En tant que ressource renouvelable, l'amidon est devenu une matière première importante pour l'industrie. La production actuelle d'amidon en Chine atteint 1,5 million de tonnes. L'amidon et ses produits transformés sont largement utilisés dans l'alimentation, les textiles, le papier, la médecine, les aliments pour animaux, le forage pétrolier, la fonte, la construction et d'autres industries.

En raison des nombreuses propriétés inhérentes à l'amidon original (insolubilité dans l'eau froide, pâte dans l'acide, la chaleur, le cisaillement, etc.) qui limitent les applications de l'amidon dans l'industrie, afin d'améliorer les performances de l'amidon et d'élargir son champ d'application, il est possible d'utiliser des méthodes physiques, chimiques, enzymatiques et autres pour préparer de l'amidon modifié, afin de modifier les propriétés naturelles de l'amidon, d'accroître sa fonctionnalité ou d'introduire de nouvelles caractéristiques afin de répondre aux besoins du développement industriel.

L'amidon prégélatinisé est une sorte d'amidon physiquement modifié, également connu sous le nom d'amidon α ; il s'agit d'une sorte de granule d'amidon poreux, cristallin non apparent, obtenu par déshydratation et séchage rapides après dispersion de la pâte d'amidon et lorsque les molécules d'amidon sont trop tardives pour être réarrangées. Étant donné que l'amidon prégélatinisé possède une structure poreuse qui rompt les liaisons hydrogène et qu'il présente les caractéristiques suivantes : soluble dans l'eau froide, bonne stabilité dans l'eau froide et forte rétention d'eau, il est utilisé dans de nombreux secteurs industriels.

Matière première et méthode de préparation de l'amidon prégélatinisé

L'amidon prégélatinisé est l'amidon d'origine chauffé en présence d'une certaine quantité d'eau ou de solvant hydrophile. L'utilisation d'eau ou de solvant hydrophile permet de rompre la liaison hydrogène intermoléculaire, de détruire l'arrangement régulier de la structure micellaire, de rendre l'amidon complètement pâteux, puis de le sécher rapidement à haute température afin de rompre la liaison hydrogène, de le rendre poreux et d'éviter la cristallisation évidente des particules d'amidon.

Le processus de collage peut être divisé en trois étapes :

(1) Stade d'absorption d'eau réversible.

L'humidité pénètre dans la partie amorphe du granule d'amidon, le volume est légèrement augmenté, à ce moment le refroidissement et le séchage, le granule peut être restauré, et le phénomène de biréfringence est inchangé ;

(2) Stade d'absorption irréversible de l'eau.

Avec l'augmentation de la température, l'eau pénètre dans l'interstice microcristallin de l'amidon, absorption irréversible d'eau, phénomène de biréfringence progressivement flou à disparaître, également connu sous le nom de cristallisation "dissolution", les granules d'amidon gonflent jusqu'à atteindre le volume initial de 50 à 100 fois ;

(3) La désintégration finale des granules d'amidon, les molécules d'amidon passent toutes en solution.

Après la pâte, l'amidon est également connu sous le nom d'amidon alpha-chimique.

Les matières premières pour la production d'amidon prégélatinisé comprennent l'amidon brut, tel que l'amidon de pomme de terre, l'amidon de patate douce, l'amidon de haricot mungo, l'amidon de blé, l'amidon de tapioca, l'amidon de maïs, l'amidon de maïs cireux, l'amidon d'avoine, etc., ainsi que l'amidon végétal extrait des cultures de semences et l'amidon chimiquement modifié, tel que l'amidon réticulé, l'amidon de maïs glutineux modifié, etc.

Comparé à d'autres amidons prégélatinisés, l'amidon prégélatinisé de pomme de terre a une forte adhérence et de bonnes propriétés de formation de film. L'amidon de tapioca est également largement utilisé dans la production d'amidon prégélatinisé ; par exemple, en 2002, Sheng et al. ont introduit l'amidon de tapioca prégélatinisé modifié préparé par modification chimique et ensuite prégélatinisé pour obtenir les performances de l'amidon de tapioca prégélatinisé modifié, telles que la viscosité, la longueur d'étirage, la résistance visqueuse, etc. plus élevées que l'amidon de tapioca prégélatinisé de la marque Thai Flower de Thaïlande, mais aussi bien meilleures que l'amidon de tapioca prégélatinisé national.

La production traditionnelle d'amidon prégélatinisé consiste principalement à chauffer l'amidon d'origine pour obtenir une pâte de granulés d'amidon, puis à procéder à un séchage rapide, à un broyage, à un tamisage et à un emballage. Plus précisément, le processus est le suivant : amidon et eau, émulsion d'amidon, pasteurisation, séchage, broyage et emballage. Les méthodes de production les plus couramment utilisées sont la méthode de séchage au tambour et la méthode d'extrusion, la méthode du tambour étant la plus courante. Cette méthode a été inventée en 1908 par l'Européen Wulkank Supf, 1920 formellement appliquée à la production industrialisée, tandis que la méthode d'extrusion est généralement applicable au laboratoire quatre.

1, méthode de séchage par tambour

La méthode de séchage par tambour est également connue sous le nom de méthode du tambour chaud. En fonction de la structure du tambour, on distingue deux types de tambours : le tambour à rouleau unique et le tambour à double rouleau. Le tambour à double rouleau tourne dans le sens inverse, la vapeur est introduite dans le tambour pour le chauffer, de sorte que la température de surface du tambour atteint 150 ℃ ~ 180 ℃, la concentration d'émulsion d'amidon de 40% ou plus est répartie sur la surface du tambour, dans la rotation du tambour pour former une couche mince uniforme. Sous l'effet du chauffage, l'amidon commence à se transformer en pâte, séchage, jusqu'à ce que l'humidité soit réduite à 5%, vous pouvez utiliser un grattoir pour décoller la couche d'amidon, après broyage, tamisage, vous pouvez obtenir de l'amidon pré-pasteurisé.

Le processus opérationnel est la clé de la préparation d'un amidon prégélatinisé de qualité. L'épaisseur de l'enrobage de l'amidon, la vitesse du tambour, la température de la surface du tambour, l'humidité finale du produit et d'autres paramètres affecteront la qualité de l'amidon prégélatinisé. Afin d'améliorer la différence de température entre l'intérieur et l'extérieur du film d'enrobage de l'amidon et d'accélérer le transfert de chaleur, l'émulsion d'amidon peut également être préchauffée à l'aide d'un jet ou d'un échangeur de chaleur, puis introduite dans la surface du tambour.

2、Méthode d'extrusion par vis

Avec la promotion et la popularisation de la technologie d'extrusion à vis dans la transformation des aliments, l'amidon prégélatinisé peut également être produit par la méthode d'extrusion. L'amidon sera d'abord mouillé, de sorte que sa teneur en humidité soit d'environ 20%, puis introduit dans l'extrudeuse, la partie chauffante de l'extrudeuse atteignant une température de 120 ℃ ~ 200 ℃, la pression pouvant aller jusqu'à 3-10MPa.

L'amidon est poussé vers l'avant par la vis de l'extrudeuse et libéré par l'orifice de plusieurs millimètres de l'extrudeuse. En raison de la différence de pression élevée entre l'intérieur de l'extrudeuse et l'atmosphère extérieure, l'amidon est instantanément gonflé et séché pour obtenir l'effet de prégélatinisation. Le processus d'extrusion à vis se caractérise par la continuité de la production, une faible consommation d'énergie, un faible apport et un équipement simple ; toutefois, la viscosité du produit final est inférieure à celle de la méthode de séchage à rouleaux, ce qui est dû à la rupture de la liaison glycosidique et d'autres parties de la liaison au sein de la molécule causée par le cisaillement mécanique dans le processus d'extrusion.

Propriétés de l'amidon prégélatinisé

L'amidon naturel a une structure microcristalline, ne se dissout pas et ne gonfle pas dans l'eau froide, et est insensible à l'amylase. Le chauffage de l'amidon naturel avec une certaine quantité d'eau peut endommager l'arrangement régulier de la structure colloïdale et rompre la liaison hydrogène intermoléculaire. Les molécules d'eau pénètrent dans sa structure interne, la structure cristalline disparaît, le phénomène de biréfringence s'estompe et l'amidon est sensible à l'action de l'enzyme ; ce processus constitue la pâte d'amidon. L'amidon complètement empâté est rapidement séché et déshydraté à haute température, et l'on obtient des granules d'amidon avec des liaisons hydrogène rompues, une forme poreuse et aucun phénomène de cristallisation évident, c'est-à-dire de l'amidon pré-pasteurisé.

L'étude de la structure a révélé qu'il existe un grand nombre de structures sous-microcristallines dans l'amidon prégélatinisé, et que ces structures sous-microcristallines se forment progressivement avec la diminution de la distance moyenne entre les chaînes moléculaires de l'amidon au cours du processus de séchage de la pâte d'amidon. En raison de la formation de sous-microcristaux, la courbe de diffraction des rayons X de l'amidon prégélatinisé présente une combinaison d'un pic de diffraction cristalline diffuse et d'un pic de diffraction amorphe diffuse.

La modification de la pâte d'amidon au cours du processus de séchage de la préparation de l'amidon prégélatinisé, qui se manifeste dans la courbe de diffraction des rayons X, est un processus de formation et de séparation de deux pics. Parmi eux, le pic de diffraction cristalline diffuse passe de zéro à quelques-uns, de petits à grands, et la position du pic se déplace dans la direction de l'angle de diffraction décroissant selon la loi de la diffraction cristalline ; tandis que le pic de diffraction amorphe diffuse passe de grands à petits, et tend finalement à se stabiliser, et la position du pic se déplace dans la direction de l'angle de diffraction croissant selon la loi de la diffraction amorphe.

Comme l'amidon prégélatinisé a une structure poreuse qui rompt les liaisons hydrogène, il présente, par rapport à l'amidon d'origine, les caractéristiques d'une grande dispersibilité, d'une forte absorption de l'huile, d'un taux d'hydratation élevé, d'une viscosité élevée et d'un gonflement important, ce qui peut être appliqué aux denrées alimentaires. Les performances de l'amidon prégélatinisé peuvent être mesurées par la viscosité, la taille des particules, le degré d'empâtage, la blancheur et la valeur du pH, la force du gel et l'élasticité. Les principaux indices de performance de l'amidon prégélatinisé utilisé dans l'alimentation sont les suivants :

1、Diplôme de collage (α-degré)

Il s'agit de la proportion d'amidon prégélatinisé dans un certain nombre de produits, et la valeur du degré α affecte directement la qualité du produit. Le degré α est déterminé par la méthode de la biréfringence et la méthode d'analyse enzymatique.

2、Taille des particules

La taille des particules d'amidon prégélatinisé affecte directement la viscosité, la réhydratation et l'état de surface du produit. D'une manière générale, si la taille des particules est fine, le produit se dissout dans l'eau pour former une pâte à haute viscosité à froid, à faible viscosité à chaud, la brillance de la surface est également bonne : mais la réhydratation est trop rapide, l'organisme ne peut pas être en contact avec l'eau, ce qui entraîne une dispersion inégale, sujette à un phénomène d'agglomération. La taille des particules grossières, le produit se dissout plus lentement dans l'eau froide, le temps de transfert de l'eau est trop long, le produit final doit donc être correctement contrôlé au niveau de la taille des particules. La taille des particules est généralement mesurée par la méthode du tamisage.

3、Viscosité

Les différentes variétés de matières premières de la pâte d'amidon sont dues à la structure différente de leur chaîne moléculaire et ont une valeur de viscosité différente ; la même matière première avec différentes méthodes de production d'amidon prégélatinisé, sa valeur de viscosité n'est pas exactement la même. Dans les mêmes conditions, la fécule de pomme de terre comme matière première pour produire de l'amidon prégélatinisé a la plus grande viscosité et une bonne stabilité. En général, la viscosité est mesurée à l'aide d'un viscosimètre Brabender et d'un viscosimètre de type En.

Application de l'amidon prégélatinisé dans l'industrie alimentaire

1, dans le processus de prégélatinisation, les molécules d'eau détruisent la liaison hydrogène des molécules d'amidon, détruisant ainsi la structure cristalline des particules d'amidon, de sorte que le run-up est dissous dans l'eau, et donc facile à être l'action de l'amylase, propice à la digestion et à l'absorption par l'homme. Cette propriété de l'amidon prégélatinisé peut être utilisée dans la production d'aliments pour les personnes âgées et les nourrissons.

2, l'amidon prégélatinisé dans l'alimentation traditionnelle présente certains avantages d'application.

Certains chercheurs ont constaté que l'amidon prégélatinisé de pomme de terre possède une bonne viscoélasticité, qu'il peut remplacer le gluten dans la farine et que le poids de la farine 8% ajouté à l'amidon de blé permet de produire un meilleur pain cuit à la vapeur. Selon les rapports de brevets américains, l'amidon prégélatinisé contenant de l'amylose à chaîne droite ajouté à la pâte peut améliorer ses propriétés morphologiques. En outre, l'ajout d'une quantité adéquate d'amidon prégélatinisé dans les nouilles permet de réduire la tête des nouilles et de les cuire rapidement. L'amidon réticulé au phosphate de manioc, la quantité de 10% en particulier, donne les meilleurs résultats.

3、L'amidon prégélatinisé a une forte rétention d'eau et peut être utilisé pour améliorer la qualité des produits de boulangerie.

L'ajout d'une certaine quantité d'amidon prégélatinisé dans la préparation d'un gâteau facilite la formation d'une pâte lors du mélange de la poudre, et comme l'amidon prégélatinisé augmente l'absorption d'eau et améliore la capacité de production de gaz, il confère au gâteau un bon volume et augmente la fraîcheur et l'homogénéité structurelle du produit fini, ce qui rend le produit moelleux et lui donne une bonne texture.

4、L'amidon prégélatinisé présente une bonne stabilité à la congélation et peut être utilisé pour stabiliser la structure interne des aliments congelés.

L'ajout d'une quantité appropriée d'amidon prégélatinisé dans les aliments surgelés permet d'éviter la fissuration du produit au cours du processus de congélation et d'améliorer le rendement, réduisant ainsi le coût de production.

En outre, l'amidon prégélatinisé possède une bonne viscoélasticité et de bonnes propriétés de maintien de la forme, ce qui permet d'améliorer l'élasticité des boulettes, de maintenir leur forme et d'éviter qu'elles ne s'affaissent.

5、L'amidon prégélatinisé est une bonne matière première pour les aliments de loisir tels que les crackers de riz et les crackers minces, qui est meilleure que l'amidon ordinaire.

La raison en est que le mélange d'amidon prégélatinisé est vide lorsqu'une partie de l'amidon a absorbé de l'eau ; la cuisson permet à l'eau des particules d'amidon de s'échapper, ce qui entraîne une dilatation. En outre, pour obtenir de meilleurs résultats, on utilise parfois la dénaturation de l'amidon prégélatinisé.

6. L'amidon prégélatinisé peut être dissous dans l'eau froide, la formation d'une pâte de viscosité dispersée est bonne, et a un effet épaississant et stabilisant, facile à utiliser, de sorte qu'il est largement utilisé dans une variété d'aliments prêts à l'emploi. Dans la consommation de la cuisson et du chauffage, il a également l'effet d'épaissir, d'améliorer le goût ; et dans une variété de pâtes nutritives, de soupes instantanées, de confitures et de garniture de tarte aux pommes sont appliquées.

Par exemple, l'utilisation d'amidon prégélatinisé formulé dans des céréales instantanées, de la pâte d'amande, de l'essence de poulet, etc., avec de l'eau chaude peut être consommée, généralement dans le dosage de confiture et de garniture de tarte sucrée de 5% à 10%. Le gel d'amidon prégélatinisé a une certaine force, au lieu du gel de pudding, en Europe et aux États-Unis, l'amidon prégélatinisé comme matériau de base, ajoute une certaine quantité de sucre d'amidon, d'exhausteurs de nutriments, d'agents aromatisants, etc.

7, l'amidon prégélatinisé est très absorbant, la pâte et la viscoélasticité sont plus élevées, il peut également être utilisé pour les produits de la série surimi, le jambon, la saucisse et d'autres produits alimentaires pour renforcer l'élasticité, améliorer les propriétés de moulage et empêcher la perte d'eau. Si vous ajoutez un certain pourcentage d'amidon prégélatinisé lorsque vous fabriquez des boulettes de poisson, il peut être utilisé comme adhésif et empêcher l'adhérence entre les boulettes de poisson, et la structure des boulettes de poisson, la couleur, le goût et la texture sont grandement améliorés, de sorte que le produit est plein et lisse : mais la quantité d'additif est appropriée pour 10% à 40%, et il est facile de vieillir s'il est trop élevé.

L'amidon prégélatinisé a une solubilité dans l'eau froide, une viscosité élevée et des caractéristiques d'expansion élevées, de sorte que son utilisation est extrêmement large. Les pays étrangers l'ont largement utilisé dans l'alimentation, la médecine, l'industrie chimique, les aliments pour animaux, la coulée, le forage pétrolier, le textile, le papier et d'autres industries. L'industrie chinoise de l'amidon prégélatinisé se développe rapidement, la capacité de production annuelle actuelle a atteint environ 200 000 tonnes, mais en raison de la production de matières premières, de l'équipement et de la technologie, la qualité de la production chinoise d'amidon prégélatinisé est en retard par rapport au niveau international avancé, tant en termes de qualité du produit que de production, et n'est pas en mesure de répondre à la demande du marché chinois.

La sélection des matières premières de l'amidon prégélatinisé, les méthodes et conditions d'empâtage, les autres ingrédients de l'aliment affecteront l'effet d'empâtage de l'amidon, et différents aliments ont des exigences différentes sur la nature de l'amidon prégélatinisé, telles que la viscosité, la transmittance, la congélation et la décongélation, etc. L'amélioration de la technologie de production de l'amidon prégélatinisé, l'amélioration de la qualité de l'amidon prégélatinisé et la promotion de son application dans l'industrie alimentaire revêtent une grande importance pour le développement de l'industrie chinoise de l'amidon.