способ получения модифицированного крахмала

Формула изобретения

Способ получения модифицированного крахмала, включающий обработку крахмала водным раствором реагента с последующей экструзией, отличающийся тем, что в качестве реагента используют крахмальный клейстер или желатин с начальной концентрацией 0,3 0,7% раствор реагента добавляют к крахмалу в массовом соотношении 20 50:1, экструзию осуществляют при 50 60^oС, полученный крахмал-экструдат нагревают в течение 60 70 с ИК-излучением с длиной волны 0,7 1,2 мкм при плотности потока 20 22 кВт/м² и при температуре 150 180^oС.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к получению крахмала, в частности, нехимически модифицированного, обладающего повышенной набухаемостью и растворимостью, и может быть использовано в пищевой, крахмало-паточной и других отраслях промышленности.

Способность крахмалов изменять свои свойства в результате физического, химического, биологического или комбинированного воздействия используется для создания новых видов крахмалопродуктов модифицированных крахмалов, что позволяет расширить ассортимент пищевых продуктов, повысить их качество.

Известен способ получения модифицированного набухающего крахмала, который включает в себя приготовление концентрированного крахмального клейстера с последующей сушкой тонкой пленки этого клейстера на паровых вальцевых сушилках [1]

Однако данный способ не нашел широкого применения из-за отсутствия высокопроизводительных вальцевых сушилок, их высокой стоимости, а также использования в этих сушилках пара давления до 1,2 МПа.

Наиболее перспективным способом получения модифицированного крахмала является метод экструзии. Экструзионная обработка нативных крахмалов позволяет получить их модификации, близкие по свойствам к набухающим. В то же время она более экономична и проста.

Известен способ получения модифицированной крахмальной крупы саго на отечественном, серийно выпускаемом оборудовании, шнековых прессах [2] Нативный крахмал увлажняют до 35 42% влаги, тщательно перемешивают крахмальное тесто, загружают в шнековый пресс, где оно подвергается тепловой обработке (температура 60 80^oC), затем формированию продавливанием через отверстия необходимой формы и размеров. В процессе экструзионной обработки происходит разрушение крахмальных гранул, клейстеризации и механическая деструкция полисахаридов, и крахмfл приобретает способность набухать в холодной воде, частично растворяясь в ней.

Однако, как показали наши исследования, технологические параметры способа не обеспечивают эффективную модификацию крахмала: крахмал-экструдат обладает недостаточно высокой набухаемостью и растворимостью, что отрицательно сказывается на его питательный свойствах и усвояемости организмом.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения экструзионного крахмала, в котором для повышения набухаемости и растворимости модифицированного крахмала, нативный крахмал подвергали реагентной обработке [3] Сущность способа состоит в следующем. Кукурузный или картофельный крахмал обрабатывали раствором монофосфата натрия из расчета 2 10 мас. к массе крахмала. Экструзию проводили при 170 180^oC, число оборотов шнека 50 мин^-1, диаметр выходного отверстия 3,5 мм. Полученный экструдат измельчали в молотковой дробилке, просеивали через сито с отверстиями 0,5 мм, упаковывали в двойные мешки: бумажный и тканевый.

В данном способе достигается более высокая эффективность процесса получения модифицированного крахмала; согласно нашим данным, степень клейстеризации равна 15,50, содержание декстринов составляет 17,3% набухаемость в воде 2,90 мл за 1 ч, набухаемость в щелочи 7,1 мл за 1 ч.

Однако данные характеристики модифицированного крахмала-экструдата свидетельствуют о недостаточно высоком качестве последнего. Кроме того, для стимулирования процесса модификации крахмала используют химические препараты, что сказывается на чистоте получаемого продукта.

Таким образом, технические решения, характеризующие уровень техники, требуют усовершенствования в направлении повышения качества модифицированного крахмала за счет повышения степени клейстеризации, содержания декстринов, набухаемости.

Задача изобретения разработать такой способ получения модифицирования крахмала с использованием процесса экструзии, в котором проведение предварительной обработки нативного крахмала иной природы реагентом и вторичный нагрев крахмала-экструдата обеспечили бы высокую степень клейстеризации, высокое содержание декстринов и набухаемость модифицированного крахмала, что положительно сказалось бы на его питательных свойствах и усвояемости организмом.

Задача решается способом получения модифицированного крахмала, включающим предварительную обработку нативного крахмала и формирование крахмала-экструдата, в котором согласно изобретению предварительную обработку ведут раствором крахмального клейстера или желатина, а крахмал-экструдат подвергают вторичному нагреву с использованием в качестве источника тепла ИК-излучатель. При этом используют 0,3 0,7%-ный водный раствор крахмального клейстера или желатина, а вторичный нагрев осуществляют при температуре 150 - 180^oC.

Заявляемая совокупность существенных признаков (предварительная обработка нативного крахмала раствором крахмального клейстера, экструзия при повышенной температуре и ИК-облучение крахмала экструдата) создают наиболее благоприятные условия для объемного прогрева набухшего крахмала, влага движется аномально - внутрь массы зерна крахмала, где происходит образование пара, создается его высокое давление, которое в сочетании с высокой температурой приводит к деструкции полимерных цепей крахмала, что обеспечивает высокую степень клейстеризации модифицированного крахмала, высокое содержание декстринов и набухаемость в воде и щелочи. Это наглядно иллюстрируется данными табл. 1.

Как видно из данных таблицы, предварительная обработка крахмала раствором крахмального клейстера в сочетании только с экструзией является мало эффективной (см. позицию 1). Немного улучшает качество модифицированного крахмала сочетание ИК-облучения с предварительной обработкой раствором крахмального клейстера или с экструзией (позиции 2 и 3 соответственно) и только использование всей совокупности существенных признаков приводит к резкому изменению качества модифицированного крахмала в сторону значительного увеличения степени клейстеризации 21,8% содержанию декстринов 23,8% и набухаемости в воде 3,9 мл, в щелочи 8,2 мл за 1 ч (позиция 4).

Технология реализации способа состоит в следующем. Кукурузный или картофельный крахмал предварительно заливают теплым 30 40^oC 0,3 - 0,7%-ным водным раствором крахмального клейстера или желатина. При этом на одну весовую часть крахмала приходится 20 50 частей клейстера или желатина. Образовавшийся раствор непрерывно перемешивают в течение 5 7 мин. Затем отстаивают 10 15 мин и сливают избыток воды. Набухший крахмал подают в экструдер A1-KX, где проводят экструзию при 50 60^oC, число оборотов шнека 50 мин^-1, диаметр выходного отверстия 3,5 мм. Полученный крахмал-экструдат подвергают вторичному нагреву, используя в качестве источника тепла ИК-излучатель. Для этого крахмал-экструдат помещают на поддон слоем толщиной в одну гранулу и обрабатывают ИК-излучением в резонансном режиме с длиной волны 0,8 1,2 мкм и плотностью потока 20 -22 кВт/м² в течение 60 70 с при температуре 150 180^oC.

Далее, обработанный в резонансном режиме крахмал-экструдат подвергают дроблению до требуемого размера.

Пример. 100 г. картофельного крахмала помещают в сосуд, заливают 2500 мл 0,5% -ного крахмального клейстера и непрерывно перемешивают в течение 7 мин. Затем раствор отстаивают в течение 12 мин и сливают избыток воды. Набухший крахмал подают в экструдер А1-КХП, где проводят экструзию при 60^oC, число оборотов шнека 50 мин ^-1, диаметр выходного отверстия 3,5 мм. Полученные гранулы крахмала помещают на поддон слоем толщиной в одну гранулу и подвергают обработке ИК-излучением с длиной волны 1,2 мкм, плотностью потока излучения 22 кВт/м² в течение 70 с при температуре 180^oC. Качество полученного модифицированного крахмала характеризуется содержанием декстринов 25,1% степень клейстеризации 23,2% набуханием в воде 4,3 мл за 1 ч, в щелочи 0,05 н 9,0 мл за 1 ч (табл. 2, пример 2).

Установлено, что заявляемые параметры процесса получения модифицированного крахмала (заявляемое вещество и его концентрация в процессе предварительной обработки, режимные параметры ИК-облучения) выбраны из условий, обеспечивающих эффективное проведение процесса модификации крахмала и получение высокого качества крахмала-экструдата: содержание декстринов составляет 18,9 25,1% степень клейстеризации 16,1 23,2% набухаемость в воде 3,2 4,3 мл на 1 ч, набухаемость в 0,05 н. NaOH 7,6 9,0 мл за 1 ч (табл. 2, примеры 1 12).

При найденных оптимальных значениях таких параметров ИК-облучения, как длина волны = 0,8 - 1,2 мкм,, плотность потока излучения 20 22 кВт/м² и время облучения 60 70 с, оптимальной концентрацией раствора крахмального клейстера или желатина является 0,3 0,7 мас. а температура ИК-обработки составляет 150 180^oC. Запредельное снижение концентрации крахмального клейстера и температуры ИК-обработки, также как и запредельное повышение указанных параметров приводит к резкому снижению качества модифицированного крахмала: характеристики полученного крахмала снижаются до уровня прототипа (табл. 2, примеры 13, 14).

Использование предложенного способа получения модифицированного крахмала обеспечивает повышение качества полученного крахмала-экструдата по сравнению с крахмалом, полученными по известному способу: содержание декстринов увеличивается с 17,3% до 18,9 25,1% т.е. в 1,1 1,45 раза; степень клейстеризации возрастает с 15,5% до 16,1 23,2% т.е. в 1 1,5 раза; набухаемость в воде с 2,9 мл до 3,2 4,3 мл за 1 ч, т.е. в 1,1 1,5 раза, набухаемость в 0,05 н, NaOH с 7,1 мл до 7,6 9,0 мл за 1 ч, т.е. в 1,1 - 1,2 раза.

Предложенный способ позволяет получить модифицированный крахмал по простой технологии, не требующей больших затрат энергии и без применения химических препаратов, стимулирующих протекание процессов декстринизации, клейстеризации и степени набухаемости. Полученный продукт обладает высокими потребительскими качествами и является экологически чистым.