3.1. ФОРМУВАННЯ ЯКОСТІ КРОХМАЛЮ

Крохмаль картопляний

Сировина. Сировиною для виготовлення картопляного крохмалю є картопля. Хімічний склад бульб картоплі коливається в досить широких межах і залежить від ботанічного сорту картоплі, кліматичних та інших умов. Середній хімічний склад картоплі: вода — 75 %, сухі речовини — 25 %, з яких: крохмаль — 18,5 %, азотні речовини — біля 2 %, клітковина — 1 %, мінеральні речовин — 0,9 %, цукор — 0,8 %, жир — 0,2 % і інші речовини (пектинові і пентозанові і ін.) — 1,6 %.

Середня крохмалистість картоплі, яку переробляють на заводах лише 13-15 %, хоча є і висококрохмалисті сорти картоплі: Білоруський (23-25 %), Вольтман (20-22 %), Кандидат (20-23 %), Темп (22-24 %). З використанням сучасних методів селекції виведені перспективні висококрохмалисті гібриди картоплі підвищеної врожайності.

Висококрохмалисті сорти картоплі вирощують на ґрунтах легкосуглинкового гранулометричного складу. Найбільший вміст крохмалю у бульбах там, де до них прикріпляються столони, та в зоні розміщення камбіальної тканини.

На якість та вихід картопляного крохмалю впливають майже всі складові. Клітковина (0,2-3,5 %) є основою стінок клітин і чим її більше, тим більш значні втрати крохмалю. Цукри (0,1-8,0 %) призводять до втрат сухих речовин і створюють сприятливі умови для розвитку мікроорганізмів, особливо слизистих бактерій. Переважна більшість азотистих речовин розчинні у воді, є добрими піноутворювачами і заважають промиванню крохмальних зерен. Під дією кисню повітря частина розчинних білків утворює пластівці, які осаджуються на крохмальних зернах, забруднюючи їх. Глюкозид соланін утворює стійку піну і перешкоджає очищенню крохмалю.

Важливе значення має розмір крохмальних зерен. Великі зерна полегшують технологічний процес і забезпечують одержання високоякісної продукції.

Картопля повинна бути однорідною за розміром, округлої або округло-овальної форми, з міцною шкіркою, дрібними вічками, стійкою до хвороб, шкідників та механічних пошкоджень і добре зберігатись.

Бульби для виробництва крохмалю повинні мати відповідний стан тургору (в'ялі чи підв'ялені не придатні). В партії не повинно бути позеленівших бульб (впливають на вихід крохмалю); може міститися невелика кількість травмованих та загнивших. Бульби, що зберігалися при температурі нижче 5°С, треба отеплити протягом 5-10 днів.

Підприємства, що переробляють картоплю працюють посезонно. До подачі на підприємство картоплю зберігають в буртах при температурі 2-8 С. На зберігання закладають тільки високоякісні бульби. Під час зберігання картопля дихає, отже, зберігати картоплю більше 5-7 місяців недоцільно, тому що втрачаються сухі речовини, в тому числі крохмаль.

Формування якості картопляного крохмалю в процесі виробництва. Схему виробництва картопляного крохмалю наведено на рис. 3.1.

Доставка картоплі на завод. Картоплю на переробку подають за допомогою гідравлічного транспортера, при цьому частково відділяють пісок і землю.


Миття і зважування картоплі

Тонке подрібнення картоплі (отримання кашки)

Виділення картопляного соку із кашки


Виділення вільного


крохмалю із кашки


 

Рафінування крохмальної суспензії

Промивання крохмалю


Сушіння


крохмалю


 

Фасування і пакування крохмалю

Рис. 3.1. Узагальнена схема виробництва картопляного крохмалю

Миття і зважування картоплі. Миттю картоплі приділяється дуже велика увага, адже на наступних стадіях сировину не очищають від шкірки, а наявність в крохмалі мінеральних домішок не допускається. Крім того, ретельне миття суттєво впливає на якість, забезпечує вихід крохмалю вищих сортів завдяки зменшенню в готовому продукті темних частин і забруднень. Картоплю миють в мийних машинах комбінованого типу, що мають камери в високим рівнем води (відділяють солому та інші легкі домішки), камери з низьким рівнем води (відділяють землю) та сухі камери (вода не затримується, а стікає в спеціальну канаву). Миючі машини оснащені спеціальними вловлювачами піску та гальки. На великих заводах широке розповсюдження отримала миюча машина КМЗ — 57М. Тривалість процесу миття складає 10-14 хвилин, витрати води — 200-400 % до маси картоплі. Для обліку маси картоплі, що надійшла на переробку, відбувається зважування відмитих бульб на автоматичних вагах.

Тонке подрібнення картоплі (отримання кашки). Крохмаль міститься всередині клітин картоплі у вигляді крохмальних зерен. Щоб його видалити необхідно розірвати клітинні стінки. Для цього картоплю подрібнюють на машинах-тертушках. Подрібнення проводять двічі. При першому подрібненні використовують пилки з висотою зубців 1,5-1,7 мм, для повторного — 1,0 мм. На сучасних підприємствах коефіцієнт подрібнення сягає 85-95 %, в тому числі 79-85 % при першому подрібненні. Для підвищення якості крохмалю, особливо його білизни, і попередження мікробіологічних процесів у картопляну кашку додають діоксид сірки або сірчисту кислоту.

Виділення картопляного соку із кашки. Отримана картопляна кашка являє собою суміш, що складається із розірваних стінок клітин, крохмальних зерен і картопляного соку. Контакт соку з крохмалем погіршує якість крохмалю, викликаючи його потемніння, що є наслідком окислення амінокислоти тирозину, а також знижує в'язкість крохмального клейстеру та сприяє утворенню піни і слизу. Картопляний сік відділяють від кашки на осаджувальних шнекових центрифугах відразу після подрібнення картоплі. Згущену кашку, в якій концентрація сухих речовин складає до 40 %, отримують при мінімальних втратах крохмалю з картопляним соком.

Виділення вільного крохмалю із кашки. Після відділення картопляного соку на осаджувальних центрифугах кашку направляють на ситову станцію заводу. Тут на різних ситових апаратах від неї відділяють велику і малу мезгу, а також осаджують і промивають крохмаль. Доцільним є використання гідроциклічних установок для розділення тонкоподрібненої картопляної кашки на крохмальну суспензію і суміш мезги з картопляним соком. Для виділення мезги використовують центробіжні ситові апарати: барабанно-струйні або центробіжно — лопастні.

Рафінування крохмальної суспензії. Рафінування на центробіж-них ситах проводять в два етапи: спочатку крохмальну суспензію подають на ггіногасний пристрій, а потім на піскові гідроциклони, для видалення піску. Внаслідок такої обробки одержують сирий крохмаль, що містить майже 50 % вологи. Отриману згущену суспензію направляють в гідроциклони для промивання крохмалю, яке проводять в три етапи.

Потім крохмаль обезводжують на вакуумних фільтрах і висушують у пневматичних сушарках, які працюють за принципом сушіння ретельно розпушеного крохмалю у рухомому потоці гарячого повітря. Залишковий вміст вологи після сушіння має становити 17-20 %, що відповідає відносній вологості повітря 65-75 %. Недосушений крохмаль погано зберігається. Крохмаль нестабільний до теплової дії і легко змінює фізико-хімічні властивості при інтенсивній термічній обробці. При нагріванні вище від 50 С і наявності вологи відбувається набрякання зерен крохмалю і можлива їх часткова клейстеризація, а при температурі вище 80 С — навіть розтріскування зерен, внаслідок чого вони втрачають характерний блиск (люстр) і стають матовими. Такий крохмаль дає клейстер зниженої в'язкості з підвищеною кислотністю, що є причиною часткової деструкції молекули крохмалю і її окислення.

Фасування, пакування. Крохмаль картопляний пакують у подвійні мішки масою нетто до 50 кг, а також фасують у пачки або пакети з паперу, полімерних матеріалів масою від 250 до 1000 г. На транспортній тарі передбачено попереджувальний напис «Боїться вологи».

Крохмаль кукурудзяний

Сировина. Зерно кукурудзи складається з оболонки — 6-8,5 %, алейронового шару — 6-8 %, зародку — 10-14 % і ендосперму — 70-75 %. Середній хімічний склад зрілої кукурудзи (%) — крохмаль — 68-72, азотні органічні речовини — 10-13, жири — 4-6, цукри — 2,5-3,5, клітковина — 2-3, пентозани — 4-6, мінеральні речовини 1-2. Кращим для переробки на крохмаль є зерно кукурудзи зубоподібної і наггівзубоподібної. Білки кремнистої кукурудзи міцніше зв'язують клітини з крохмалем і перешкоджають його вимиванню.

Створено гібриди кукурудзи з крохмалем амілопектинового і амілазного типів. Зразки крохмалю амілопектинового типу відрізняються підвищеною чутливістю до ферментативного гідролізу, пониженою температурою клейстеризації і формують в'язкі, прозорі клейстери. Вони стійкі до ретроградапії та придатні для отримання натуральних харчових згущувачів.

Формування якості кукурудзяного крохмалю в процесі виробництва. Схема виробництва сирого кукурудзяного крохмалю складається з наступних етапів:

замочування кукурудзи;

відділення зародка;

помел кукурудзяної кашки;

відціджування і промивання на ситах мезги і зародка;

виділення крохмалю із крохмале-білкової суспензії;

промивання крохмалю;

сушіння крохмалю;

пакування крохмалю.

Замочування кукурудзи. Це важлива технологічна операція від якої залежить вихід кінцевого продукту. В ендоспермі зерна кукурудзи крохмаль міцно утримується специфічним білком — глюте-ном. Мета замочування — розм'якшення зерна для послаблення і розриву зв'язків між білком і крохмалем, ендоспермом і зародком, а також сприяння переходу із зерна в воду більшої частки водорозчинних речовин, що утруднюють виділення і очищення крохмалю. Для замочування зерна використовують слабкий розчин сірчаної кислоти (концентрація Б02 у воді 0,15-0,20 %). В процесі замочування (48-50 год) відбуваються різні фізико-хімічні і біохімічні процеси. Зерно набрякає. Під дією кислоти оболонки зерна стають проникними, що прискорює перехід водорозчинних речовин — цукрів, декстринів, амінокислот, частково білків і пектинових речовин у воду.

Для прискорення хімічних реакцій і підвищення швидкості ди-

фузії хімічних сполук замочування проводять при підвищеній температурі (48 — 50 С). До кінця замочування ферменти майже повністю інактивуються, а із мікроорганізмів залишаються тільки

термофільні молочнокислі бактерії, що зброджують цукри до молочної кислоти. Молочна кислота, в свою чергу, допомагає розм'якшенню зерна. У воду переходить біля 6,5 % сухих речовин зерна, 70 % мінеральних речових, 42 % розчинних вуглеводів, 16 % азотних речовин. При цьому зародок втрачає близько 60 % своєї маси, ендосперм — І3-14 %.

Відділення зародка. Кукурудзу подрібнюють так, щоб звільнити зародок у непошкодженому вигляді. Зародок — цінна частина зерна, вміст жиру в ньому складає 55 % на суху речовину. Із зародка виготовляють кукурудзяну олію. Щоб повністю видалити зародок, зерно подрібнюють на дискових подрібнювачах двічі. При першому подрібненні звільняється 75 — 85 % зародку, і 20-25 крохмалю, при другому — 15-20 % зародка, 15 — 19 % крохмалю. Після першого подрібнення кашку проціджують на дугових ситах і направляють в гідроциклони для відділення зародку. Із гідроциклону кашка надходить на друге подрібнення. Кашка, яку отримали після першого і другого дроблення, містить зародок, оболонки зерна, крохмаль, глютен і водорозчинні речовини. Необхідно максимально видалити зародок із кашки разом з суспензією крохмалю, потім відділити його від суспензії на ситах, а потім промити на ситах до повного видалення вільного крохмалю. Для цієї операції використовують гідроциклонні установки.

Помел кукурудзяної кашки. Отримана після відділення зародку кашка являє собою суміш великих частин оболонок зерна, зв'язаних з ендоспермом; подрібненого чистого ендосперму; вільного крохмалю і білка. Для повного відділення крохмалю кашку піддають тонкому подрібненню, попередньо відцідивши на дугових ситах вільний крохмаль, глютен і частину дрібної мезги. Отримане крохмальне молоко двічі пропускають через капронові сита № 64-70 і направляють на рафінування, а сходи — на подрібнення.

Відціджування і промивання на ситах мезги і зародка. На сучасних заводах проводять багатократне промивання продукту за принципом протируху, що дозволяє мінімальною кількістю води відмити максимум вільного крохмалю. Відціджування великої мезги і її трьохкратне промивання проводять на ситах з діаметром 0,5 — 0,6 мм. Промита велика мезга не повинна містити вільного крохмалю більше 1,5 %. Дрібна мезга відділяється на капронових ситах, чоти-рьохкратно промивається і надходить на механічне зневоднення. Вміст вільного крохмалю в ній не повинен перевищувати 4 %.

Виділення крохмалю із крохмалебілкової суспензії. Рафіноване крохмальне молоко містить 11 — 14 % сухих речовин, із них 88 — 92 % складає крохмаль, 6 — 10 % — білок, 0,5 — 0,1 % — жири, 2,5 — 5 % — розчинні речовини, 0,1 % — дрібна мезга, 0,20,4 % — зола; рН — 3,8 — 4,2. Глютен міститься в молоці у вигляді завислих частин розміром 1 — 2 мкм, його щільність значно нижча щільності крохмальних зерен. На цій властивості ґрунтується процес їх розділення, який проводять на центробіжних сепараторах.

Промивання крохмалю. Крохмальне молоко після відділення глютену містить деяку кількість домішок. Тому крохмаль додатково (в дві або три стадії) промивають на вакуум — фільтрах. Промитий крохмаль містить (% на суху речовину): чистого крохмалю 98,4 — 98,7 і домішок (білок, жир і ін.) 1,3-1,6 %. Вміст вологи в сирому крохмалі 40-52 % (на частку вільної вологи припадає 1215 %, а на часку сорбційно — зв'язаної — 35-38 %). Сирий крохмаль розводять водою і отримують крохмальне молоко із вмістом сухих речовин 12-14 %, потім на ситах відділяють великі механічні домішки, які могли потрапити під час транспортування або завантажування. Потім суспензію пропускають через сита з капроновою сіткою для видалення дрібної мезги і гідроциклони — для відділення піску. Механічне зневоднення крохмалю сприяє економії теплоти під час сушіння і отриманню більш високоякісного готового продукту. Використовують центрифуги або вакуум — фільтри. Після центрифуги вміст вологи складає 34-36 %.

Сушіння крохмалю. Найчастіше використовують пневматичні сушильні установки, в яких забезпечено добрий контакт крохмалю з теплоносієм. Процес сушіння відбувається дуже швидко. Із сушарки крохмаль з температурою 55-60 С надходить в спеціальний охолоджувач. Охолоджений продукт збирається в бункері, де руйнується більша частка грудочок. Потім крохмаль просіюють і подають на упаковку.

Пакування. Крохмаль пакують у подвійні мішки масою нетто від 15 до 60 кг, а також фасують у пачки або пакети з паперу, картону, полімерних матеріалів масою від 100 до 1000 г. На транспортній тарі передбачено попереджувальний знак «Боїться вологи».

Характеристику дефектів, які виникають у крохмалі в процесі виробництва, наведено в табл. 3.1.


Таблиця 3.1

Питання для самоперевірки

Як вміст клітковини в картоплі впливає на якість і вихід картопляного крохмалю?

Що являє собою картопляна кашка?

Яка мета замочування кукурудзи при виробництві кукурудзяного крохмалю?

Що є причиною появи хрусту при розжовуванні крохмалю?

Який вміст вологи у сирому кукурудзяному крохмалі?

Яку кількість жиру містить зародок кукурудзи?

Який розчин використовують для замочування кукурудзи?

Які зміни відбуваються в картопляному крохмалі під час нагрівання до температури 80 С?

Що ви розумієте під люстром крохмального крохмалю?

10.       Як може змінитися колір картопляного крохмалю під час
окислення амінокислоти тирозину?

Тести

Який глюкозид картоплі утворює стійку піну і перешкоджає очищенню крохмалю?

а)         соланін;

б)         амігдалін;

в)         нарінгін;

г)         глюкоза.

Яку речовину додають у картопляну кашку для підвищення якості крохмалю, зокрема його білизни?

а)         діоксид сірки або сірчисту кислоту;

б)         сорбіт або ксиліт;

в)         індигокармін або ультрамарин;

г)         юглон або бензойну кислоту.

З яким білком в ендоспермі зерна кукурудзи міцно зв'язані зерна крохмалю?

а)         глютеном;

б)         альбуміном;

в)         глобуліном;

г)         казеїном.

При якій температурі зберігають картоплю до подачі на переробку?

а)         2-80 С;

б)         0-130 С

в)         -4-60 С;

г)         0-200 С

Який залишковий вміст вологи після сушіння крохмалю?

а)         17-20 %;

б)         5-10 %;

в)         1-5 %;

г)         30-40 %.

Яка тривалість процесу замочування зерна кукурудзи?

а)         48-50 год.;

б)         20-24 год.;

в)         10-15 год.;

г)         2-5 год.

Яка кількість мінеральних речовин переходить у воду під час замочування кукурудзи?

а)         70 %

б)         50 %

в)         40 %;

г)         20 %.

Розчин сірчаної кислоти якої концентрації використовують для замочування зерна кукурудзи?

а)         0,15-0,20 %;

б)         1-2 %;

в)         3-4 %;

г)         5-6 %.

Яка тривалість миття картоплі під час виробництва крохмалю?

а)         10-14 хв.;

б)         20-25 хв.;

в)         30-40 хв.;

г)         5-8 хв.

10.       Яка середня крохмалистість картоплі, яку переробляють на
заводах?

а)         13-15 %;

б)         22-24 %;

в)         25-30 %;

г)         5-10 %.