Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Состав и основные свойства крахмала

План

Введение

1. Крахмал

1.1 Состав и основные свойства крахмала

2. Производство картофельного и кукурузного

крахмалов. Особенности производства

2.1 Технология производства картофельного крахмала

2.2 Технология производства кукурузного крахмала

2.3 Показатели качества крахмала

2.4 Дефекты крахмала и их причины

3. Факторы, сохраняющие качество крахмала

3.1 Упаковка и маркировка крахмала

3.2 Хранение и транспортирование крахмала

4. Крахмалопродукты

4.1 Саго искусственное – продукт переработки крахмала

5. Основные крахмалопродукты: модифицированные

крахмалы, патока, . Производство, свойства, использование

5.1 Модифицированные крахмалы

5.2 Крахмальная патока

5.2.1 Факторы, формирующие качество патоки

5.2.2 Факторы, сохраняющие качество патоки

6. Контроль качества крахмала и крахмалопродуктов

в торговле

7. Экспертиза качества крахмала и крахмалопродуктов

8. Практическая часть

Заключение

Список использованной литературы

Классификация крахмала

и крахмалопродуктов

В зависимости от сырья, из которого он вырабатывается, крахмал бывает:

картофельный;
кукурузный (маисовый);
пшеничный;
рисовый;
сорговый.

Из сырого, не высушенного крахмала, вырабатывают искусственное саго.

В процессе модификации крахмала получаются следующие его виды:

расщепленный (гидролизованный);
окисленный;
набухающий;
диальдегидный;
замещенный.

Для глубокого расщепления крахмала до сахаров применяют кислотный, ферментативный и смешанный (кислотно-фер-ментативный) типы гидролизов. При кислотном способе гидролиза получают следующие продукты:

декстрины;
патока карамельная низкоосахаренная;
патока карамельная (обычная);
патока глюкозная высокоосахаренная;
глюкоза.

В результате ферментативного способа гидролиза крахмала вырабатывают следующие продукты:

низкоосахаренная патока;
высокоосахаренная патока;
декстрин-мальтозная патока;
мальтозная патока;
мальц-экстракт;
глюкозно-фруктозный сироп;
высокофруктозный сироп;

фруктоза;

глюкоза.

1. Крахмал.

1.1 Состав и основные свойства крахмала.

В клетках растений крахмал находится в виде плотных образований, получивших название крахмальных зерен.

Форма, структура и размер крахмальных зерен характерны для каждого вида крахмала, в связи с чем с помощью микроскопа можно определить его происхождение и наличие примесей крахмалов других видов.

Для каждого вида крахмала характерны определенная форма, размер и свойства (различная вязкость, устойчивость клейстера, цвет), на чем и основана его идентификация.

Для рисового крахмала характерны следующие показатели:

- массовая доля влаги колеблется от 11 до 13%;

- зерна рисового крахмала при микрокопировании имеют многогранную форму очень маленьких размеров от 3 до 8 мкм.

Кукурузный крахмал имеет следующие характерные отличия:

- массовая доля влаги колеблется от 11 до 13%;

- при микроскопировании 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 лу-чи-грани этой пирамиды.

Картофельный крахмал имеет следующие отличия от других:

- массовая доля влаги колеблется от 17 до 20%;

- при микроскопировании крахмальные зерна около 100 мкм в поперечнике, которые имеют овальную форму ( напоминающие форму клубня, но в малых размерах) и на поверхности присутствуют бороздки, концентрически размещенные вокруг глазкаточки или черточки.

У пшеничного крахмала имеются следующие особенности:

- массовая доля влаги колеблется от 11 до 13%;

- при микроскопировании для пшеничного крахмала характерно присутствие зерен крупного размера (около 40 мкм) и мелких – от 2 до 10 мкм, при этом они имеют плоскую эллиптическую или округлую форму.

Плотность зерен крахмала (в кг/м ): картофельного – около 1,65, кукурузного – 1,61. Масса 1 м картофельного крахмала

влажностью 20 % - 650 кг.

Важнейшее свойство крахмала – способность подвергаться гидролизу под действием кислот и ферментов.

В состав крахмальных зерен входят две природные фракции крахмала – амилоза и амилопектин. В амилозе остатки глюкозы соединены в основном а-1,4-гликозидными связями.

Линейная или слабо разветвленная цепь амилозы способна благодаря а-1,4- гликозидным связям закручиваться в спираль с периодом в 6–7 остатков глюкозы. Спиралеобразное строение амилозы обусловливает ее способность образовывать комплексные соединения с йодом и некоторыми другими веществами.

Полимеризация макромолекул амилозы различна – достигает 1000 – 6000 и более глюкозных остатков. Для амилопектина характерна разветвленная структура. В линейных участках остатки глюкозы связаны а-1,4-, а в точках ответвлений – а-1,6-гликозид-ными связями. Степень полимеризации амилопектина значительно выше, чем амилозы.

Свойства этих полимеров различаются. Так, амилоза образует в горячей воде гидратированные мицеллы, но со временем ретроградирует (осаждается) в виде труднорастворимого геля. Амилопектин набухает в воде и дает стойкие вязкие коллойдные растворы; он препятствует ретроградации амилозы в растворах крахмала. Благодаря способности амилозы образовывать упорядоченные кристаллические структуры из амилозной фракции крахмала получают эластичные пленки. В растворе амилоза окрашивается йодом в чисто синий цвет. Амилопектин дает с йодом фиолетово-красное окрашивание. В крахмале большинства растений на долю амилозы приходится 17 – 25 %. В восковидных зернах кукурузы амилоза почти отсутствует.

Химический состав кукурузного и картофельного крахмала представлен в таблице:

Таблица 1

Химический состав крахмала

Название веществ	Содержание на 100г,%
Название веществ	Картофельный	Кукурузный
Вода	20	13
Белки	0,1	1,0
Жиры	Следы	0,6
Углеводы усвояемые	79,6	85,2
Зола	0,3	0,2
Минеральные вещества (Na, K, Сa, P, Mg)	0,1	0,07

Природные крахмалы помимо углеводов содержат некоторые количества (2,4 – 3,9 %) и неуглеводных компонентов. Зольные элементы (в количестве 0,2 – 0,7 %) представлены главным образом фосфорной и сернистой кислотами. При этом в крахмале они связаны с углеводной частью сложно –эфирной связью, а кукурузном, пшеничном, рисовом фосфорная кислота находится в связи с другими веществами и удаляется экстрагированием теплой водой, спиртом и другими растворителями. В амилопектине картофельного крахмала фосфора значительно больше, чем в амилозе, и соответственно, фосфорная кислота влияет на свойства крахмала и обусловливает в некоторой степени его кислотность.

В крахмале обнаружены такие высокомолекулярные жирные кислоты, как пальмитиновая, стеариновая, олеиновая, линолевая и другие, и общее их содержание достигает 0,6 %. Поскольку эти жирные кислоты адсорбированы на полисахаридной фракции крахмала и могут быть удалены из него путем экстрагирования нейтральными органическими растворителями, например, метиловым спиртом. Жирные кислоты оказывают влияние на свойства крахмала, например, на его запах и цвет. При производстве крахмала по обычной схеме их отделить не удается,однако перед гидролизом крахмала они обязательно должны быть удалены.

В крахмале, особенно кукурузном и пшеничном, содержатся небольшие количества азотистых веществ, которые остаются в нем в виде примесей даже при очень тщательной очистке крахмала в процессе производства.

Запах крахмала слабый, более выраженный у картофельного, содержащего эфирные масла (0,0001 – 0,1 %).Крахмал как запасной полисахарид присутствует в растительных клетках в водонерастворимой форме. Поэтому хорошо промытый, не подвергавшийся порче крахмал безвкусен.

Крахмальные зерна имеют кристаллическую структуру, способны к двойному лучепреломлению. Микрокристаллы крахмальных зерен образован макромолекулами амилозы и амилопектина. На свойства крахмала влияет прочность валентных (водородных, эфирных связей между ними. Внешний слой крахмальных зерен – отличается от внутренних большей плотностью к внешним воздействиям.

В зависимости от строения и степени полимеризации макромолекул, прочности связей между ними, структуры и величины зерен крахмалы разного происхождения различаются по свойствам. Особенно значительны различия между крахмалом картофельным и злаковым – пшеничным, кукурузным и др.

Микропористое строение крахмальных зерен обусловливает их высокую сорбционную способность. Благодаря гидрофильным свойствам амилозы и амилопектина крахмальные зерна при тонкопористой структуре очень гигроскопичны, особенно высока гигроскопичность картофельного крахмала.

Таблица 2

Содержание амилозы и амилопектина

в разных видах крахмала

Виды крахмала	Содержание амилозы, %	Содержание амилопектина,%
Картофельный	19 – 22	78 – 81
Пшеничный	24	76
Кукурузный	21 – 23	77 – 79
Рисовый	17	83

К основным физико-химическим свойствам крахмала, имеющим большое значение для потребительских свойств, относятся способность крахмала к клейстеризации, вязкость клейстеризовенных растворов и их способность давать студни.

Клейстеризация крахмала проявляется при его нагревании в воде, и эта его способность к клейстерообразованию обусловлена наличием в нем амилопектина. В первой фазе нагревания вода медленно и обратимо поглощается зернами крахмала, причем

происходит их ограниченное набухание. Вторая фаза характеризуется тем, что зерна быстро набухают, во много раз увеличиваясь, поглощая большое количество влаги и быстро теряя двойное лучепреломление, т. е. свою кристаллическую структуру. При этом вязкость крахмальной суспензии быстро возрастает, и небольшое количество крахмала растворяется в воде. В третьей фазе набухания, пртекающей при повышенных температурах, зерна становятся почти бесформенными мешочками, из которых вымы-лась наиболее растворимая часть крахмала.

Температура клейстеризации крахмала – величина довольно постоянная, и концентрация крахмала почти не влияет на эту температуру. Однако она колеблется в зависимости от многих

факторов: сорта крахмала, района и условий выращивания растения и др. Обычно температура клейстеризации находится в пределах 60 – 70^оС. Кукурузный крахмал имеет более высокую (примерно на 5^о С ) температуру клейстеризации, чем картофельный, рисовый и пшеничный крахмалы.

В холодной воде (до 40 – 45^о С) крахмал набухает ограниченно, зерна сохраняют первоначальный внешний вид.

В табл.3 указывается температура клейстеризации основных видов крахмала.

Таблица 3

Вид крахмала	Температура клейстеризации, С
Вид крахмала	начальная	конечная
Картофельный	59	68
Пшеничный	58	64
Кукурузный	62	72
Рисовый	68	78

Вязкость крахмальных клейстеров имеет очень важное практическое значение. При этом вязкость амилопектиновой фракции выше, чем амилозной, вследствие своего ветвистого строения молекулы амилопектина (внутреннее строение у растворов с такими объемистыми молекулами больше). Вязкость клейстеров картофельного крахмала значительно выше, чем у кукурузного и пшеничного.

Пищевые кулинарные изделия, получаемые из крахмала (соусы, подливки, кисели и пр. ), должны обладать необходимой вязкостью. Чем большую вязкость иметь клейстер, содержащий определенное количество крахмала, тем меньше его надо расходовать для получения продуктов с требуемой вязкостью. Картофельный крахмал дает клейстеры со значительно большей (в среднем) вязкостью, чем кукурузный. Для получения клейстеров с одинаковой вязкостью нужно брать разные количества того или иного крахмала, например, 100 частей картофельного крахмала или 130 частей кукурузного крахмала. Однако эти соотношения меняются в зависимости от того, насколько значительной должна быть получаемая вязкость: чем она выше, тем меньшая разница наблюдается между свойствами картофельного и кукурузного крахмала.

Студнеобразующая способность, проявляется при достаточном содержании крахмала в клейстеров , а образование и свойства студней из них зависят, в основном, от амилозной фракции. Амилоза картофеля имеет меньшую скорость ретроградации, чем кукурузы или пшеницы. Студни из картофельного крахмала сохраняются дольше. Важным свойством студней является их прозрачность, определяемая свойствами амилопектина, наличием связанной с ним фосфорной кислоты, ионов щелочных или щелочно земельных металлов. Студень картофельного крахмала– прозрачный, бесцветный, тягучий; кукурузного – молочно-белого цвета, пастообразный. Известно, что студни образуются в тех случаях, когда молекулы имеют цепочное (линейное) строение.

Образование студней используются, например, при изготовлении киселей,запеканок, конфет, колбас и др.

Свойства крахмальных студней зависят от концентрации крахмала, продолжительности выстойки и других факторов. Прочность студней быстро возрастает при их хранении и выстойке, причем наиболее быстро у концентрированных студней. Это видно из данных табл.4, в которой предельное напряжение сдвига с момента исследования до хранения принимается за единицу.

Таблица 4

Влияние длительности хранения

на прочность крахмальных студней

Длительность хранения, часы	Предельное напряжение сдвига при концентрации картофельного крахмала, %
Длительность хранения, часы	5	10	15	20
0	1	1	1	1
4	1	5	5	5
24	3	8	8	8
48	5	10	12	13

Из данных этой таблицы следует, что прочность студня 5%-й концентрации при хранении в течение 48 часов возросла в пять раз, а 10%-й – в десять раз. За 4 часа при 10%-й концентрации крахмала прочность студня возросла в пять раз от исходного

состояния.

Студни из крахмалов разных в идов по своим свойствам не одинаковы. Так, студень, содержащий 20 % рисового крахмала, имеет вначале в 1,5 раза большую прочность, чем такой же студень из картофельного крахмала. После 4-часовой выстойки прочность первого студня возрастает примерно в два раза, а второго – в пять раз, поэтому второй студень оказывается почти в два раза прочнее, чем первый.

Студни, изменившие первоначальную прочность во время хранения, после вторичного нагревания приобретают ее снова, т. е.явления структурообразования обратимы при нагревании, причем у рисовых и пшеничных крахмалов наблюдается полная обратимость, а у картофельных – ограниченная.

Скорость структурообразования при выстойке уменьшается с повышением температуры выстойки, и процесс уплотнения студня из картофельного крахмала прекращается при 70^о, а из рисового – при 50^о.

У крахмальных студней, особенно из картофельного крахмала,с течением времени наблюдается синерезис, проявляющийся в том, что в результате уплотнения гелевой структуры выделяется свободная вода на поверхности.

В растворе амилоза окрашивается йодом, в синий цвет, а амилопектин, отделенный от амилозы, дает с йодом фиолетово-красное окрашивание. Таким образом, легко можно отличить обычный кукурузный крахмал от крахмала, полученного из восковидной кукурузы, по реакции с йодом.

Поэтому крахмал легко гидролизуется под влиянием неорганических кислот и амилолитических ферментов и дает гидролизаты, содержащие более простые углеводы, то на этом свойстве крахмала и основаны технологии получения из него патоки и глюкозы.В молекуле крахмала имеется много свободных гидроксильных(спиртовых) групп, которые способны вступать в химические реакции со многими соединениями и давать эфиры и различные производные. На этом основано получение различных модифициро-ванных его производных. Крахмал отличается большой лабильностью: под влиянием многих химических, физико-химическихи физических факторов его свойства могут изменяться в большей или меньшей степени.

В качестве сырья для производства крахмала наиболее пригодны устойчивые к заболеваниям технические или универсальные сорта картофеля, так как они отличаются высокой урожай-ностью, большим содержанием крахмала и малым содержанием клетчатки и азотистых веществ, хорошей лежкоспособностью (т. е. способностью сохранять свои качества во время хранения). Для этого используются также и районированные сорта картофеля : из ранних – Эпикур, Ранняя роза; из среднеспелых –Лорх;

из позднеспелых – Вольтман. Сезон работы картофеле -крахмального за вода ограничен сроками сохраняемости картофеля. Его хранят обычно при заводах чаще всего в буртах, иногда в станционарных хранилищах при соблюдении обычных для картофеля условий хранения.

В картофеле крахмальные зерна находятся в клетках клубня и окружены клеточным соком. Средний химический состав клубней картофеля приведен в табл. 5. На качество вырабатываемого крахмала отрицательно влияет повышенное содержание белков, аминокислот и соланина. Белковые вещества, являясь хорошими пенообразователями, затрудняют промывку крахмальных зерен, загрязняют крахмал, осаждаясь на поверхности глобул в виде хлопьев.

При окислении аминокислоты тирозина образуются темноокрашенные меланины, что увеличивает цветность крахмала. Тирозин также дает окрашенные соединения с ионами железа.

Соланин, чаконин, представляющие собой гликозиды, являются хорошими пенообразователями, а также затрудняют качественную промывку крахмальных зерен.

Таблица 5

Средний химический состав клубней картофеля

Наименова-ние сырья

Содержание, %

Состав клубней в % на сухое вещество

вода

сухие

вещест- ва

Вещест- ва

веще- ства

крах-

мал

бел-

ки

клет-

чат-

ка

зола

жир

раст-

вори-

мые

угле-

воды

пектин,

пенто-заны и др.

Картофель

0,8

3,2

Зольные элементы, переходящие в крахмал из клубня, влияют на его вязкость и клейстеризацию. Повышенное содержание зольных элементов в крахмале, в том числе нерастворимых в соляной кислоте, указывает на несоблюдение технологического процесса и попадание частиц земли, песка в готовый продукт.

2.Производство картофельного и кукурузного

крахмалов. Особенности производства.

2.1 Технология производства картофельного крахмала.

Как было сказано выше, крахмал можно изготовить, используя различное сырье. При этом технология производства немного различна. В своей работе, я подробно опишу технологии производства картофельного и кукурузного крахмалов.

Технологическая схема производства крахмала включает следующие технологические процессы: мойку картофеля, его измельчение, выделение крахмала из кашки, выделение крахмала из крахмального молока и промывание крахмала, его сушку. При переработке картофеля на первой стадии получают сырой крахмал, из которого далее вырабатывают или сухой крахмал, или крахмалопродукты (патоку, саго и др.).

Переработку картофеля начинают с тщательной его мойки, используя для этой цели механизированные моечные машины непрерывного действия с противоточным движением воды и картофеля, передвигаемого с помощью бил. Эти машины имеют камнеловушки и приспособления для отделения соломы. Мойка должна быть проведена очень тщательно, чтобы в готовый продукт не попали посторонние примеси (земля, песок и пр.).

Измельчение картофеля проводят с целью вскрытия клеточных структур клубня, получения кашки и выделения из нее зерен крахмала. Чем сильнее он будет измельчен, тем полнее будет выход крахмала из клеток, но при этом важно не повредить сами зерна крахмала. Картофель измельчают в скоростных непрерывно действующих терках. Принцип их действия заключается в истирании клубней между рабочими поверхностями, образованными закрепленными на вращающемся барабане пилками с мелкими зубьями. На терках первого измельчения пилки выступают над поверхностью барабана на 1,5…1,7 мм, на терках второго измельчения- не более 1 мм. При втором измельчении дополнительно извлекают 3…5 % крахмала. Качество измельчения также зависит от состояния картофеля (свежий картофель измельчается лучше, чем замороженный или вялый).

Выделение крахмала из кашки осуществляют на цилиндрических щеточных горизонтальных ситах непрерывного действия.

При этом через сита проходят зерна крахмала, имеющие меньщие размеры, чем преобладающая часть обрывков клеточных стенок – мезги, сходящей с сита. Сход с каждого сита, содержащий неразорванные клетки, идет снова на терку, после чего его снова пропускают через более мелкое сито. Всю протертую массу направляют для очистки от более мелких частиц мезги, чем крахмальное зерно, на более плоское, сотрясательное рафинированное сито, затем получают крахмальное молоко. При пропускании кашки через сита ее промывают водой для лучшего отделения крахмала.

По другой технологической схеме кашки перед выделением крахмала отделяют клеточный сок, содержащий растворимые вещества, на горизонтальных осадочных центрифугах, затем кашка разбавляется водой и перерабатывается по схеме, указанной выше.

Выделение крахмала из молока и промывание крахмала является наиболее ответственной технологической операцией, влияющей на качество готового продукта. Благодаря указанным операциям происходит дальнейшая очистка крахмальных зерен от растворимых клеточных примесей и мелких взвешенных частиц. К растворимым примесям, содержащимся в клеточном соке, относятся минеральные вещества соли калия, фосфорной кислоты и др.), органические кислоты (яблочная, щавелевая и

др.), азотистые и другие органические вещества. Эти примеси способны загрязнить крахмал, увеличивая его зольность и кислотность, придавая крахмалу посторонний запах и привкус, обуславливая его потемнение. 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 меньшего удельного веса и большей парусности, они образуют на осевшем крахмале верхний загрязненный слой. После сливания воды ловушечный крахмал отделяют и перерабатывают отдельно.Для повышения качества крахмала, его белизны и предупреждения развития микроорганизмов в картофельную кашку добавляют диоксид серы или сернистую кислоту.

Состав и основные свойства крахмала 📙 Дипломная → 🆔 19148