Глава 3. Промышленная переработка картофеля

3. 1. Особенности химического состава картофеля как сырья для промышленной переработки

Картофель принадлежит к одному из важнейших видов растительного сырья, которое широко используется для промышленной переработки. В мировом производстве растительного сырья он занимает одно из первых мест наряду с пшеницей, кукурузой, рисом.

Ткани клубней картофеля состоят из воды (70…80 %) и сухого вещества (20…30 %), соотношение между которыми может существенно изменяться в зависимости от условий выращивания и применяемых технологий. Высокая насыщенность клеток и тканей водой обуславливает высокую интенсивность ферментативных реакций и всего обмена веществ, что приводит к повышенному расходу пластического материала на дыхание и к увеличению потерь воды за счет испарения. Все это приводит к уменьшению массы и ухудшению качества картофеля, в результате чего снижается устойчивость к фитопатогенным микроорганизмам.

Вода играет важную роль в жизнедеятельности продукции. Она определяет интенсивность биохимических процессов в клетках, обуславливает их тургорное состояние, что непосредственно связано с качеством продукции. Вода находится в продукции в свободном (клеточный сок) и связном (входит в состав растительных коллоидов) состоянии. Количество свободной воды составляет 80…85 % от общего содержания, и она легко испаряется при сушке.

Сухие вещества в клубнях картофеля представлены растворимыми и нерастворимыми соединениями. К растворимым веществам, которые находятся в клеточном соке, относятся углеводы, азотистые вещества, кислоты, дубильные и другие вещества фенольной группы, растворимые формы витаминов, ферментов и пектинов, минеральные соли и др. Основная часть нерастворимых сухих веществ представлена крахмалом (14…25 %). Углеводы являются основным энергетическим материалом клетки. С содержанием крахмала связаны кулинарные свойства картофеля. Чем больше в клубнях содержится крахмала, тем выше мучнистость вареного картофеля. После длительного хранения картофеля изменяется разваримость и мучнистость вареного картофеля.

Белка в клубнях картофеля сравнительно немного (1,0…3,0 %). Он представлен в основном туберином. На долю основных фракций альбуминов, глютелинов, проламинов приходится около 10 %. При переработке клубней белки могут подвергаться ферментативному и кислотному гидролизу с образованием разнообразных аминокислот, которые распадаются с образованием аммиака или аминов. При дальнейшем их разложении образуются продукты конечного распада, которые обладают неприятным запахом (аммиак, сероводород, меркаптан). Образование этих продуктов свидетельствует о далеко зашедших процессах разложения белков и аминокислот, т.е. о гнилостных процессах и порче продуктов. Аминокислоты и белки при взаимодействии с восстанавливающими сахарами могут образовывать темноокрашенные продукты – меланоидины.

Важную роль в переработке картофеля играют ферменты. Под действием окислительных ферментов может происходить образование темноокрашенных веществ. Гидролитический фермент амилаза расщепляет крахмал с образованием сахаров, что наблюдается при пониженной температуре хранения картофеля. В результате этого у клубней появляется сладковатый привкус. Технологические качества такого картофеля ухудшаются. Из него, например, получаются темноокрашенные чипсы. Но если после охлаждения клубни выдержать некоторое время при температуре 15…18⁰С, то накопившиеся сахара снова переходят в крахмал. Происходит ресинтез крахмала.

В клубнях картофеля содержатся витамины С, В (В₁, В₂, В₆), РР и К. Особенно богаты витаминами молодые клубни. Большинство витаминов разрушается при термической обработке сырья, а также окисляется в присутствии воздуха и на свету.

В клубнях картофеля содержится около 1 % минеральных соединений. Из минеральных веществ наиболее часто встречаются соли кальция, натрия, фосфора, железа. Ни один продукт питания, кроме сухофруктов, не содержит столько калия, как картофель. Поэтому продукты питания, получаемые из картофеля, особенно полезны лицам, страдающим заболеваниями почек и сердечно-сосудистой системы.

Нерастворимые сухие вещества представлены главным образом теми, которые входят в состав клеточных стенок, являются механическими элементами тканей (клетчатка, протопектин), а также нерастворимыми азотистыми и минеральными веществами, крахмалом и др. Они определяют механическую прочность тканей.

Некоторые из них практически не усваиваются организмом, но это не уменьшает их значимость. Так, например, клетчатка не переваривается, но она необходима для нормальной деятельности желудочно-кишечного тракта и соковыделения. Благодаря этому улучшается усвоение других компонентов пищи.

Химическая стойкость клетчатки высокая. Она не растворяется в воде даже при кипячении, но может гидролизоваться под действием сильных кислот при нагревании под давлением. Этот процесс используют для получения спирта из непищевого сырья. Биологической особенностью клубней картофеля является зарубцовывание повреждений покровных тканей в местах повреждений. Образование суберина и перидермы происходят в результате интенсификации обмена веществ клубня, которая выражается в усилении дыхания и повышении активности окислительно-восстановительных ферментов.

Плотность крахмала равна 1,5…1,6. В воде крахмальные зерна тонут, и этот факт используется для их выделения из измельченной кашки. В воде крахмал нерастворим, но постепенно набухает, а при нагревании образует коллоидный раствор (крахмальный клейстер).

Обладая хорошей влагоудерживающей и склеивающей способностью, набухающие крахмалы широко используются для производства различных пищевых продуктов (кремов, помад, фруктовых начинок для тортов, макаронных изделий и т.д.).

Практикой перерабатывающих предприятий установлено, что для производства картофелепродуктов высокого качества необходимо соблюдать определенные требования к исходному продукту. Для каждого вида переработки существуют свои требования к качеству сырья. Так, например, для всех видов переработки предпочтительнее клубни с высоким содержанием сухого вещества. В клубнях, предназначенных для приготовления чипсов, уровень регенерирующих сахаров не должен превышать 0,2…0,5 % сырой массы, так как они вызывают потемнение конечного продукта.

Клубни картофеля являются ценным сырьём для производства спирта, крахмала, глюкозы и других продуктов. Крахмал, полученный из картофеля, является ценным сырьем для пищевой, текстильной, бумажной промышленности и других отраслей.

Из 1 т клубней картофеля с крахмалистостью 17,6 % можно получить 112 л спирта, 55 кг жидкой углекислоты и 1500 л барды, или около 170 кг крахмала и 800 кг мезги, или 80 кг глюкозы и 65 кг гидрола и т.д.