Technologie škrobu v předmětu Potravinářské a biochemické technologie

Transkript

1 Technologie škrobu v předmětu Potravinářské a biochemické technologie

2 Struktura škrobu Amylosa redukující zbytek

3 po jednotkách Struktura škrobu

4 amylosa; (ne)přerušovaná šroubovice 1 závit je 6 molekul glukosy; inkorporace jódu modrý barevný chromofor Struktura škrobu

5 amylopektin Struktura škrobu

6 Vlastnosti Vlastnost Amylosa Amylopektin Počet glukosových jednotek obilné škroby ; bramorový až Molární hmotnost Glykosidické vazby převážně (1,4)- -D- (1,4)- -D-, (1,6)- -D- Reakce s jódem barva modrá barva červenofialová Náchylnost k retrogradaci velká malá Produkty působení -amylasy maltosa maltosa, - hraniční dextrin Produkty působení D-glukosa D-glukosa glukoamylasy Tvar molekuly v podstatě lineární rozvětvený Obsah P (%) 0,03 0,2

7 Bobtnání zrn adsorpce vody do zrn, s tím spojené malé zvětšení objemu zrn Mazovatění po dosažení teploty cca 60 C rozrušování mezimolekulárních vodíkových můstků prudké zvětšování objemu zrn amylosa difunduje do roztoku se zvyšující teplotou pokračuje hydratace, zrna ztrácejí integritu (praskání), mizí polarizační kříž rozmezí teplot C nad teplotou mazovatění hydratace pokračuje natolik, že vodíkové můstky jsou zpřetrhány a dochází k desintegraci zrna

8 Ochlazování vzniká škrobový gel: spojitá, pevná trojrozměrná síť, obsahující velké množství vody, viskozita roste (viskózní pasty) Retrogradace škrobový gel po čase mění strukturu a reologické vlastnosti, vznik dvoufázového systému pevná látkakapalina další tvorba intermolekulárních vodíkových vazeb (přednostně u amylopektinu)

9 Fyzikální a fyzikálně chemické vlastnosti (suchého) škrobu Velikost zrn škrobu (bramborový μm, pšeničný 2-10 μm, μm) Hustota 1600 kg/m 3, při rovnovážné vlhkosti 1500 kg/m 3 Sypná hmotnost při 20 % vlhkosti 650 kg/m 3 Hygroskopická látka (rovnovážná vlhkost: bramborový 21 %, pšeničný 14 %); část vody tzv. krystalická (pevně vázaná), část fyzikálně adsorbovaná nebo kapilární. Nerozpustný ve studené vodě, rozpustný částečně v dimethylsulfoxidu.

10 Reologické vlastnosti viskozimetry: Höplerův, rotační (popis) viskogram z Brabenderova viskografu»1 pšeničný škrob, 2 bramborový škrob, 3 kukuřičný škrob

11 Škrobárny v ČR bramborové škrobárny: AMYLEX Radešínská Svratka s.r.o. (Žďár nad Sázavou) t Škrobárny Pelhřimov a.s t LyckebyAmylexa.s. Horažďovice t Naturamyl a.s. Havlíčkův Brod (Hamry, Pohledští Dvořáci) t pšeničné škrobárny Amylon a.s. Havlíčkův Brod Krnovská škrobárna s.r.o. Škrobárny Pelhřimov a.s. provoz Batelov

12 Výroba škrobu - Martin vypírání škrobu z hustého těsta

13 Schéma technologie výroby bramborového škrobu

14 Výrobky ze škrobu: produkty frakcionace škrobu (amylosa, amylopektin) termicky modifikované (extrudované) škroby dextriny (chemicky) modifikované škroby substituované škroby hydrolyzáty škrobu

15 Použití výrobků ze škrobu: mlékárenský průmysl pekárenský průmysl výroba cukrovinek masný a konzervárenský průmysl ostatní potravinářské použití jiná průmyslová odvětví 50 % potravinářství 30 % papírenství 10 % chemický průmysl 10 % ostatní

16 Modifikované škroby: chemicky degradované enzymově degradované oxidované termicky modifikované a extrudované

17 Oxidační činidla Oxidace škrobu I COOH COOH COOH OH COOH II III IV COOH COOH spojena vždy s určitou depolymerací

18 Použití oxidovaného škrobu E 1404 oxidace oxidace roztokem NaClO Moramyl OXB = bramborový v papírenství (klížení, vytvrzování, úprava povrchu pro tisk, natírání papíru ) % aplikací Moramyl OXP = pšeničný -při výrobě sádrokartonových desek Další použití: zahušťovadlo, stabilizátor, kuchyňské koření, želé v cukrovinkách, mražené krémy, zlepšuje vaznost těsta, obalování ryb a masa, pomocná látka ve farmacii, textilní průmysl (šlichtování vlákno předtím, než jde na tkaní se obalí, apretury, tisk), škrobení prádla, zlepšení mechanických vlastností kůže, izolace

19 Substituované škroby ethery estery zesítěné škroby Lze upravit následující vlastnosti škrobů: -hydratační vlastnosti (rozpustnost) - retrogradaci - disperzní stabilitu (reologické vlastnosti) - chemické vlastnosti

20 Estery škrobu

21 E 1410 Fosforečnanový monoester škrobu (monoškrobfosfát) rozpustný za studena (i při relativně nízkém stupni substituce 0,02-0,1) při vzniku viskózních roztoků s dobrou disperzní stabilitou, které mají anionaktivní charakter Moramyl E = pšeničný - vysoká vaznost vody, konzervárenství, kečupy, pomazánky atd. Moramyl EB = bramborový -při výrobě zmrzlin, kečupů, majonéz, dressingů

22 E 1450 Škrobový oktenyljantaran (oktenylsukcinát) sodný - zahušťovadlo, stabilizátor TRECOMEX TWELVE, TRECOMEX TWELVE 02: - zlepšují konzistenci paštik, masových konzerv nebo masových směsí - zvyšují vaznost tuku ve výrobku - zlepšují ekonomiku výroby (nahrazují žloutky) OPASET 2070: - palačinky, těstoviny - podporuje elasticitu těsta - vytváří povrch odpuzující vlhkost

23 Škrobové ethery společným znakem je etherický charakter vazby substituentu na molekulu škrobu otevírání oxiranových kruhů, nukleofilní substituce, alkylace (Williamsonova syntéza); adice na nenasycené sloučeniny (Michealisova syntéza)

24 E 1440 Hydroxypropylškrob (hydroxypropylether škrobu) - zahušťovadlo, stabilizátor tor O (škrob)-oh + HC 3 CH propylenoxid CH 2 (škrob)-o-ch-ch 2 -OH CH 3

25 Zesítěné škroby vznikají esterifikační nebo etherifikační reakcí, přičemž vznikají příčné vazby (intermolekulární nebo intramolekulární vazby intramolekulární vazby spojují škrob do zesítěných struktur (škrob)-o-r-o-(škrob)

26 E 1412 Fosforečnanový diester škrobu (diškrobfosfát) - zahušťovadlo, stabilizátor Moramyl ZB = bramborový modifikovaný škrob rozpustný za studena mas. konzervy, paštiky, masové směsi, majonézy, náplně Moramyl ZBH = bramborový modifikovaný škrob rozpustný za tepla - marmelády, dresingy, masná výroba

27 E 1412 Fosforečnanový diester škrobu (diškrobfosfát) 2 škrob OH + + Na 2 H 2 P 2 O C, několik hodin, ph 10

28 E 1422 Acetylovaný škrobový adipát (adipan) - rozpustný za tepla - zahušťovadlo, stabilizátor Moramyl AD-BH = bramborový - odolný vůči retrogradaci, marmelády, kečupy Moramyl AD-PH = pšeničný - stabilizátor, zahušťovadlo, dressingy, marmelády, kečupy

29 E 1442 Hydroxypropyl - škrobový difosforečnan (hydroxypropylether zesíťovaného fosfátu škrobu) zahušťovadlo, stabilizátor TRECOMEX AET4: paštiky, masové konzervy nebo do masových směsi -zabraňuje uvolňování masové šťávy ve výrobcích - zvyšuje stabilitu a kompaktnost paštik, masových konzerv nebo masových směsí -zabraňuje vzniku nepřípustných rosolovitých útvarů - zlepšuje ekonomiku výroby palačinky, těstoviny - vytváří hladkou texturu - zlepšují texturu palačinek a těstovin - vytváří povrch odpuzující vlhkost

30 Hydrolyzáty škrobu: sirupy sirupy v prášku krystalická glukosa nebo maltosa

31 Glukózové a glukózofruktózové sirupy Glukózové sirupy jsou v podstatě vyčištěné koncentrované vodné roztoky glukózy, získané kyselou nebo enzymatickou hydrolýzou škrobu. Stupeň zcukření je přibližně vyjádřen hodnotou dextrózového ekvivalentu (DE). Při úplné hydrolýze je stupeň zcukření DE = 100. Obvyklý stupeň zcukření sirupu odpovídá DE 38 až 48 %.

32 Glukózofruktózové sirupy se vyrábějí z glukózového sirupu, přičemž se za katalýzy glukosoisomerasou část glukosy isomerizuje na fruktosu. Výsledný sirup se nazývá isoglukóza nebo HFCS (High Fructose Corn Sirob) nebo HFS. Označení glukózofruktózových sirupů HFS se často doplňuje číselným údajem, který informuje o obsahu fruktosy v sušině, např. HFS 42, HFS 55 ap. výroba isoglukózy je v Evropské unii kvótována

33 Maltózové sirupy výroba enzymatickou cestou převažující složkou v sušině je maltosa

34 Aplikační možnosti, vlastnosti důležitý zdroj energie pro lidský organismus (potraviny, cukrovinky, nápoje, sirupy konkurence s cukrem, lékařství) krystalická glukóza může být součástí instantních výrobků zmrzlina či mražené krémy vyrobené s pevnou glukózou jsou pevnější a tužší a dají se lépe ukusovat; glukóza zabraňuje tvorbě krystalků a zrnitosti použití škrobových (glukózových a HFS) sirupů při výrobě mraženého ovoce - je možno dosáhnout uchování tvaru zmrazeného ovoce, dochází ke snížení bodu zmrazování a snižuje se cena výrobku

35 Aplikační možnosti, vlastnosti pekařství - zlepšují podmínky fermentace, vytváří se zlatohnědá kůrka, vzniká rovnoměrná pórovitost a dobrá chuť výrobků viskozita lepidla, barvy zpomalení vysychání beton prodloužení životnosti řezaných květin fermentační výroby

36 sorbitol Zákonné označení[1] jako přídatné látky je E 420 (i) (pevná látka), a E 420 (ii) (sirup). [1] Vyhláška Ministerstva zdravotnictví č. 54/2002 Sb., kterou se stanoví zdravotní požadavky na identitu a čistotu přídatných látek

37 Sorbitolové sirupy Sorbitolové sirupy, obsahující 91 až 99 % v suš. sorbitolu a neobsahující žádné hydrogenované oligosacharidy, se nazývají též krystalizující sorbitolové sirupy, protože při teplotě nižší než 18 o C jeví sklon během delšího skladování vylučovat D-sorbitol. Pokud obsahují 70 až 90 % v suš. sorbitolu a zbytek sacharidické složky tvoří maltitol a hydrogenované oligosacharidy v poměru asi 1:1, se nazývají nekrystalizující sorbitolové sirupy. K vylučování sorbitolu u nich dochází při teplotě nižší než 0 o C.

38 Aplikační možnosti, vlastnosti velice málo kariogenní (zubní pasty, žvýkačky) sladidlo pro diabetiky (včetně výrobků) lze velice snadno komprimovat (tablety, bonbóny) stabilizátor vlhkosti (krémy, papír, textil, kůže) výroba tenzidů výchozí surovina pro výrobu vitaminu C