Применение крахмала в пищевой промышленности

Растения, являющиеся источниками крахмала, всегда были важной частью рациона питания человека, дающей 70-80% потребляемых калорий. Благодаря широкой распространённости этих растений, а также из-за низкой стоимости, лёгкости модификации и возобновляемости источников неудивительно, что нашлось много способов непищевого применения крахмала. В настоящее время крахмал используется в адгезивах, связующих, покрытиях, пенах, наполнителях, флокулянтах, пластиках, клеях и модификаторах вязкости.
Крупнейшим потребителем крахмалов является бумажная промышленность, получающая более 60% всего производимого крахмала. Ещё 15% использует пищевая промышленность и столько же - все остальные, вместе взятые, потребители. Адгезивы на основе крахмала составляют приблизительно 60% от общего количества натуральных адгезивов. В последние два десятка лет пластики на основе крахмала нашли применение в качестве упаковочных материалов, плёнок для мульчирования и составов для изготовления одноразовых изделий.

Пищевая промышленность является одним из крупнейших потребителей крахмала и крахмалопродуктов. Кроме того, большое количество крахмала продаётся в виде конечного продукта для домашнего использования. Крахмалы кассавы, саго и других тропических источников широко использовались до Второй мировой войны, но их потребление снизилось из-за разрушения мировой торговли. Для замены обычных крахмалов из незернового сырья попытались использовать крахмал восковидной кукурузы. В последние годы наблюдается увеличение интереса к крахмалу кассавы.

Немодифицированные и модифицированные крахмалы и глюкоза используются в пищевой промышленности с одной или несколькими из следующих целей:

  • Непосредственно как клейстеризованный крахмал, кисель и т.п.
  • В качестве загустителя, благодаря вязким свойствам (в супах, детском питании, соусах, подливах и т.д.)
  • Как наполнитель, входящий в состав твёрдого содержимого супов, пирогов
  • Как связующее для закрепления массы и предотвращения высыхания в процессе приготовления (колбасы и мясные продукты).
  • Как стабилизаторы, благодаря высокой способности крахмала удерживать влагу.


Функциональные свойства крахмалов, имеющие значение для пищевой промышленности приведены в таблицеCвойства крахмалов, важные для пищевых продуктов

Специфическая вязкость Вкусовые ощущения, скользкость, послевкусие
Жидкое кипение Характеристики суспензии
Устойчивость к обработке кислотой и механическому сдвигу Клейкость (адгезивность)
Стабильность при замораживании-оттаивании Кристалличность
Текстура и консистенция геля при различных температурах Нейтральный вкус
Прозрачность или матовость Долгий срок хранения
Устойчивость к условиям переработки Гигроскопичность
Спосоность удерживать жиры Цвет
Устойчивость геля к ретроградации Неслёживаемость
Блеск Диспергируемость или набухаемость в холодной воде
Свойства текучести гелей Набухаемость и устойчивость к набуханию
Способность стабилизировать эмульсии Плёнкообразующие свойства

Ниже даны примеры применения крахмала его производных в некоторых продуктах

Хлебобулочные изделия

Хотя крахмал и так является основным компонентом муки, искусство хлебопечения не только от оборудования для пекарен, но в большой степени зависит от характеристик белка муки. Крахмал используется в печенье, увеличивая объём и придавая хрусткость. В Малайзии тапиоковый крахмал используется в сладком и несладком печенье и сэндвичах в количестве 5-10% для смягчения текстуры, добавления вкуса и делать печенья не слипающимися. Применение глюкозы в некоторых сортах дрожжевого хлеба и хлебобулочных изделий обладает несомненными преимуществами, так как глюкоза напрямую усваивается дрожжевыми клетками, вследствие чего, ферментация проходит полнее и быстрее. Она, кроме того, придаёт золотистый цвет корочке и продлевает срок хранения хлеба.

Кондитерские изделия

Патока и глюкоза широко применяются в качестве подсластителей в кондитерских изделиях. Кроме этих широко распространённых в кондитерской промышленности крахмалопродуктов, в ней также используются нативные и модифицированные крахмалы для производства многих видов конфет, таких как желейные конфеты, ирис, твёрдые и мягкие жевательные резинки, карамель, помадка и рахат-лукум. Основное применение крахмала в кондитерской промышленности состоит в производстве карамелей, кондитерской массы и других видов сладостей как ингредиент и при изготовлении изделий из расплава или для посыпки сладостей, чтобы предотвратить их слипание. Глюкоза предотвращает кристаллизацию леденцовой карамели и снижает гигроскопичность конечного продукта.

Консервированные фрукты, джемы и пресервы

Последнее достижение в этой области заключается в частичном замещении сахарозы глюкозой или патокой, не содержащей диоксида серы. Это помогает поддерживать необходимое соотношение твёрдых веществ без добавления избыточного количества подсластителей и, таким образом, подчеркнуть натуральный вкус фруктов. При этом снижается также склонность варенья к засахариванию (кристаллизации сахаров).

Глутамат натрия

Глутамат натрия 1-замещённый широко используется во многих регионах в виде кристаллического порошка как усилитель вкуса в мясных и овощных блюдах, супах, соусах и подливах. Крахмал кассавы и меласса являются основными растительными материалами в производстве глутамата натрия в странах Дальнего Востока и Латинской Америки. Крахмал обычно гидролизуют до глюкозы кипячением с растворами соляной или серной кислот в закрытых конвертерах под давлением. Глюкозу отфильтровывают и превращают в глутаминовую кислоту путём микробиологического синтеза. Образованную глутаминовую кислоту очищают, фильтруют и воздействуют на неё каустической содой для получения глутамата натрия, который затем сентрифугируют и высушивают в сушильных барабанах. Конечный продукт обычно содержит не меньше 99% вещества. Для получения 1 т глутамата натрия требуется 2,4 т крахмала (тапиокового) или 7 т мелассы.

Карамельный сахар

Карамельный сахар является пищевым красителем, используется для подкрашивания алкогольных и безалкогольных напитков и других пищевых продуктов. Получают чаще из патоки, чем из сахарозы, благодаря меньшей стоимости. Если инвертированный сахар, сироп глюкозы и т.п. нагревать без добавления других веществ, получается материал, используемый для подкрашивания, однако если нагревание проводить в присутствии различных катализаторов, окрашивание гораздо интенсивнее, получается вещество более тёмного коричневого цвета, используемое для окрашивания многих пищевых продуктов и напитков. Для доведения процесса до состояния вещества, когда весь сахар разрушен без обугливания, требуется равномерное управляемое нагревание и перемешивание.

Глюкоза из крахмала: гидролиз крахмала

Глюкоза встречается в природе в сладких фруктах, например, в винограде, и в мёде. Она менее сладкая, чем сахароза (тростниковый или свекловичный сахар) и менее растворима в воде; однако, при использовании совместно с сахарозой, конечная сладость часто даже выше расчётной. Товарное производство глюкозы (глюкозных сахаров) из крахмала впервые было организовано во время войны Наполеона с Англией, когда Франция оказалась отрезанной от производителей сахара (сахарозы) в результате морской блокады. В середине 19 века быстрый прогресс этого производства происходил в США. В настоящее время глюкоза вырабатывается в виде сиропа или в виде твёрдого вещества. Физические свойства сиропа изменяются в зависимости от декстрозного эквивалента (ДЭ) и способа производства. Декстрозный эквивалент выражает количество альдегидных групп - редуцирующих концов - относительно чистой глюкозы в той же концентрации. В англоязычном варианте глюкозой (glucose) обычно называют сиропы, а сухой сахар - декстрозой (dextrose). Глюкоза, иногда называемая виноградным сахаром, является D-глюкозой, получаемой при полном гидролизе крахмала. В настоящее время для получения глюкозы применяют два промышленных способа: кислотный гидролиз и частичный кислотный гидролиз, за которым следует ферментация. www.cassavabiz.org