Способ производства модифицированного крахмала
MODIFIED STARCH PRODUCTION METHOD

Предлагаемое изобретение относится к пищевой промышленности, а более конкретно к способам получения не химически модифицированных крахмалов из разного сырья, с целью использования их в кондитерских, хлебобулочных, молочных, мясных и прочих продуктах питания, в том числе функционального и специализированного назначения.
Известные способы модификации крахмала, которые в дальнейшем используются в пищевой промышленности делятся на физические, химические и ферментативные. Такие способы модификации приводят к изменению его свойств, что в свою очередь может привести к изменению таких потребительских характеристик как:
- снижению или повышению уровня вязкости готового продукта;
- возможности даже при многократном размораживании и замораживании продукта сохранять его потребительские свойства, не снижая качества;
- уменьшению или увеличению времени желатинизации готового продукта;
- изменению текстуры;
- увеличению срока хранения и многие другие свойства.
Известен способ модификации крахмала, включающий приготовление водной суспензии картофельного крахмала, нагревание суспензии, добавление в суспензию катализатора, в качестве которого используют раствор сернокислого двухвалентного железа, и затем окислитель - раствор перекиси водорода и сушку крахмала (патент на изобретение №2159252, «Способ производства модифицированного крахмала», МПК С08В 30/12, опубл. 20.11.2000).
Недостатком данного способа является применение химических веществ при модификации крахмала, что сказывается на экологичности данного продукта.
Из уровня техники известен способ модификации крахмала (патента на изобретение №2390528, «Способ модификации крахмала или производных крахмала», МПК С08В 30/12, опубл.27.05.2010). Данный способ модификации предусматривает введение в корпус реактора непрерывного потока субстрата крахмала или потока субстрата крахмала и одного или нескольких реагентов и потока газа в противоположном направлении. Реагентами могут служить минеральные кислоты, пероксид и окислители. Исходный субстрат крахмала имеет влажность от 1 до 30% массы и процесс проводят в течение 2-45 минут при нагревании от 80 до 220°С.
Недостаток данного способа заключается в сложности используемой установки и процесса самой модификации.
Наиболее близким по сущности является способ получения модифицированного крахмала (патент на изобретение №2078087, «Способ получения модифицированного крахмала», МПК С08В 30/12, опубл.27.04.1997). Данный способ получения крахмала включает предварительную обработку нативного крахмала и формирование крахмала-экструдера, при этом предварительную обработку ведут раствором крахмального клейстера или желатина, а, крахмал-экструдер подвергают вторичному нагреву с использованием в качестве источника тепла ИК-излучателя. При этом используют 0,3-0,7%-ный водный раствор крахмального клейстера или желатина, а вторичный нагрев осуществляют при температуре 15-18°С.
Технологические параметры данного способа не позволяют обеспечить высокую степень клейстеризации и набухаемость крахмала, что отрицательно сказывается на его питательных свойствах и усвояемости организмом.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в сокращении цикла производства крахмала, увеличении вязкости крахмала при пониженных температурах со стабильно устойчивой студнеобразующей способностью.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе производства модифицированного крахмала, включающем приготовление водной суспензии крахмала, нагревание суспензии и сушку крахмала, согласно изобретению, водную суспензию крахмала обрабатывают ультразвуком мощностью 630 Вт в течение 5-15 минут при температуре не выше 40°С, при этом сушку крахмала производят при температуре 30-60°С до массовой доли влаги не более влажности товарного продукта.
Известно, что кавитационная дезинтеграция пищевых сред обусловлена величиной давления, достигаемого на поверхности пузырьков, когда они сжимаются до минимального по отношению к состоянию покоя объема (коллапс). Крахмальные зерна имеют невысокие прочностные характеристики, в связи с чем могут при УЗВ менять размерные и структурные характеристики.
Так при УЗВ в течение 5-15 минут крахмальные зерна увеличиваются в объемах, наблюдается медленное поглощение воды, что обусловливает набухание крахмальных зерен.
При УЗВ более 15 минут (при мощности 630 Вт) происходит сильное нагревание крахмальной суспензии, при этом крахмальные зерна разрушаются, теряют свою форму, что приводит к ухудшению органолептических показателей готового продукта.
УЗВ менее 5 минут (при мощности 630 Вт) не дает эффекта увеличения крахмального зерна в объеме, поэтому является не целесообразным.
Обработка УЗВ обеспечивает изменение структуры крахмальных зерен, их размеров, что коррелирует с показателями вязкости гелей. Клейстеризация крахмала при температуре не выше 40°С обусловлена не только присутствием набухших крахмальных зерен, но и способностью в воде полисахаридов образовывать трехмерную сетку, удерживающую большее количество воды, в итоге повышается вязкость крахмальных клейстеров а значит и устойчивость клейстера при хранении.
Сушка крахмала при температуре 30-60°С обеспечивает получение крахмала с влажностью соответствующей влажности товарного продукта по нормативным документам.
Сущность способа поясняется графическим материалом, где на фиг. представлена таблица - Структурные изменения крахмальных зерен при разных параметрах ультразвукового воздействия.
Пример 1.
0,5 грамм нативного пшеничного крахмала помещают в сосуд, заливают 100 мл подготовленной (очищенной) воды и перемешивают. Полученную 0,5% суспензию обрабатывают ультразвуком на приборе «Волна» модель УЗТА-0,63/22-ОЛР, в режиме 22±1,65 кГц и мощностью воздействия 630 Вт в течение 5 минут с контролем температуры не выше 40°С. Затем применяют сушку при температуре 30-60°С до влажности не более влажности товарного продукта.
Для изучения влияния УЗВ полученный модифицированный крахмал подвергали тепловой обработке при температуре 60±3°С в течение 3, 5, 8, 10 минут для получения крахмальных студней, которые исследовали по показателям вязкости. Измерение вязкости проводились с использованием вибровискозиметра, модель SV 10.
Пример 2.
0,5 грамм нативного пшеничного крахмала помещают в сосуд, заливают 100 мл подготовленной (очищенной) воды и перемешивают. Полученную 0,5% суспензию обрабатывают ультразвуком на приборе «Волна» модель УЗТА-0,63/22-ОЛР, в режиме 22±1,65 кГц и мощностью воздействия 630 Вт в течение 15 минут с контролем температуры не выше 40°С. Затем применяют сушку при температуре 30-60 до влажности не более влажности товарного продукта.
Для изучения влияния УЗВ полученный модифицированный крахмал подвергали тепловой обработке при температуре 60±3°С в течение 3, 5, 8, 10 минут для получения крахмальных студней, которые исследовали по показателям вязкости. Измерение вязкости проводились с использованием вибровискозиметра, модель SV 10.
Установлено, что заявляемые параметры процесса получения модифицированного крахмала (концентрация крахмальной суспензии, режимы УЗВ) выбраны из условий, обеспечивающих эффективное проведение процесса модификации крахмала и получение крахмала высокого качества с заданными показателями вязкости (фиг.).
После обработки УЗВ в обоих примерах высушивали крахмал до влажности, свойственной товарному продукту конкретного вида (картофельный, кукурузный, пшеничный и т.д.). Это необходимо для обеспечения оптимальных условий при хранении готового продукта. Приведенные выше примеры доказывают, что модификация крахмала с помощью УЗВ позволяет, сократить цикл производства крахмала, а также увеличить вязкость крахмальных гелей и обеспечить его устойчивость при хранении.