Способ получения комбинированных нативных крахмалов
METHOD FOR PRODUCING COMBINED NATIVE STARCHES

Изобретение относится к крахмало-паточной отрасли пищевой промышленности и может быть использовано при получении различных комбинированных нативных крахмалов.
Изобретение позволяет разработать высокоэффективный, экономичный и экологически безопасный способ получения разнообразных комбинированных нативных крахмалов.
Известны способы переработки картофеля на крахмал с использованием разнообразных технологических схем, оснащенных различными видами применяемого для этих целей технологического оборудования. Однако независимо от аппаратурного оформления каждый из этих способов включает стадии производства, которые свойственны всем современным технологиям производства картофельного крахмала: подготовка картофеля к переработке, измельчение, выделение картофельного (клеточного) сока и мезги, очистка крахмала, его обезвоживание и сушка [1].
Недостатками известных способов громоздкость технологической линий, длительность и сложность технологического процесса, большой расход питьевой воды, а также невысокая экологическая эффективность.
В настоящее время для улучшения свойств крахмала широко используются технологии получения модифицированных крахмалов, т.е. крахмалов с целенаправленно измененными свойствами в результате воздействия физических, физико-химических, химических и биохимических модифицирующих факторов [2].
Однако введения модифицирующих факторов увеличивается сложность, длительность и трудоемкость технологического процесса, существенно повышается стоимость крахмала, возникает опасность для здоровья и экологическая опасность. При этом каждый тип модификации позволяет улучшить свойства крахмала только в одном направлении.
Наиболее близким к изобретению является способ получения нативного крахмала [3] - прототип, предусматривающий подготовку к переработке и измельчение крахмалсодержащего сырья, использование
многоступенчатой гидроциклонной установки, на которой осуществляются операции разделения тонкоизмельченного крахмалсодержащего сырья на крахмальную суспензию и смесь мезги с другими побочными продуктами, а также впоследствии осуществляют частичное сгущение крахмальной суспензии, с последующим обезвоживание, сушкой удалением металломагнитных примесей, фасовкой, упаковкой, маркировкой и транспортированием крахмала.
По техническим характеристикам и технико-экономическим показателям гидроциклонная установка многократно превосходит другие виды технологического оборудования.
Основным недостатком данного способа получения нативного картофельного крахмала является то, что, несмотря на сложность и трудоемкость технологического процесса, получаемый картофельный крахмал, в результате своего ботанического происхождения (т.е. генетической и биохимической обусловленности), обладает специфическими органолептическими и физико-химическими характеристиками (см. ГОСТ 7699-78), которые не всегда удовлетворяют запросам потребителей.
Нативный крахмал - природный полимер, в котором мономеры (остатки α-D-глюкопиранозы) связаны α-(1→4)- и α-(1→6)-глюкозидными связями, образуя амилозу (полимер линейного строения) и амилопектин (полисахарид разветвленного строения). Крахмальные фракции (амилоза и амилопектин) компактно упакованы в крахмальные зерна (гранулы), которые содержат ≈ 15-25% амилозы и ≈ 75-85% амилопектина. Крахмальные гранулы имеют овальную, сферическую или неправильную форму, их диаметр колеблется в пределах 0,001-0,20 мм. Крахмальные зерна разделяются на простые и сложные: простые зерна представляют собой однородные образования; сложные - сочетание более мелких частиц. Гранулы крахмала состоят из чередующихся кристаллических (полимерные цепи компактно упакованы) и аморфных (полимерные цепи расположены беспорядочно) областей.
На основании анализа особенностей строения нативного крахмала можно утверждать, что основной элементарной структурной характеристикой строения нативного крахмала, обуславливающей его свойства, является крахмальная гранула. Так, особенности размера и формы крахмальных гранул обуславливают (определяют) проявление следующих свойств (характеристик) крахмала:
1. Количество связанной влаги (чем больше крахмальная гранула, тем больше связанной влаги имеется в крахмале и наоборот).
2. Температуру клейстеризации (чем больше крахмальная гранула, тем меньше температура ее клейстеризации и наоборот).
3. Соотношение крахмальных фракций разветвленной фракции амилопектина и линейной амилозы (формирование крахмальной гранулы обусловлено взаимодействием линейных участков амилопектина друг с другом или с амилозой).
4. Реологические характеристики крахмального клейстера (вязкость крахмального клейстера обусловлена соотношением крахмальных фракций амилопектина и амилозы).
Сканирующие электронные микрофотографии нативного картофельного крахмала, выделенного из различных сортов картофеля представлены на фиг. 1-12:
- фиг. 1.: а и б - сорт «Albatros»; в и г - сорт «Атлант»;
- фиг. 2.: а и б - сорт «Дзвiн»; в и г - сорт «Kranich»;
- фиг. 3.: а и б - сорт «Лазарь»; в и г - сорт «Лазурит»;
- фиг. 4.: а и б - сорт «Ласунок»; в и г - сорт «Лелека»;
- фиг. 5.: а и б - сорт «Скарб»; в и г - сорт «Сузоръе»;
- фиг.6.: а и б - сорт «Маг»; в и г - сорт «Sonate»;
- фиг. 7.: а и б - сорт «Явор»; в и г - сорт «Веснянка»;
- фиг. 8.: а - сорт «Лилея»; б - сорт «Уладар»; в - сорт «Kormoran»;
- фиг. 9: а - сорт «Вестник»; б - сорт «Эффект»; в - сорт «Диво»;
- фиг. 10: а - сорт «Брянский деликатес»; б - сорт «Фаворит»; в - сорт «Гранд»;
- фиг. 11: а - сорт «Василек»; б - сорт «Великан»; в - сорт «Колобок»;
- фиг. 12: а - сорт «Крепыш»; б - сорт «Метеор»; в - сорт «Накра».
На фиг. 13-17 показаны сканирующие электронные микрофотографии нативных крахмалов различного ботанического происхождения:
- фиг. 13а - сорговый;
- фиг. 13б - пшеничный;
- фиг. 13в - рисовый;
- фиг. 14а - тритикалевый;
- фиг. 14б - ржаной;
- фиг. 14в - гороховый;
- фиг. 15а - амарантовый;
- фиг. 15б - нутовый;
- фиг. 15 в - ячменный;
- фиг. 16а - тапиоковый;
- фиг. 16б - кукурузный;
- фиг. 17 - овсяный.
В таблице 1 показан гранулометрический анализ картофельных гранул, полученных из разных сортов картофеля, в таблице 2 - гранулометрический состав нативных крахмалов различного ботанического происхождения, а в таблице 3 - гранулометрия нативного пшеничного крахмала полученного из разных сортов пшеницы.
Особенности строения нативного крахмала зависят от крахмалосодержащего растительного сырья, из которого получается крахмал и обусловлены генетически. В свою очередь особенности строение всегда определяют уникальность органолептических и физико-химических свойств нативного крахмала. Кроме того, следует отметить, распространение крахмалосодержащего сырья определяется биологоклиматическими факторами.
Таким образом, технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение является разработка высокоэффективного, экономного и экологически безопасного способа получения комбинированных нативных крахмалов, обладающих универсальными (легко изменяемыми в зависимости от требований потребителей) органолептическими и физико-химическими свойствами.
Решение технической задачи достигается тем, что способ получения комбинированных нативных крахмалов, предусматривающий выделение нативного крахмала в результате подготовки к переработке и измельчения крахмалсодержащего сырья разного ботанического происхождения, извлечения крахмала, обезвоживания, сушки, удаления металломагнитных примесей, фасовки, упаковки, маркировки и транспортировании крахмала, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют исследование морфологии нативных крахмалов с применением сканирующей (растровой) или световой микроскопии и расчет среднего размера крахмальных гранул, подбор двух видов нативных крахмалов с различным средним размером крахмальных гранул, расчет весового количества подобранных видов нативных крахмалов для получения комбинированного нативного крахмала с искомым размером крахмальных гранул проводят по следующему алгоритму:
- переводят средний размер крахмальных гранул в проценты: за 100% принимают наибольший размер крахмального зерна, существующий в природе - крахмальное зерно картофельного крахмала размером 200 мкм или за 1% принимают наименьший размер крахмального зерна, существующий в природе - крахмальное зерно амарантового крахмала размером 1 мкм;
- осуществляют теоретическое моделирование комбинаторного нативного крахмала с использованием правила «креста»:
• требуемый средний размер гранул нативного крахмала в процентах (С) указывают в месте пересечения двух линий в центре, а имеющиеся размеры
гранул смешиваемых нативных крахмалов в процентах - у концов обеих линий слева, больший размер гранул нативного крахмала в процентах (А) - сверху, а меньший (В) - снизу;
• на каждой линии вычитают одно числовое значение, стоящее на ней из другого, меньшее вычитают из большего и разность записывают у свободного конца той же линии;
• полученные числа (С-В) и (А-С) - расположенные справа - вверху и внизу, указывают, сколько процентов или весовых частей каждого из подобранных видов нативных крахмалов (А) и (В) с известным средним размером гранул следует взять, чтобы получить комбинаторный нативный крахмал с требуемым средним размером крахмальных гранул.
- проводят математическое сокращение: за 1 весовую часть принимают рассчитанное наименьшее количество одного из подобранных нативных крахмалов; рассчитанное наибольшее количество весовых частей подобранного вида нативного крахмала разделив на рассчитанное наименьшее количество, принятое за 1, нативного крахмала получают сокращенное количество в весовых частях подобранных видов нативных крахмалов;
-1
- рассчитанные весовые части нативных крахмалов тщательно перемешиваются механически в течение 1-4 минут при скорости вращения мешалки 1,5-2,0 с.
Способ реализуется следующим образом.
Вначале получают нативный картофельный крахмал по известной стандартной технологии. Так, технология получения любого нативного картофельного крахмала включает следующие последовательно осуществляемые технологические операции:
1. Подготовки крахмалосодержащего сырья (клубней картофеля) к переработке.
2. Измельчении крахмалсодержащего сырья (клубней картофеля).
3. Извлечения нативного картофельного крахмала.
4. Максимально возможной очистки крахмальной суспензии.
5. Сгущении и обезвоживании крахмальной суспензии.
6. Сушки нативного картофельного крахмала.
7. Удаления металломагнитных примесей в нативном картофельном крахмале.
8. Фасовки нативного картофельного крахмала.
9. Упаковки нативного картофельного крахмала.
10. Маркировки нативного картофельного крахмала.
11. Транспортирование нативного картофельного крахмала.
В качестве крахмалосодержащего сырья используют клубни картофеля (Solanum tuberosum L.), качество которых соответствует действующим техническим нормативным правовым актам (ТНПА):
1. Сортов белорусской селекции:
сорта «Атлант» по ТНПА (фиг. 1: в и г, табл. 1),
сорта «Лазурит» по ТНПА (фиг. 3: в и г, табл. 1),
сорта «Ласунок» по ТНПА (фиг.4: а и б, табл. 1),
сорта «Лилея» по ТНПА (фиг. 8: а, табл. 1),
сорта «Маг» по ТНПА (фиг.6: а и б, табл. 1),
сорта «Скарб» по ТНПА (фиг.: а и б, табл. 1),
сорта «Сузоръ» по ТНПА (фиг. 5: в и г, табл. 1),
сорта «Явар» по ТНПА (фиг. 7: а и б, табл. 1),
сорта «Уладар» по ТНПА (фиг. 8: б, табл. 1),
сорта «Веснянка» по ТНПА (фиг. 7: в и г, табл. 1);
2. Сортов немецкой селекции:
сорта «Albatros» по ТНПА (фиг. 1: а и б, табл. 1),
сорта «Kormoran» по ТНПА (фиг. 8: в, табл. 1),
сорта «Kranich» по ТНПА (фиг. 2: в и г, табл. 1),
сорта «Sonata» по ТНПА (фиг.6: в и г, табл. 1);
3. Сортов российской селекции:
сорта «Лазарь» по ТНПА (фиг. 3: а и б, табл. 1),
сорта «Брянский деликатес» по ТНПА (фиг. 10: а, табл. 1),
сорта «Фаворит» по ТНПА (фиг. 10: б, табл. 1),
сорта «Гранд» по ТНПА (фиг. 10: в, табл. 1),
сорта «Василек» по ТНПА (фиг. 11: а, табл. 1),
сорта «Великан» по ТНПА (фиг. 11: б, табл. 1),
сорта «Колобок» по ТНПА (фиг. 11: в, табл. 1),
сорта «Крепыш» по ТНПА (фиг. 12: а, табл. 1),
сорта «Метеор» по ТНПА (фиг. 12: б, табл. 1),
сорта «Накра» по ТНПА (фиг. 12: в, табл. 1);
4. Сортов украинской селекции:
сорта «Дзвiн» по ТНПА (фиг. 2: а и б, табл. 1),
сорта«Лелека» по ТНПА (фиг. 4: в и г, табл. 1).
В качестве сырья можно использовать любое крахмалосодержащее растения. Так, комбинированные крахмалы можно получать из следующих нативных крахмалов полученных по традиционной технологии:
1. Сорговый по ТНПА (фиг. 13: а, табл. 2).
2. Пшеничный по ТНПА (фиг. 13:б, табл. 2 и 3).
3. Рисовый по ТНПА (фиг. 13: в, табл. 2).
4. Тритикалевый по ТНПА (фиг. 14: а, табл. 2).
5. Ржаной по ТНПА (фиг. 14: б, табл. 2).
6. Гороховый по ТНПА (фиг. 14: в, табл. 2).
7. Амарантовый по ТНПА (фиг. 15: а, табл. 2).
8. Нутовый по ТНПА (фиг. 15: б, табл. 2).
9. Ячменный по ТНПА (фиг. 15: в, табл. 2).
10. Тапиоковый по ТНПА (фиг. 16: а, табл. 2).
11. Кукурузный по ТНПА (фиг. 16: б, табл. 2).
12. Овсяный по ТНПА (фиг. 17, табл. 2).
После получения нативных крахмалов проводят подробное исследование морфологии нативного крахмала в результате сканирующей (растровой) или световой микроскопии и расчет среднего размера крахмальных гранул.
Далее следует подбор двух видов нативных крахмалов с различным средним размером крахмальных гранул.
Расчет весового количества подобранных видов нативных крахмалов для получения комбинированного нативного крахмала с искомым размером крахмальных гранул проводят по следующему алгоритму:
- переводят средний размер крахмальных гранул в проценты: за 100% принимают наибольший размер крахмального зерна, существующий в природе - крахмальное зерно картофельного крахмала размером 200 мкм или за 1% принимают наименьший размер крахмального зерна, существующий в природе - крахмальное зерно амарантового крахмала размером 1 мкм;
- осуществляют теоретическое моделирование комбинаторного нативного крахмала с использованием правила «креста»:
• требуемый средний размер гранул нативного крахмала в процентах (С) указывают в месте пересечения двух линий в центре, а имеющиеся размеры гранул смешиваемых нативных крахмалов в процентах - у концов обеих линий слева, больший размер гранул нативного крахмала в процентах (А) - сверху, а меньший (В) - снизу;
• на каждой линии вычитают одно числовое значение, стоящее на ней из другого, меньшее вычитают из большего и разность записывают у свободного конца той же линии;
• полученные числа (С-В) и (А-С) - расположенные справа - вверху и внизу, указывают, сколько процентов или весовых частей каждого из подобранных видов нативных крахмалов (А) и (В) с известным средним размером гранул следует взять, чтобы получить комбинаторный нативный крахмал с требуемым средним размером крахмальных гранул.
- проводят математическое сокращение: за 1 весовую часть принимают рассчитанное наименьшее количество одного из подобранных нативных крахмалов; рассчитанное наибольшее количество весовых частей подобранного вида нативного крахмала разделив на рассчитанное наименьшее количество, принятое за 1, нативного крахмала получают сокращенное количество в весовых частях подобранных видов нативных крахмалов;
-1
- рассчитанные весовые части нативных крахмалов тщательно перемешиваются механически в течение 1-4 минут при скорости вращения мешалки 1,5-2,0 с.
Использование предлагаемого способа дает возможность получить комбинированный нативный крахмал, обладающий необходимыми органолептическими и физико-химическими свойствами, путем смешивания двух различных сортов нативного картофельного крахмала с разными средними размерами крахмальных гранул.
После этого полученный комбинированный нативный картофельный крахмал с улучшенными (целенаправленно измененными) органолептическими и физико-химическими свойствами подают на конвейер для удаления металломагнитных примесей, затем осуществляют последовательно фасовку, упаковку, маркировку и транспортирование готового продукта.
Далее приведены примеры конкретного выполнения изобретения:
Пример 1.: «Комбинированный картофельный крахмал со средним размером гранул 30,00 мкм».
Выделяют нативный картофельный крахмал из сортов картофеля белорусской селекции: «Атлант» со средним размером гранул 28,23 мкм, «Маг» со средним размером крахмальных гранул 37,12 мкм, в результате подготовки к переработке и измельчении крахмалсодержащего сырья (клубней картофеля), извлечения крахмала, обезвоживании, сушки, удаления металломагнитных примесей, фасовки, упаковки, маркировки и транспортировании крахмала.
Переводят средний размер крахмальных гранул в проценты: за 100% принимают наибольший размер крахмального зерна, существующий в природе - крахмальное зерно картофельного крахмала размером 200 мкм:
1. Средний размер крахмальных гранул, полученный из сорта картофеля «Маг» принимают за 100%.
1
1
2. Составляют 1-ю пропорцию: 37,12 мкм - 100%=28,23 мкм - х%, отсюда x=28,23-100/37,12=76,05%. Таким образом, средний размер крахмальных гранул, полученных из сорта картофеля «Атлант» составит 76,05%.
2
2
3. Составляем 2-ю пропорцию: 37,12 мкм - 100%=30,00 мкм - х%, отсюда х=30,00-100/37,12=80,82%. Таким образом, средний размер крахмальных гранул комбинаторного крахмала должен составлять 88,00%.
Затем осуществляют теоретическое моделирование комбинаторного нативного крахмала с использованием правила «креста»:
Требуемый средний размер гранул нативного картофельного крахмала в процентах 80,82% указывают в месте пересечения двух линий (в центре), а имеющиеся средние размеры гранул смешиваемых сортов нативного крахмала в процентах - у концов обеих линий слева («Маг» со средним размером крахмальных гранул в процентах 100% - сверху, «Атлант» со средним размером гранул в процентах 76,05 - снизу). На каждой линии вычитают одно стоящее на ней из другого (80,82-76,05=4,77; 100-80,82=19,18) и разность записывают у свободного конца той же линии.
Проведем математическое сокращение приняв за 1 вес. ч. наименьший полученный результат - 4,77 вес. ч. Тогда наибольший полученный результат составит - 19,18/4,77=4,02 вес. ч.
Полученные числа (1 и 4,02) - расположенные справа - вверху и внизу соответственно, указывают сколько весовых частей каждого из нативных картофельных крахмалов с известным средним размером гранул следует взять, чтобы получить комбинаторный нативный крахмал с требуемым средним размером крахмальных гранул.
Таким образом, для получения нативного комбинированного картофельного крахмала с органолептическими и физико-химическими свойствами, соответствующими нативному крахмалу со средним размером гранул 30,00 мкм, необходимо взять 4,02 вес. ч. нативного картофельного крахмала сорта «Атлант» со средним размером крахмальных гранул 28,23 мкм и 1 вес. ч. нативного картофельного крахмала сорта «Маг» со средним размером крахмальных гранул 37,12 мкм.
Далее осуществляют количественный отбор (дозирование) картофельных крахмалов, полученных из сортов картофеля белорусской селекции: «Атлант» и «Маг», их загрузка в реактор-смеситель. В реактор-смеситель подают нативный картофельный крахмал, полученный из сортов картофеля белорусской селекции: «Атлант», «Маг» в соотношении 4,02: 1.
-1
В реакторе-смесители проводят механическое смешивание нативных крахмалов в течение 4 минуты при скорости вращения мешалки 1,5 с.
После этого полученный комбинированный нативный картофельный крахмал с улучшенными органолептическими и физико-химическими свойствами подают на конвейер для удаления металломагнитных примесей, затем осуществляют последовательно фасовку, упаковку, маркировку и транспортирование готового продукта.
Пример 2.: «Комбинированный картофельный крахмал со средним размером гранул 15,00 мкм».
Выделяют нативный картофельный крахмал из сортов картофеля российской селекции: «Лазарь» со средним размером крахмальных гранул 27,68 мкм и «Фаворит» со средним размером крахмальных гранул 12,90 мкм, в результате подготовки к переработке и измельчении крахмалсодержащего сырья (клубней картофеля), извлечения крахмала, обезвоживании, сушки, удаления металломагнитных примесей, фасовки, упаковки, маркировки и транспортировании крахмала.
Переводят средний размер крахмальных гранул в проценты: за 100% принимают наибольший размер крахмального зерна, существующий в природе - крахмальное зерно картофельного крахмала размером 200 мкм: 1. Средний размер крахмальных гранул, полученный из сорта картофеля «Лазарь» - 27,68 мкм принимают за 100%.
1
1
2. Составляют 1-ю пропорцию: 27,68 мкм - 100%=12,90 мкм - х%, отсюда x=12,90-100/27,68=46,60%. Таким образом, средний размер крахмальных гранул, полученных из сорта картофеля «Фаворит» составит 46,60%.
2
2
3. Составляем 2-ю пропорцию: 27,68 мкм - 100%=15,00 мкм - х%, отсюда х=15,00-100/27,68=54,19%. Таким образом, средний размер крахмальных гранул комбинированного крахмала должен составлять 54,19%.
Затем осуществляют теоретическое моделирование комбинаторного нативного крахмала с использованием правила «креста»:
Требуемый средний размер гранул нативного картофельного крахмала в процентах 54,19% указывают в месте пересечения двух линий (в центре), а имеющиеся средние размеры гранул смешиваемых сортов нативного крахмала в процентах - у концов обеих линий слева («Лазарь» со средним размером крахмальных гранул в процентах 100% - сверху, «Фаворит» со средним размером гранул в процентах 46,60% - снизу). На каждой линии вычитают одно стоящее на ней из другого (54,19-46,60=7,59; 100-54,19=45,81) и разность записывают у свободного конца той же линии.
Проведем математическое сокращение приняв за 1 вес. ч. наименьший полученный результат - 7,59 вес. ч. Тогда наибольший полученный результат составит - 45,81/7,59=6,04 вес. ч.
Полученные числа (1 и 6,04) - расположенные справа - вверху и внизу соответственно, указывают сколько весовых частей каждого из нативных картофельных крахмалов с известным средним размером гранул следует взять, чтобы получить комбинаторный нативный крахмал с требуемым средним размером крахмальных гранул.
Таким образом, для получения нативного комбинированного картофельного крахмала с органолептическими и физико-химическими свойствами, соответствующими нативному крахмалу со средним размером гранул 15 мкм, необходимо взять 6,04 вес. ч. нативного картофельного крахмала сорта «Фаворит» со средним размером крахмальных гранул 12,90 мкм и 1 вес. ч. нативного картофельного крахмала сорта «Лазарь» со средним размером крахмальных гранул 27,68 мкм.
Далее осуществляют количественный отбор (дозирование) картофельных крахмалов, полученных из сортов картофеля российской селекции: «Фаворит» и «Лазарь», их загрузка в реактор-смеситель. В реактор-смеситель подают нативный картофельный крахмал, полученный из сортов картофеля российской селекции: «Фаворит», «Лазарь» в соотношении 6,04: 1.
-1
В реакторе-смесители проводят механическое смешивание нативных крахмалов в течение 1 минуты при скорости вращения мешалки 2,0 с.
После этого полученный комбинированный нативный картофельный крахмал с улучшенными органолептическими и физико-химическими свойствами подают на конвейер для удаления металломагнитных примесей, затем осуществляют последовательно фасовку, упаковку, маркировку и транспортирование готового продукта.
Пример 3.: «Комбинированный картофельный крахмал со средним размером гранул 45,00 мкм».
Выделяют нативный картофельный крахмал из сортов картофеля российской селекции: «Накра» со средним размером крахмальных гранул 51,00 мкм и «Метеор» со средним размером крахмальных гранул 27,90 мкм, в результате подготовки к переработке и измельчении крахмалсодержащего сырья (клубней картофеля), извлечения крахмала, обезвоживании, сушки, удаления металломагнитных примесей, фасовки, упаковки, маркировки и транспортировании крахмала.
Переводят средний размер крахмальных гранул в проценты: за 100% принимают наибольший размер крахмального зерна, существующий в природе - крахмальное зерно картофельного крахмала размером 200 мкм:
1. Средний размер крахмальных гранул, полученный из сорта картофеля «Накра» принимают за 100%.
1
1
2. Составляют 1-ю пропорцию: 51,00 мкм - 100%=27,90 мкм - х%, отсюда х=27,90-100/51,00=54,71%. Таким образом, средний размер крахмальных гранул, полученных из сорта картофеля «Метеор» составит 54,71%.
2
2
3. Составляем 2-ю пропорцию: 51,00 мкм - 100%=45 мкм - х%, отсюда х=45,00-100/51,00=88,00%. Таким образом, средний размер крахмальных гранул комбинированного крахмала должен составлять 88,00%.
Затем осуществляют теоретическое моделирование комбинаторного нативного крахмала с использованием правила «креста»:
Требуемый средний размер гранул нативного картофельного крахмала в процентах 88,00% указывают в месте пересечения двух линий (в центре), а имеющиеся средние размеры гранул смешиваемых сортов нативного крахмала в процентах - у концов обеих линий слева («Накра» со средним размером крахмальных гранул в процентах 100% - сверху, «Метеор» со средним размером гранул в процентах 54,71 - снизу). На каждой линии вычитают одно стоящее на ней из другого (88,00-54,71=33,29; 100-88,00=12,00) и разность записывают у свободного конца той же линии.
Проведем математическое сокращение приняв за 1 вес. ч. наименьший полученный результат - 12,00 вес. ч. Тогда наибольший полученный результат составит - 33,29/12,00=2,77 вес. ч.
Полученные числа (2,77 и 1) - расположенные справа - вверху и внизу соответственно, указывают сколько весовых частей каждого из нативных картофельных крахмалов с известным средним размером гранул следует взять, чтобы получить комбинированный нативный крахмал с требуемым средним размером крахмальных гранул - 45 мкм.
Таким образом, для получения нативного комбинированного картофельного крахмала с органолептическими и физико-химическими свойствами, соответствующими нативному крахмалу со средним размером гранул 45 мкм, необходимо взять 1 вес. ч. нативного картофельного крахмала сорта «Метеор» со средним размером крахмальных гранул 27,90 мкм и 2,22 вес. ч. нативного картофельного крахмала сорта «Накра» со средним размером крахмальных гранул 51,00 мкм.
Далее осуществляют количественный отбор (дозирование) картофельных крахмалов, полученных из сортов картофеля российской селекции: «Метеор» и «Накра», их загрузка в реактор-смеситель. В реактор-смеситель подают нативный картофельный крахмал, полученный из сортов картофеля российской селекции: «Метеор», «Накра» в соотношении 1: 2,77.
-1
В реакторе-смесители проводят механическое смешивание нативных крахмалов в течение 3 минуты при скорости вращения мешалки 1,8 с.
После этого полученный комбинированный нативный картофельный крахмал с улучшенными органолептическими и физико-химическими свойствами подают на конвейер для удаления металломагнитных примесей, затем осуществляют последовательно фасовку, упаковку, маркировку и транспортирование готового продукта.
Пример 4.: «Комбинированный картофельно-амарантовый крахмал со средним размером гранул 15,00 мкм».
Выделяют нативный картофельный крахмал (безсоротовой) со средним размером крахмальных гранул 21,7 мкм и нативный амарантовый крахмал со средним размером крахмальных гранул 1,1 мкм, в результате подготовки к переработке и измельчении крахмалсодержащего сырья (клубней картофеля), извлечения крахмала, обезвоживании, сушки, удаления металломагнитных примесей, фасовки, упаковки, маркировки и транспортировании крахмала.
Переводят средний размер крахмальных гранул в проценты: за 100% принимают наибольший размер крахмального зерна, существующий в природе - крахмальное зерно картофельного крахмала размером 200 мкм: 1. Средний размер крахмальных гранул картофельного крахмала принимают за 100%.
1
1
2. Составляют 1-ю пропорцию: 21,7 мкм - 100%=1,1 мкм - х%, отсюда х=1,1-100/21,7=5,07%. Таким образом, средний размер крахмальных гранул амарантового крахмала составит 5,07%.
2
2
3. Составляем 2-ю пропорцию: 21,7 мкм - 100%=15 мкм - х%, отсюда х=15,00-100/21,7=69,12%. Таким образом, средний размер крахмальных гранул комбинаторного крахмала должен составлять 69,12%.
Затем осуществляют теоретическое моделирование комбинаторного нативного крахмала с использованием правила «креста»:
Требуемый средний размер гранул нативного картофельного крахмала в процентах 69,12% указывают в месте пересечения двух линий (в центре), а имеющиеся средние размеры гранул смешиваемых сортов нативного крахмала в процентах - у концов обеих линий слева (картофельного со средним размером крахмальных гранул в процентах 100% - сверху, амарантового со средним размером гранул в процентах 5,07 - снизу). На каждой линии вычитают одно стоящее на ней из другого (69,12-5,07=64,05; 100-69,12=30,88) и разность записывают у свободного конца той же линии.
Проведем математическое сокращение приняв за 1 вес.ч. наименьший полученный результат - 30,88 вес. ч. Тогда наибольший полученный результат составит - 64,05/30,88=2,07 вес. ч.
Полученные числа (2,07 и 1) - расположенные справа - вверху и внизу соответственно, указывают сколько весовых частей каждого крахмалов с известным средним размером гранул следует взять, чтобы получить комбинаторный нативный крахмал с требуемым средним размером крахмальных гранул - 15 мкм.
Таким образом, для получения нативного комбинированного крахмала с органолептическими и физико-химическими свойствами, соответствующими нативному крахмалу со средним размером гранул 15 мкм, необходимо взять 1 вес. ч. нативного амарантового крахмала со средним размером крахмальных гранул 1,1 мкм и 2,07 вес. ч. нативного картофельного крахмала со средним размером крахмальных гранул 21,7 мкм.
Далее осуществляют количественный отбор (дозирование) картофельного и амарантового крахмалов, их загрузка в реактор-смеситель. В реактор-смеситель подают нативный картофельный крахмал и нативный амарантовый в соотношении 1: 2,07.
-1
В реакторе-смесители проводят механическое смешивание нативных крахмалов в течение 3 минуты при скорости вращения мешалки 2,0 с.
После этого полученный комбинированный нативный крахмал с улучшенными органолептическими и физико-химическими свойствами подают на конвейер для удаления металломагнитных примесей, затем осуществляют последовательно фасовку, упаковку, маркировку и транспортирование готового продукта.
Пример 5.: «Комбинированный пшенично-рисовый крахмал со средним размером гранул 10,00 мкм».
Выделяют нативный пшеничный крахмал (безсортовой) со средним размером крахмальных гранул 12,4 мкм и нативный рисовый крахмал go средним размером крахмальных гранул 5,3 мкм, в результате подготовки к переработке и измельчении крахмалсодержащего сырья, извлечения крахмала, обезвоживании, сушки, удаления металломагнитных примесей, фасовки, упаковки, маркировки и транспортировании крахмала.
Переводят средний размер крахмальных гранул в проценты: за 100% принимают наибольший размер крахмального зерна, существующий в природе - крахмальное зерно картофельного крахмала размером 200 мкм:
1. Средний размер крахмальных гранул пшеничного крахмала принимают за 100%.
1
1
2. Составляют 1-ю пропорцию: 12,4 мкм - 100%=5,3 мкм - х%, отсюда х=5,3-100/12,4=42,74%. Таким образом, средний размер крахмальных гранул рисового крахмала составит 42,74%.
2
2=
3. Составляем 2-ю пропорцию: 12,4 мкм - 100%=10,0 мкм - х%, отсюда х10,0-100/12,4=80,65%. Таким образом, средний размер крахмальных гранул комбинаторного крахмала должен составлять 80,65%.
Затем осуществляют теоретическое моделирование комбинаторного нативного крахмала с использованием правила «креста»:
Требуемый средний размер гранул нативного крахмала в процентах 80,65% указывают в месте пересечения двух линий (в центре), а имеющиеся средние размеры гранул смешиваемых сортов нативного крахмала в процентах - у концов обеих линий слева (пшеничного со средним размером крахмальных гранул в процентах 100% - сверху, рисового со средним размером гранул в процентах 42,74 - снизу). На каждой линии вычитают одно стоящее на ней из другого (80,65-42,74=37,90; 100-80,65=19,35) и разность записывают у свободного конца той же линии.
Проведем математическое сокращение приняв за 1 вес. ч. наименьший полученный результат - 19,35 вес. ч. Тогда наибольший полученный результат составит - 37,90/19,35=1,96 вес. ч.
Полученные числа (1,96 и 1) - расположенные справа - вверху и внизу соответственно, указывают сколько весовых частей каждого крахмалов с известным средним размером гранул следует взять, чтобы получить комбинаторный нативный крахмал с требуемым средним размером крахмальных гранул - 10 мкм.
Таким образом, для получения нативного комбинированного крахмала с органолептическими и физико-химическими свойствами, соответствующими нативному крахмалу со средним размером гранул 10 мкм, необходимо взять 1 вес. ч. нативного рисового крахмала со средним размером крахмальных гранул 5,3 мкм и 1,96 вес. ч. нативного пшеничного крахмала со средним размером крахмальных гранул 12,4 мкм.
Далее осуществляют количественный отбор (дозирование) картофельного и амарантового крахмалов, их загрузка в реактор-смеситель. В реактор-смеситель подают нативный рисовый крахмал и нативный пшеничный крахмал в соотношении 1: 2,07.
-1
В реакторе-смесители проводят механическое смешивание нативных крахмалов в течение 3 минуты при скорости вращения мешалки 2,0 с.
После этого полученный комбинированный нативный крахмал с улучшенными органолептическими и физико-химическими свойствами подают на конвейер для удаления металломагнитных примесей, затем осуществляют последовательно фасовку, упаковку, маркировку и транспортирование готового продукта.
Таким образом, нами предложен инновационный, высокоэффективный, экономный и экологически безопасный способ получения комбинированных нативных крахмалов, обладающих универсальными (легко изменяемыми в зависимости от требований потребителей) органолептическими и физико-химическими свойствами. Основными преимуществами предлагаемой технологии является, прежде всего, простота, доступность применяемого технологического оборудования (дополнительно требуется только реактор-смеситель для механического смешивания), исключения использования в технологическом процессе модифицирующих факторов, а также экологическая безопасность производства.
Источники информации, принятые во внимание при оформлении заявки:
1. Костенко В.Г., Овчинников А.Е., Горбатов В.М. Производство крахмала. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. - 200 с.
2. Жушман, А.И. Модифицированные крахмалы / А.И. Жушман. - М.: Пищепромиздат, 2007. - 236 с.
3. Андреев Н.Р. Основы производства нативных крахмалов. М.: Изд.: Пищепромиздат, 2001. - С. 289.