Лекция 24. Получение модифицированных крахмалов, крахмальной патоки и глюкозы
План лекции:
1.
Получение и применение модифицированных крахмалов
2.
Технологические схемы производства крахмальной патоки, глюкозы, глюкозо-фруктового
сиропа
Получение и
применение модифицированных крахмалов
Для различных отраслей
промышленности кроме обычного сухого крахмала выпускают крахмалы с измененными
природными свойствами. Их называют модифицированными. По характеру изменений
они делятся на расщепленные и замещенные крахмалы.
Расщепленные крахмалы
Эту группу еще называют
жидкокипящими, так как клейстеры таких крахмалов имеют низкую вязкость.
Крахмалы этой группы получают путем расщепления полисахаридных цепей кислотой,
окислителями, амилазами, некоторыми солями, облучением гамма-лучами и т.д. В
результате указанных воздействий происходит хаотическое или направленное
расщепление глюкозидных или других связей, уменьшается молекулярная масса,
возникают внутренние и межмолекулярные связи, появляются новые карбонильные и
карбоксильные группы. Эти крахмалы находят широкое применение. Так, кислотной
обработкой получают растворимый крахмал, используемый для химических анализов;
крахмал, модифицированный кислотой, используется при проклейке бумаги для
улучшения качества печати и увеличения ее прочности; в пищевой промышленности
крахмал этого типа используется для приготовления желейных конфет, восточных
сладостей и т.д.
Окисленные крахмалы получают
путем воздействия на крахмал перманганатов, перекисей, йодной кислоты и ее
солей и других соединений. В результате происходит гидролитическое расщепление
глюкозных связей с образованием карбонильных групп и др. процессы. При
окислении крахмала перманганатом калия в кислой среде получают крахмал,
используемый в качестве желирующего компонента, как заменитель агара. При
использовании в качестве окислителя перманганата калия и др. получают крахмал с
невысокой степенью окисления для использования в хлебопечении. Такой крахмал
(0,5% к массе муки) улучшает физические свойства теста, его газоудерживающую
способность, позволяет сократить время брожения опары, качество хлеба при этом
улучшается.
К группе набухающих
крахмалов относят модифицированные крахмалы, полученные при высокотермической
обработке, вызывающей частичное или полное разрушение структуры зерен крахмала.
Такие крахмалы используются для стабилизации влаги кондитерских пен, при
приготовлении мороженого, пудингов быстрого приготовления, для получения
безбелковых продуктов питания – хлеба, макарон, продуктов диетического питания.
Замещенные крахмалы
К этой группе относятся
крахмалы, свойства которых изменены в результате присоединения химических
радикалов или совместной полимеризации с другими высокомолекулярными
соединениями. К ним относятся простые и сложные эфиры (фосфатные,
ацетилированные крахмалы), сополимеры крахмала.
олучение и применение декстрина
Под действием термической
обработки в присутствии катализатора происходит расщепление и изменение
структуры полисахаридов. В качестве катализатора используют кислоту, щелочи,
соли. Декстрин получают с разной степенью расщепления крахмала и используют в
различных отраслях народного хозяйства главным образом как клеящее вещество.
Получение крахмальной патоки и
глюкозы
Технологическая схема получения крахмальной патоки
Крахмальная патока – это
продукт неполного гидролиза крахмала разбавленными кислотами или
амилолитическими ферментами. Патока представляет собой бесцветную или слегка
желтоватую, очень вязкую жидкость со сладким вкусом. Сладость ее в 3-4 раза
ниже сладости сахарозы. Она используется в качестве антикристаллизатора при
получении карамели, при варке варенья, фруктовых сиропов, повидла, для
загущения ликеров, для подслащивания безалкогольных напитков и улучшения
качества хлебобулочных изделий.
В зависимости от назначения
крахмальную патоку вырабатывают трех видов: карамельную, карамельную
низкоосахаренную и глюкозную высокоосахаренную.
Технологическая схема
получения патоки включает в себя следующие стадии производства: подготовка
крахмала к гидролизу, гидролиз крахмала, нейтрализация гидролизатов,
фильтрование сиропов, обесцвечивние фильтрованных сиропов адсорбентами,
уваривание жидких сиропов до густых, уваривание густых сиропов до патоки,
охлаждение ее.
Гидролиз крахмала
Сырой крахмал перед
гидролизом подвергают очистке и сушке. Гидролиз крахмала проводят в присутствии
катализатора кислотным, кислотно-ферментативным или ферментативным способом. В
любом случае процесс гидролиза включает стадии клейстеризации крахмала,
разжижения крахмального клейстера и его осахаривание. Клейстеризация начинается
с ослабления и разрыва связей между макромолекулами амилазы и амилопектина,
нарушения структуры крахмальных зерен и образования гомогенной массы с высокой
вязкостью. Под действием катализатора длинные цепочки молекул крахмала вплоть
до глюкозы. Содержание редуцирующих веществ в продуктах гидролиза крахмала
характеризуется глюкозным эквивалентом.
Нейтрализация гидролизатов
Если гидролиз крахмала
производится с помощью кислоты, необходимо провести нейтрализацию гидролизатов.
Цель нейтрализации – прекращение гидролиза крахмала по достижении заданной
степени осахаривания, перевод свободных минеральных кислот, недопустимых в
пищевых продуктах, в безвредные соли и создание оптимальных условий для
последующей очистки сиропов от примесей. Оптимальная величина рН сиропа должна
быть 4,5-4,9. Нейтрализацию ведут в основном содой.
Фильтрование сиропов
Промышленные гидролизаты
паточного производства содержат от 0,9 до 1,9% взвешенных веществ, основную
массу составляет белок, который под действием кислоты и высокой температуры
полностью денатурируется и подвергается пептизации. Поэтому их фильтруют на вакуум-фильтрах.
Обесцвечивание фильтрованных сиропов адсорбентами
После фильтрации паточные
сиропы превращаются в прозрачные жидкости желтого цвета. К красящим веществам
паточного сиропа относятся продукты гидролиза белков, разложения углеводов,
продукты реакции меланоидинообразования и др. Для полного обесцвечивания,
устранения запахов и удаления примесей применяют адсорбцию на активированном
угле. После обработки адсорбент удаляют фильтрованием сиропов.
Уваривание жидких сиропов до густых
Для получения густого сиропа
с минимальной цветностью и экономии расхода теплоты сгущение сиропа от жидкого
(концентрация 35-40%) до густого (55-57%) осуществляют в многокорпусных выпарных
аппаратах под разряжением при температуре около 100оС.
Уваривание густых сиропов до патоки
Очищенный густой сироп
уваривается в вакуум-аппаратах до патоки с содержанием сухих веществ не менее
78% при температуре не выше 60оС в течение 50-55 мин. После чего
патоку быстро охлаждают холодной водой в специальных холодильниках. Затем
патоку фасуют и хранят.
Технологические схемы получения глюкозы
Глюкозу получают из крахмала
и крахмалсодержащего сырья. В зависимости от назначения получают: медицинскую,
гидратную и антигидратную, пищевую кусковую, брикетированную, гранулированную и
порошкообразную, техническую, и глюкозно-фруктовые сиропы. Кристаллическая
гидратная глюкоза используется в основном для медицинских целей. Пищевая
глюкоза отличается от кристаллической тем, что при ее изготовлении отсутствует
стадия разделения кристаллов и межкристального раствора утфеля, таким образом,
затвердевает вся масса утфеля. Техническую глюкозу получают из
низкокачественного сырья
Принципиальная
технологическая схема получения глюкозы приведена на рис. 35.
В основе производства всех
видов глюкозы лежит кислотный, ферментативный или кислотно-ферментативный
гидролиз крахмала для получения высокодоброкачественных глюкозных сиропов, из
которых и получают глюкозу и глюкозосодержащие продукты. Первые стадии:
подготовка крахмальной суспензии, гидролиз кислотный или ферментативный,
нейтрализация кислоты или инактивация ферментов, очистка сиропа адсорбентом,
уваривание т охлаждение глюкозного сиропа проводят так же, как при производстве
патоки с использованием аналогичного оборудования. Отличия состоят в стадии
кристаллизации и последующих операций, связанных с особенностями производимой
продукции.
| 