Como recurso renovable, el almidón se ha convertido en una importante materia prima para la industria. La producción actual de almidón de China ha alcanzado 1,5 millones de toneladas, el almidón y sus productos de procesamiento profundo se utilizan ampliamente en alimentos, textiles, papel, medicina, piensos, perforación de petróleo, fundición, construcción y otras industrias.

Debido a muchas propiedades inherentes del almidón original (insolubilidad en agua fría, pasta en ácido, calor, cizallamiento, etc.) limitaciones en las aplicaciones de almidón en la industria, con el fin de mejorar el rendimiento de almidón, ampliando su ámbito de aplicación, puede ser procesado a través de la física, química, enzimática y otros métodos para preparar almidón modificado, para cambiar las propiedades naturales del almidón, para aumentar su funcionalidad o la introducción de nuevas características para satisfacer las necesidades de desarrollo industrial.

El almidón pregelatinizado es un tipo de almidón modificado físicamente, también conocido como almidón α; es un tipo de gránulo de almidón cristalino poroso y no aparente que se obtiene por deshidratación rápida y secado después de que la pasta de almidón se haya dispersado y las moléculas de almidón estén demasiado retrasadas para reordenarse. Dado que el almidón pregelatinizado tiene una estructura porosa que rompe los enlaces de hidrógeno y posee las características de ser soluble en agua fría, buena estabilidad en agua fría y fuerte retención de agua, se utiliza en muchos sectores industriales.

Materia prima y método de preparación del almidón pregelatinizado

El almidón pregelatinizado es el almidón original calentado en presencia de cierta cantidad de agua o disolvente hidrófilo. El uso de agua o disolvente hidrófilo para hacer su ruptura del enlace de hidrógeno intermolecular, destruir su disposición regular de la estructura micelar, completamente pasta, y luego secar rápidamente a alta temperatura para obtener la ruptura del enlace de hidrógeno, poroso, sin cristalización obvia de partículas de almidón.

El proceso de pegado puede dividirse en tres etapas:

(1) Etapa de absorción de agua reversible.

La humedad entra en la parte amorfa del gránulo de almidón, el volumen se expande ligeramente, en este momento enfriamiento y secado, el gránulo puede ser restaurado, y el fenómeno de birrefringencia no se modifica;

(2) Etapa de absorción de agua irreversible.

Con el aumento de la temperatura, el agua en el almidón microcristalino intersticial, la absorción de agua irreversible, fenómeno de birrefringencia gradualmente difusa a desaparecer, también conocido como cristalización "disolución", gránulos de almidón hinchado al volumen original de 50 a 100 veces;

(3) La desintegración final de los gránulos de almidón, las moléculas de almidón todo en solución.

El almidón en pasta también se conoce como almidón alfaquímico.

Las materias primas para la producción de almidón pregelatinizado incluyen almidón crudo, como almidón de patata, almidón de batata, almidón de judía mungo, almidón de trigo, almidón de tapioca, almidón de maíz, almidón de maíz ceroso, almidón de avena, etc., así como almidón vegetal extraído de cultivos de semillas y almidón modificado químicamente, como almidón reticulado, almidón de maíz glutinoso modificado, etc.

En comparación con otros almidones pregelatinizados, el almidón pregelatinizado de patata tiene una fuerte adherencia y buenas propiedades de formación de película. El almidón de tapioca también se utiliza ampliamente en la producción de almidón pregelatinizado, por ejemplo, en 2002, Sheng et al. introdujeron el almidón de tapioca pregelatinizado modificado preparado por modificación química y luego pregelatinizado para obtener un rendimiento de almidón de tapioca pregelatinizado modificado, como viscosidad, longitud de estirado, resistencia viscosa, etc. más que el almidón de tapioca pregelatinizado de la marca Thai Flower de Tailandia, pero también mucho mejor que el almidón de tapioca pregelatinizado nacional.

La producción tradicional de almidón pregelatinizado consiste principalmente en calentar el almidón original para obtener la pasta de gránulos de almidón y, a continuación, secado rápido, trituración, tamizado y envasado. Específicamente utilizando la ruta del proceso: almidón y agua, una emulsión de almidón, una pasteurización, un secado, una trituración, un envasado. Los métodos de producción más utilizados para el método de secado de tambor y el método de extrusión, de los cuales el método de tambor es el más común. El método fue inventado en 1908 por el europeo Wulkank Supf, 1920 se aplica formalmente a la producción industrializada, mientras que el método de extrusión es generalmente aplicable al laboratorio cuatro.

1, método de secado en tambor

El método de secado de tambor también se conoce como método de tambor caliente. De acuerdo con la estructura del tambor es diferente, y se divide en un solo rodillo y doble rodillo de dos tipos. Tambor de doble rodillo girando al revés, el vapor en el calentamiento del tambor, de modo que la temperatura de la superficie del tambor hasta 150 ℃ ~ 180 ℃, la concentración de 40% o así la distribución de emulsión de almidón en la superficie del tambor, en la rotación del tambor para formar una capa delgada uniforme. Bajo la calefacción, el almidón comenzó a pegar, secado, hasta que la humedad se reduce a 5%, puede utilizar un raspador para pelar la capa de almidón, después de la trituración, tamizado, puede obtener almidón pre-pasteurizado.

El proceso de operación es la clave para preparar almidón pregelatinizado cualificado, como el espesor de la capa de almidón, la velocidad del tambor, la temperatura de la superficie del tambor, la humedad final del producto y otros parámetros afectarán a la calidad del almidón pregelatinizado. Con el fin de mejorar la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior de la película de recubrimiento de almidón y acelerar la transferencia de calor, la emulsión de almidón también puede ser precalentada con chorro o intercambiador de calor primero, y luego introducida en la superficie del tambor.

2、Método de extrusión por tornillo

Con la promoción y popularización de la tecnología de extrusión de tornillo en el procesamiento de alimentos, almidón pregelatinizado también puede ser producido por el método de extrusión. El almidón se humedece en primer lugar, por lo que su contenido de humedad de alrededor de 20%, introducido en la extrusora, la parte de calentamiento de la extrusora de la temperatura de hasta 120 ℃ ~ 200 ℃, la presión puede ser de hasta 3-10MPa.

El almidón es empujado hacia delante por el tornillo de la extrusora y liberado a través del orificio de varios milímetros de la extrusora. Debido a la diferencia de alta presión entre el interior de la extrusora y la atmósfera exterior, el almidón se hincha y se seca instantáneamente para lograr el efecto de pregelatinización. El proceso del método de extrusión por tornillo se caracteriza por la continuidad de la producción, el bajo consumo de energía, los bajos insumos y la sencillez del equipo; sin embargo, la viscosidad del producto final es inferior a la del método de secado por rodillo, lo que se debe a la ruptura del enlace glucosídico y de otra parte del enlace dentro de la molécula causada por el cizallamiento mecánico en el proceso de extrusión.

Propiedades del almidón pregelatinizado

El almidón natural tiene una estructura microcristalina, no se disuelve ni se hincha en agua fría y es insensible a la amilasa. El calentamiento del almidón natural con una cierta cantidad de agua puede hacer que se dañe la disposición regular de la estructura coloidal, se rompan los enlaces de hidrógeno intermoleculares. Las moléculas de agua en su estructura interna, cristalina desaparece, pierden fenómeno de birrefringencia, y susceptibles a la acción de la enzima, este proceso es la pasta de almidón. El almidón completamente pegado se seca y deshidrata rápidamente a alta temperatura, y se obtendrán gránulos de almidón con enlaces de hidrógeno rotos, forma porosa y sin fenómeno de cristalización evidente, es decir, almidón prepasteurizado.

El estudio de la estructura encontró que hay un gran número de estructuras submicrocristalinas en el almidón pregelatinizado, y estas estructuras submicrocristalinas se forman gradualmente con la disminución de la distancia media entre las cadenas moleculares de almidón durante el proceso de secado de la pasta de almidón. Debido a la formación de submicrocristales, la curva de difracción de rayos X del almidón pregelatinizado muestra una combinación de un pico de difracción cristalino difuso y un pico de difracción amorfo difuso.

El cambio de la pasta de almidón durante el proceso de secado de la preparación del almidón pregelatinizado, manifestado en la curva de difracción de rayos X, es un proceso de formación y separación de picos dobles. Entre ellos, el pico de difracción cristalina difusa es de ninguno a algunos, de pequeño a grande, y la posición del pico se mueve a la dirección de disminución del ángulo de difracción de acuerdo con la ley de difracción cristalina; mientras que el pico de difracción amorfa difusa es de grande a pequeño, y finalmente tiende a estabilizarse, y la posición del pico se mueve a la dirección de aumento del ángulo de difracción de acuerdo con la ley de difracción amorfa.

Como el almidón pregelatinizado tiene una estructura porosa que rompe los enlaces de hidrógeno, en comparación con el almidón original, tiene las características de alta dispersabilidad, alta absorción de aceite, alta tasa de hidratación, alta viscosidad y alto hinchamiento, que pueden aplicarse a los productos alimenticios. El rendimiento del almidón pregelatinizado puede medirse por la viscosidad, el tamaño de las partículas, el grado de pegajosidad, la blancura y el valor de pH, la fuerza de gel y la elasticidad. Los principales índices de rendimiento del almidón pregelatinizado utilizado para la alimentación son los siguientes:

1、Grado de pasta (grado α)

Se refiere a la proporción de almidón pregelatinizado en un cierto número de productos, y el valor del grado α afecta directamente a la calidad del producto. El grado α se determina mediante el método de birrefringencia y el método de análisis enzimático.

2、Tamaño de las partículas

El tamaño de partícula del almidón pregelatinizado afecta directamente a la viscosidad, rehidratación y acabado superficial del producto. En términos generales, el tamaño de partícula fina, el producto disuelto en agua para formar una pasta con una alta viscosidad de la pasta fría, baja viscosidad de la pasta caliente, el brillo de la superficie también es buena: pero la rehidratación es demasiado rápido, la organización no puede ponerse en contacto con el agua, lo que resulta en la dispersión desigual, propensos a fenómeno de aglomeración. Tamaño de partícula gruesa, el producto se disuelve en agua fría más lento, hay un tiempo de transferencia de agua es demasiado largo, por lo que el producto final debe ser controlado adecuadamente el tamaño de partícula. El tamaño de las partículas suele medirse por el método de tamizado.

3、Viscosidad

Diferentes variedades de materia prima de pasta de almidón debido a su diferente estructura de la cadena molecular, y tiene un valor de viscosidad diferente; la misma materia prima con diferentes métodos de producción de almidón pregelatinizado, su valor de viscosidad no es exactamente el mismo. En las mismas condiciones, el almidón de patata como materia prima para producir almidón pregelatinizado tiene la mayor viscosidad y una buena estabilidad. Normalmente, la viscosidad se mide con el viscosímetro Brabender y el viscosímetro tipo En.

Aplicación del almidón pregelatinizado en la industria alimentaria

1, en el proceso de pregelatinización, las moléculas de agua destruyen el enlace de hidrógeno de las moléculas de almidón, destruyendo así la estructura cristalina de las partículas de almidón, de modo que el run-up disuelto en agua, y por lo tanto fácil de ser la acción de la amilasa, propicio para la digestión humana y la absorción. Esta propiedad del almidón pregelatinizado puede utilizarse en la producción de alimentos para ancianos y lactantes.

2, el almidón pregelatinizado en la alimentación tradicional tiene ciertas ventajas de aplicación.

Algunos estudiosos han encontrado que la patata almidón pregelatinizado tiene buena viscoelasticidad, puede sustituir el gluten en la harina, a la harina de peso 8% añadido al almidón de trigo se puede producir mejor pan al vapor. De acuerdo con los informes de patentes de EE.UU., contendrá cadena recta amilosa almidón pregelatinizado añadido a la masa, puede mejorar sus propiedades morfológicas. Además, añadir la cantidad correcta de almidón pregelatinizado en los fideos, puede reducir la cabeza de fideos, y se puede cocinar rápidamente, especialmente el mejor efecto de fosfato de yuca reticulado almidón, la cantidad de 10%.

3、El almidón pregelatinizado tiene una fuerte retención de agua y puede utilizarse para mejorar la calidad de los productos horneados.

Al hacer la tarta, añadiendo cierta cantidad de almidón pregelatinizado, es fácil formar la masa al mezclar el polvo, y como el almidón pregelatinizado aumenta la absorción de agua y mejora la capacidad de producción de gas, hace que la tarta tenga buen volumen y aumenta la frescura y homogeneidad estructural del producto acabado, lo que hace que el producto sea esponjoso y tenga buena textura.

4、El almidón pregelatinizado tiene una buena estabilidad a la congelación y puede utilizarse para estabilizar la estructura interna de los alimentos congelados.

La adición de una cantidad adecuada de almidón pregelatinizado en los alimentos congelados puede evitar que el producto se agriete en el proceso de congelación y mejorar el rendimiento, reduciendo así el coste de producción.

Además, el almidón pregelatinizado tiene una buena viscoelasticidad y propiedades de mantenimiento de la forma, lo que puede mejorar la elasticidad de las bolas de masa, mantener la forma de las bolas de masa y ayudar a evitar el colapso de las bolas de masa.

5、El almidón pregelatinizado es una buena materia prima para alimentos de ocio como galletas de arroz y galletas finas, que es mejor que el almidón común.

La razón está hecha de pre-gelatinizado mezcla de almidón en blanco cuando parte del almidón ha absorbido el agua, la cocción, el agua de las partículas de almidón para escapar, lo que resulta en la expansión. Por otra parte, a veces, con el fin de lograr mejores resultados, también utilizará la desnaturalización sobre el almidón pregelatinizado.

6, almidón pregelatinizado se puede disolver en agua fría, la formación de una cierta viscosidad pasta de dispersión es buena, y tiene un efecto espesante y estabilizante, fácil de usar, por lo que es ampliamente utilizado en una variedad de alimentos de conveniencia. En el consumo de cocinar y calentar, y también tiene el efecto de espesamiento, mejorar el sabor; y en una variedad de pastas nutritivas, sopas instantáneas, mermeladas y relleno de pastel de manzana se aplican.

Por ejemplo, el uso de almidón pregelatinizado formulado cereal instantáneo, pasta de almendras, esencia de pollo, etc, con agua tibia se puede tomar para comer, por lo general en la mermelada y el relleno de pastel dulce dosis de 5% a 10%. Gel de almidón pregelatinizado tiene una cierta fuerza, en lugar de gel de pudín, en Europa y los Estados Unidos, el almidón pregelatinizado como material de base, añadir una cierta cantidad de azúcar de almidón, potenciadores de nutrientes, agentes saborizantes, etc hecho de polvo de pudín instantáneo es un alimento de conveniencia muy éxito de ventas.

7, el almidón pregelatinizado es altamente absorbente, la pasta y la viscoelasticidad son mayores, también se puede utilizar para los productos de la serie surimi, jamón, salchichas y otros productos alimenticios para mejorar la elasticidad, mejorar las propiedades de moldeo, y evitar la pérdida de agua. Si se añade un cierto porcentaje de almidón pregelatinizado al hacer las bolas de pescado, se puede utilizar como adhesivo y evitar la adherencia entre las bolas de pescado, y la estructura de las bolas de pescado, el color, el sabor y la textura se mejoran mucho, para que el producto sea completo y suave: pero la cantidad de aditivo es apropiada para 10% a 40%, y es fácil que envejezca si es demasiado.

El almidón pregelatinizado con solubilidad en agua fría, alta viscosidad y características de alta expansión, por lo que su uso es extremadamente amplio, los países extranjeros han sido ampliamente utilizados en la alimentación, la medicina, la industria química, piensos, fundición, perforación de petróleo, textil, papel y otras industrias. La industria de almidón pregelatinizado de China se está desarrollando rápidamente, la capacidad de producción anual actual ha alcanzado alrededor de 200.000 toneladas, pero debido a la producción de materias primas, equipos y tecnología, la calidad de la producción de almidón pregelatinizado de China ha estado por detrás del nivel avanzado internacional, tanto en términos de calidad del producto o la producción, son incapaces de satisfacer la demanda del mercado de China.

La selección de la materia prima del almidón pregelatinizado, los métodos y condiciones de pegado, otros ingredientes del alimento afectarán al efecto de pegado del almidón, y los diferentes alimentos tienen diferentes requisitos sobre la naturaleza del almidón pregelatinizado, como la viscosidad, la transmitancia, la congelación y descongelación, etc.; un excelente almidón pregelatinizado debe combinarse con los requisitos específicos para la preparación. Cómo mejorar la tecnología de producción de almidón pregelatinizado, mejorar la calidad del almidón pregelatinizado y promover aún más su aplicación en la industria alimentaria es de gran importancia para el desarrollo de la industria del almidón de China.