Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология крахмала, крахмалопродуктов и глюкозно-фруктозных сиропов. Учебное пособие
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФГБОУ ВПО
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»
В. А. ГОЛЫБИН, А. А. ЕФРЕМОВ
ТЕХНОЛОГИЯ КРАХМАЛА,
КРАХМАЛОПРОДУКТОВ
И ГЛЮКОЗНО-ФРУКТОЗНЫХ
СИРОПОВ
Утверждено
редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
ВОРОНЕЖ
2013
2
УДК 664.2
Г ––––––––––––––––– Без объявл.
ОК2 (03) – 2013
УДК 664.2
ББК Л85я7
ISBN 978-5-89448-979-7
Голыбин В. А.,
Ефремов А. А., 2013
ФГБОУ ВПО «Воронеж.
гос. ун-т инж. технол.»,
2013
Г62
4001070000 - 11
ББК Л85я7
Г62
Научный редактор профессор В. А. ГОЛЫБИН
Р е ц е н з е н т ы:
директор Всероссийского научно-исследовательского института
сахарной свѐклы им. А. Л. Мазлумова;
совет. отдела переработки и реализации сельхозпродукции Т. И. НАВОЛОКИНА
(департамент аграрной политики Воронежской области)
Печатается по решению
редакционно-издательского совета
Воронежского государственного университета инженерных технологий
Голыбин, В. А.
Технология крахмала, крахмалопродуктов и глюкознофруктозных сиропов [Текст] : учеб. пособие / В. А. Голыбин,
А. А. Ефремов; Воронеж. гос. ун-т инж. технол. – Воронеж :
ВГУИТ, 2013. – 140 с.
ISBN 978-5-89448-979-7
Учебное пособие разработано в соответствии с требованиями ФГОС
ВПО подготовки выпускников по направлению 260100.62 – «Продукты питания
из растительного сырья» (профиль «Технология сахаристых продуктов»).
Предназначено для закрепления теоретических знаний дисциплин цикла Б3.
Рассмотрена современная технология получения нативного и модифицированных крахмалов, крахмальной патоки, кристаллической глюкозы, глюкознофруктозных сиропов.
Оригинал-макет данного издания является собственностью Воронежского государ-
ственного университета инженерных технологий, его репродуцирование (воспроизведение)
любым способом без согласия университета запрещается.
3
ПРЕДИСЛОВИЕ
Учебное пособие разработано в соответствии с требования-
ми ФГОС ВПО подготовки выпускников по направлению
260100.62 – «Продукты питания из растительного сырья» (профиль «Технология сахаристых продуктов»).
Издание включает основные разделы дисциплины в соответ-
ствии с ФГОС. Приведены физические и химические свойства,
состав сырья для промышленного производства крахмала, основные операции и принципиальные схемы получения крахмала из
картофеля и зерна кукурузы. Рассмотрена современная технология
получения нативного и модифицированных крахмалов, крахмальной патоки, кристаллической глюкозы, глюкозно-фруктозных сиропов.
Пособие предназначено для студентов дневной и заочной
формы обучения и призвано дополнить лекционный курс, что необходимо при подготовке к экзамену и выполнении контрольных
работ.
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование
у студентов следующих компетенций:
ПК-7 – способность применить специализированные знания
в области технологии производства продуктов питания из растительного сырья для освоения профильных технологических дисциплин;
ПК-20 – понимание принципов составления технологиче-
ских расчетов при проектировании новых или модернизации существующих производств и производственных участков;
ПК-24 – способность пользоваться нормативными докумен-
тами, определяющими требования при проектировании пищевых
предприятий; участвовать в сборе исходных данных и разработке
проектов предприятий по выпуску продуктов питания из растительного сырья (в соответствии с профилем подготовки);
ПК-27 – способность обосновывать и осуществлять техноло-
гические компоновки, подбор оборудования для технологических
линий и участков производства продуктов питания из растительного сырья.
4
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
БСС – барабанно-струйное сито
ВМС – высокомолекулярные соединения
ГФС – глюкозно-фруктозный сироп
Дб – доброкачественность, %
ОМФ – оксиметилфурфурол
РВ – редуцирующие вещества
СВ – сухие вещества, массовая доля сухих веществ, %
ЦЛС – центробежно-лопастное сито
5
ВВЕДЕНИЕ В ДИСЦИПЛИНУ
Мировое производство крахмала и крахмалопродуктов за
последние 10 лет увеличилось более чем в два раза. Основные
сырьевые источники для его промышленного получения – кукуруза, пшеница, маниока. Крахмал в мировой экономике занимает
особое место, так как является готовым продуктом потребления, а
также сырьем для выработки различных сахаристых продуктов,
используемых в пищевых отраслях.
Широко применяются производные крахмала и в техниче-
ских целях в виде модифицированных крахмалов и полимеров нового поколения.
Крахмал, как основной компонент зернового сырья, исполь-
зуется в производстве этилового спирта для пищевых целей и медицинской практике.
В массовых объемах из крахмала вырабатывают патоку, глю-
козу различных видов, фруктозу, глюкозно-фруктозные сиропы.
Сухой крахмал используется при получении различных киселей, пудингов, соусов, бисквитных изделий, в макаронном производстве, а также служит в качестве формовочного материала для
некоторых сортов конфет.
Крахмальная патока используется в производстве карамельных сортов конфет, варенья, алкогольных и безалкогольных напитков, в производстве кондитерских и хлебобулочных изделий.
В промышленно развитых странах в наибольших объемах
для частичной замены сахара используется мальтозная и глюкозно-мальтозная патоки в производстве хлебобулочных изделий,
фруктовых и молочных консервов, алкогольных и безалкогольных
напитков.
Медицинская глюкоза является важным компонентом в специальных восстанавливающих питательных растворахкровезаменителях, в диетическом питании, в производстве витаминов, используется как наполнитель при изготовлении таблетировании лечебных средств. Кроме того, глюкоза используется в
производстве мягких и пралиновых сортов конфет, шоколада, кондитерских изделий, при получении ферментных препаратов.
6
Фруктозу в промышленных объѐмах начали производить в
ведущих странах с 70-х годов двадцатого века. Фруктоза – это самое сладкое вещество из натуральных сахаров – еѐ сладость примерно в 1,75 раза выше, чем дисахарид сахароза. Широко используется при получении диетических и лечебных продуктов углеводного комплекса.
Глюкозно-фруктозные сиропы (ГФС) используются в производстве алкогольных и безалкогольных напитков, в хлебопекарном, консервном, кондитерском производствах, выработке консервированных молочных продуктов.
Технические крахмалопродукты применяются в текстильной
промышленности, в производстве различных сортов бумаги и картона, в полиграфической, табачной, кожевенной отраслях промышленности, при получении красок в качестве загустителей,
спичек и асбеста, в литейном производстве в качестве компонента
формовочных сред, в строительных отделочных работах, при бурении нефтяных и газовых скважин как стабилизатор глинистых
растворов.
В промышленно развитых странах модифицированные
крахмалопродукты в виде биоразрушаемых полимерных пленок
используются для производства упаковочных, укрывочных материалов и пищевой посуды разового пользования.
Применение в технических целях различных крахмалопродуктов экономически и стратегически оправданно, так как крахмал
является ежегодно возобновляемым биологически разрушаемым
полимером, не влияющим отрицательно на экологическое состояние природной среды в регионах с высокой плотностью населения.
Выработка крахмала и крахмалопродуктов в промышленно
развитых странах занимает одно из ведущих мест и непрерывно
возрастает как по объему производства, так и по ассортименту и
возможным сферам его использования.
Ежегодное производство крахмала и крахмалопродуктов в
мире составляет 60 млн т. Страны, в которых годовое производство крахмалопродуктов составляет 20 кг и более на душу населения, являются США, Канада, Япония, Германия, Франция, Дания,
Нидерланды.
7
Наибольшая выработка крахмалопродуктов в США –
36 млн т, в странах Евросоюза – 9 млн т. Потребление крахмалопродуктов в США составляет 68 кг на душу населения в год. Из
них потребление рафинированного сахара и ГФС примерно одинаково – около 29 кг. Самое высокое потребление в мире ГФС в
США объясняется экономическими преимуществами – его производство дешевле, чем выработка сахара из традиционного сырья
(свекла и сахар-сырец), а также обеспечение индустрии «быстрого
питания» углеводным продуктом с любым составом компонентов.
При равном содержании в ГФС глюкозы и фруктозы его сладость
соответствует белому сахару.
Основное сырьѐ для производства крахмала – кукуруза – из
неѐ в мире вырабатывается 45 млн т. Из тапиока и пшеницы производится соответственно 5 и 4 млн. т крахмала в год. Из картофеля ежегодно вырабатывается около 2,5 млн т крахмала.
Наибольшее развитие за последние годы получило производство из крахмалсодержащего сырья глюкозно-фруктозных сиропов. Ежегодно их производится в мире около 15 млн т, в том
числе в США – около 11 млн т.
В России ежегодное производство крахмала и крахмалопродуктов составляет около 300 тыс. т, в том числе патоки – 230 тыс. т.
В пересчѐте на душу населения приходится 2,1 кг в год. Однако
внутренний спрос на крахмальную патоку постоянно растет, что
стимулирует увеличение объѐмов еѐ производства примерно 15 -
20 % в год.
На ближайшие годы экономически обоснованная потребность в крахмалопродуктах различных пищевых отраслей в России
составляет 800 тыс. т и далее прогнозируется дальнейший рост до
1 млн т в год.
Такие планируемые объемы производства крахмала и крахмалопродуктов позволят снизить дефицит белого сахара, вырабатываемого из отечественного сырья, и ускорят решение проблемы
продовольственной независимости страны по сахару.
8
Глава 1. СВОЙСТВА КРАХМАЛА
а б
в г
1.1. Общие сведения
Крахмал – это растительный полисахарид, получаемый из
крахмалсодержащего зернового сырья (кукурузы, пшеницы, риса)
и корнеклубневого сырья (картофеля, маниока) и других растений.
Товарный чистый крахмал по внешнему виду представляет собой
белоснежный сыпучий порошок, состоящий из мельчайших зерен.
При микроскопическом исследовании по виду зерен крахмала
можно определить сырье, из которого он получен (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Зерна крахмала под микроскопом:
а - картофельного; б - пшеничного; в - кукурузного; - рисового
9
Крахмальные зѐрна из одного сырья различаются по форме,
размерам, химическому составу, что объясняется влиянием условий среды в процессе вегетации растений. При повышенной влажности формируются более крупные зерна правильной формы, но с
пониженной механической прочностью.
При микроскопическом исследовании в крупных зернах обнаруживаются бороздки, размещающиеся в виде вытянутых колец
вокруг центра – глазка. Глазок является основой зерна крахмала,
вокруг которой формируются макромолекулы полисахарида.
Размер зерен крахмала из различных видов сырья находится
в интервале от 2 до 150 мкм.
Зерна крахмала из картофеля считаются самыми крупными из
известных видов крахмала – их размер от 15 до 100 мкм. Они имеют
овальную форму в виде раковины с несимметрично расположенным
глазком и выраженной слоистостью.
Зѐрна крахмала из зерновых культур имеют меньшие размеры.
Крахмал из кукурузы включает две фракции зѐрен – многогранные и круглые. Крахмал мучнистой части зерна состоит из зерен округлой формы, а из роговидной – в виде многогранника. На
форму зерен влияет сорт кукурузы – из кремнистых сортов крахмал
обычно в виде многогранников. Размер зерен крахмала от 5 до
26 мкм, в среднем 15 мкм.
Крахмал из пшеницы имеет в своем составе две фракции зерен – мелкие (от 2 до 10 мкм) и крупные (от 20 до 35 мкм), по форме
круглые или овальные, без бороздок. Глазок обнаруживается лишь в
крупных зѐрнах.
Зѐрна крахмала из риса имеют самые малые размеры – от 3 до
8 мкм, многогранные единичные или собраны в конгломераты. Зерна имеют высокую однородность, что при выработке из риса облегчает процессы их выделения и промывания. В структуре зерен не
обнаружено глазка, бороздок.
Зѐрна крахмала имеют развитую удельную поверхность. Например, поверхность 1 кг зерен картофельного крахмала составляет 11 м2. Крахмальные зерна сорбируют различные поверхностноактивные соединения, например, красящие вещества, щелочи, кислоты.
10
Крахмал используют как в натуральном виде (нативный
крахмал), так и в виде продуктов его различной обработки или переработки.
Так, например, из него путем физической, химической, биохимической или комбинированной обработки получают модифицированный крахмал и декстрин. Изменяя условия обработки при
получении модифицированных крахмалов, можно придать им различные свойства, что делает их пригодными для самых разнообразных целей. Выпускают несколько видов модифицированных
крахмалов: гидролизованный, набухающий, окисленный окислителями (Н2О2, КМnО4 и др.), желирующий, фосфатный, растворимый.
В настоящее время крахмал в России, в основном, вырабатывают из кукурузного зерна и картофеля. Сырой крахмал содержит от 40 % до 52 % влаги и является промежуточным продуктом,
из которого получают сухой крахмал или используют как сырье
для производства декстринов, модифицированных крахмалов, патоки и глюкозы.
1.2. Физические свойства крахмала
Крахмал, высушенный при 100 - 110 °С, имеет высокую гигроскопичность. При относительной влажности окружающего воздуха 75 % и температуре 17 - 20 °С зѐрна картофельного крахмала
поглощают из воздуха 10,33 % воды, а при относительной влажности воздуха 100 % - 20,92 % воды. С учетом этого товарный сухой
картофельный крахмал вырабатывается с влажностью 20 %, а кукурузный и пшеничный – 13 %.
Плотность воздушно-сухого картофельного крахмала находится в интервале 1500 - 1503, кукурузного 1528 - 1530 кг/м3, абсолютно сухого картофельного крахмала 1630 - 1648 и кукурузного 1590-1630 кг/м3.
Насыпная масса картофельного крахмала стандартной влажностью составляет при 20 оС 650 кг/м3, при влажности крахмала
50 % – 1250 кг/м3.
Удельная теплотворная способность картофельного крахмала
составляет около 17700∙103 Дж/кг (для сахарозы – 16500∙103 Дж/кг).
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]