Перспективные разработки по технологии модифицированных крахмалов

ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ

УДК 664.2. 059

Перспективные разработки

по технологии модифицированных крахмалов

Е.К. Коптелова, канд. техн. наук, Н.Д. Лукин, д-р техн. наук ВНИИ крахмалопродуктов

В настоящее время во ВНИИ крахмалопродуктов ведутся исследовательские работы по научному обеспечению производства модифицированных крахмалов пищевого и технического назначения.

В зависимости от структуры, свойств и метода получения различают четыре основные группы модифицированных крахмалов: расщепленные; набухающие и растворимые в холодной воде; простые и сложные эфиры, включая сополимеры крахмала; поперечно-связанные (сшитые) [1, 2].

Расщепленный крахмал получают в основном: путем гидролиза в присутствии соляной кислоты; окислением различными окислителями; биоконверсией с использованием ферментных препаратов.

Расщепление кислотой или окислителями проводят при температуре ниже температуры начала клейсте-ризации. Такая обработка приводит к деструкции полисахаридных цепей, снижению молекулярной массы, уменьшению вязкости клейсте-ров, повышению их реакционной способности. Расщепленные крахмалы растворяются в воде при нагревании, загущают различные пищевые системы, обладают высокой стабилизирующей способностью. Их применяют в качестве загустителей и стабилизаторов как отдельно, так и в сочетании с другими гидроколлоидами.

Расщепленные крахмалы, разработанные по технологии ВНИИК, нашли применение в производстве желейных кондитерских изделий, луку-мов, начинок для конфет и хлебобулочных изделий, а также мороженого, йогуртов, кисломолочных продуктов, пудингов, кремов, соусов и других продуктов.

Исследования по совершенствованию технологии расщепленных крахмалов проводили в институте и на предприятиях отрасли под руководством А.И. Жушмана и Р.И. Векслер.

В работах активно участвовали канд. техн. наук С.Т. Быкова, Т.Ю. Подзи-гун, В.И. Тарановская, С.М. Ахаева.

Разработаны практические рекомендации и нормативная документация по производству гидролизо-ванных и окисленных кукурузного и картофельного крахмалов для ряда предприятий России.

Технология расщепленного крахмала позволила расширить ассортимент, снизить себестоимость продукции на предприятиях Беларуси, Украины, Киргизии, которым сотрудники ВНИИК оказывали техническую помощь в организации производства этих крахмалов и в освоении их потребителями.

Расщепленные крахмалы используют и для технических целей. Так, в ОАО «Ибредькрахмалпатока» и ООО «Светлоградский КПК» освоено производство окисленных крахмалов специально для обработки поверхности бумажного листа, что значительно улучшает качество бумаги и повышает эффективность ее производства.

Установлено, что окисленный крахмал может применяться для флотации железных руд.

Ранее во ВНИИК разработана технология гидролизованного амило-пектинового крахмала - основы для получения кровезаменителя «Воле-кам»

К расщепленным крахмалам относится и декстрин, получаемый при термической обработке. Большой вклад в развитие этого направления внесла канд. техн. наук Л.С. Соломина.

Набухающий (холоднораствори-мый) крахмал. К этой группе относятся крахмалы набухающие, частично или полностью растворимые в холодной воде без нагревания.

Исследования по технологии набухающих крахмалопродуктов впервые были начаты во ВНИИК в пятидесятые годы прошлого века с раз-

работки проекта «Сухая карамельная патока - СКП» под руководством профессора А.С. Сипягина и канд. техн. наук Е.Я. Жаровой. Далее с использованием вальцовых сушилок были разработаны технологии набухающих крахмалов различного происхождения - картофельного, кукурузного, амилопектинового и тапио-кового для различных пищевых продуктов. В частности, сухих киселей с соками сублимационной сушки для питания космонавтов. Совместно с ВНИИ консервной и овощесушиль-ной промышленности разработаны технология и нормативная документация на сухие кисели с картофельным крахмалом и яблочным пюре, получаемые на вальцовых сушилках.

Набухающий кукурузный крахмал используется для стабилизации и формирования конфетных масс. Во ВНИИК разработаны технологии получения продукта повышенной растворимости с содержанием патоки различной степени гидролиза в смеси с крахмалом, фруктовыми или овощными пюре.

Вальцовые сушилки могут быть также эффективно использованы для высушивания продуктов гидролиза крахмала.

В разработке технологии набухающих крахмалов активно участвовали А.И. Жушман, Е.К. Коптелова, Э.И. Ткаченко и др.

Во ВНИИК разработана технология специального крахмального реагента-стабилизатора буровых растворов, устойчивого при работе в осложненных условиях бурения: высокие концентрации «агрессивных» солей кальция, калия, магния, при температуре более 100 0С и др. [1, 3].

Крахмальный реагент из кукурузного крахмала в России вырабатывается в Кабардино-Балкарской Республике на вальцовых сушилках фирмы «Гоуда» (Нидерланды). В последние десятилетия российское предприятие ООО «Воплощение» (Московская обл.) изготавливает комплектные установки, включающие вальцовые сушилки, реактор, дробилку и вспомогательное оборудование. Такие установки успешно работают, например, на предприятиях Липецкой области, Татарстана, Удмуртии и др.

Одно из основных направлений увеличения объемов производства крахмалопродуктов, растворимых в воде без нагревания, - разработка технологии и оборудования для получения экструзионных крахмалов и крахмалопродуктов. Производство экструзионных продуктов осуществ-

ENGINEERING AND TECHNOLOGY

ляется по современной технологии по нормативной документации ВНИ-ИК на специальных двухшнековых экструдерах, изготавливаемых на предприятиях Санкт-Петербурга.

Экструзионный крахмал производится на предприятиях ООО «Амил-ко», ООО «Климовский крахмал» и др.

С использованием экструзионного крахмала разработаны рецептуры клеев для разных технических целей.

Большой вклад в развитие исследований по экструзии крахмалов и их внедрение в отрасли внесли д-р техн. наук В.Г. Карпов, канд. техн. наук Л.С.Соломина и другие сотрудники института [3].

Эфиры крахмалов. Способность реакционных групп - полисахаридов крахмала вступать в химические реакции с различными органическими и неорганическими соединениями используется для получения простых и сложных эфиров крахмала.

Введение в молекулы крахмала даже небольшого числа радикалов существенно меняет его основные свойства.

Фосфатный крахмал. В институте изучены основные свойства и разработаны технологии получения фосфатных крахмалов различного происхождения: кукурузного, картофельного, тапиокового. Разработаны нормативная документация и технологические регламенты по изготовлению монокрахмалфосфатов и дикрахмалфосфатов.

В зависимости от вида исходных продуктов и технологических параметров получают крахмалы, обладающие повышенной загущающей и стабилизирующей способностью, а также крахмалы, устойчивые к замораживанию - оттаиванию.

Важную роль в стабилизации технологических свойств пищевых продуктов (супов, соусов, пудингов, йо-

гуртов и др.) играет фосфатный крахмал, амилопектиновый крахмал восковидной кукурузы. Недавно такой крахмал получен в России в ООО «Светлоградский КПК» Ставропольского края [4]. На данные продукты разработана нормативная документация, технология проверена в условиях крахмальных предприятий.

В разработках технологии эфиров крахмала участвуют Е.К. Коптелова, Э.И. Ткаченко, С.М. Ахаева.

Для увеличения стабильности крахмальных клейстеров к различным воздействиям при варке и хранении разработана и рекомендована технология дикрахмалфосфата аце-тилированного с высокой загущающей способностью, клейстер которого устойчив при длительном хранении.

Фосфатный и ацетатный крахмалы успешно используются в производстве майонезов, кетчупов, начинок для пирогов, конфет, джемов, варенья, подлив, соусов.

Под руководством А.И. Жушмана и Е.К. Коптеловой разработана технология катионного крахмала - простого эфира, применяемого для проклейки бумажной массы в целлюлозно-бумажном производстве. Этот крахмал отличается наличием положительного заряда, в то время как остальные крахмалы, как и целлюлоза, несут отрицательный заряд. Применение катионного крахмала для проклейки бумажной массы позволяет увеличить использование макулатуры, снизить потери целлюлозного волокна и крахмала со сточными водами на предприятии. По нормативной документации ВНИИК кати-онный кукурузный крахмал вырабатывается в ОАО «Ибредькрахмалпа-тока» и на других заводах, а также в Республике Беларусь.

В настоящее время совместно с Институтом химии РАН ведется раз-

работка технологии и оборудования для механохимической обработки крахмала. Разработан проект им-пульсно-волновой установки комбинированного принципа действия для получения расщепленных крахмалов, что позволит повысить эффективность их производства и снизить теплоэнергозатраты.

Ведутся исследования по технологии термопластичного крахмала для создания биоразрушаемых полимерных композиций, начаты исследования по модификации крахмала с использованием ферментов нового поколения. В работах этого направления активное участие принимают канд. техн. наук С.В. Краус, З.М.Бородина, Т.В.Лапидус, старшие научные сотрудники А.С. Сарджве-ладзе и молодые специалисты Д.А. Соломин, И.С. Усачев, А.А.Папахин.

ЛИТЕРАТУРА

1. Жушман, А.И. Модифицированные крахмалы/А.И. Жушман. - М.: Пищепромиздат, 2007. - 228 с.

2. Коптелова, Е.К. Исследование современного метода поперечной сшивки крахмалов разного происхождения для пищевых продуктов/ Е.К. Коптелова, Н.Д. Лукин, Э.М. Ткаченко//Труды Междунар. науч-но-практич. конференции «Глубокая переработка зерна для производства крахмала, его модификаций и сахаристых продуктов».- М.: ООО «НИПКЦ Восход-А», 2013. - С. 117127.

3. Карпов, В.Г. Экструзия крахмала и крахмалсодержащего сырья/В.Г. Карпов, В.А. Коваленок. - М.: Рос-сельхозакадемия, 2012. - 260 с.

4. Коптелова, Е.К. О крахмале восковидной кукурузы/Е.К. Коптелова, Н.Д. Лукин, Ю.И. Третьяков //Пищевая промышленность. - 2012. -№ 4. - С. 56-58.

Перспективные разработки по технологии модифицированных крахмалов

Ключевые слова

крахмал модифицированный; технология; окисление; биоконверсия; исследования.

Реферат

Приведены основные направления исследований по четырем группам модифицированных крахмалов для потребителей как пищевого, так и технического назначения, которые проводятся в ГНУ ВНИИ крахмалопродуктов Россельхозакадемии.

Авторы

Коптелова Евгения Кузминична, канд. техн. наук, Лукин Николай Дмитриевич, д-р техн. наук ВНИИ крахмалопродуктов, 140051, Московская обл., пос. Коренево, ул. Некрасова, д. 11, viik@arrisp.ru

Prospective Developments in Technologies of Modified Starches

Key words

modified starch; technology; oxidation; bioconversion; researches.

Abstracts

Main trends of researches on four groups of modified starches for certain consumers of food and technical purpose carried out in All-Russia Research Institute for Starch Products are stated in this article.

Authors

Koptelova Evgeniya Kuzminichna, Candidate of Technical Science, Lukin Nikolay Dmitrievich, Doctor of Technical Science Research Institute of Starch Products, 11, Nekrasov St., Korenevo, Moscow region, 140051, g. 11, viik@arrisp.ru