Современные технологии переработки крахмалосодержащего сырья
Переработка сельскохозяйственного сырья / 03 декабря 2012
В современном мире невозможно представить себе какую-либо отрасль промышленности, в которой не используются крахмалы. В последнее время актуальным направлением исследования является создание модифицированных крахмалов с заранее заданными свойствами.
Одной из перспективных технологий, обеспечивающей существенную интенсификацию производственных процессов получения модифицированных крахмалов, является термовлагомеханическая обработка крахмалсодержащего сырья, проводимая с использованием экструзионной техники. В процессе экструдирования крахмалосодержащего сырья его молекулы подвергаются структурным и физико-химическим модификациям без применения химических реагентов и образования вредных отходов.
Экструзия является высокоэффективным, безотходным, кратковременным технологическим процессом, а экструдер многими исследователями рассматривается как универсальный биохимический реактор, позволяющий создавать многофункциональные продукты.
Основным компонентом сырья, используемого в различных экструзионных технологиях, является крахмал, имеющий в своей структуре реакционноспособные группы, а одним из сырьевых источников получения крахмала являются зерновые культуры и отходы зернового производства, возможности использования которых, практически, неисчерпаемы.
В лаборатории биопереработки зерновых культур ТОО «КазНИИПСХП» в рамках проекта «Получение модифицированных крахмалов с заранее заданными свойствами для различных отраслей промышленности» были проведены научные исследования по модификации ячменного крахмала и получен опытный образец экструзионного продукта.
Для проведения экспериментальных исследований был использован лабораторный одношнековый экструдер, в котором методом высокотемпературной кратковременной экструзии при одновременном воздействии интенсивных механических напряжений различных видов и тепла (150-200 °С) получали экструзионный ячменный крахмал. С этой целью экструдер разогревали до 160 °С, частота вращения шнека составляла 67-70 об/мин. Технологический процесс получения экструзионного крахмала заключался в следующем. В приемный бункер экструдера (питатель) подавался нативный ячменный крахмал, влажность которого составляла 20%, далее вращающийся шнек захватывал сырье из питателя, продвигал его к матрице, уплотнял, пластифицировал и выдавливал через формирующие отверстия.
В результате исследований установлено, что при выходе из отверстия матрицы экструдат увеличивался до 10 мм в диаметре. Объясняется это тем, что резкое превращение перегретой воды в пар вызывает образование пузырьков воздуха в экструдате, за счет чего и происходит увеличение его объема. Также отмечалось стеклование крахмального геля и фиксация пористой структуры. Экструдат из ячменного крахмала был достаточно плотным.
Далее экструдированный продукт высушивали, измельчали, просеивали, определяли вязкость его раствора и набухаемость (таблица), так как эти показатели являются наиболее важными и характеризуют способность экструдата связывать воду и растворяться в ней.
Для измерения вязкости готовили 5% крахмальную суспензию с использованием щелочи. В таблице представлены характеристики экструзионного крахмала в сравнении с нативным крахмалом из ячменя. Клейстер, приготовленный из нативного ячменного крахмала, имел динамическую вязкость 32,87 мПа•с. После экструзионной обработки клейстер ячменного крахмала стал более вязким (230,24 мПа•с) (таблица), характеризовался гладкой и ровной поверхностью.
Таблица – Характеристика экструзионного ячменного крахмала
|
Вид крахмала
|
нативный
|
экструзионный
|
|
СВ, %
|
88.5
|
91
|
|
Динамическая вязкость, мПа•с
|
32,87
|
230,24
|
|
Набухаемость, мл
|
1,2
|
10
|
Необходимо отметить, что нативные зерновые крахмалы, практически, не набухают в холодной воде. Однако, как видно из таблицы, если набухаемость нативного крахмала ячменя не превышала 1,2 мл, то экструзионный продукт из этого крахмала имел набухаемость 10 мл, т.е. практически в 8 раз выше.
Таким образом, модифицирование крахмала из ячменя с применением современной экструзионной технологии позволяет получать продукты с измененными технологическими свойствами, в частности, такими, как повышенная вязкость и набухаемость.
Источник: BORONA.net
