Реферат: Производство крахмала и крахмалопродуктов

Современная крахмало-паточная промышленность, используя в ос­новном традиционные источники сырья — картофель и кукурузу, — вы­рабатывает большой ассортимент продукции, включающий десятки наи­менований, которые используются в различных отраслях промышлен­ности. В первую очередь это отрасли пищевой промышленности (кон­дитерская, хлебопекарная, молочная, консервная, пищеконцентратная и т.д.), а также другие отрасли (медицинская, текстильная, полиграфи­ческая и др.).

Основными продуктами крахмало-паточного производства являются: — сухой крахмал;

—модифицированные крахмалы: расщепленные крахмалы (окисленные
и набухающие); замещенные крахмалы (фосфатные, ацетилированные,
сополимеры крахмала);

—декстрины;

—различные виды крахмальных паток: карамельная (38—44% РВ), кара­-
мельная низкоосахаренная (30—34% РВ), глюкозная высокоосахарен-
ная (44-60% РВ), мальтозная (не менее 60% РВ);

—глюкоза (техническая, пищевая, кристаллическая);

—глюкозо-фруктозные сиропы.

В настоящее время в России ведется поиск новых источников крах­мала и разработка новых технологических приемов с целью увеличения объема и расширения ассортимента вырабатываемых сахаристых крах-мало-продуктов. Одним из таких перспективных видов крахмалсодер-жащего сырья является зерновое сорго, которое может быть использова­но наряду с картофелем, кукурузой, рисом и пшеницей. Кроме того, ве­дется поиск и исследование новых амилолитических ферментных пре­паратов и способов ферментативного получения сахарных сиропов (гид-ролизатов) различного углеводного состава с учетом их целевого назна­чения.

Применение амилаз.Ферментные препараты амилаз нашли широкое применение в технологиях получения различных паток и глюкозы.

Первой технологической операцией производства крахмальных гид-ролизатов является гидролиз крахмала. Его проводят кислотным, кис­лотно-ферментативным или ферментативным способом. Во всех случа­ях процесс гидролиза включает стадии клейстеризации крахмала, раз­жижения крахмального клейстера и его осахаривания.

Кислотный гидролиз в настоящее время осуществляется, в ос­новном, с применением соляной кислоты. При этом можно достичь раз­личной степени гидролиза и получить гидролизаты с различной степенью осахаривания. Однако кислотный гидролиз крахмала, несмотря на деше­визну и быстроту процесса, имеет весьма существенные недостатки: полу­чаемые гидролизаты имеют невысокое качество из-за присутствия в них продуктов деградации белков, а также минеральных примесей, которые образуются при нейтрализации кислоты после гидролиза.

Кислотно-ферментативным методом производят раз­жижение крахмала сначала кислотой, для этого суспензию крахмала под­кисляют соляной кислотой до рН 1,8—2,5, нагревают до 140°С в течение 5 мин. Затем нейтрализуют раствором кальцинированной соды до рН 6,0—6,5 и охлаждают до 85°С, после чего добавляют ферментный пре­парат α-амилазы и ведут гидролиз в течение 30 мин.

С целью разжижения на этой стадии используют ферментный препа­рат амилосубтилин Г10Х. Этот препарат выпускается в виде порошка;

содержит в основном α-амилазу и β-глюконазу. Оптимальные условия действия препарата: рН 6,2-6,8, температура — 85—87°С.

Осахаривание полученного гидролизата также проводят с использо­ванием ферментов. Для этой цели наиболее широко применяют порош­кообразный ферментный препарат глюкавомарин Г20Х.

Препарат содержит в основном глюкоамилазу. Оптимальные условия действия препарата глюкоавомарина Г20Х: оптимум рН 4,0—5,5; опти­мум температуры 56—58°С.

Ферментативный способ заключается в том, что 30—35%-ю крахмальную суспензию прогревают до 55°С, доводят рН до 6,3-6,5, добав­ляют раствор ферментного препарата амилосубтилина Г10Х и раствор каль­цинированной соды в качестве стабилизатора. Процесс разжижения длит­ся в течение 1 часа при температуре 85—90°С при непрерывном перемеши­вании. Далее стадия декстринизации и осахаривания проводится с исполь­зованием препаратов амилосубтилина Г10Х, амилоризина Г10Х и П10Х. Этот процесс идет 2—3 ч при температуре от 53 до 85°С и рН 4,7—5,5.

Дальнейшее осахаривание ведут при 60°С и оптимальном рН, а про­должительность осахаривания зависит от желаемого результата (требуе­мой степени осахаривания). Инактивацию фермента и остановку про­цесса гидролиза производят нагреванием продукта при 80°С в течение 20 мин.

Ферментный препарат амилоризин П10Х и ферментный препарат ами-лоризин Г10Х имеют оптимальные условия действия: рН 4,8—5,3 и тем­пературу 53-55°С.

Применение глюкозоизомеразы.Фермент глюкозоизомераза (Н.Ф. 5.3.1.18) катализирует реакцию изомеризации глюкозы во фрукто­зу, то есть превращение альдозы в кетоформу за счет внутримолекуляр­ного процесса окисления одной части молекулы и соответствующего вос­становления другой части. Фермент обнаружен в растениях и продуци­руется различными микроорганизмами. В промышленности преимуще­ственно используются препараты глюкозоизомеразы, продуцируемые микроорганизмами, которые относятся к роду Streptomyces, а также к родам Aerobacter и Lactobacillus.

На реакции ферментативной изомеризации основана технология по­лучения глюкозно-фруктозных сиропов из крахмала. Для получения глю-козно-фруктозных сиропов используют гидролизаты кукурузного крах­мала с высоким содержанием крахмала (96—98%), полученные с помо­щью ферментативного гидролиза. Процесс изомеризации под действи­ем иммобилизованного (закрепленного на носителе) ферментного пре­парата глюкозоизомеразы длится в течение 20—24 часов (до содержания в гидролизате 42% фруктозы и 52% глюкозы). В ходе процесса необходи­мо контролировать и поддерживать оптимальные условия для работы 328

фермента: температура 60°С, рН 7,0—8,5. Кроме того, для повышения активности фермента и его стабильности в субстрат добавляют ионы маг­ния и кобальта (в виде растворимых солей), а также бисульфит для пре­дупреждения развития микрофлоры. Ионы кальция ингибируют фермент.

Иммобилизованные препараты глюкозоизомеразы характеризуются двумя важными показателями: период полужизни препарата, то есть время, за которое активность фермента снижается наполовину (при оптимальных условиях проведения процесса), и продуктивность, то есть количество килограммов глюкозы (на абсолютное СВ), изомери-зованное 1 кг или 1 л ферментного препарата при многократном исполь­зовании. Для большинства препаратов период полужизни — 20—35 сут, продуктивность — до 2000 кг глюкозы на 1 кг фермента.

Полученные с помощью ферментативной изомеризации глюкозо-фруктозные сиропы обладают более высокой степенью сладости, по сво­им свойствам они близки к инвертному сахару, благодаря чему широко применяются при производстве детского и диетического питания, хле­бобулочных изделий, безалкогольных напитков, кондитерских изделий, мороженого и т. д.