1.2. Крохмалепродукти

Крохмаль вважається цінною сировиною для виробництва різних продуктів з поліпшеними споживними властивостями. Серед них важливе місце займають модифіковані види крохмалю, патока, різні підсолоджувачі.

До підсолоджувачів, отриманих із крохмалю з допомогою біокаталізу, відносяться як традиційні продукти — глюкоза, глюко-зно-фруктозий сироп з різним вмістом фруктози, очищена фруктоза, глюкозо-мальтозний і мальтозний сироп, очищена мальтоза, так і підсолоджувачі із заданим олігоцукридним складом та характеристиками — багата мальтотріозою, мальтоолігоцукридна суміш, мальтотетроза, мальтопентоза, мальтогексоза, мальтогепто-за, які володіють біфідогенними властивостями, ізомальто-олігоцукриди, фруктозо-кінцеві олігоцукриди, а також трегалоза, еритрин.

Модифіковані види крохмалю

Модифікований — це крохмаль зі спрямовано зміненими властивостями внаслідок фізичної, хімічної, біохімічної або комбінованої обробки. Внаслідок цього суттєво змінюються природні особливості, часом усуваються або зменшуються дії небажаних властивостей поліцукридів і підсилюються їх потрібні цінні властивості. Ці продукти відносять до харчових добавок.

Розрізняють біологічні, фізичні і хімічні способи обробітку крохмалю, які дозволяють помітно змінити їх будову і властивості, зокрема гідрофільність, у тому числі можливість розчинятись у холодній воді, здатність до кристалізації і гелеутворення, стій-

20

21

кість до нагрівання, впливу кислот тощо. За змінами, які мають місце у природних видах крохмалю, виділяють наступні основні види модифікації: набухання, деполімеризацію, стабілізацію (утворення похідних без поперечного зшивання молекул), утворення поперечнозшитих полімерних ланцюгів. У багатьох випадках модифіковані види крохмалю можуть бути одночасно стабілізованими і поперечнозшитими.

Важливе місце займають деякі види крохмалю природної модифікації за рахунок підбору відповідних сортів, особливо кукурудзи, пшениці, рису та стадій стиглості зернівок. Виконуються значні дослідження щодо поліпшення властивостей таких видів крохмалю. Наприклад, етерифікацію поверхні плівок із високо-амілозного картопляного крохмалю можна здійснювати октаної-лхлоридом і піридином з підбиранням відповідних концентрацій октаноїлхлориду, а також температури і тривалості обробітку. Цей обробіток використовують для зниження водопроникності плівок. Встановлено, що концентрація є основним показником, який визначає ефективність реакції.

Структура і властивості природного крохмалю визначають особливості їх клейстеризації. Клейстеризація амілопектинового крохмалю (концентрація 4 %) характеризується меншим піком в'язкості за температури 95°С, ніж у картопляному.

Нагрівання клейстеру приводить до зменшення в'язкості але під час охолодження і наступного перемішування вона стабілізується.

Компанія National Starch розробила органічні функціональні природні види крохмалю Novation, Novation 9330, Novation 9360, які отримують із топіоки. Вони придатні для використання у випадку інтенсивного обробітку сировини, у тому числі і для дитячого харчування, молочних продуктів, фруктових наповнювачів, супів і соусів. Ці види крохмалю відповідають Постанові 2092/91 ЄС і тому можуть маркуватися як «органічні».

Модифіковані види харчового крохмалю переважно отримують з використанням наступних способів хімічного обробітку, а також їх поєднання:

• етерифікація оцтовим і янтарним ангідридами, сумішшю ангідридів оцтової і адипінової кислот, ангідридом октинілянтар-ної кислоти, фосфорилхлоридом, триметофосфатом і триполіфо-сфатом натрію, а також однозаміщеним ортофосфатом натрію з утворенням складноефірних похідних;

• етерифікація оксидом пропілену, з утворенням простих ефірів, кислотна модифікація хлористоводневої і сірчаної кислот, з утворенням гідролізованих продуктів;

22

• відбілювання пероксидом водню, надоцтовою кислотою, перманганатом калію і гіпохлоридом натрію;

• окислення гіпохлоридом натрію.

Набухаючі види крохмалю. До набухаючих відносять такі види крохмалю, що можуть частково або повністю розчинятись у холодній воді (інстант-крохмаль). В основі отримання таких видів крохмалю лежать фізичні перетворення, які не зумовлюють суттєвої деструкції крохмальних молекул. Одержують їх шляхом висушування крохмальної суспензії у розпилювальній або вальцьовій сушарці за температури, що перевищує температуру клейстеризації крохмалю. Внаслідок теплового обробітку проходить часткове або повне руйнування структури зерен крохмалю.

Вальцьова сушка передбачає нанесення висококонцентрова-ного крохмалю на валки, які нагріваються, з наступним зняттям скребком. Новий спосіб холодного набрякання крохмалю шляхом «Spray-Cooking» передбачає

комбінуванні процесу варіння і сушки розпиленням. При вальцьовому способі крохмаль втрачає гранульовану структуру, тоді як за методом «Spray-Cooking» структура залишається зернистою і поліпшується диспергованість крохмалю.

Створюються нові види деструктурованих, набухаючих і етери-фікованих різновидів крохмалю для харчових або технічних цілей.

За даними науковців, ефективність процесу ферментативного гідролізу крохмалю зростає із збільшенням рН, а підвищений ступінь деструкції поліцукридів відзначений у нейтральному середовищі. Характерне забарвлення крохмалю йодом залежить від ступеня полімеризації поліцукридів. Визначення показника «синє число» набухаючих видів крохмалю з підвищенням дозування ферментного препарату від 0,2 до 0,4 % показало його інтенсивне зниження — від 85 до 55 одиниць.

Набухаючий кукурудзяний крохмаль використовується як стабілізатор цукерок з помадним корпусом, що дозволяє зменшити питому частку цукру в рецептурі і формувати корпуси цукерок методом випресовування. Набряклий кукурудзяний крохмаль з підвищеним вмістом білків може замінювати частину яєчного білка у виробництві зефіру. Амілопектиновий набряклий крохмаль використовується для виготовлення продуктів, які входять до складу лікувальних низькобілкових і безбілкових дієт.

Набухаючий картопляний крохмаль передбачений рецептурами сухих сумішей морозива. Він може бути також з метилцелюлозою, завдяки чому підвищується збитість морозива і знижується середній діаметр повітряних пухирців.

23

Екетрудований крохмаль за своїми властивостями відноситься до групи набухаючих, а за методом обробки до крохмалю, який підлягає вологотепловому обробітку за температури вище температури клейстеризації. Внаслідок втрати вільної і частково зв'язаної вологи, оброблений продукт набуває вторинну структуру, стає крихким, у контакті з водою набухає і частково розчиняється в ній. Екструдування проводиться на ектрузійних установках, в яких він попередньо зволожується до 34 %, піддається стисненню, підігріву до 200°С та інтенсивній механічній дії. Внаслідок цього має місце клейстеризація крохмалю. Набухаючі види крохмалю використовують у технологіях різних десертів, желейного мармеладу, здобного тіста, яке містить ягоди, а інстант-крохмаль — для пудингів швидкого приготування.

Розчепленні види крохмалю отримують шляхом обробітку кислотами, інколи у поєднанні з окислювачами і окремо — ферментами. Прикладом можуть служити гідролізовані види крохмалю. Гідролізовані види крохмалю отримують обробітком крохмальних суспензій розчинами кислот або гідролітичних ферментів— амілаз. Залежно від умов гідролізу формують відповідні властивості крохмалю. Наприклад, крохмаль, оброблений кислотами з підвищеною температурою, здатний утворювати клейстери низької в'язкості. Частіше використовують розчини соляної або сірчаної кислот за температури суспензії нижче температури клейстеризації крохмалю. Ці види крохмалю використовують для виробництва мармеладно-пастильних виробів, желе, жувальних гумок.

Ферментативний гідроліз здійснюють з використання препаратів, які розріджують або розчиняють крохмаль без глибокого розчеплення молекули крохмалю або ферменти, які утворюють продукти розчеплення різної концентрації з накопиченням декстринів, мальтози, декстрози та інших. Деякі ферменти здатні розчеплювати молекули крохмалю з можливим перерозподілом утворених груп.

Під розрідженням крохмалю розуміють дезорганізацію крохмального зерна на більш дрібні фізичні частинки, які триваліший період зберігаються у дисперсному стані, ніж клейстеризований необроблений крохмаль.

Розчинні у холодній воді функціональні види крохмалю серії Ultra-Shtrse забезпечують продукти гладку глянцувату текстуру, поліпшують смакове сприйняття, надають вершковості, мають легку розчинність і добру стабільність.

Окислені види крохмалю отримують дією на зерна крохмалю відповідних окислювачів: Н2О2, KMnO-t, HCIJ3, KJO4 та деякі ін-

ші. Під дією окислювачів відбувається гідролітичне розчеплення глікозидних зв'язків з утворенням альдегідних груп, окислення спиртових груп в альдегідні, а пізніше і в карбоксильні. Окислювальні агенти приводять до утворення крохмалю з більш короткими молекулярними ланцюгами.

За своїми властивостями окислені види крохмалю подібні до продукції модифікованої кислотою і відрізняються здатністю до утворення клейстерів зниженої в'язкості і стабільних під час зберігання. Зміною умов окислення (кількість і вид реагенту, температура і рН), а також вид обробленого крохмалю, можна отримати велику кількість різних за властивостями модифікацій, наприклад крохмаль желюючий, окислений для хлібопекарної промисловості).

Крохмаль желюючий одержують окисленням зерен крохмалю перманганатом калію у кислому середовищі. Очищену крохмальну суспензію з концентрацією сухих речовин 35 % окислюють ЗО хв. перманганатом калію (0,15—0,20 % до сухих речовин крохмалю) у присутності соляної кислоти. Потім суміш промивають, згущують, знезводнюють, сушать і пакують.

За рахунок дії на крохмаль окислювача проходить гідролітичне розчеплення глюкозидних зв'язків, окислення спиртових груп у карбонільні і карбоксильні. Такий крохмаль спроможний утворювати концентровані клейстери зниженої в'язкості і підвищеної прозорості. Цінними властивостями клейстерів цього крохмалю є висока їх стабільність під час зберігання, перемішування і охолодження.

Виробляють крохмаль желюючий для холодильної промисловості, що входить до складу морозива, і кондитерський — для деяких видів желюючих кондитерських виробів.

Крохмаль желюючий всіх видів і марок повинен бути у вигляді однорідного порошку, білого кольору, може мати кремовий відтінок, без сторонніх смаку і запаху. Вологість картопляного желюю-чого до 20 %, а кукурудзяного — до 14 %. Кислотність желюючо-го картопляного крохмалю для кондитерської промисловості обмежена до 15, для холодильної промисловості— до 20, а кукурудзяного желюючого для холодильної промисловості до 25 см³ 0,1 моль/дм³ гідрооксиду натрію, на 100 г сухих речовин. Важливим показником желюючого крохмалю для кондитерської промисловості є міцність крохмалю -— цукрових драглів, яка повинна бути не нижчою 1000 г — для крохмалю марки А і 900 г — марки Б.

У Німеччині на основі картопляного крохмалю створені же-люючі види під фірмовою назвою Perfecta gelchem. Продукти на

24

2^і

25

їх основі характеризуються високою чистотою, еластичністю, стабільністю за час тривалого зберігання і можуть використовуватись для приготування багатьох кондитерських виробів. Наприклад, у рецептурі фруктової жувальної гумки частка його складає всього 1—2 % у поєднанні з цукром (37—40 %), глюкозним сиропом DE 42 (37—40 %), рослинним жиром (4—-6 %) і водою (14—20 %).

Крохмаль окислений для хлібопекарної промисловості. Виробляють приблизно за тією схемою, що і крохмаль желюючий. Залежно від виду використаного реагенту випускають крохмаль окислений марки А, приготовлений з внесенням бромату калію, марки Б — перманганату калію і марки В — двоосновної солі гі-похлориду кальцію. Вони поліпшують якість хліба, особливо з використанням борошна зі слабкої клейковини.

Зшиті види крохмалю. Поперечне зшивання окремих крохмальних молекул між собою проходить внаслідок взаємодії їх гідроксильних груп з бі-функціональними реагентами. Для харчових цілей використовуються переважно три види: дикрохмальні ефіри фосфорної та адипінової кислот. Ці види крохмалю характеризуються зниженою швидкістю набухання і клейстеризації, що створює ефект пролонгованої дії. Клейстери поперечно зшитих видів крохмалю більш в'язкі, стійкі до зовнішніх факторів — високої температури, тривалого нагрівання, низького значення рН, механічного навантаження.

Найбільш поширеними є кілька різновидів крохмалю фосфатного.

Крохмалефосфат являє собою складний ефір крохмалю і залишків фосфорної кислоти або її солей. Він відрізняються від звичайного крохмалю підвищеною кінцевою в'язкістю клейстерів, більшою їх стабільністю до механічних дій і кислотності середовища, а також до високих і низьких температур. Його використовують для згущення м'ясних консервів, як стабілізатор дієтичних майонезів з пониженим вмістом жиру, жирових кремів, соусів, киселів, швидкозаморожених продуктів харчування, для поліпшення якості хліба, печива, вафель. Колір фосфатного крохмалю марки А — від білого до білого з жовтуватим відтінком, марки Б — від кремового до палевого.

Для виробництва крохмалефосфатів використовують кукурудзяний або знезводнений, який добре змішують з натрієм фосфорнокислим одно — (6,3 кг/т) і двозаміщеними (14,4 кг/т), а також карбомідом марки А (26,6 кг/т). Після висушування, просіювання і пакування відпускають під назвою крохмалефосфат марки А.

Якщо цей продукт піддають термообробці у декстринізаторах протягом 60 хв. за температури продукту 130°С або 30 хв. за 150—170°С, то одержують крохмалефосфат марки Б. Для виготовлення крохмалефосфатів передбачено використання і інших сполук.

Внаслідок такого обробітку збільшуються розміри молекул за рахунок поперечного зв'язування їх залишками фосфорної кислоти, що помітно на схемі:

NaQX) NaO „О

1. Крохмаль —' ОН + jf —> *^P _ч ^крохмаль

NaO ОН НО О

монокрохмалофосфат NaO^z/O NaO_{s y/}0

2. Крохмаль — ОН+ Р -> крохмаль Р крохмаль

NaO'^OH O^ ^vO

дикрохмалофосфат

Внесення малої кількості карбаміда сприяє підвищенню водо-поглинальних властивостей фосфатного крохмалю, підвищує в'язкість і прозорість його водяних розчинів.

Складні фосфатні ефіри крохмалю, що сприяють збільшенню об'єму харчових продуктів (сніданків із зернових культур, снеків, макаронних виробів), готують за наступною схемою: просочування маси крохмалю фосфатним реагентом; сушка такого крохмалю і його нагрівання з метою отримання складного фосфатного моноефіру крохмалю; екструдування маси.

Фосфатні види крохмалю використовують для загущення м'ясних консервів, стабілізації дієтичних майонезів з пониженим вмістом жирів, жирових кремів, загущувачів, соусів, киселів, швидкозаморожених продуктів харчування, для поліпшення якості хліба, печива, вафель. Колір фосфатного крохмалю марки А нормується від білого до білого з жовтуватим відтінком, а марки Б — від кремового до палевого.

Розроблена технологія отримання фосфатних моноефірів крохмалю маніоки. Для цього висушують (45°С) суміш крохмалю маніоки і розчину триполіфосфату натрію з рН 5,5 до 15 %-го вмісту води і нагрівають (2 год., 140°С). Отримані зразки фосфатних моноефірів крохмалю з різним ступенем заміщення (0,029, 0,042, 0,055, 0,064, 0,073).

Стабілізовані види крохмалю являють собою продукти хімічної модифікації багатофункціональними реагентами з утворенням у гідроксильних групах похідних із простим або складним

26

2*

27

ефірним зв'язком. Такі похідні, незважаючи на невисокій ступінь заміщення гідроксильних груп (0,002—0,2), відрізняються від природного крохмалю значно нижчою схильністю міжмолекулярних асоціацій. Найбільш поширеними є ацетильовані і фосфо-рильовані складні ефіри, а також гідроксипропільовані прості ефіри монокрохмалю.

Ацетильовані види крохмалю одержують шляхом нагрівання суміші 25—100 частин льодяної оцтової кислоти із 100 частинами крохмалю і витримуванням її за температури 100°С протягом 5— 13 год. Завдяки цьому гідроксильні групи глюкозного залишку утворюють ефірні зв'язки із залишками оцтової кислоти. Як наслідок, вміст ацетильних груп у крохмалі досягає 3—6 % залежно від дозування кислоти і тривалості обробки. За максимального ступеня аце-тилювання у кожному глюкозному залишку три гідроксильні групи утворюють ефірні зв'язки із залишками оцтової кислоти. Надлишок кислоти виділяють промиванням крохмалю холодною водою. Одночасно з ацетилюванням проходить і розщеплення крохмалю. Такий крохмаль добре розчинний за температури 95—100°С.

У харчовій промисловості ацетати крохмалю низького ступеня заміщення використовують як загусники. Модифікований крохмаль цього типу зберігає свої властивості за низьких значень рН, високих температурах, а також стійкий до механічної дії.

Вміст ацетильних груп і ступінь заміщення для кукурудзяного крохмалю нижчі, ніж для картопляного за однакових умов аце-тилювання. У цих видах крохмалю трохи вища частка амілози порівняно з аналогічними природними зразками. Ацетилювання підвищує набухання і розчинність крохмалю та його прозорість порівняно із використаною сировиною. Ці властивості підсилюються з підвищенням концентрації оцтового ангідриду в реакційній суміші і вони значно вищі для картопляного крохмалю. Синерезис розчинів ацетильованого крохмалю за 4°С менш виражений, ніж природного.

Ацетати крохмалю здатні утворювати клейстери, стабільні під час зберігання, заморожування і відтаювання, які внаслідок висихання утворюють міцні плівки. Вони використовуються в харчовій промисловості як загусники.

Запропоновано використання ацетильованого крохмалю з ма-ніоки для обробітку крафт-паперу, внаслідок чого гігроскопічність його суттєво знижується.

За останні роки проведені чисельні дослідження щодо поліпшення властивостей і створення нових видів модифікованого крохмалю.

Польські вчені встановили, що багаторазове заморожування і відтаювання суттєво збільшує питому поверхню крохмальних зерен, розмір пор і їх густину. Це впливає на водопоглинальну здатність і атакованість ферментами обробленого крохмалю. Такий обробіток дозволяє отримати новий вид модифікованого крохмалю, який може використовуватись у харчовій промисловості.

У крохмалю, модифікованого формуванням додаткових поперечних зв'язків, гранули В-типу дещо більш хімічно активні, ніж гранули А-типу.

Реакційна здатність оксипропільованого крохмалю кукурудзи, пшениці і картоплі не залежить від розміру частин.

Прості ефіри крохмалю для харчових цілей отримують взаємодією природного крохмалю з оксидом пропілену до ступеня заміщення гідроксильних груп 0,002—0,2. За своїми властивостями гідрооксипропілкрохмали (Е 1440), аналогічні ацетильова-ним модифікаціям, мають знижену температуру гелеутворення, підвищену прозорість клейстерів і таку ж стійкість до ретрогра-дації. Введення в крохмаль оксиалкильних груп навіть за низького ступеня заміщення (0,05—0,1 групи на один глюкозидний залишок) знижує температуру клейстеризації крохмалю, збільшує швидкість набухання і диспергування зерен у процесі нагрівання, підвищує прозорість клейстеру, знижує його драглеутворюючу можливість і здатність до ретроградації. Утворені ефірні зв'язки стійкі до дії кислот, лугів і слабких окислювачів.

Оксиалкильовані види крохмалю бувають двох різновидів: ок-сиетил- і оксипропілкрохмаль. Етерифікації піддають крохмаль за температури, нижчої точки його кристалізації, використовуючи оксид етилену або оксид пропілену. Реакція проходить у лужному середовищі.

Патент США передбачає виготовлення крохмалю, який стійкий до дії ферментів (ендо-а-амілази, амілоглюкозидази, протеази), відноситься до типу ЦІ, має температуру плавлення понад 140°С і вихід вище 25 %. Його отримують шляхом желювання, наприклад, кукурудзяного крохмалю з вмістом амілози вище 50 %, у присутності води за температури 130°С протягом 15 хвилин. Потім продукт піддають кільком температурним циклам за-родкоутворення.

Шляхом ферментативного обробітку ізоамілазою отримують повільно засвоюваний крохмаль, у якого розгалуженість знижується вище 95 %. Розроблений спосіб отримання термічно модифікованого крохмалю. Для цього крохмаль з вологістю до 18 % змішують з кислотою, висушують суміш до безводно-

28

Т-

29

го стану і нагрівають її (до 1 год.) з отриманням модифікованого крохмалю. Вміст вологи у висушеній суміші крохмалю не перевищує 1 %. Процес перетворення крохмалю здійснюють в умовах псевдозрідженого шару в безперервному або періодичному режимі. Виготовлений сухий модифікований крохмаль містить більшу кількість сполук з невисокою молекулярною масою у порівнянні з крохмалем, модифікованим звичайним кислотним способом. Цей крохмаль можна використовувати для інкапсулювання, виготовлення кондитерських виробів тощо.

Ступінь окислення крохмалю визначається за кількістю карбоксильних і гідроксильних груп. Внаслідок окислення зростає шершавість поверхні гранул і вміст карбоксильних груп. Окислення суттєво не впливає на в'язкість. Окислений крохмаль з високим вмістом карбоксильних груп утворює підвищене зчеплення з волокном.

Карбоксиметилкрохмаль у холодній воді утворює стійкі в'язкі клейстери. Він використовуються як загусник, стабілізатор, структуроутворювач. Цей вид ефіру крохмалю добре загущує і стабілізує водні харчові системи, які включають білки, жири і вуглеводи (морозиво, низькожирові маргарини, масло, креми, майонези). Він утворює плівки, розчинні у холодній воді. Карбоксиметилкрохмаль добре поєднується з окисленим крохмалем, кар-боксиметилцелюл озою.

У США запатентовано стабільний і зшитий гідроксипропи-льований восковий картопляний крохмаль, який відрізняється високою в'язкістю і отриманий шляхомрегулювання виду і ступеня стабілізації та рівня зшивання. Його використовують як згущувач для приправ до салатів, начинки для пирогів та інших борошняних виробів, напоїв і супів. Для досягнення однакової величини в'язкості у харчових продуктах потрібна менша кількість інших видів крохмалю. Стабілізований крохмаль також забезпечує добру прозорість і однорідну консистенцію продукції. Із завершенням модифікування крохмалю величину рН доводять до 3,0 за рахунок додавання сірчаної кислоти і крохмаль витримують протягом однієї години з метою видалення стабілізатора, що не вступив у реакцію. Суспензія модифікованого крохмалю також може бути нейтралізована, промита і висушена для цільового використання.

Модифікований кукурудзяний крохмаль отримують шляхом спиртового і лужного обробітку. Він являє собою модифікований крохмаль з високою в'язкістю, розчинний у холодній воді.

Розроблена технологія екструдованого кукурудзяного крохмалю, температура якого в період екструзій 100—260°С. Його рекомендують для різних галузей харчової промисловості.

Пористий крохмаль використовують для приготування порошкоподібного масла (40 %) шляхом адсорбції і зв'язування.

Гранульовані види крохмалю, розчинні у холодній воді. їх готують із кукурудзяного і картопляного крохмалю спирто-лужним методом. Вміст амілози у них нижчий, ніж у натуральних. Картопляний крохмаль краще розчиняється у холодній воді, ніж кукурудзяний. Обидва види крохмалю змінюють форму під час отримання із початкових, але в картопляному ці зміни більш помітні, ніж у кукурудзяному. Крохмаль картопляний з більшими величинами крохмальних зерен змінюється помітніше, ніж із дрібнішими зернами.

Порівнянням властивостей модифікованих видів крохмалю виявлено, що найбільш важко піддаються деградації зразки крохмалю кукурудзяного модифікованого і звичайного з вмістом амілози 50 %, а найбільш легко з вмістом амілози 26 %. Зразки що включають 70 % амілози займають проміжне місце за біодег-радацією, тому вважається що деградація молекул крохмалю зменшується з підвищенням кількості поперечних зшивок і збільшується внаслідок карбоксиметилювання.

Створюються нові види модифікованого крохмалю харчового призначення, які мають підвищену ферментативну стійкість (резистентний крохмаль). Такий крохмаль характеризується загущу-вальною, водо- і жироутримуючою здатністю, але лише частково засвоюється організмом людини. Його отримують із злакових культур. Він збільшує надходження дієтичних харчових волокон, підтримує травну систему, регулює рівень цукру в крові, має пребіотичні властивості. Цей крохмаль мінімально впливає на смак, текстуру, зовнішній вигляд продукту і використовується у виробництві печива, бісквітів тощо.

Саго

Саго— це крупа у вигляді дрібних горошин проклей-стеризованого і висушеного сирого крохмалю. Воно добре засвоюється організмом людини і його використовують для приготування супів, каш, запіканок, пудингів, начинок для пирогів тощо, а також у дієтичному харчуванні для хворих з хронічною нирковою недостатністю.

зо

;2**

зі

Традиційна схема виробництва саго складається з таких операцій: приготування крохмального тіста вологістю 47—48 %, одержання крохмальних грудок, просіюванням крізь сито, обкачування, сортування за розміром, клейстеризація крохмальних кульок за температури 80^—90°С, відлежування на стелажах, розділення склеєних зерен, висушування, сортування за величиною зерен, шліфування, пакування.

Для виробництва саго використовують нову технологію — ек-струзійний спосіб. Крохмальне тісто з вологістю 33—35% для картопляного і 40—43 % для кукурудзяного крохмалю направляється у приймальне вікно шнекового пресу. Перемішуване шнеком тісто, розігріте до 60—70°С, проходить термічну обробку за рахунок перетворення механічної роботи сил тертя у тепло і продавлюється крізь матрицю з отворами діаметром 2—3 мм. На виході з матриці має місце формування крохмальних гранул, після чого їх сушать. Саго з картопляного крохмалю повинно мати вологість до 16 %, аз кукурудзяного — до 13 %. Після сушки саго просіюють і пакують.

Залежно від діаметра гранул саго випускають дрібним (від 1,5 до 2,1 мм) і великим (2,1—3,1 мм). З урахуванням якості сировини і дотримання технологічної схеми переробки саго може бути вищого і 1-го сортів, які відрізняються рядом ознак. У 1-му сорті саго допускається сіруватий відтінок, більш висока зольність і кислотність. Набряклість саго картопляного у два рази вища, ніж кукурудзяного, а саго вищого сорту— на 5 см³ вища ніж 1-го. Кількість склеєних зерен саго допускається у вищому сорті до 10%, а в 1-му — до 20%.

Пакують саго у тканинні мішки масою по 50 кг і фасують у пачки по 250—500 г. Зберігають у таких самих умовах, що і крохмаль.

Патока

Патока— це продукт неповного гідролізу крохмалю розбавленими кислотами або амілолітичними ферментами, який являє собою сироподібну густу, в'язку, безбарвну або трохи жовтувату, прозору рідину солодкуватого смаку. Солодкість патоки з вмістом 40 % редукуючих речовин /РР/ у 3—4 рази нижча від солодкості цукрози. Завдяки своїм антикристалізаційним і гігроскопічним властивостям її широко використовують для виготовлення карамелі, халви, варення, багатьох видів цукерок, пряників, ліке-

рів, деяких видів хлібобулочних виробів тощо. Декстрини патоки підвищують в'язкість цукрового сиропу і сповільнюють кристалізацію цукрози, а редукуючі цукри, завдяки своїм гігроскопічним властивостям, сприяють відповідному збереженню вологості.

Основною складовою частиною патоки є вуглеводи, співвідношення між якими залежить від ступеня оцукрення крохмалю. Низькооцукрена патока містить 11—12% глюкози, 19—20% мальтози і 65—70 % декстринів; середньооцукрена — відповідно 19—21; 18—20; і 55—60; високооцукрена— до 45 % глюкози, близько 40 % мальтози і 6—8 % декстринів. Декстрини підвищують в'язкість цукрового сиропу і сповільнюють кристалізацію цукрози, а редукуючі цукри, завдяки своїм гігроскопічним властивостям, сприяють відповідному збереженню вологості.

Розрізняють патоку кислотного і ферментативного гідролізу.

Патока кислотного гідролізуготується переважно з кукурудзяного і рідко з картопляного крохмалю, в яких передбачена мінімальна кількість домішок. Технологічна схема включає такі операції: очищення крохмалю і приготування крохмальної суспензії з концентрацією 40 % сухих речовин; гідроліз крохмалю в конверторі з надлишковим тиском 0,28—0,32 Мпа, температурою 140—143°С і витратах соляної кислоти в перерахунку на газ 0,19—0,25 % маси сухих речовин крохмалю (гідроліз ведеться також в оцукрювачах безперервної дії), нейтралізація сиропу карбонатом натрію (содою), очищення сиропу, знебарвлення сиропу активним вугіллям, випаровування рідких і виварювання густих сиропів до 78 % СР, охолодження готового продукту. Кожна з приведених операцій суттєво впливає на якість патоки.

Процес гідролізу починається з розчинення крохмальних зерен і часткової дезагрегації крохмальної молекули. Він проходить швидше, ніж процес утворення глюкози. В умовах кислотного гідролізу розрив ланцюга крохмальної молекули може проходити в любому місці, тому вже на самому початку гідролізу в гідролізаті присутні всі проміжні і кінцеві продукти гідролізу — від амілодекстринів до глюкози. Тривалість гідролізу встановлюють за йодною пробою.

Під час нейтралізації сиропу дуже важливо запобігти внесенню надлишку карбонату натрію, оскільки це може прискорити розклад глюкози і утворення барвників.

Очищення сиропу повинно забезпечити видалення жиробілко-вих домішок, методом фільтрації — нерозчинних компонентів з крохмалю і речовин, що утворилися під час нейтралізації, за допомогою адсорбентів (активоване вугілля, іонообмінні смоли) —

32

V

33

барвників, азотних речовин, зольних елементів, зменшення кислотності і адсорбція ароматичних речовин.

Для попередження зниження якості випарування густих сиропів ведеться під вакуумом з тим, щоб температура їх кипіння не перевищувала 60°С. Сироп виварюють до вмісту 78—80 % сухих речовин (густина 1400 кг/м³).

Цукрообмінні реакції можуть мати місце також під час повільного охолодження.

Кислотним гідролізом промисловість виробляє карамельну і глюкозну високооцукрену патоку.

Карамельна патока буває низькооцукреною, а також карамельна вищого і 1 сортів. Найбільш суттєва різниця між цими видами патоки у кількості редукуючих речовин (РР) у перерахунку на суху речовину, %: низькооцукрена — ЗО—34, карамельна вищого сорту—38—42, карамельна 1 сорту— 34—-44. Температура карамельної проби відповідно 155, 145 і 140°С. Масова частка води низькооцукреної і вищого сорту в перерахунку на суху речовину не більше 0,4 %, а 1 сорту — 0,45, кислотність патоки картопляної відповідно 25 і 27, а кукурудзяної— 12 і 17 см³ 0,1 моль/дм³ гідроксиду натрію на 100 г сухої речовини. Кольоровість за еталоном карамельної вищого сорту 3,0 мл, а 1 сорту — 6,0 мл.

Карамельна патока є основною сировиною для виробництва карамелі, ірису, корпусів багатьох видів цукерок, пастило-мармеладних виробів.

Патока глюкозна високооцукрена містить 44—50 % редукуючих цукрів у перерахунку на суху речовину, інколи має незначну гіркість від продуктів реверсії глюкози. Використовують її у ви-роництві варення, джемів, пастили, хлібобулочних виробів тощо.

Висооцукрена патока готується також кислотно-ферментативним гідролізом. Перед ферментативним гідролізом сироп включає такі вуглеводи, %: глюкоза 28—30, мальтоза 27— 28, декстрини 46—50. Гідроліз проводять з допомогою препарату Амілоризіну ГЮх протягом 12—24 год, внаслідок чого вміст редукуючих цукрів у сиропі досягає 63—65 %, у тому числі глюкози 42—43 %. Готовий продукт більш солодкий, ніж карамельна патока, і має понижену в'язкість.

Патока ферментативного гідролізу. Завдяки специфічності дій ферментів під час гідролізу крохмалю можна дістати гідролізати відповідного вуглеводного складу. Відомі такі види патоки: низькооцукрена, декстрин-мальтозна, мальтозна.

Патоку низькооцукрену з вмістом 28—-34 % редукуючих речовин використовують для виробництва малогігроскопічної ка-

рамелі. її дістають переведенням крохмалю у розчинний стан з наступним його ферментативном оцукрюванням. Для цього вносять 0,02—0,03 % від маси сухого крохмалю амілосубтиліну П-Ох або амілоризіну ГЮх.

Розрідження крохмалю здійснюють з використанням термостабільних а-амілаз, завдяки яким скорочується тривалість процесу виробництва гідролізатів поліпшеної якості. Підібрані композиції ферментних препаратів для оцукрювання розрідженого крохмалю, які забезпечують отримання крохмальної патоки необхідних вуглеводного складу і функціональних властивостей.

Декстрин-мальтозна патока є складовою частиною рідких і сухих молочних сумішей для дітей раннього віку. Сировиною для її виробництва служить переважно крохмаль картопляний, а джерелом ферменту для його гідролізу — витяжка ячмінного солоду.

Випускають рідку патоку з вмістом 79 % сухих речовин (СР) і суху — 93 %, яку пакують у паперові мішки з поліетиленовими вкладишами.

Патоку мальтозну готують переважно оцукрюванням кукурудзяного крохмалю, методом кислотного або ферментативного гідролізу з використанням різних ферментних препаратів, які дозволяють отримати необхідний вуглеводний склад. Патока проходить очищення активованим вугіллям та іонообмінними смолами, після чого концентрується. Вона містить 78—79 % сухих речовин, до 20 мг/кг SCh і до 0,1 % золи. Смак в'язкої рідини солодкий без присмаку У її складі, на суху речовину, глюкози до 10%, мальтотріози— до 15%, вищих спиртів— до 10%, а мальтози ^— 68—72 %.

Часом виробляють мальтозну патоку із кукурудзяного борошна ферментами ячмінного солоду з наступним фільтруванням сиропів і виварюванням їх до вмісту сухих речовин не менше 78 %. Замість солоду може використовуватись ферментний препарат амілоризін ГЮх. Перед оцукрюванням крохмаль розріджують кислотним або ферментативним методом. До складу цієї патоки входить мальтоза.

Мальтозна патока містить не менше як 65 % редукуючих цукрів (у перерахунку на мальтозу) і має коричневий колір, солодкий солодовий присмак. її використовують для приготування солодких страв, пряників, деяких видів хлібобулочних виробів, дієтичного харчування і приготування дитячих сумішей.

Мальтозна патока з глюкозним еквівалентом 43^:—50 % як замінник цукру використовується в продуктах дитячого харчування.

34

2*+*

35

Мальтозні сиропи замість мальтозної патоки виробляють із крохмалю з допомогою біокаталізу, використовуючи дію а- і Р-амілаз. Застосування дерозгалуджуючих ферментів пуллуланази або ізо-амілази— дозволяє значно збільшити вихід мальтози і знизити вміст мальтоолігоцукрудів з більш високим ступенем ізомеризації. Для отримання сухого продукту мальтозу можуть виділяти кристалізацією або висушувати розчини після попереднього очищення.

Мальтозний сироп поліпшує структуру і зовнішній вигляд борошняних кондитерських виробів, сприяє збереженню вологості, поліпшує органолептичні показники і збільшує строк зберігання кондитерських виробів, сухих сніданків, попереджує кристалізацію цукру тощо. Це особливо цінно для виробників малогігрос-копічної карамелі.

Деякі види патоки випускають у сухому вигляді, в тому числі одержані методом розпилювального сушіння.

До низькооцукрених продуктів ферментативного гідролізу крохмалю належать: патока, одержана подвійним гідролізом крохмалю з використанням амілосубтиліну ГІОх. Може випускатись у порошкоподібному вигляді для приготування сухих сумішей для дитячого і дієтичного харчування.

Мальтодекстрини — низькооцукрені крохмальні гідролізати, які містять від 5 до 25 % редукувальних речовин, їх використовують у виробництві дитячих продуктів, як наповнювачі для пудингів, кондитерських виробів і штучного крему.

Технологія мальтодекстринів включає наступні операції: крохмальна суспензія, концентрацією 25—ЗО % з рН 6,0—6,3 обробляється ферментним препаратом Амілосубтилін ГІОх за температури 85°С із двократним дозуванням і проміжною термообробкою в умовах температури 125—130°С. Потім гідролізат очищують фільтруванням, знебарвлюють і піддають розпилювальному сушінню. За особливою температурною програмою готують зразки гельутворюючого мальтодекстрину із вмістом редукуючих речовин 5—10 %. В отриманих зразках мальтодекстринів визначають масову частку сухих речовин шляхом висушування, глюкозний еквівалент (ГЕ) — методом Лейна-Ейнона, а також розміщення поліцукридів за молекулярною масою методом високоефективної гель-хроматографії. Чим вищий ступінь розщеплення крохмалю, тим більше дрібних фракцій поліцукридів. Так, за ГЕ = 13—21 % основними є фракції з молекулярною масою від 5000 до 15 000 Да.

Мальтодекстрини широко використовуються як добавка або основних речовин у харчових продуктах в якості носіїв підсоло-

джуючих речовин, для гранулювання ароматизаторів і порошкоподібної кави, диспергуючих агентів, наповнювачів у супах, пудингах та інших.

Польські дослідники встановили доцільність застосування мальтодекстринів в якості замінників жиру. Завдяки цьому знижується енергетична цінність продукту без погіршення його структури і органолептичних властивостей. Разом з тим вони скорочують тривалість зберігання виробів, особливо за рахунок забруднення їх мікроорганізмами.

Серед мальтодекстринів окремо виділяється продукт з вмістом редукуючих речовин 5—8 %■—мальтин, який здатний утворювати подібні до жирів термореверсивні гелі, завдяки чому його можна використовувати замість частини олії і яєчного порошку у виробництві дієтичних майонезів, а також частини вершкового масла, в кремах для тортів і тістечок. Крем з мальтином має добрий смак, структуру, зберігає форму і малюнок. Мальтин використовується також у рецептурах помадних і пралінових цукерок та інших харчових продуктів.

Виробляють крохмальні сиропи, що являють собою продукти неповного гідролізу крохмалю. До їх складу входять декстрини, мальтоза, глюкоза. Співвідношення складових частин у кінцевому продукті залежить від ступеня гідролізу: чим повніше проводиться гідроліз, тим більше містить в сиропі глюкози і менше декстринів. Завдяки каталітичній дії кислоти під тиском, крохмаль перетворюється в оцукрювачах у декстрозу, мальтозу, маль-тотріозу, мальтотетрозу, а також у різні олігоцукриди. З використанням кислотно-ферментативної технології крохмальне молоко під дією кислоти піддається частково гідролізу до досягнення необхідного декстрозного еквіваленту (ДЕ) — міра визначення ступеня перетворення крохмалю в цукор у кукурудзяному сиропі з глюкозою. Із зростанням оцукрювання сиропи стають більш солодкими і менш в'язкими, легче зброджуються і характеризуються високою гігроскопічністю. Сиропи з меншим ступенем оцукрювання мають більшу в'язкість, затримують кристалізацію і діють як антиспінювачі. Стандартним вважається глюкозний сироп ДЕ 42 універсального використання. Сироп з високим ступенем оцукрювання ДЕ 50 характеризується більшою солодкістю і більш текучою консистенцію ніж стандартний, але тою ж здатністю сповільнювати кристалізацію. Підвищена текучість може бути корисна, наприклад, у рецептурах помадок, для наповнення шоколаду і для попереджування підтікання. Вважають, що кукурудзяні сиропи можна використовувати в технології високоцук-

36

37

ристих кондитерських виробів як регулятори кристалоутворення з повною заміною патоки, отримувати помаду дрібнокристалічної структури, сповільнювати процес черствіння помад.

Розроблено технологію вуглеводно-білкового концентрату з борошна шляхом його біоконверсії до глюкозного еквіваленту 25—34 % з наступним очищенням і висушуванням на вальцювальній сушарці. Цей продукт рекомендується застосовувати для дитячого харчування.

Глюкоза

Глюкоза — кінцевий продукт гідролізу крохмалю. Для виробництва харчових продуктів використовують глюкозу кристалічну і харчову.

Глюкоза кристалічна. В залежності від умов кристалізації може бути одержана з розчинів у гідратній (СбНігОб ' НгО) і ангід-ритній (СбНігОб) формах. Крохмаль, що використовується для виробництва глюкози, повинен містити мінімальну кількість білкових домішок. Гідроліз крохмалю здійснюється кислотно-ферментативним або подвійним ферментативним методом. Перед ферментативним оцукрюванням розріджують крохмальний клейстер з частковим гідролізом поліцукридів крохмалю. Для прискорення процесу використовують соляну кислоту (0,3—0,4 % сухих речовин крохмалю) або фермент (амілоеубтилін ГЮх; а-амілоза). Ферментне розрідження крохмалю дозволяє одержати 98 % продуктів гідролізату, з яких 94 % глюкози, тоді як кислотним — відповідно 94 і 92 %.

Для оцукрювання розрідженого крохмалю використовують препарати очищеної глюкоамілази: глюконігрін ГЮх і глюкоаза-морін Г20х, які каталізують розчеплення а-1,4— глюковидних зв'язків, починаючи від нередукуючого кінця поліцуридного ланцюга, у 15 разів слабкіше каталізує цей фермент розщеплення а-1,6 — зв'язків.

Після завершення гідролізу, фермент інактивують, а глюкозний сироп очищують нейтралізацією, фільтруванням, обробкою активованим вугіллям і повторним фільтруванням.

Очищений сироп випаровують в умовах пониженого тиску до концентрації 54-—56 %, обробляють свіжим активованим вугіллям, фільтрують і виварюють у вакуум-апаратах до концентрації 74,5—75 %. Після його охолоджують і направляють у каталізатор.

Кристалізація глюкози залежить від її концентрації в сиропі, наявності олігоцукридів, мінеральних речовин, переважно NaCl, азотних речовин та інших. Співвідношення між редукуючими цукрами і глюкозою залежить від способу гідролізу крохмалю. Наприклад, за кислотного гідролізу частка редукуючих речовин складає 90 %, у тому числі глюкози 85 % сухих речовин сиропу, тоді як за кислотно-ферментативного — 96 і 93 %, а за подвійного ферментативного— 98 і 95 %. В залежності від температури розчину глюкоза знаходиться в гідратній (15—45°С) або ангідридній (50—-80°С) формі. В насичених і перенасичених розчинах у стані рівноваги міститься 36—37 % а-глюкози і 63—64 % Р-глюкози. За температури 25°С а-глюкоза має розчинність 30,2 %, р-глюкоза — 72 %.

На швидкість кристалізації глюкози впливають такі фактори: концентрація глюкози в сиропі, температура, в'язкість сиропу, величина і кількість кристалів, інтенсивність переміщування, наявність домішок.

Високе перенасичення погіршує якість глюкози, сприяє утворенню неоднорідних кристалів, які важко відділяються на центрифугах від міжкристального розчину.

Кристалізацію розчину проводять, знижуючи температуру ут-фелю (суміш кристалів глюкози і міжкристального розчину) з 44 до 24°С, що забезпечує підтримання відповідних коефіцієнтів перенасичення.

Із збільшенням в'язкості сиропу швидкість дифузії глюкози знижується, збільшується товщина нерухомого шару біля граней кристалу. Це приводить до зниження швидкості кристалізації глюкози.

Сповільненню кристалізації сприяють також деякі поверхнево-активні речовини, які, адсорбуючись на поверхні кристалів, перешкоджають відкладанню на них глюкози.

Процес кристалізації глюкози проходить нормально, коли для затравки використовують 20—30 % готового утфелю. Швидкість кристалізації із внесенням дрібних кристалів буде вища, але під час центрифугування від них важче відділяється міжкристальний розчин. Тому стараються одержати утфелі з однорідними кристалами середнього розміру в кількості близько 45 %. За більш високої концентрації, внаслідок перемішування утфелю, кристали починають перетиратись. Інтенсивне переміщування сиропу із затравкою скорочує тривалість кристалізації.

В умовах швидкого переохолодження утфеля можуть випасти дрібні кристали («мука»). Готовий утфель являє собою розсипча-сту масу, що іскриться в процесі легкого перемішування.

38

39

Для виділення міжкристального розчину утфель направляють на центрифугування. Добре очищуються великі кристали глюкози правильної форми. Після відділення першого відтоку кристали глюкози промивають у барабані центрифуг конденсатом або пом'ягченою водою. Коли розчин, що виходить з центрифуги (другий відтік), стає майже безбарвним, промивання припиняють. Пробілена глюкоза має вологість 13—15%; у тому числі 10% вологості кристалізаційної і 3—5% — поверхневої.

Кристали гідратної глюкози сушать теплим повітрям (50— 55°С), що подається в барабанну сушарку. Більш високе нагрівання (60°С) може привести до плавлення кристалів. Гідратну глюкозу сушать до вологості 8,5—9 %, потім просіюють, пакують у внутрішній багатошаровий паперовий і зовнішній чистий мішок з тканини масою нетто по 40 кг. Зберігають на складах з відносною вологістю повітря не вище як 75 %.

Глюкозу гідратну випускають у вигляді білого кристалічного порошку, що проходить крізь сито з отворами діаметром 1,5 мм. Вона повинна мати солодкий смак, без стороннього присмаку. Розчин 20 г глюкози у 100 см³ води повинен бути прозорим, може мати легку опалесценцію. Вологість не повинна перевищувати 9 %; вміст редукуючих речовин у перерахунку на суху речовину — 99,5 %; вміст золи у перерахунку на суху речовину — не більше як 0,07 %; заліза — 0,004 %. Не допускається наявність вільних мінеральних кислот, миш'яку, солей важких металів (міді, олова, свинцю).

Розроблений спосіб отримання глюкози із целюлозовмісної сировини, переважно відходів пивного виробництва. Для цього використовують ячмінну або рисову дробину, яку направляють на екструзію. Отриманий екструдат піддають гідролізу ферментними препаратами Asp. Міх В 2000 або В 1 mix або целовірідином Г20 х. Глюкозу кристалічну використовують у медичній, харчовій та інших галузях промисловості. Строк зберігання її 1 рік.

Глюкоза харчова. На відміну від кристалічної готують, невідділяючи міжкристалічну рідину. Утфель заливають у форми, де він твердіє протягом 3 діб за температури 10—15°С. За цей час глюкоза частково підсихає і вологість її досягає 10—11 %. Одержаний твердий моногідрат глюкози подрібнюють, порошок просіюють, підсушують у сушарці повітрям до вологості не вище, як 9 % і пакують. Готовий продукт у вигляді білих кулькопо-дібних частинок моногідрату глюкози (не нижче 85 %) використовується для виготовлення кондитерських виробів, безалкогольних напоїв, морозива тощо.

Глюкозофруктозний сироп

Інтенсивний розвиток нового напрямку в науці про харчування — функціональне харчування — вимагає створення підсоло-джувачів нового покоління, які мають не тільки чистий солодкий смак, високі технологічні характеристики і безпечні, але й здатні проявляти функціональні властивості.

Внаслідок розвитку біотехнології розроблений багатостадійний процес одержання з крохмалю цінного продукту— глюко-зофруктозного сиропу (ГФС). Світове виробництво його досягає 6,6 млн т, з яких близько 85 % зосереджено у США, Японії та Канаді. У США ГФС активно витісняє рідкий цукор у промисловості і загальне виробництво його перевищує 5 млн т.

У 2005 р. в Дніпропетровську був введений в експлуатацію новий завод з комплексного переробітку зерна кукурудзи — ЗАТ «ИнтерКорн Корн Процессинг Индастри». Підприємство запропонувало ринку не тільки високоякісну крохмальну патоку але й сиропи з різним вуглеводним складом. Завдяки схемі подвійного ферментативного гідролізу гарантується широкий асортимент і висока якість глюкозних, мальтозних і глюкозно-фруктозних сиропів. Ці сиропи не містять цукрози, підсилюють смак і аромат натуральних компонентів. На перспективу до початку 2008 р. підприємство буде переробляти до 300 тис. т зерна кукурудзи на рік. У січні 2008 р. планують запустити вже третю чергу заводу, яка дозволить виробляти технологічно складний і поширений в світі продукт — глюкозофруктозний сироп 55. Частина сиропу буде випускатись у вигляді порошку.

Понад 55 % натуральних підсолоджуючих речовин, що виробляються у США, використовуються у вигляді кукурудзяного сиропу з високим вмістом фруктози, споживання якого на одну особу в країні складає 19,5 кг на рік. Для виготовлення такого сиропу в США щорічно переробляється 13,6 млн т зерна кукурудзи. З неї готують різноманітні продукти, у тому числі бродіння: етанол, органічні кислоти, амінокислоти, поліоли, а також трега-лозу і полімолочну кислоту.

Для виробництва ГФС використовують високоякісний крохмаль з вмістом білків не вище 0,4 %, у тому числі розчинних — до 0,03 %. Перед розрідженням суспензію розварюють, нагріваючи її за допомогою гострої пари до 85°С на протязі 25 с Розрідження може вестись одностадійно з використанням термостабільності а-амілази за температури 105—110°С, або у дві стадії

40

41

(85°С) з внесенням амілосубтиліну ГІОх. Після розрідження гідролізат містить 34—35 % СР, а його глюкозний еквівалент (ГЕ — відношення кількості редукуючих речовин у перерахунку на глюкозу до кількості сухих речовин продукту, виражене v відсотках)—18—20%.

Технологічна схема одержання ГФС включає такі операції:

СУСПЕНЗІЯ КРОХМАЛЮ (36-^0 % СР)

і РОЗРІДЖЕННЯ - а-АМІЛАЗА

і ОЦУКРЮВАННЯ <- ГЛЮКОАМІЛАЗА

і ФІЛЬТРУВАННЯ <- ПЕРЛІТ

і ЗНЕБАРВЛЕННЯ «- АКТИВОВАНЕ

ВУГІЛЛЯ

і ФІЛЬТРУВАННЯ

і ІОНООБМІННЕ ОЧИЩЕННЯ

і ВИПАРОВУВАННЯ

і *- NaOH

ПІДГОТОВКА ДО ІЗОМЕРИЗАЦІЇ +- MgC0₄*7H₂0

і <- NaHS0₃

ІЗОМЕРИЗАЦІЯ НА КОЛОНАХ З ГЛЮКОЗОІЗОМЕРОЗОЮ

і ІОНООБМІННЕ ОЧИЩЕННЯ

і ЗНЕБАРВЛЕННЯ <- АКТИВОВАНЕ

ВУГІЛЛЯ

і ФІЛЬТРУВАННЯ

і ВИВАРЮВАННЯ

4

ОХОЛОДЖЕННЯ

і ГЛЮКОЗОФРУКТОЗНИЙ СИРОП

42

Оцукрювання розрідженого крохмалю проводять за допомогою глюкоамілаз (глюконигрін Г20х, глюкоаваморін Г20х) з рН 4,5 і температурою 60°С у місткостях, де розчин перемішується і підігрівається протягом 48—-72 год. Процес оцукрювання закінчують після того як ГЕ становитиме 97—98 %, тобто 96—97 % глюкози на суху речовину.

Нерозчинні домішки (білки, клітковину тощо) відфільтровують з нанесенням на фільтрувальну поверхню фільтрувального порошку (перліт, кізельгур тощо). Розчинні домішки (азотні речовини, різні органічні і неорганічні сполуки) видаляють послідовним обробітком сиропу активованим вугіллям і іонообміном. Сироп послідовно пропускають крізь іонообмінні колони, які містять катіоніт-аніоніт-катіоніт-аніоніт.

Очищений глюкозний сироп до ізомеризації згущають випаровуванням за температури не вище як 60°С, поки вміст СР не стане 45—50 %. Одночасно із сиропу видаляють кисень, який ін-гібірує (сповільнює дію) ізомерази глюкози. Вміст азотистих речовин у сиропі допускається до 0,06 %, а іонів кальцію — I^х х 10~^бмоль/дм³' У зв'язку з тим, що іони кальцію знижують ефективність дії ферментів, їх нейтралізують додаванням іонів магнію.

Ізомеризацію глюкози здійснюють пропусканням сиропу крізь шар іммобілізованої (закріпленої на носії) глюкозоізомерази. Носіями є желатин у гранулах, полістирол, модифікована целюлоза, діоксид титану. Глюкозоізомеразу отримують з мікроорганізмів, наприклад, родини Streptomyces, Bacillus або Artrobacter. Завдяки цьому кількість фруктози у глюкозофруктозному сиропі досягає 42 % і отримують звичайний сироп (1 покоління). Крім того виробляють збагачений сироп, що включає 55—60 % фруктози (2 покоління) і високофруктозний з вмістом 90—95 % фруктози (З покоління). Світовий досвід показує, що глюкозно-фрукозний сироп може замінити в кондитерських виробах близько 20 % цукру. Завдяки цьому сиропу у цукерках, зефірі та інших виробах довго зберігається свіжість. Для отримання сиропу, що містить 45 % глюкози, іонообмінною хроматографією відділяють глюкозну фракцію, яку потім повертають на стадію ізомеризації. Фракцію, яка включає 90 % фруктози, змішують з початковим сиропом з таким розрахунком, щоб у готовому продукті містилось 55 % фруктози. Солодкість такого сиропу аналогічна показнику інвертного цукру.

За умови хімічної рівноваги неможливо ізомеризувати у фруктозу більш як 50 % глюкози, яка є в розчині. Ізомеризацію здійс-

43

нюють за температури 58—65°С, рН 7,5—8,2 протягом 20—24 год., що забезпечує накопичення близько 42 % фруктози в ізомеризованому сиропі.

Глюкозно-фруктозний сироп можуть випускати марок ГФС-5, ГФС-10, ГФС-20, ГФС-30, ГФС-42 (табл. 1.1).

Таблиця 1.1

ФІЗИКО-ХІМІЧНІІ ОРГАНОЛЕПТИЧНІ ПОКАЗНИКИ СИРОПІВ

ГФС-30

ГФС-20

ГФС-10

ГФС-5

Показники

71

71

71

71

Сухі речовини, %

>75

65-75

60-70

55-65

Декстрозний еквівалент DE, %

28-32

18-22

7-11

3-7

Фруктоза, %

35-45

30-38

>22

19-23

Глюкоза, %

17-23

32-28

>37

50-55

Мальтоза, %

10

<15

8-Ю

Мальтотриоза, %

10-15

12-15

Вищі цукри, %

83-88

69-74

60

48

Відносна солодкість

Глюкозно-фруктозний сироп марки ГФС-42 характеризується декстрозним еквівалентом 97, показником заломлення (20°С) — 14632—14656, кольоровістю (од. RBU) не більше початкова 25, після 30 діб (t 30°С) — 50. Він містить 70,5—71,5 % сухих речовин, до 0,6 мг/кг SCh, золи до 0,1. За органолептичними показниками ГФС-42 являє собою в'язку рідину, солодку без присмаку і запаху. У розрахунку на суху речовину сироп містить 42—43 % фруктози, 50—54 % глюкози, 2—3 % мальтози, 2 % мальтотрио-зи і 1 % вищих цукрів. Тривале зберігання сиропу здійснюється в ізольованих місткостях з нержавіючої сталі з підігрівом за температури 28—35°С.

Частину ГФС-42 концентрують до досягнення рівня сухих речовин 72% (ГФС-72). Він включає 42—43% фруктози і 51— 54 % глюкози, а решта 5 % цукрів представлені в основному ди-, трицукридами і вищими цукрами. Готовий сироп являє собою слабков'язку безбарвну рідину, без запаху із солодким, властивим і за солодкістю повністю відповідає цукровому розчину. Більшість ГФС підсилюють фруктові, цитрусові і пряні аромати, сприяють попередженню черствіння борошняних кондитерських виробів.

Розглянуті сиропи особливо ефективно використовують у виробництві варення, джему і цукатів.

ГФС обмежує процес набухання колоїдів борошна, тому з підвищенням кількості сиропу зменшується потреба в цукрі. Завдяки гігроскопічності фруктози, додавання ГФС підвищує гігроскопічність і здатність до набухання готових виробів, вони стають м'якими і розсипчастими, їх якість підвищується.

Глюкозно-фруктозний сироп також отримують з інулінвмісної сировини. У ньому значно зменшується частка глюкози і відповідно зростає частка фруктози до, 97 %. В інуліні присутні фрукта-ни зі ступенем полімеризації 1—34. де полімеризацію фруктанів здійснює фермент Р-(2,1)-фруктан 1-.фруктангідролаза (інуліна-* за), яка гідролізує полімер до фруктози і цукрози. Інулінази виявлені у мікроорганізмах (грибів, дріжджів, бактерій). Промислове значення мають гриби роду Aspergillus і дріжджі роду Kluy-veromiyces. Виділені також бактеріальні інулази, які характеризуються високою термостабільністю.

Фруктозокінцеві олігоцукриди (ФКО)

Фруктозокінцеві олігоцукриди являють собою суміш лінійних мальтоолігоцукридів, які закінчуються на редукувальному кінці P-D- фруктофуранозою і складаються переважно із глюкозилцук-рози, мальтозилцукрози і мальтоолігозилцукрози. Отримують цей продукт із суміші крохмалю з цукрозою трансглікозилюван-ням під дією цикломальтодекстринглюканотрансферази, яка продукується мікроорганізмами, переважно роду Bacillus. Внаслідок формуються в першу чергу низькомолекулярні сполуки — маль-тозилфруктоза і мальтотріозилфруктоза (близько 50 %). Вони не засвоюються стрептококами Str. Mutans, які є у ротовій порожнині, у порівнянні з традиційними цукрами, розклад яких, приводить до утворення кислот і глюканів, що зумовлюють розвиток карієсу. Отримана сировина використовуються для виготовлення продуктів дитячого харчування, жувальних гумок. Сироп фрук-тозокінцевих олігоцукридів не кристалізується, має приємні смакові властивості, стійкий до кислого середовища і під час термічного обробітку, попереджує поглинання вологи, затримує кристалізацію цукрози і лактози, попереджує ретроградацію крохмалю, добре поєднується з кислими, соленими і гіркими речовинами, вважається вдалим субстратом для бродіння, забезпечує відповідний об'єм, вологість і структуру випечених продуктів.

44

45

Сироп ФКО Olitose-FTO випускається з різною інтенсивності солодкості. Він має приємний м'який смак, містить у вуглеводному складі 11—15 % глікозилцукрози, 7—11 % мальтозилцук-рози і близько 40 % олігоцукридів з більш довгим ланцюгом.

Фруктоолігоцукриди(ФОЦ) — підсолоджувані з вираженою функціональною активністю. За хімічною структурою являють собою олігофруктозиди, в яких залишки Р", D-фруктофуранози сполучені між собою р-2,1—глікозидними зв'язками і мають на одному кінці ланцюга залишок а-глюкози, сполучений з фруктозою зв'язком а-1, 2. Основними компонентами їх є 1-кестоза, ніс-тоза і lF-фруктофуранозилністоза. ФОЦ дуже гігроскопічні, в'язкість у них трохи нижча, ніж у цукрози. Вони не сприяють розвитку карієсу, їх можна використовувати діабетикам, володіють пребіотичною дією, оскільки не засвоюються у верхніх відділах шлунково-кишкового тракту і їх селективно споживають біфідобактерії. В літературі наводяться дані, що ФОЦ пригнічують ріст гнилісної мікрофлори, сприяють нормалізації кров'яного тиску і рівня ліпідів у крові, поліпшують адсорбцію кальцію і магнію, підвищують імунітет. їх широко використовують як функціональні підсолоджувачі у виготовленні кондитерських виробів, сухих сніданків та інших харчових продуктів. В Японії рекомендована норма споживання ФОЦ складає 0,8 г/кг маси в день. Вони включені більш ніж у 500 традиційних японських продуктів і розглядається як важливий чинник збільшення тривалості життя і підтриманні здоров'я нації.

Розроблені технології отримання цукристих сиропів із кукурудзи, пшениці, ячменю, сорго, жита. Запропоновано технологію виробництва такого сиропу із пшеничної мучки, яку піддають ек-струдуванню, завдяки чому скорочується тривалість оцукрювання у зв'язку із забезпеченням повноти клейстеризації крохмалю.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Що являє собою крохмаль і які особливості його будови?

2. Які відмінні особливості зерен основних видів крохмалю під мікроскопом?

3. Які чинники впливають на властивості клейстерів і крохмальних драглів, їх стійкість під час зберігання?

4. Порівняйте властивості картопляного і кукурудзяного крохмалю.

5. Від чого залежить вихід і якість картопляного і кукурудзяного крохмалю?

6. Які технологічні операції найбільш суттєво впливають на якість картопляного і кукурудзяного крохмалю?

7. Що покладено в основу виділення пшеничного крохмалю і які властивості цього крохмалю зумовлюють застосування?

8. Чим відрізняються окремі сорти картопляного, кукурудзяного, пшеничного крохмалю між собою?

9. За якими властивостями відрізняються між собою окремі види модифікованого крохмалю і як це відображається на якості харчових продуктів?

10. Порівняйте споживні властивості основних видів патоки.

11. Чим відрізняються між собою відомі види глюкози?

12. Особливості виготовлення глюкозофруктозного і високо-фруктозного сиропів.

46

РОЗДІЛ

<| ^в * цукор