Состав и основные свойства крахмала

   В  состав  азотистых  веществ   сока входит тирозин, который  под  действием фермента тирозиназы окисляется с образованием окрашенных соединений, которые могут сорбироваться зернами крахмала и снижать белизну готовой продукции. Поэтому сок отделяют от кашки сразу же после измельчения.  Для выделения  песка  из крахмальной  суспензии  и  отделения мезги  с картофельным соком используют гидроциклоны.  Принцип их действия основан  на возникающей при вращении  центробежной силе. В результате обработки получают суспензию крахмала  концентрацией  37…40 %.  Ее называют сырым картофельным крахмалом.

   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 остановочной 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^о – 55^о , а в конце может повышаться до 80^о – 85^о .

   После  сушки  крахмал   охлаждают  и пропускают  через  сита,где отделяется крупка (заклейстеризовавшиеся  частички) и про-сеиваются  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 %.

   При  производстве  крахмала  предусмотрен его выпуск в  двух формах: сухой и сырой картофельный крахмал. Количество сырого картофельного крахмала определяют в соответствии с ОСТ10-103-88. Различают сырой крахмал марки А и марки В с влажностью  38 и 50 %  соответственно.  В зависимости от качества (цвета, наличии вкраплений, постороннего запаха) сырой крахмал подразделяют на три сорта – первый, второй и третий. Сырой крахмал – скоропортящийся продукт и длительному хранению  не подлежит, для консервации можно использовать диоксид серы 0,05 %-ной концентрации.

 

2.2 Технология производства  кукурузного крахмала.

 

   Сырьем для производства данного крахмала наиболее пригодны мало окрашенные сорта зубовидной, полузубовидной и крахмалистой кукурузы. Особенность химического состава кукурузного зерна приведена в табл. 6. Среди сухих веществ кукурузы, при почти одинаковом с картофелем  содержании  крахмала,  значительно больше присутствует  азотистых веществ и жира и меньше  золы и клетчатки.  Кроме того,  в семенах кукурузы отсутствует свободная вода.  Все это обуславливает  отличия в технологической схеме производства и влияет на качество готового крахмала.

 

                                                                                       Таблица 6

 

Средний химический состав семян кукурузы

 

Наименова-ние сырья	Содержание, %		Состав зерна  в % на сухое вещество
	вода	сухие вещест-      ва Вещест-  ва   веще-              ства	крах-   мал	бел-    ки	клет-  чат-    ка	зо-ла	жир	раст- вори-   мые угле- воды	пектин, пенто-заны и         др.
Кукуруза	13	87	68-73	10-13	2,5	1,5	5	3	8

 

   Кроме  того,  в зерне кукурузы,  в отличие от картофеля, крахмальные зерна довольно  плотно соединены с белками и другими  сухими  веществами  зерна,  вследствие чего для получениякукурузного  крахмала  необходимо  применение   специальных технологических приемов.

   Технологическая  схема  производства  кукурузного крахмала включает  следующие технологические операции:  кукурузные зерна  очищают  от посторонних примесей,  затем замачивают,

дробят, размалывают, отделяют от мезги, после чего промывают и сушат.

   Очистку зерна от посторонних примесей проводят на зерновых  сепараторах -машинах  для  просеивания  и  просеивания 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% SO ) при 50  в течении 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 крах-мальное 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 саморазгру-жающегося  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%.

 

2.3 Показатели качества  крахмала.

 

   Внешний  вид зерен  крахмала зависит от ботанического вида растения, из которого он получен. При этом зерна крахмала различного происхождения имеют свои отличительные признаки.Картофельный  крахмал отличается наиболее крупными зернами,  в среднем около  100 мкм  в поперечнике,  которые имеют овальную  форму  (напоминающие  форму клубня,  но в малых размерах),  и на  поверхности  присутствуют бороздки, концентрически размещенные вокруг глазка-точки, или черточки.

   Очень малы зерна рисового  крахмала – от  3 до 8 мкм, имеющие многогранную форму.

   Зерна крахмала,  выделенные из  роговидной части эндосперма кукурузы, многогранные,  из  мучнистой –  круглые.  При этом  зерна  представляют  собой пирамиды, поэтому в центре зерна видна точка, от которой отходят лучи – грани этой пирамиды.

   Для  пшеничного  крахмала  характерно  присутствие   зерен  крупного размера (около  40 мкм)  и мелких – от  2 до  10  мкм. Они имеют плоскую эллиптическую или округлую форму. Таким образом, по внешнему виду и размерам зерен крахмала с помощью микроскопа при увеличении в 300 - 500 раз легко установить его происхождение (см. рис.2).

   О качестве крахмала судят  по его органолептическим и физико-химическим показателям. В зависимости от органолептических показателей и его состава картофельный крахмал вырабатывают четырех сортов: экстра, высший, первый и второй (предназначается для технических целей или для промышленной переработки).

   Кукурузный крахмал, в зависимости  от показателей качества,подразделяется  на  высший и первый сорта, а также вырабатывается амилопектиновый, который используется как стабилизатор  и загуститель  или для  замены  картофельного  в пищевой промышленности.

   Качество картофельного крахмала  оценивают согласно ГОСТ 7699 – 78, кукурузного – ГОСТ 7697 – 82.

   К  органолептическим  показателям качества крахмала относятся внешний вид, цвет и запах.

   По  внешнему  виду  кукурузный  крахмал  должен быть однородным порошком. В картофельном крахмале такой показатель отсутствует.  Однородность определяется  присутствием посторонних примесей, которые ухудшают качество крахмала. Крупные примеси (земля, песок, солома и т. п.) недопустимы.

   Цвет чистых зерен картофельного крахмала белый,  а у кукурузного -белый с желтоватым оттенком. Крахмал недостаточно очищенный, загрязненный, имеет более темный цвет;например,картофельный крахмал  2-го сорта  может  иметь более темный

(сероватый)  оттенок. Лучший картофельный  крахмал (высшего сорта) имеет  не только чисто белый цвет, но и благодаря более крупным размерам зерен характерный блеск – люстр: при освещении зерна дают отражение, воспринимаемое как кристаллический блеск. Этот кристаллический блеск характерен для сортов экстра и высший.

   Запах  у  крахмала слабый, специфический. У картофельного крахмала  запах выражен  сильнее,  чем у кукурузного.  Запах обусловлен  присутствием  в крахмале  летучих веществ,  в основном типа эфирного масла,которое содержится в картофельном крахмале в количестве 0,0001 – 0,1%.  Крахмал не должен иметь запаха испорченного продукта (например, образующегося при молочнокислом брожении и др.) или какого-либо постороннего запаха.

   Физико-химические показатели качества крахмала – влажность, зольность, кислотность, наличие вредных примесей   (сернистой  кислоты,  тяжелых  металлов), количество крапин на 1

дм² -имеют основное значение при оценке его качества (табл.7).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                     Таблица 7

 

           Характеристика крахмала по физико-химическим показателям

  

Показатели	Картофельный				Кукурузный			Пшеничный
	Экстра	Выс- ший	1-й	2-й	Выс- ший	1-й	АП*	Экст-ра	Выс-ший	1-й
Кислотность – расход 0,1Н раствора NaОН на нейтрализацию 100г сухого вещества, см3, не более	6	10	14	20	20	25	23	14,5	16	17
Количество крапин на 1дм2 ровной поверхности крахмала при  рассмотрении невооруженным глазом, шт., не более	60	280	700	-	300	500	400	280	550	750
Массовая доля: влаги, % не более   общей золы в пересчете на сухое  вещество, %, не более    сернистого ангидрида (SO2)%, не более     протеина в пересчете на сухое  вещество, %, не более	17-20				13	13	16	13
	0,30	0,35	0,50	1,0	0,20	0,30	0,20	0,20	0,30	0,37
	0,005				0,008			-
	-	-	-	-	0,8	0,1	1,0	0,8	0,9	1,0

АП* - кукурузный амилопектиновый  крахмал.

 

   Влажность крахмала, связанная с его гигроскопичностью,  зависит в равновесном состоянии от влажности окружающего воздуха. Нормы влажности для крахмала, заложенные в стандартах, соответствуют равновесной влажности воздуха около 70 – 75%.

При этом влажность и  гигроскопичность картофельного крахмала выше,  чем

кукурузного.  Однако  при  хранении допускается увеличение влажности кукурузного крахмала до 14%.

   Содержание  золы  в крахмале,  в том числе  нерастворимой в соляной кислоте – наиболее надежные показатели при экспертизе качества с целью установления его товарного сорта. Чем чище крахмал,  тем  меньше  содержит он минеральных веществ, большая часть которых удаляется при хорошем промывании доброкачественного крахмала.

   Кислотность также является показателем, по которому устанавливается  товарный  сорт крахмала.  Чем чище  крахмал  и выше его качество, тем меньше кислотных примесей содержится в нем.Эти примеси переходят в готовый продукт из сырья (из клеточного сока), содержащего органические кислоты при недостаточном

промывании  крахмала,  или образуются  в результате различных видов брожения (молочнокислого, маслянокислого и др.)  как во время  производства, так и при хранении крахмала (особенно сырого, в некоторых случаях и сухого). Чистый крахмал тоже обладает некоторой кислотностью  (особенно  картофельный)  из - за наличия в нем кислых соединений фосфорной кислоты.  Показатель кислотности характеризует чистоту крахмала, однако в спо-рных случаях  при проверке  правильности маркировки крахмала

не может быть решающим, так как при выпуске с завода крахмал может иметь невысокую кислотность, которая при неблагоприятных условиях хранения крахмала в результате развившихся в нем процессов  брожения может  повыситься  и даже сделаться выше

стандартной.

   Очень мелкие  оболочки кукурузного зерна, минеральных (землистых) веществ, называемые крапины, в товарном крахмале допускаются.   Чем ниже сорт крахмала,   тем больше содержит он крапин, так как при переработке загрязненных, не вполне доброкачественных  картофеля  или кукурузы  очень трудно  отделить загрязняющие примеси, особенно при переработке отходов крахмального производства.   Крапины в крахмале  заметны невооруженным глазом,  количество их подсчитывают  на разровненной поверхности крахмала и пересчитывают на 1 дм² .

   Содержание вредных примесей в крахмале, таких, как тяжелые металлы (свинец, цинк и др.) и мышьяк, недопустимо. Они могут попасть  в продукт из аппаратуры,  из вспомогательных материалов.   Содержание в крахмале  сернистой кислоты  допускается в