  сохранением  или  без сохранения зернистой структуры.

2. Увеличение количества существующих или появление новых функциональных групп, перестройка структуры полисахаридных цепей в результате трансгликолизирования.

3. Потеря зернами крахмала первоначальной структуры и приобретение ими после дегидратации новой структуры.

4. Взаимодействие гидроксильных групп крахмала с различными химическими веществами с образованием эфирных связей и присоединением их остатков.

5. Одновременная полимеризация блоков частичного гидролиза крахмала и других мономеров (сополимеризация) с образованием новых соединений.

Модифицированные крахмалы могут быть получены путем одного из указанных превращений или  в результате двух и более превращений, протекающих одновременно или последовательно.

Условно модифицированные крахмалы подразделяют на 2 большие  группы: расщепленные эфиры и сополимеры крахмала.

Расщепленные  крахмалы приготавливают путем термического, механического действия, обработки полисахарида кислотами, окислителями,  амилазами, некоторыми солями,  облучения у-лучами, пучком электронов, ультразвуком и другими действиями, вызывающими деструкцию либо структуры крахмального зерна, либо полисахаридных цепей. В результате подобных воздействий происходит направленное или хаотичное расщепление гликозидных, а иногда и других валентных связей. При этом в полисахаридных структурах происходит уменьшение размера частиц, а следовательно, и молекулярной массы, появляются новые свободные карбоксильные группы, возникают внутри- и межмолекулярные связи.

Под действием термической  обработки может частично или  полностью разрушаться структура крахмальных зерен. Клейстеры расщепленных крахмалов отличаются пониженной вязкостью, большей прозрачностью и стабильностью при хранении. Из-за сравнительно низкой вязкости клейстеров расщепленные крахмалы называют жидкокипящими.

Крахмал, модифицированный кислотой, получают при нагревании слабо подкисленной водной суспензии крахмальных зерен до температуры 45—50°С. В зернах ослабляются межмолекулярные связи и происходит частичное расщепление гликозидных связей. Молекулы амилопектина становятся менее разветвленными, вследствие чего крахмал дает более прозрачные студни. Крахмал, модифицированный кислотой, широко применяют в пищевой промышленности: кукурузный и пшеничный — для приготовления конфет, рахат-лукума и других кондитерских изделий; картофельный — для пудинговых смесей.

Окисленные  крахмалы вырабатывают с применением перманганата, гипохлорита, перекисей, йодной кислоты. Окислители вызывают гидролитическое расщепление гликозидных связей, окисление спиртовых групп в карбонильные и карбоксильные. Крахмал окисляют в водных суспензиях и полусухой. Окисленные крахмалы, по сравнению с исходным, способны давать менее вязкие, но более прозрачные и стабильные клейстеры. Их применяют в качестве заменителей агара, агароида при производстве желейных кондитерских изделий, для стабилизации мороженого и других. Диальдегидный крахмал, полученный под действием йодной кислоты (со степенью окисления до 2%), используют в хлебопечении, он оказывает укрепляющее действие на клейковину муки.

Набухающие  крахмалы получают полной или частичной клейстеризацией нативного или модифицированного крахмала в воде при нагревании с последующим высушиванием клейстера и измельчением. Они способны набухать в холодной воде, полностью или частично переходить в растворимое состояние. Набухающие крахмалы вводят в сухие смеси мороженого, пудингов, кремов и других изделий быстрого приготовления.

Эфиры и сополимеры крахмала. В результате присоединения химических радикалов или совместной полимеризации с другими высокомолекулярными соединениями крахмал приобретает новые свойства. В пищевой промышленности чаще применяют крахмалофосфаты — эфиры крахмала и солей фосфорной кислоты. Их используют в качестве загустителей, стабилизаторов, эмульгаторов, не имеющих запаха и вкуса.

Монофосфаты получают при нагревании крахмала с водорастворимыми фосфатами, солями орто-, пиро- или метафосфорной кислоты в течение 1—6 ч до 120—180°С. Температура их клейстеризации ниже, а вязкость клейстера выше, чем исходного крахмала.