Технологическая схема получения крахмальной патоки

Крахмальная патока – это продукт неполного гидролиза крахмала разбавленными кислотами и амилолитическими ферментами. Патока представляет собой бесцветную или слегка желтоватую, очень вязкую жидкость со сладким вкусом. Сладость ее в 3-4 раза ниже сладости сахарозы. В зависимости от степени гидролиза крахмала патока содержит различное количество глюкозы, мальтозы и декстринов – в этом заключается специфичность ее использования в качестве дополнительного сырья при получении отдельных видов пищевой продукции.

Патока используется в качестве антикатализатора при получении карамели, при варке варенья, фруктовых сиропов, повидла, для загущения ликеров, для подслащивания безалкогольных напитков.

В зависимости от назначения крахмальную патоку вырабатываю трех видов: карамельную (К), карамельную низкоосахаренную (КН) и глюкозную высокоосахаренную (ГВ).

При повышенном содержании редуцирующих веществ патока теряет антикристаллизационные свойства. Поэтому глюкозная высокоосахаренная патока применяется как сахаристое вещество при производстве варенья, фруктовых консервов, хлебобулочных изделий и т.д.

Патоку получают путем гидролиза крахмала соляной кислотой или при помощи ферментов.

Технологическая схема получения патоки включает в себя следующие стадии производства: подготовка крахмала к гидролизу; гидролиз крахмала; нейтрализация гидролизатов; фильтрование сиропов; обесцвечивание фильтрованных сиропов адсорбентами; уваривание жидких сиропов до густых; уваривание густых сиропов до патоки и охлаждение патоки.

Рассмотрим более подробно отдельные стадии технологической схемы.

Подготовка крахмала к гидролизу. Сырье, поступающее на производство патоки должно содержать минимальное количество примесей. Обычно перерабатывается крахмал, поступающий с различных предприятий, поэтому его подвергают очистке по такой же технологической схеме, что и при выработке сухого крахмала.

Гидролиз крахмала. Его проводят в присутствии катализатора кислотным, кислотно-ферментативным или ферментативным способом. В любом случае процесс гидролиза включает стадии клейстеризации крахмала, разжижения крахмального клейстера и его осахаривание. Клейстеризация начинается с ослабления и разрыва связей между макромолекулами амилозы и амилопектина, нарушения структуры крахмальных зерен и образования гомогенной массы с высокой вязкостью. Под действием катализатора длинные цепочки молекул крахмала разрываются. Образуются продукты с различной молекулярной массой, вязкость клейстера снижается – происходит его разжижение, идет дальнейший разрыв молекул крахмала вплоть до глюкозы.

Кислотный гидролиз крахмала проводится в конвекторах периодического действия или осахаривателях непрерывного действия. Гидролиз ведут при температуре 140-145 ⁰С. Соляная кислота дозируется из расчета 0,1-0,12 % газа НСl к массе сухих веществ перерабатываемого сырья. Величина рН гидролизуемой массы должна быть 1,8-2,2. Заваривание крахмала ведут при избыточном давлении. Процесс осахаривания крахмала длится несколько минут. Контроль за процессом осуществляют по окраске отбираемых проб с йодом. Не всегда удается достичь полного осахаривания крахмала, поэтому для проведения гидролиза крахмала целесообразно использовать ферменты.

Кислотно-ферментативный гидролиз крахмала. Суспензию крахмала подкисляют соляной кислотой до рН 1,8-2,5 и подают в непрерывнодействующий осахариватель, где ее нагревают до 140 ⁰С в течение 5 минут, после чего кислоту нейтрализуют раствором кальцинированной соды до рН 6,0-6,5. Продукт охлаждают до 85 ⁰С и добавляют раствор α-амилазы. В качестве разжижающего вещества используют ферментный препарат амилосубтилин Г10х. Осахаривание его проводят также с использованием ферментов. Инактивируют фермент нагреванием продукта при 80 ⁰С в течение 20 минут.

Ферментативный гидролиз. При использовании ферментативного разжижения крахмала в 30-35 % суспензию крахмала вводят раствор кальцинированной соды до рН 6,0-6,5, раствор бактериальной α-амилазы и ее стабилизаторы СаО или Са(ОН)₂.

Смесь подогревают острым паром до 85 ⁰С – выдерживают 1,5 часа, после чего подогревают до 140 ⁰С в течение 5 минут для улучшения фильтрационных свойств. Температуру разжиженного крахмала снижают до 60 ⁰С и проводят осахаривание амилоглюкозидазой.

Нейтрализация гидролизатов. Цель нейтрализации – прекращение гидролиза крахмала по достижении заданной степени осахаривания, перевод свободных минеральных кислот, недопустимых в пищевых продуктах, в безвредные соли и создание оптимальных условий для дальнейшей очистки сиропов от примесей.

Гидролизаты, осахаренные с помощью соляной кислоты нейтрализуют только содой.

Поваренная соль, которая образуется в нейтрализованном сиропе (0,25 % к массе сухих веществ) не сказывается на вкусе патоки и не ухудшает ее качество.

Нейтрализацию проводят при интенсивном перемешивании, в специальных нейтрализаторах. Конструкция должна обеспечивать быстрое смешивание соды с кислотой и улавливание капель сиропа из отходящих паров.

Подготовка сиропа к фильтрованию. Промышленные гидролизаты паточного производства содержат от 0,9 до 1,9 % взвешенных частиц. Чтобы облегчить процесс фильтрования некоторую часть примесей предварительно выделяют путем отстаивания сиропов в специальных отстойниках.

Фильтрование сиропов. Для более полного выделения взвесей гидролизат фильтруют. Фильтрование проводят на вакуум-фильтах, работающих с микросъемом осадка или автоматических фильтрах-прессах. Фильтрование проводят при температуре гидролизатов 75-80 ⁰С и давлении 0,3-0,5 МПа.

Обесцвечивание фильтрованных сиропов адсорбентами. Целью очистки паточного сиропа адсорбентами является полное его обесцвечивание, устранение запаха и удаление примесей.

В качестве адсорбентов применяют активированный уголь, который удаляет из раствора красящие вещества, золу, соли железа, коллоидные и азотистые вещества, жир и жирные кислоты. Порошкообразный активированный уголь используют в виде водной суспензии концентрацией 25 %, ее вводят в сироп постепенно при температуре сиропа 65-70 ⁰С при постоянном перемешивании. После обработки адсорбент удаляют фильтрованием сиропов.

Сиропы можно очищать также гранулированными углями.

Уваривание жидких сиропов до густых. С этой целью используют выпарные аппараты различных конструкций. Но наибольшее распространение получили выпарные аппараты вертикального типа (ВВ). Перед первым корпусом сироп подогревают до температуры 97 ⁰С, температура кипения сиропа в этом корпусе 100 ⁰С, соответственно во втором корпусе – 86 ⁰С, а в третьем – 67,7 ⁰С.

Уваривание густых сиропов до патоки. Очищенный густой сироп концентрацией сухих веществ 55-57 % уваривают в вакуум-аппаратах до патоки с содержанием сухих веществ не менее 78 %. Процесс уваривания ведут при температуре не выше 60 ⁰С в течение 50-55 минут.

Охлаждение патоки. Охлаждение патоки проводят в специальных холодильниках, которые представляют собой теплообменник, внутри которого размещены змеевики с циркулирующей в них холодной водой. Горячая патока, проходя между трубами змеевиков, охлаждается и самотеком выходит в сборник. Затем патоку фасуют и хранят.