История и перспективы развития крахмальной отрасли России и стран СНГ
Покупка
Тематика:
Пищевые производства
Издательство:
ФЛИНТА
Авторы:
Литвяк Владимир Владимирович, Радин Олег Игоревич, Лукин Николай Дмитриевич, Кузина Лидия Борисовна
Год издания: 2023
Кол-во страниц: 177
Дополнительно
Вид издания:
Монография
Уровень образования:
Дополнительное образование
ISBN: 978-5-9765-5241-8
Артикул: 807919.01.99
Доступ онлайн
В корзину
В книге подробно описана история крахмала и крахмалопродуктов начиная с глубокой древности до современного времени. Приведена подробная характеристика крахмальной отрасли Российской Федерации, Республики Беларусь, Украина, Республики Казахстан и среднеазиатского региона в целом. Приводится подробный обзор современного технологического оборудования для крахмальной отрасли шведской компании LARSSON™ широко представленного на рынке стран СНГ. В книге подробно описаны основные современные технологии глубокой переработки крахмала - целенаправленного изменения физико-химических свойств нативного крахмала под влиянием физических, химических и сочетанных модифицирующих факторов.
Данная книга может быть интересна для пищевых технологов, специализирующихся в крахмалопаточной отрасли, инженеров, экономистов, менеджеров, а также широкого круга читателей интересующихся крахмалом, крахмалопродуктами и современными технологиями их получения.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 19.03.01: Биотехнология
- 19.03.02: Продукты питания из растительного сырья
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
ИИссттоорриияя ии ппееррссппееккттииввы ы ррааззввииттиияя ккррааххммааллььнноойй ооттрраассллии РРооссссииии ии ссттрраанн ССННГГ М Моосскквваа ИИззддааттееллььссттввоо ««Ф ФЛЛИИННТТАА»» 22002233
УДК 664.2 ББК 36.851 И90 А в т о р ы : В.В. Литвяк, докт. техн. наук, канд. хим. наук, доцент; О.И. Радин, канд. экон. наук; Н.Д. Лукин, докт. техн. наук, профессор; Л.Б. Кузина, заведующий лабораторией «Технологии модификации крахмала», ВНИИ крахмала и переработки крахмалсодержащего сырья – филиала ФГБНУ «ФИЦ картофеля им. А.Г. Лорха» Р е ц е н з е н т ы : Бутрим Сергей Михайлович ведущий научный сотрудник Учреждение БГУ «Научно- исследовательский институт физико-химических проблем», кандидат химических наук, доцент Бренч Андрей Александрович декан инженерно-технологического факультета УО «Белорусский государственный аграрный технический университет», кандидат технических наук, доцент История и перспективы развития крахмальной отрасли России и стран СНГ / В.В. Литвяк, О.И. Радин, Н.Д. Лукин, Л.Б. Кузина. – Москва : ФЛИНТА, 2023. – 177 c. – ISBN 978-5- 9765-5241-8. – Текст : электронный. В книге подробно описана история крахмала и крахмалопродуктов начиная с глубокой древности до современного времени. Приведена подробная характеристика крахмальной отрасли Российской Федерации, Республики Беларусь, Украина, Республики Казахстан и среднеазиатского региона в целом. Приводится подробный обзор современного технологического оборудования для крахмальной отрасли шведской компании LARSSON™ широко представленного на рынке стран СНГ. В книге подробно описаны основные современные технологии глубокой переработки крахмала – целенаправленного изменения физико-химических свойств нативного крахмала под влиянием физических, химических и сочетанных модифицирующих факторов. Данная книга может быть интересна для пищевых технологов, специализирующихся в крахмалопаточной отрасли, инженеров, экономистов, менеджеров, а также широкого круга читателей интересующихся крахмалом, крахмалопродуктами и современными технологиями их получения. УДК 664.2 ББК 36.851 ISBN 978-5-9765-5241-8 © Коллектив авторов, 2023 © Издательство «ФЛИНТА, 2023 И90
СС О О ДД ЕЕ РР Ж Ж АА НН ИИ ЕЕ ВВЕДЕНИЕ........................................................................................... 5 1. ИСТОРИЯ КРАХМАЛА И КРАХМАЛОПРОДУКТОВ............. 8 2. ХАРАКТЕРИСТИКА КРАХМАЛО-ПАТОЧНОЙ ОТРАСЛИ РОССИЙСКОЙ ФЁДЕРАЦИИ...................................................... 23 3. ХАРАКТЕРИСТИКА КРАХМАЛО-ПАТОЧНОЙ ОТРАСЛИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ........................................................... 44 4. ХАРАКТЕРИСТИКА КРАХМАЛО-ПАТОЧНОЙ ОТРАСЛИ УКРАИНЫ........................................................................................ 87 5. ХАРАКТЕРИСТИКА КРАХМАЛО-ПАТОЧНОЙ ОТРАСЛИ КАЗАХСТАНА И СРЕДНЕАЗИАТСКОГО РЕГИОНА............. 97 6. ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ КРАХМАЛЬНОЙ ОТРАСЛИ ШВЕЦКОЙ КОМПАНИИ LARSSON™...................................... 105 7. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ГЛУБОКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ КРАХМАЛА...................................................... 134 ВЫВОДЫ.......................................................................................... 150 СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЛИТЕРАТУРЫ................................................................................... 154 ПРИЛОЖЕНИЯ: Планы размещения технологического оборудования крахмальных заводов Республики Беларусь...... 157 П.1. Планы размещения технологического оборудования ОАО «Рогозницкий крахмальный завод»:............................................... 158 П.1.1. Главный корпус, 1 этаж.................................................................... 158 П.1.2. Главный корпус, 2 этаж..................................................................... 159 П.1.3. Главный корпус, 3 этаж..................................................................... 160 П.2. Планы размещения технологического оборудования РУП «Пищевой комбинат «Веселово»...................................................... 161 П.3. Планы размещения технологического оборудования ОАО «Любанский крахмальный завод»...................................................... 162 П.4. Планы размещения технологического оборудования ОАО «Сновский крахмальный завод»:...................................................... 163 П.4.1. Тёрочный цех, 1 этаж........................................................................ 163 П.4.2. Тёрочный цех (2 этаж) и цех сушки крахмала (1 этаж)................... 164 П.5. Планы размещения технологического оборудования ОАО «Борковский крахмальный завод»...................................................... 165 П.6. Планы размещения технологического оборудования Бродницкий крахмальный завод.......................................................................... 166 П.7. Планы размещения технологического оборудования ОАО «Верховичский крахмальный завод»:............................................... 167 П.7.1. Главный корпус, 2 этаж........................................................................ 167 П.7.2. Главный корпус, 1 этаж........................................................................ 168
П.8. Планы размещения технологического оборудования ОАО «Гольшанский крахмальный завод»............................................... 169 П.9. Планы размещения технологического оборудования ОАО «Поречский крахмальный завод»................................................... 170 П.10. Планы размещения технологического оборудования «Радуньский крахмальный завод» ОАО «Лидапищеконцентраты»...................... 171 П.11. П.11. Планы размещения технологического оборудования ОАО «Толочинский крахмальный завод»............................................... 172 Авторы............................................................................................ 173
В В Е Д Е Н И Е Как хрустит он хорошо – Этот белый порошок. Он в блины идёт, в кисель. Очень вкусно, ты поверь. Ты уж, верно, угадал? То – конечно же крахмал. Согласно современным научным представлениям нативный крахмал является природным полимерным органическим соединением, у которого мономеры (остатки α-D-глюкопиранозы) связаны α-(1→4)-глюкозидными связями – образуя амилозу (полисахарид линейного строения) и α-(1→4)- и α-(1→6)-глюкозидными связями – образуя амилопектин (полисахарид разветвленного строения), которые компактно упакованы в крахмальные зерна (или гранулы) с образованием кристаллических и аморфных участков. В настоящее время обнаружено 3 полиморфных модификации крахмала. Крахмал зерен злаков образует так называемую А-структуру, клубневой крахмал – В-структуру, а крахмал, выделенный из корней и стеблей растений – С-структуру, которая является комбинацией А- и В- структур. Кристаллические структуры А- и В-типов принадлежат амилозной части крахмала и состоят из параллельно скрученных правых двойных спиралей, упакованных антипараллельно. Каждый виток спирали содержит шесть остатков α-D-глюкозы. Конформации двойной спирали амилозы в А- и В-структурах одинаковы, однако А-структуре присуща элементарная ячейка орторомбического типа с параметрами а = 1,190 нм, в = 1,770 нм, с = 1,052 нм, в то время как В-структура характеризуется гексагональной элементарной ячейкой с параметрами а = в = 1,85 нм, с = 1,04 нм. Кроме того, комплексы амилозы с липидами в природном крахмале образуют структуры V-типа. Степень кристалличности природного крахмала зависит от его происхождения и составляет 15–45%. На рисунке 2 показана структура Крахмал – безвкусный аморфный порошок белого цвета, нерастворимый в холодной воде. Под микроскопом видны отдельные зёрна; при сжатии порошка крахмала он издаёт характерный скрип, вызванный трением частиц. Крахмал, являясь одним из продуктов фотосинтеза, широко распространён в природе. Для растений он является запасом питательных веществ и содержится в основном в плодах, семенах и клубнях. Наиболее богато крахмалом зерно злаковых растений: риса (до 86%), пшеницы (до 75%), кукурузы (до 72%), а также клубни картофеля (до 24%). Для организма человека крахмал наряду с сахарозой служит основным поставщиком углеводов – одного из важнейших компонентов пищи. Под действием собственных ферментов человека крахмал гидролизуется до
глюкозы, которая окисляется в клетках до углекислого газа и воды с выделением энергии, необходимой для функционирования живого организма. Раствор крахмала в воде является неньютоновской жидкостью. В желудочном тракте человека и животного крахмал поддаётся гидролизу и превращается в глюкозу, которая усваивается организмом. Промежуточными продуктами гидролиза крахмала являются декстринами. Крахмал как пищевая добавка используется для загущения многих пищевых продуктов, приготовления киселей, заправок и соусов. Крахмал является наиболее распространённым углеводом в рационе человека и содержится во многих основных продуктах питания. Главными источниками крахмала в мире являются зерновые культуры: рис, пшеница, кукуруза; различные корнеплоды, в том числе картофель, а также маниок. Большинство других крахмалистых продуктов произрастают только в местах с определённым климатом, например: рожь, ячмень, гречиха, овёс, пшено, жёлуди, бананы, каштаны, сорго, батат, плоды хлебного дерева, ямс, таро, чилим, маранта, арракача, канна, колоказия, кандык японский, пуэрария дольчатая, маланга, кислица клубненосная, такка перистонадрезанная, саго, и многие виды бобовых – таких, как чечевица, бобы садовые, маш, горох лущильный, нут. Широко известными блюдами, содержащими крахмал, можно назвать: хлеб, блины, лапшу, макароны, каши, кисели и различные лепёшки, в том числе тортильи. Для пищеварительных ферментов расщепление кристаллического крахмала (класс РК3) представляет некоторую сложность. Сырой крахмал плохо переваривается в двенадцатиперстной и тонкой кишках, а бактериальное разложение будет проходить в основном в толстой кишке. Продукты с большим количеством амилозы хуже перевариваются, чем с амилопектином. При этом даже резистентный (неперевариваемый) крахмал (классов РК2, РК3, РК4) играет свою физиологическую роль: медленная переработка такого крахмала в кишечнике не вызывает гипергликемии (увеличения концентрации глюкозы в крови, что особенно важно для больных сахарным диабетом), образует органические кислоты – основной источник энергии эпителия толстого кишечника, поддерживает иммунитет кишечного тракта, противовоспалительную защиту организма и другое. В целях повышения усваиваемости крахмала его термически обрабатывают. Поэтому, прежде чем люди начали использовать огонь, зерно и другие высококрахмалосодержащие продукты были не самым лучшим способом получения энергии организмом (в отличие от белковой пищи). Термическая обработка изменила это, но это изменение в поступлении энергии из пищи с быстро легкоусваиваемыми углеводами стало одним из факторов развития метаболических синдромов в наше время, включая ожирение и диабет.
Клейстеризация и желатинизация крахмала, например, во время выпечки торта, может быть снижена за счёт сахара, конкурирующего за воду, что улучшает текстуру крахмала, предотвращая «зарезинивание». В мире наибольшее применение крахмал нашёл в целлюлозно- бумажной промышленности, насчитывая миллионы метрических тонн ежегодно. В пищевой промышленности крахмал используется для получения глюкозы, патоки, этанола, в текстильной – для обработки тканей, в бумажной – в качестве наполнителя. Кроме того, крахмал входит в состав большинства колбас, майонеза, кетчупа и других продуктов. Модифицированный крахмал является основным компонентом клея для обоев. Применяется в фармацевтической промышленности в качестве наполнителя таблетированных форм лекарственных препаратов, некоторых лекарственных капсул, декстраны (декстрины) используются для приготовления ряда инфузионных растворов для внутривенных вливаний (гемодез, полиглюкин, реополиглюкин и т.д.). Аддукт крахмала с йодом под названием амилойодин использовался в качестве антисептика и при лечении дефицита йода. Крахмал используется для накрахмаливания предметов одежды: воротников, халатов и так далее. Крахмальный клейстер применяется для приклеивания обоев, изготовления папье-маше. Иногда крахмал используется в качестве присыпок.
1. ИСТОРИЯ КРАХМАЛА И КРАХМАЛОПРОДУКТОВ Впервые крахмал был извлечён в глубокой древности из зёрен пшеницы и риса. С 18 века картофельный крахмал начали производить немцы, в начале 19 века русские и французы, вскоре после этого англичане начали производить рисовый крахмал. В конце 19 века картофельный крахмал появился в Японии, на Мадагаскаре, в Индии. Извлечение крахмала из кукурузной муки долгое время оставалась недоступным. Впервые кукурузный крахмал начали получать американцы. Важным этапом развития крахмало- паточной отрасли явилось открытие русского химик немецкого происхождения Константи́на Сигизму́ндовича Кирхго́фа, который провёл каталитическое расщепление нативного крахмала до патоки и глюкозы. Основанная в 1998 г. Ассоциация предприятий глубокой переработки зерна «СОЮЗКРАХМАЛ» на данный момент объединяет крупнейшие предприятия отрасли, обеспечивающие около 70% объема отечественного производства крахмала и патоки. Ведущим научным центром на постсоветском пространстве разрабатывающим современные высокоэффективные технологии нативного крахмала и крахмалопродуктов является Всероссийский научно-исследовательский институт крахмала и переработки крахмалсодержащего сырья – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр картофеля имени А.Г. Лорха». В настоящее время самыми крупными производителями крахмала являются США, Канада, Германия, Дания, Голландия, Япония, Таиланд. Главный источник энергии для человеческого организма – углеводы [1–12]. В рационе человека на них приходится более 70%. Основной представитель углеводов в питании человека – крахмал. Являясь важнейшим резервным углеводом растений, крахмал принадлежит к числу наиболее распространенных в растительном мире веществ. Образуется он в результате фотосинтеза в зеленных частях растений под действием лучей солнца. Цель исследования – рассмотреть историю крахмала и крахмалопродуктов с древнейших времён до современного времени. Слово «крахмал» вошло в русский язык с петровских времён [13]. Оно заменило старославянское «скроб», существующее до сих пор в чешском и сербско-хорватском языках. Считают, что слово «скроб» имеет звукоподражательный характер: порошок крахмала хрустит, когда его мнут пальцами. «Крахмал» – искажённое немецкое Kraftmehl (состоит из двух корней: Kraft – «сила» и Mehl – «мука»). Производство крахмала было известно в глубокой древности [13]. Ещё с древнейших времён (примерно от 1000 до 500 лет до н.э.) человек постоянной использовал крахмала в своём пищевом рационе [14]. Крахмал был известен еще в 7 веке до нашей эры в Малой Азии, Египте и на Крите [15]. Впервые крахмал был извлечён из зёрен пшеницы и риса [13]. По свидетельству ряда античных писателей, пшеничный крахмал получали на островах Средиземного моря, в Древней Греции и Риме. Зерна пшеницы замачивали подслащенной водой в деревянных чанах, подвергали брожению, после чего разминали ногами, затем массу пропускали через льняную ткань или сито; полученную крахмальную суспензию осаждали в
специальных отстойниках, сырой крахмал намазывали на камни и высушивали на солнце. В Южной Америке инки выращивали картофель еще 13000 лет назад [16]. Во время завоевания Перу и Чили в середине XVI века испанцы обнаружили картофель и привезли его в Европу (рис. 1.1). Несколько десятилетий спустя европейские фермеры начали производить крахмал из картофеля, который они сначала использовали для накрахмаливания льняной одежды. Потом крахмал полюбили придворные – им пудрили парики и лица, и лишь в конце XVIII века крахмал попал на кухню. Картофель Франси́ско Писа́рро-и-Гонсáлес ([1473–1478]–26.06.1541 гг.) Рис. 1.1. – Известный популяризатор картофеля – испанский конкистадор и завоеватель империи инков Франсиско Писарро-и- Гонсалес С 18 века картофельный крахмал начали производить немцы, в начале 19 века русские и французы, вскоре после этого англичане начали производить рисовый крахмал. Большим популяризатором в Европе выращивания картофеля как овощной культуры являлся Антуан-Огюстен Пармантье (рис. 1.2). В конце 19 века картофельный крахмал появился в Японии, на Мадагаскаре, в Индии [15]. Важной крахмалсодержащей зерновой сельскохозяйственной культурой в настоящее время является кукуруза, которая была завезена с Американского континента Х. Колумбом и подробно описана в трудах монаха Бернардино де Саагуна (рис. 1.3). Извлечение крахмала из кукурузной муки долгое время оставалась недоступным [16]. Впервые кукурузный крахмал начали получать американцы [15]. В Россию картофель был завезен в начале XVIII века Петром Первым (рис. 1.2) [13]. После повсеместного распространения этой культуры в России из картофеля стали делать крахмал [16]. В России картофельный крахмал в промышленных масштабах начали выпускать в конце XIX века. Для его получения картошку тёрли целыми деревнями (рис. 1.4). Средняя артель за год производила порядка 25 тонн крахмала. Таких производств в
Пётр I Алексе́евич, прозванный Вели́ким (1672–1725 гг.) Антуан-Огюстен Пармантье (1737–1813 гг.) Рис. 2. – Известные популяризаторы картофеля Христофо́р Колу́мб (30.10.1451–20.05.1506 гг.) Бернарди́но де Саагу́н (1499–1590 гг.) Рис. 1.3. – Известные популяризаторы кукурузы и картофеля начале XX столетия насчитывалось более тысячи. Большая часть товара приобреталась текстильными фабриками С.Т. Морозова и С.И. Мамонтова (рис. 1.5). Крупные заводы по производству крахмала появились к 30-м годам прошлого века [16].
Рис. 1.4. – Крестьянские приспособления для получения картофельного крахмала Са́вва Тимофе́евич Моро́зов (1862–1905 гг.) Са́вва Ива́нович Ма́монтов (1841–1918 гг.) Рис. 1.5. – Известные популяризаторы технологии получения крахмала Русский химик Константин Сигизмундович Кирхгоф (рис. 1.6) родился в немецком герцогстве Мекленбург-Шверин в семье аптекаря [13, 17–19]. Под руководством отца получил первичное образование. Отец поддерживал интерес сына к аптекарскому делу и химическим исследованиям. В 1792 г. К.С. Кирхгоф приехал в Россию, чтобы остаться в ней навсегда. Он поступил работать в Главную аптеку Петербурга, которой в то время заведовал Товий Егорович Левиц (рис. 1.7) – один из лучших химиков- экспериментаторов XVIII века в России. Под руководством Левица Константин выполнил работы по очистке водки углем, а также по получению
Крахмал + Вода + Кислота минеральная + Температура → Патока крахмальная Константи́н Сигизму́ндович Кирхго́ф или Готтлиб Константин Сигизмунд Кирхго́ф (нем. Gottlieb Sigismund Konstantin Kirchhoff) (19.02.1764–26.02.1833 гг.) Рис. 1.6. – Русский химик немецкого происхождения – Константи́ н Сигизму́ндович Кирхго́ф Товий Егорович (Иоганн Тобиас) Ловиц (25.04.1757–07.12.1804 гг.) Рис. 1.7. – Русский химик немецкого происхождения – Товий Егорович (Иоганн Тобиас) Ловиц сахара из пастернака. Но вскоре К.С. Кирхгоф приступил к самостоятельным исследованиям [20]. В 1792–1802 гг. К.С. Кирхгоф работал помощником директора, а потом директором Главной аптеки Петербурга. В 1811 г. К.С. Кирхгоф открыл каталитическое действие небольшого количества серной кислоты в процессе реакции превращения крахмала в виноградный сахар [20, 21]: Открытие К.С. Кирхгофа имело счастливую судьбу – к нему проявили интерес химики разных стран. В начале XIX века проблеме получения сахара
Доступ онлайн
В корзину