Факторы, формирующие качество отдельных видов крахмала

Картофельный крахмал

В качестве сырья для производства крахмала наиболее пригодны устойчивые к заболеваниям технические или универсальные сорта картофеля, так как они отличаются высокой урожайно­стью, 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 завода ограничен сроками сохраняемости картофеля. Его хранят обычно при заводах чаще всего в буртах, иногда в стационарных 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.

Таблица 5

Средний химический состав клубней картофеля

Наименова-ние сырья	Содержание,%		Состав клубней в % на сухое вещество
	вода	сухие вещест- ва	крах- мал	бел- ки	клет- чат- ка	зола	жир	раст- вори- мые угле- воды	пектин, пенто­- заны и др.
Картофель	75	25	74	8	4	4	0,8	3,2	6

При окислении аминокислоты тирозина образуются темноок- рашенные 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. Зольные элементы, переходящие в крахмал из клубня, влияют на его вязкость и клейстеризующую способность. 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.

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. Картофель измельчают в скоростных непрерывно действующих терках. В них с большой скоростью вращается на горизон­тальной оси барабан, а вдоль поверхности барабана расположены металлические пилки так, чтобы зубья пилок возвышались над его поверхностью на 1-1,5 мм. Картофель, подаваемый сверху на ба­рабан, при одновременном добавлении воды тонко измельчается с разрыванием клеточных структур.

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

При этом через сита проходят зерна крахмала, имеющие меньшие 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 рафинировальное сито, затем по­лучают крахмальное молоко. При пропускании кашки через сита ее промывают водой для лучшего отделения крахмала.

По другой технологической схеме из 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, кальция, фосфорной кислоты и др.), органические кислоты (яблочная, щавелевая и др.), азотистыe и другие органические вещества. Эти примеси способны загрязнить крахмал, увеличивая его зольность и кислотность, придавая крахма­лу посторонние запах и привкус, обусловливая 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 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°, а в конце может повышаться до 80-85°.

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 целыe 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 впроцентах от всего крахмала, содержащегося в картофеле) обычно составляет 80-85%, а при более совершенном оборудовании по­вышается до 90-95%.

Кукурузный (маисовый) крахмал

Сырьем для производства данного крахмала наиболее при­годны малоокрашенные 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 обусловливает отличия в технологической схеме производства и влияет на качество готового крахмала.

Таблица 6

Средний химический состав семян кукурузы

Наиме- нование сырья	Содержание,%		Состав зерна в % на суxoe вещество
	вода	сухие вещества	крах- мал	белки	клет- чат- ка	зо- ла	жир	раство- римые углеводы	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 получения кукуруз­ного 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 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% S0₂) при 50° в течение 48 часов. После замочки зерно промывают.

Дробление зерна - технологическая операция, подготавли­вающая к отделению зародыша от зерна. Поскольку зародыш со­держит около 40°/о 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 нa 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 зёрна крахмала. В молоке присутствуют и небольшие частицы кукурузно го 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.