Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология крахмала, крахмалопродуктов и глюкозно-фруктозных сиропов. Учебное пособие
.pdf
131
дию изомеризации.
Ферментативная изомеризация может проводиться в периодическом и непрерывном режиме. При непрерывной изомеризации содержание фруктозы в сиропе регулируется изменением
его объемной скорости прохождения через реактор.
Периодический процесс осуществляется в реакторах большой вместимости (50 - 125 м3), имеющих перемешивающее устройство и систему поддержания заданного температурного режима. Глюкозный сироп изомеризуется при вводе расчетной дозы фермента в течение 20 - 24 ч до содержания в нем фруктозы
42 %. Для исключения контакта фермента с кислородом, снижающим активность изомеразы, в верхнюю часть реактора подается азот.
После проведения изомеризации сироп отстаивается, фермент в иммобилизованном виде выпадает в осадок, а затем используется в следующем цикле изомеризации. Фермент повторно
используется в течение 20 - 24 дней. При снижении активности
фермента до 30 % от начальной его выводят из реактора.
Полученный жидкий глюкозно-фруктозный сироп подкисляется соляной кислотой до рН 4,5 и очищается по схеме катионит – анионит – активный уголь с последующим двухступенчатым фильтрованием. Очищенный сироп уваривается в вакуумаппаратах до содержания СВ 71 - 74 % мас.
Разработана также технология получения ГФС из топинамбура, основанная на кислотном гидролизе инулина, содержащегося в клубнях. Однако, несмотря на высокое качество и биологическую ценность, себестоимость сиропа из топинамбура остаѐтся очень высокой. К тому же топинамбур пока не выращивают
в большом масштабе.
132
7.2. Получение фруктозы
В наше время самым перспективным сырьем для производства антидиабетических кондитерских изделий считается фруктоза. Фруктоза впервые была получена из мѐда и сначала называлась
«левоглюкоза». Фруктоза, или левулеза, фруктовый или плодовый
сахар, относится к группе моносахаридов, которые называются
кетозами. Фруктоза встречается во многих фруктах и плодах (яблоки, груши, томаты), входит в состав пчелиного меда, олигосахаридов, рафинозы, сахарозы, стахиозы, естественного полисахарида – инулина и бактерального полисахарида – левана.
Фруктоза очень хорошо усваивается, но, в отличие от глюкозы, не нуждается в присутствии инсулина и поэтому рекомендуется больным сахарным диабетом в количестве 0,5 - 1,0 г на
1 кг массы тела человека. Гликемический индекс фруктозы в
4,6 раза меньше, чем у глюкозы, и в 2,8 раза ниже, чем у сахарозы. Фруктозу используют для приготовления ряда медицинских
препаратов и продуктов детского питания, предназначенных, в
частности, и для детей, организм которых не воспринимает глюкозы и галактозы.
Употребление большого количества фруктозы не влияет
отрицательно на здоровье человека. Фруктоза не вызывает кариеса зубов.
Фруктоза имеет наибольшую сладость по сравнению с другими заменителями сахара. В сравнении с сахарозой сладость
фруктозы в 1,3 - 1,5 раз больше; с глюкозой – практически вдвое
больше. Кроме того, фруктоза более лабильна к действию кислот,
щелочей и температуры, чем глюкоза и сахароза. Она быстро
поддается деструкции. Кислотность среды (т. е. значение рН)
оказывает большое влияние на накопление продуктов распада
фруктозы, в особенности при нагревании. Проведенные исследования показали, что в растворах фруктозы с рН = 7,1 при длине
волны 270 - 300 отмечено увеличение оптической плотности, при
рН=3,2 значение показателей оптической плотности в несколько
раз больше. Это указывает, что при условии термообработки растворов фруктозы получаются продукты вторичного распада, а в
кислотной среде количество вторичных продуктов распада уве-
133
личивается практически в 2 раза. Растворимость фруктозы в воде
выше, чем у глюкозы и сахарозы, и из пресыщенных растворов
фруктоза кристаллизуется очень медленно.
Фруктоза имеет высокую гигроскопичность и хорошо сорбирует влагу из окружающего воздуха.
В процессе разработки кондитерских изделий на фруктозе
надо учитывать свойства фруктозы, в особенности это касается ее
термической нестойкости и гигроскопичности. При условии высокой гигроскопичности ее нельзя использовать при производстве карамели, однако это свойство имеет большие преимущества
при производстве мармелада, конфет, пряников, так как фруктоза
задерживает процесс черствения.
Работами КНТЭУ установлено, что фруктоза оказывает содействие сокращению процесса термообработки печенья, пряников, кексов и бисквитов. Опыты, проведенные в Национальном
университете пищевых технологий (НУПТ, Украина), показали,
что в процессе производства антидиабетического желейного
мармелада на пектине, агаре, желатине на основе фруктозы гарантийный срок хранения изделий увеличивается, так как фруктоза задерживает процесс кристаллизации сахаров на поверхности. Установлено, что фруктоза укрепляет структуру желейного
мармелада на пектине, – это дает возможность уменьшения затрат пектина на 30 - 50 %. Но при производстве мармелада на
агаре, каррагенане, желатине прочность студня уменьшается, поэтому затраты студнеобразователя увеличиваются. При термообработке кондитерских масс на фруктозе необходимо учитывать ее
лабильность под действием температур, поэтому надо проводить
процесс уваривания масс как можно скорее, лучше всего под вакуумом.
Опыты, проведенные в НУПТ, показали, что использование
фруктозы при производстве шоколада и шоколадных изделий
дает возможность экономить какао-масло и жиры на 3 %. Проведенные в Киевском национальном торгово-экономическом университете (КНТЭУ) исследования по установлению возможностей использования фруктозы при производстве печенья, пряников, кексов выявили высокие органолептические показатели антидиабетических мучных кондитерских изделий. Кроме того, оп-
134
ределено, что использование фруктозы способствует сокращению
на 5 - 10 % продолжительности термообработки, как процесса
выпечки пряника, кекса, бисквита, так и выпечки-сушки (печенье).
Кондитерские изделия на фруктозе целесообразно потреблять не только больным сахарным диабетом, но и здоровым людям, так как усваивание фруктозы не нуждается в гормоне инсулине, что не перегружает работу поджелудочной железы, то есть
способствует улучшению здоровья человека.
В Финляндии фирма «Соумен Сокерн» впервые в мире начала вырабатывать чистую кристаллическую фруктозу. В основу
этой технологии положен способ распределения инвертного сиропа на фруктозную и глюкозную фракции с помощью хроматографического метода. По этой технологии в США построен самый большой в мире завод «Ксюрофин».
Сейчас в большинстве стран мира фруктозу вырабатывают
из крахмалсодержащего сырья путем получения глюкозного сиропа, а потом проводят изомеризацию глюкозы до фруктозы.
Хроматографическое разделение глюкозы и фруктозы проводится в колонне, заполненной смолой с размерами частиц 0,3 0,35 мм. В верхнюю часть колонны вводится ГФС-42, который
вытесняется водой. Для разделения используют сульфополистирольную смолу, для сшивки которой применяют 4 - 6 % дивинилбензол. Сульфокислотные группы содержат ионы кальция. Фруктоза, образуя комплексы с ионами кальция, медленнее проходит
через слой сорбента, чем глюкоза. Поэтому глюкоза вымывается
первой из колонны и направляется на изомеризацию; затем выводится фракция, обогащенная фруктозой. Разделение проводят при
60 °С, концентрация сиропа 40 - 60 % мас. Фруктозная фракция с
содержанием фруктозы около 90 % (ГФС-90) добавляется к ГФС42 с получением ГФС-55. Обогащенный фруктозой сироп дополнительно очищается на ионитах и активным углем, концентрируется до 75 - 77 % СВ мас. и в виде продукта ГФС-55 отправляется
потребителям. ГФС-42 называют сиропами 1-го поколения, ГФС-
55 – сиропами 2-го поколения.
135
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основной
Анюшкин, Е. С. Толковый словарь русских терминов по
технологии сахаристых веществ с эквивалентами на немецком,
английском, испанском и французском языках [Текст] / Е. С.
Анюшкин, А. А. Ефремов, В. А. Лосева; Воронеж. гос. технол.
акад. – Воронеж, 2002. – 354 с.
Лосева, В. А. Методы исследования свойств сырья и готовой продукции (теория и практика) [Текст] : учеб. пособие / В. А.
Лосева, А. А. Ефремов, И. В. Квитко; Воронеж. гос. технол. акад.
– Воронеж : ВГТА, 2008. – 247 с.
Лосева, В. А. Технология отрасли [Текст]: лабораторный
практикум / В. А. Лосева, А. А. Ефремов; Воронежский гос. ун-т
инженерных технологий. – Воронеж, 2013. – 87 с.
Расчет продуктов производства кристаллической глюкозы
[Текст] : метод. указания / Воронеж. гос. технол. акад.; сост. В. А.
Голыбин, Ю. И. Зелепукин, Н. Г. Кульнева, Ю. Н. Париева. – Воронеж: ВГТА, 2004. – 16 с.
Славянский, А. А. Проектирование предприятий отрасли
[Текст] / А. А. Славянский. – М. : Форум, 2009. – 320 с.
Технологическое оборудование сахарных и крахмалопаточных заводов [Текст] : задания к расчетно-графическим работам по курсу / Воронеж. гос. технол. акад.; сост. В. Е. Апасов,
А. И. Громковский, Ю. Н. Париева, Ю. И. Последова. – Воронеж,
2006. – 8 с.
Технология крахмала, крахмалопродуктов и глюкознофруктозных сиропов [Текст] : задания к контрольной работе / Воронеж. гос. технол. акад.; сост. В. А. Голыбин, А. А. Ефремов. –
Воронеж, 2010. – 8 с.
Технология крахмала, крахмалопродуктов и глюкознофруктозных сиропов [Текст] : задания к домашней контрольной
работе № 1 / Воронеж. гос. ун-т инженерных технологий; сост.
В. А. Голыбин, А. А. Ефремов. – Воронеж, 2011. – 12 с.
Технология крахмала, крахмалопродуктов и глюкознофруктозных сиропов [Текст] : задания к домашней контрольной
136
работе № 2 / Воронеж. гос. ун-т инженерных технологий; сост.
В. А. Голыбин, А. А. Ефремов. – Воронеж, 2011. – 12 с.
Технология крахмала, крахмалопродуктов и глюкознофруктозных сиропов [Текст] : задания к домашней контрольной
работе № 3 / Воронеж. гос. ун-т инженерных технологий; сост.
В. А. Голыбин, А. А. Ефремов. – Воронеж, 2011. – 12 с.
Технология отрасли: лабораторный практикум [Текст] /
В. А. Лосева, А. А. Ефремов; Воронежский гос. ун-т инженерных
технологий. – Воронеж, 2013. – 87 с.
Дополнительный
Андреев, Н. Р. Основы производства нативных крахмалов (на-
учные аспекты) [Текст] / Н. Р. Андреев. – М. : Пищепромиздат,
2001. – 284 с.
Крахмал и крахмалопродукты [Текст] / Н. Г. Гулюк,
А. И. Жушман, Т. А. Ладур и др.; под ред. Н. Г. Гулюка. – М. :
Агропромиздат, 1985. – 240 с.
Состояние и перспективы развития крахмало-паточной промышленности [Текст] / Н. Р. Андреев, Н. Д. Лукин, Л. Н. Медведева и др. – М. : АгроНИИТЭИПП, 1994. – (Сер.19). Вып.1. – 64 с.
Технология и технологический контроль крахмалопаточного производства [Текст] / Е. А. Штыркова, Е. К. Сидорова,
К. И. Пазирук и др. – М. : Агропромиздат, 1986. – 320 с.
Технология крахмала и крахмалопродуктов [Текст] / Н. Н.
Трегубов, Е. Я. Жарова, А. И. Жушман и др.; под ред. Н. Н. Трегубова. – М. : Легк. и пищ. пром-сть, 1981. – 472 с.
Трегубов, Н. Н. Технохимический контроль крахмалопаточного производства [Текст] / Н. Н. Трегубов, В. Г. Костенко.
– М. : Агропромиздат, 1991. – 272 с.
Шамборант, Г. Г. Технологическое оборудование предприятий крахмало-паточной промышленности / Г. Г. Шамборант.
– М. : Лег. и пищ. пром-сть, 1984. – 216 с.
137
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ..................................................................................... .. 3
Условные обозначения и сокращения ........................................... .. 4
Введение в дисциплину…………………………..…..... ................ .. 5
ГЛАВА 1. СВОЙСТВА КРАХМАЛА ........................................... .. 8
1.1. Общие сведения ................................................................... .. 8
1.2. Физические свойства крахмала ......................................... 10
1.3. Химические свойства крахмала ........................................ 13
ГЛАВА 2. ПОЛУЧЕНИЕ КРАХМАЛА ИЗ КАРТОФЕЛЯ ......... 17
2.1. Картофель, общие сведения .............................................. 17
2.2. Строение и состав клубня картофеля ………… ............... 18
2.3. Сорта картофеля, приемка и хранение .............................. 20
2.4. Технология получения картофельного крахмала ............. 24
2.4.1. Подача картофеля на переработку .................................... 24
2.4.2. Мойка картофеля ............................................................. 26
2.4.3. Взвешивание картофеля и его измельчение ...................... 28
2.4.4. Удаление из кашки клеточного сока ................................. 30
2.4.5. Отмывание крахмала (отделение мезги от крахмала) ........ .31
2.4.6. Отделение соковой воды и рафинирование
крахмального молока ................................................................ 33
2.4.7. Промывание крахмала, требования к его качеству ............. .34
2.4.8. Использование побочных продуктов
картофелекрахмального производства ....................................... 37
2.4.9. Водопотребление картофелекрахмального завода ............ 38
ГЛАВА 3. ПОЛУЧЕНИЕ КРАХМАЛА ИЗ КУКУРУЗЫ ............ 40
3.1. Общие сведения, состав зерна кукурузы .......................... 40
3.2. Приѐмка и хранение зерна кукурузы. ................................ 42
3.3. Основные операции получения крахмала из кукурузы ... 45
3.4. Замачивание кукурузного зерна ......................................... 47
3.5. Дробление замоченного зерна, промывание зародыша ... 51
3.6. Измельчение кукурузной кашки, выделение крахмала ... 54
3.7. Разделение крахмала и жиробелковых примесей............. 57
3.8. Промывание крахмала ........................................................ 59
3.9. Использование воды в кукурузокрахмальном
производстве ............................................................................... 61
138
3.10. Получение сухого крахмала, требования к его качеству . 62
3.11. Переработка побочных продуктов
кукурузокрахмального производства ....................................... 68
3.11.1. Производство кукурузного масла ................................... 68
3.11.2. Производство сухого кукурузного корма ........................ 76
3.11.3. Переработка кукурузного экстракта ............................... 79
ГЛАВА 4. ПОЛУЧЕНИЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ
КРАХМАЛОВ .................................................................................. 81
4.1. Расщепленные крахмалы .................................................... 81
4.2. Замещенные крахмалы ........................................................ 83
ГЛАВА 5. ПОЛУЧЕНИЕ КРАХМАЛЬНОЙ ПАТОКИ ............... 85
5.1. Теоретические основы гидролиза крахмала ..................... 85
5.2. Виды крахмальной патоки. Требования стандарта
к еѐ качеству................................................................................ 89
5.3. Применение крахмальной патоки ...................................... 92
5.4. Принципиальная схема производства крахмальной
патоки .......................................................................................... 93
5.5. Подготовка крахмальной суспензии к переработке ......... 93
5.6. Гидролиз крахмала .............................................................. 95
5.7. Нейтрализация гидролизованного сиропа ........................ 96
5.8. Очистка и обесцвечивание нейтрализованных сиропов .. 97
5.9. Сгущение и уваривание очищенных сиропов…………. 100
5.10. Охлаждение патоки, хранение………………………… 102
ГЛАВА 6. ПОЛУЧЕНИЕ ГЛЮКОЗЫ………………………….. 103
6.1. Получение кристаллической гидратной глюкозы……... 103
6.1.1. Подготовка крахмала и его гидролиз…………………... 104
6.1.2. Нейтрализация гидролизата и его очистка………………107
6.1.3. Выпаривание очищенного сиропа и его сгущение……...... 108
6.1.4. Теоретические основы кристаллизации глюкозы….….. 109
6.1.5. Кристаллизация глюкозы в производственных
условиях……………………………………………………. 115
6.1.6. Центрифугирование глюкозного утфеля…….……...... 116
6.1.7. Сушка кристаллов гидратной глюкозы…..…………..… 117
6.1.8. Переработка межкристального раствора –
зелѐной патоки……………………………….……….….… 119
6.1.9. Применение гидрола…………………..……..………. 120
139
6.2. Получение глюкозы при ферментативном
гидролизе крахмала………………………………….….……. 121
6.3. Производство медицинской глюкозы………..…….……. 123
6.4. Производство пищевой глюкозы…………………….…. 124
6.5. Производство технической глюкозы……………....…… 125
ГЛАВА 7. ПОЛУЧЕНИЕ ГЛЮКОЗНО-ФРУКТОЗНЫХ
СИРОПОВ И ФРУКТОЗЫ…………………….………………... 127
7.1. Получение глюкозно-фруктозных сиропов………...….. 127
7.2. Получение фруктозы………...…..….……...…...………... 132
Библиографический список………...…..…..……...…...………... 135
140
Учебное издание
ГОЛЫБИН Вячеслав Алексеевич
ЕФРЕМОВ Алексей Александрович
ТЕХНОЛОГИЯ КРАХМАЛА,
КРАХМАЛОПРОДУКТОВ
И ГЛЮКОЗНО-ФРУКТОЗНЫХ
СИРОПОВ
Подписано в печать .2013. Формат 60 84 1/16.
Усл. печ. л. . Тираж 100 экз. Заказ С-11.
ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»
(ФГБОУ ВПО «ВГУИТ»)
Отдел полиграфии ФГБОУ ВПО «ВГУИТ»
Адрес университета и отдела полиграфии:
394036, Воронеж, пр. Революции, 19
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]