Являясь возобновляемым ресурсом, крахмал стал важным сырьем для промышленности. В настоящее время производство крахмала в Китае достигло 1,5 млн тонн, крахмал и продукты его глубокой переработки широко используются в пищевой, текстильной, бумажной, медицинской, кормовой, нефтебуровой, литейной, строительной и других отраслях промышленности.

Из-за многих присущих исходному крахмалу свойств (нерастворимость в холодной воде, паста в кислоте, тепло, сдвиг и т.д.), ограничивающих применение крахмала в промышленности, с целью улучшения характеристик крахмала, расширения сферы его применения, может быть обработан с помощью физических, химических, ферментных и других методов для приготовления модифицированного крахмала, для изменения природных свойств крахмала, повышения его функциональности или введения новых функций для удовлетворения потребностей промышленного развития.

Прежелатинизированный крахмал - это вид физически модифицированного крахмала, также известный как α-крахмал; это вид пористых, непрозрачных кристаллических крахмальных гранул, полученных путем быстрого обезвоживания и сушки после того, как крахмальная паста рассеивается и молекулы крахмала слишком поздно перестраиваются. Поскольку прежелатинизированный крахмал имеет пористую структуру с разрывом водородных связей и обладает такими свойствами, как растворимость в холодной воде, хорошая стабильность в холодной воде и сильное водоудержание, он используется во многих отраслях промышленности.

Сырье и способ приготовления прежелатинизированного крахмала

Прежелатинизированный крахмал - это исходный крахмал, нагретый в присутствии определенного количества воды или гидрофильного растворителя. Использование воды или гидрофильного растворителя приводит к разрыву межмолекулярных водородных связей, разрушает регулярное расположение мицеллярной структуры, полностью пасту, а затем быстро высушивает при высокой температуре, чтобы получить разрыв водородных связей, пористость, отсутствие очевидной кристаллизации частиц крахмала.

Процесс оклейки можно разделить на три этапа:

(1) Стадия обратимого поглощения воды.

Влага попадает в аморфную часть крахмальной гранулы, объем немного увеличивается, в это время охлаждение и сушка позволяют восстановить гранулу, а явление двулучепреломления остается неизменным;

(2) Стадия необратимого поглощения воды.

С повышением температуры вода попадает в микрокристаллический интерстиций крахмала, происходит необратимое поглощение воды, явление двулучепреломления постепенно размывается и исчезает, также известное как кристаллизация "растворение", гранулы крахмала разбухают до первоначального объема в 50-100 раз;

(3) Окончательный распад гранул крахмала, молекулы крахмала переходят в раствор.

После пасты крахмал также известен как альфа-химический крахмал.

Сырье для производства прежелатинизированного крахмала включает сырой крахмал, такой как картофельный крахмал, крахмал сладкого картофеля, крахмал бобов мунг, пшеничный крахмал, крахмал тапиоки, кукурузный крахмал, восковой кукурузный крахмал, овсяный крахмал и т.д., а также экстрагированный из семян растительных культур и химически модифицированный крахмал, такой как сшитый крахмал, модифицированный глютинизированный кукурузный крахмал и т.д.

По сравнению с другими прежелатинизированными крахмалами, картофельный прежелатинизированный крахмал обладает сильной адгезией и хорошими пленкообразующими свойствами. Крахмал тапиоки также широко используется в производстве прежелатинизированного крахмала, например, в 2002 году Шенг и др. представили модифицированный прежелатинизированный крахмал тапиоки, приготовленный путем химической модификации, а затем прежелатинизированный для получения модифицированного прежелатинизированного крахмала тапиоки с характеристиками, такими как вязкость, длина вытяжки, вязкостное сопротивление и т.д. больше, чем прежелатинизированный крахмал тапиоки марки Thai Flower, но также намного лучше, чем отечественный прежелатинизированный крахмал тапиоки.

Традиционное производство прежелатинизированного крахмала в основном заключается в нагревании исходного крахмала для получения пасты из крахмальных гранул, а затем быстрой сушке, измельчении, просеивании и упаковке. В частности, используется технологический маршрут: крахмал и вода, крахмальная эмульсия, пастеризация, сушка, измельчение, упаковка. Наиболее часто используются барабанный метод сушки и метод экструзии, из которых барабанный метод является самым распространенным. Метод был изобретен в 1908 году европейцем Вульканком Супфом, в 1920 году официально применен в промышленном производстве, в то время как метод экструзии применим, как правило, в четырех лабораториях.

1, метод барабанной сушки

Барабанный метод сушки также известен как метод горячего барабана. В соответствии с барабаном структура отличается, и делится на однороликовые и двухроликовые два вида. Двухроликовый барабан вращается в противоположную сторону, пар в барабан нагревается, так что температура поверхности барабана до 150 ℃ ~ 180 ℃, концентрация 40% или так распределение крахмальной эмульсии на поверхности барабана, в барабане вращения, чтобы сформировать равномерный тонкий слой. Под нагревом, крахмал начал пасты, сушки, пока влажность не снизится до 5%, вы можете использовать скребок, чтобы очистить слой крахмала, после дробления, просеивания, вы можете получить предварительно пастеризованный крахмал.

Процесс работы является ключом к подготовке квалифицированного прежелатинизированного крахмала, такие параметры, как толщина крахмального покрытия, скорость вращения барабана, температура поверхности барабана, конечная влажность продукта и другие параметры будут влиять на качество прежелатинизированного крахмала. Для того чтобы улучшить разницу температур внутри и снаружи пленки крахмального покрытия и ускорить теплопередачу, крахмальную эмульсию можно сначала подогреть струей или теплообменником, а затем ввести на поверхность барабана.

2、 Метод шнековой экструзии

С продвижением и популяризацией технологии винтовой экструзии в пищевой промышленности, предварительно желатинизированный крахмал также может быть произведен методом экструзии. Крахмал сначала смачивается, так что его влажность составляет около 20%, вводится в экструдер, экструдер нагревается до температуры 120 ℃ ~ 200 ℃, давление может достигать 3-10MPa.

Крахмал проталкивается шнеком в экструдер и выходит через отверстие экструдера диаметром несколько миллиметров. Благодаря высокой разнице давлений внутри экструдера и внешней атмосферы крахмал мгновенно набухает и высушивается, достигая эффекта предварительной желатинизации. Процесс шнековой экструзии характеризуется непрерывностью производства, низким энергопотреблением, малой потребностью и простотой оборудования, однако вязкость конечного продукта ниже, чем при роликовой сушке, что связано с разрывом гликозидной связи и других частей связи внутри молекулы под воздействием механического сдвига в процессе экструзии.

Свойства прежелатинизированного крахмала

Природный крахмал имеет микрокристаллическую структуру, не растворяется и не набухает в холодной воде, нечувствителен к амилазе. Нагревание натурального крахмала с определенным количеством воды может привести к нарушению регулярного расположения коллоидной структуры, разрыву межмолекулярных водородных связей. Молекулы воды попадают в его внутреннюю, кристаллическую структуру, исчезают, теряют явление двулучепреломления и становятся восприимчивыми к действию фермента, этот процесс и есть крахмальная паста. Полностью пассированный крахмал быстро высушивают и обезвоживают при высокой температуре, и получаются крахмальные гранулы с разорванными водородными связями, пористой формой и без явного явления кристаллизации, т.е. предварительно пастеризованный крахмал.

Исследование структуры показало, что в прежелатинизированном крахмале имеется большое количество субмикрокристаллических структур, которые образуются постепенно с уменьшением среднего расстояния между молекулярными цепями крахмала в процессе сушки крахмальной пасты. Вследствие образования субмикрокристаллов на рентгеновской дифракционной кривой прежелатинизированного крахмала наблюдается сочетание диффузного кристаллического дифракционного пика и диффузного аморфного дифракционного пика.

Изменение крахмальной пасты в процессе сушки при приготовлении прежелатинизированного крахмала, проявляющееся на рентгеновской дифракционной кривой, представляет собой процесс образования и разделения двух пиков. Среди них диффузный кристаллический дифракционный пик изменяется от отсутствия к некоторым, от малого к большому, и положение пика перемещается в направлении уменьшения угла дифракции в соответствии с законом кристаллической дифракции; в то время как диффузный аморфный дифракционный пик изменяется от большого к малому, и, наконец, имеет тенденцию к стабилизации, и положение пика перемещается в направлении увеличения угла дифракции в соответствии с законом аморфной дифракции.

Поскольку прежелатинизированный крахмал имеет пористую структуру с разрывом водородных связей, по сравнению с исходным крахмалом, он обладает такими характеристиками, как высокая дисперсность, высокая абсорбция масла, высокая скорость гидратации, высокая вязкость и высокая набухаемость, что позволяет использовать его в пищевых продуктах. Характеристики прежелатинизированного крахмала можно определить по вязкости, размеру частиц, степени клейстеризации, белизне и значению рН, прочности геля и эластичности. Основные показатели прежелатинизированного крахмала, используемого для производства продуктов питания, следующие:

1、 Степень пасты (α-степень)

Он обозначает долю прежелатинизированного крахмала в определенном количестве продуктов, и значение α-степени напрямую влияет на качество продукта. Степень α определяется методом двулучепреломления и методом ферментного анализа.

2、 Размер частиц

Размер частиц прежелатинизированного крахмала напрямую влияет на вязкость, регидратацию и качество поверхности продукта. Вообще говоря, мелкие частицы, продукт растворяется в воде, чтобы сформировать пасту с высокой вязкостью холодной пасты, низкой вязкостью горячей пасты, блеск поверхности также хорошо: но регидратация слишком быстро, организация не может быть в контакте с водой, что приводит к неравномерной дисперсии, склонной к явлению агломерации. Крупный размер частиц, продукт растворяется в холодной воде медленнее, есть время передачи воды слишком долго, поэтому конечный продукт должен быть правильно контролируется размер частиц. Размер частиц обычно измеряется методом просеивания.

3、 Вязкость

Различные сорта крахмальной пасты из-за разной структуры молекулярной цепи имеют разное значение вязкости; из одного и того же сырья при разных способах производства прежелатинизированного крахмала его значение вязкости не совсем одинаково. При одинаковых условиях картофельный крахмал как сырье для производства прежелатинизированного крахмала имеет наибольшую вязкость и хорошую стабильность. Обычно вязкость измеряется вискозиметром Брабендера и вискозиметром типа En.

Применение прежелатинизированного крахмала в пищевой промышленности

1, в процессе предварительной желатинизации молекулы воды разрушают водородные связи молекул крахмала, тем самым разрушая кристаллическую структуру частиц крахмала, так что крахмал растворяется в воде, и поэтому легко поддается действию амилазы, способствуя перевариванию и усвоению человеком. Это свойство прежелатинизированного крахмала может быть использовано при производстве продуктов питания для пожилых людей и младенцев.

2, прежелатинизированный крахмал в традиционных продуктах питания имеет определенные преимущества в применении.

Некоторые ученые обнаружили, что картофельный прежелатинизированный крахмал обладает хорошей вязкоупругостью, может заменить клейковину в муке, к муке массой 8% добавляют пшеничный крахмал, может быть получен лучший опарный хлеб. Согласно патентным отчетам США, содержащий прямую цепь амилозы прежелатинизированный крахмал, добавленный в тесто, может улучшить его морфологические свойства. Кроме того, добавление нужного количества прежелатинизированного крахмала в лапшу, может уменьшить головку лапши, и может быть приготовлена быстро, особенно лучший эффект от фосфата кассавы сшитого крахмала, в количестве 10%.

3、Прежелатинизированный крахмал хорошо удерживает воду и может быть использован для улучшения качества хлебобулочных изделий.

При приготовлении торта добавление определенного количества прежелатинизированного крахмала облегчает формирование теста при смешивании порошка, а поскольку прежелатинизированный крахмал увеличивает водопоглощение и улучшает газообразование, это придает торту хороший объем и повышает свежесть и структурную однородность готового продукта, что делает его пушистым и с хорошей текстурой.

4、Прежелатинизированный крахмал обладает хорошей стабильностью при замораживании и может использоваться для стабилизации внутренней структуры замороженных продуктов.

Добавление соответствующего количества прежелатинизированного крахмала в замороженные продукты позволяет избежать растрескивания продукта в процессе замораживания и улучшить выход, тем самым снижая себестоимость продукции.

Кроме того, прежелатинизированный крахмал обладает хорошей вязкоупругостью и свойством сохранения формы, что может повысить эластичность пельменей, сохранить их форму и помочь избежать разваливания пельменей.

5、Преджелатинизированный крахмал является хорошим сырьем для производства продуктов питания для отдыха, таких как рисовые крекеры и тонкие крекеры, которые лучше, чем обычный крахмал.

Причина заключается в заготовках из предварительно желатинизированной крахмальной смеси, когда часть крахмала впитала воду, при выпечке вода из частиц крахмала выходит, что приводит к расширению. Более того, иногда, чтобы добиться лучших результатов, также используют денатурацию над предварительно желатинизированным крахмалом.

6, предварительно желатинизированный крахмал может быть растворен в холодной воде, образование определенной вязкости пасты дисперсии является хорошим, и имеет загущающий и стабилизирующий эффект, прост в использовании, поэтому он широко используется в различных полуфабрикатов. При приготовлении и разогреве пищи, а также обладает эффектом загущения, улучшает вкус; а также применяется в различных питательных пастах, супах быстрого приготовления, джемах и начинках для яблочных пирогов.

Например, использование прежелатинизированного крахмала в виде каши быстрого приготовления, миндальной пасты, куриной эссенции и т.д., с теплой водой можно принимать в пищу, как правило, в джеме и сладкой начинке для пирогов дозировка от 5% до 10%. Прежелатинизированный крахмальный гель имеет определенную силу, вместо геля для пудинга, в Европе и США, прежелатинизированный крахмал в качестве основного материала, добавить определенное количество крахмального сахара, усилители питательных веществ, ароматизаторы и т.д. из порошка пудинга быстрого приготовления является очень бестселлером полуфабрикатов.

7, предварительно желатинизированный крахмал обладает высокой абсорбцией, пастообразностью и вязкоупругостью, может также использоваться для продуктов серии сурими, ветчины, колбасы и других пищевых продуктов для повышения эластичности, улучшения формовочных свойств и предотвращения потери воды. Если добавить определенный процент предварительно желатинизированного крахмала при изготовлении рыбных шариков, он может использоваться в качестве клея и предотвращать слипание между рыбными шариками, а структура рыбных шариков, цвет, вкус и текстура значительно улучшаются, так что продукт получается полным и гладким: но количество добавки подходит для 10% до 40%, и она легко стареет, если ее слишком много.

Прежелатинизированный крахмал обладает растворимостью в холодной воде, высокой вязкостью и высокими характеристиками расширения, так что его применение чрезвычайно широко, за рубежом широко используется в пищевой, медицинской, химической промышленности, кормах, литье, бурении нефтяных скважин, текстильной, бумажной и других отраслях. Китайская промышленность по производству прежелатинизированного крахмала быстро развивается, текущая годовая производственная мощность достигла около 200 000 тонн, но из-за производства сырья, оборудования и технологий, качество китайского производства прежелатинизированного крахмала отстает от международного передового уровня, как в плане качества продукции, так и в плане производства, не в состоянии удовлетворить спрос китайского рынка.

Выбор сырья для прежелатинизированного крахмала, методы и условия пассерования, другие ингредиенты в пищевых продуктах будут влиять на эффект пассерования крахмала, и различные продукты питания имеют различные требования к природе прежелатинизированного крахмала, такие как вязкость, пропускание, замораживание и оттаивание и т.д.; отличный прежелатинизированный крахмал должен сочетаться с конкретными требованиями к приготовлению. Как улучшить технологию производства прежелатинизированного крахмала, повысить качество прежелатинизированного крахмала и способствовать его дальнейшему применению в пищевой промышленности, имеет большое значение для развития крахмальной промышленности Китая.