Die Bedeutung von Stärke im Alltag ist sehr groß. Die meisten Arten werden für industrielle Zwecke verwendet, was zu einer Reihe spezialisierter Produkte führt. Es ist notwendig für die Herstellung von Süßwaren, Fleischprodukten, die in der Medizin für die Herstellung von Arzneimitteln und in der Zellstoffindustrie verwendet werden. Was ist die Herstellung von Stärke, sowie ihre Arten werden in diesem Artikel diskutiert.
Wo wird Stärke verwendet und wie hoch ist ihr Wert?
Diese Substanz ist eine der am häufigsten vorkommenden in der Natur, eine erneuerbare und nahezu unbegrenzte Ressource. Stärke wird aus Getreide oder Hackfrüchten hergestellt. Es wird hauptsächlich als Lebensmittel verwendet, aber auch aufgrund der chemischen oder biologischen Verarbeitung kann es heute leicht in viele nützliche Produkte umgewandelt werden.
Neben Lebensmitteln wird Stärke zur Herstellung von Papier, Textilien, Klebstoffen, Getränken, Süßwaren, der pharmazeutischen Industrie und zur Herstellung von Baustoffen verwendet. Die Substanz hat viele bemerkenswerte Eigenschaften, einschließlich der hohen Viskosität der Paste, ihrer Transparenz und ihrer maximalen Beständigkeit gegenüber Gefrier- und Auftauprozessen, die für viele Industrien von Vorteil sind.
Die Stärkeherstellung ist ein wirtschaftliches Geschäft, da Kartoffeln, die eine hohe Konzentration eines Stoffes enthalten, der als Grundlage für die weitere Herstellung dient, am häufigsten als relativ billige Rohstoffquelle verwendet werden. Das verarbeitete Trockenkonzentrat kann in seinen Eigenschaften mit ähnlichen Substanzen aus Mais, Weizen, Reis verglichen werden oder ist diesen sogar überlegen.
Von der Pflanze zum Pulver
Stärke ist eine pflanzliche Glukoseversorgung. In Europa findet man es in Mais, Weizen und Kartoffeln, aus denen es gewonnen wird, sowie in vielen anderen Pflanzen: Reis, Gerste, Gemüse, Maniok, Süßkartoffeln.
Die Stärkebildung in Pflanzen erfolgt während der Photosynthese. Dieser physiologische Mechanismus ermöglicht die Produktion und Speicherung von Glukose (elementarer Zucker), die für ihr Wachstum und ihre Reproduktion notwendig ist. Zunächst nimmt die Pflanze Kohlenstoff aus der Atmosphäre auf und wandelt ihn in Glukose um. Das Hauptmolekül wird gebildet. Dann wird es zur Synthese von Stärkepolymeren verwendet, die mit reiner Glucose assoziiert sind.
In Pflanzen sieht die Substanz aus wie ein kleines, in kaltem Wasser unlösliches Granulat mit einer Größe von 3 bis 100 Mikrometer. Ihre Form variiert je nach Herkunft. Unter Produktionsbedingungen werden Stärke und ihre Derivate in Form von mehlartigem Pulver oder Sirup an die Verbraucherindustrie geliefert.
Grundlegende Herstellungsvorgänge
Die Stärkeindustrie stellt mehr als sechshundert Arten von Produkten her - von nativen Stärken über physikalisch oder chemisch modifizierte, in Form von trockenen Pulvern bis hin zu flüssigen und festen Süßungsmitteln. Die Vielseitigkeit derartiger Produkte besteht darin, dass sie als Inhaltsstoffe und funktionelle Zusatzstoffe in einer Vielzahl von Lebensmittel-, Nichtlebensmittel- und Futtermittelzusatzstoffen verwendet werden.
Die Technologie zur Herstellung von Stärke besteht darin, Pflanzenkomponenten in Stärke, Eiweiß, Celluloseschale und lösliche Fraktionen zu trennen. Bei Mais wird auch der Keim verwendet, aus dem Öl extrahiert wird. In dieser ersten Phase werden die Komponenten in einer Reihe von einfachen Schritten physikalisch getrennt: Zerkleinern, Sieben, Zentrifugieren usw.Die Produktionsmethoden sind jedoch für jede Pflanze spezifisch, und Industriewerkzeuge werden normalerweise für Rohstoffe entwickelt: Mais, Weizen oder Kartoffeln.
Die Stärkeproduktion schreitet zur nächsten Stufe voran. In einem zweiten Schritt wird der zurückgewonnene Stoff in seiner reinen Form weiterverarbeitet. Beim Trocknen wird es in die sogenannte native Stärke umgewandelt. Anschließende Änderung der Eigenschaften ermöglicht es Ihnen, eine modifizierte Stärke zu erhalten.
Industrieanlagen
Vollautomatische Produktionslinien umfassen alle Stufen der Produktion, des Transports und der Verpackung. Ihre Hauptausrüstung für die Stärkeherstellung besteht aus Komponenten für Trommelwaschmaschinen, Desonation, Raspira, Desander-Einheiten, Entwässerungssystemen, Vakuumfiltern und Hydrozyklon-Einheiten, Trocknern, Verpackungsmaschinen und Steuerungsschnittstellen.
Stärke und ihre Typen
Stärken können in zwei Typen unterteilt werden: native und modifizierte. Rohe Stärken, die ihre ursprüngliche Struktur und Charakteristik beibehalten, werden als native bezeichnet. Eine solche Komponente ist das Hauptprodukt, das in trockener Pulverform unter verschiedenen Qualitäten für Lebensmittel sowie für pharmazeutische und industrielle Rohstoffe verkauft wird.
Native Stärken werden erhalten, indem natürlich vorkommende Stärke entweder aus Getreide oder Wurzelfrüchten wie Maniok, Mais und Melasse isoliert wird. Sie können direkt zur Herstellung bestimmter Produkte wie Nudeln verwendet werden. Native Stärke kann als die Hauptressource angesehen werden, die zu einer Reihe von Stärkeprodukten verarbeitet werden kann.
Es ist zu beachten, dass diese Art von Substanz nur eine begrenzte Verwendungsdauer hat und hauptsächlich in der Lebensmittelindustrie verwendet wird. Natives Stärkekörnchen wird beim Erhitzen in Wasser leicht hydratisiert, quillt schnell, geliert und hat eine hohe Viskosität, die mit jedem nachfolgenden Erhitzen auf einen Spitzenwert ansteigt.
Trotz dieser Besonderheit verwenden die Lebensmittel-, Metallurgie-, Bergbau-, Fermentations-, Bau-, Kosmetik-, Pharma-, Papier- und Kartonindustrie sowie die Textilindustrie native Stärke in ihrer traditionellen Form.
Modifizierte Stärken
Es gibt Eigenschaften, die mit einheimischer Stärke nicht erreicht werden können. Modifizierte Stärke kann für andere industrielle Anwendungen verwendet werden. Sie wird unter Verwendung einer Reihe von Methoden hergestellt und chemisch, physikalisch und enzymatisch modifiziert.
Somit handelt es sich bei der Substanz um native Stärke, deren physikalische und / oder chemische Eigenschaften verändert wurden. Die Herstellung von modifizierter Stärke kann das Ändern der Form des Granulats oder der Zusammensetzung der Komponenten - Amylose- und Amylopektinmoleküle - umfassen. Daher werden Modifikationen an natürlicher Stärke durchgeführt, um ihr die Eigenschaften zu verleihen, die für bestimmte Zwecke erforderlich sind: Verdickung, Gelatinierung, Haftfähigkeit oder Filmbildung, um die Wasserretention zu verbessern. Das Produkt wird auch verwendet, um den Geschmack und den Glanz zu verbessern, Opazität zu entfernen oder zu verleihen.
Wenn Stärke chemisch oder physikalisch modifiziert wird, ändern sich die Eigenschaften der nativen Stärke. Dies macht sie in vielen Industriebereichen nützlich, beispielsweise in der Lebensmittel-, Pharma-, Textil-, Erdöl- und Zellstoff- und Papierindustrie.
Wie entsteht Stärke in Kartoffeln?
Etwa 75% der Kartoffelernte werden für die industrielle Verarbeitung angebaut, die Stärke erzeugt. Es repräsentiert die Nährstoffreserven vieler Pflanzen. Während der Vegetationsperiode sammeln grüne Blätter Energie von der Sonne. In Kartoffeln wird diese Energie in Form einer Zuckerlösung zu Knollen transportiert. Dort verwandelt sich Zucker in Form winziger Körnchen in Stärke. Sie nehmen den größten Teil des Innenraums der Kamera ein.Die Umwandlung von Zucker in Stärke erfolgt mit Hilfe von Enzymen, die für die Rückumwandlung der gelagerten Substanz in Zucker im nächsten Frühjahr verantwortlich sind.
Im Winter verbrauchen Kartoffeln einen kleinen Teil ihrer Stärke, um die lebenswichtigen Funktionen bis zum Frühjahr aufrechtzuerhalten. Knollen brauchen eine gute Luftzirkulation, um ihre Vitalität zu erhalten. Niedrige Temperaturen helfen dabei, die eigene Stärke in Zucker umzuwandeln, um die Gefriertemperatur im Zellsaft zu senken. Wenn dies nicht ausreicht, sterben die Knollen. Daher müssen Kartoffeln während der Lagerung richtig beschichtet werden.
Da Knollen die Hauptquelle für Kartoffelstärke sind, führen ungünstige Lagerbedingungen zu deren Verlust, im schlimmsten Fall zu toten und zerbrochenen Kartoffeln, die für den Prozess der Stärketrennung nicht geeignet sind.
Kartoffelstärke-Produktion
Die mit der industriellen Herstellung eines Produkts verbundenen Verfahren werden in Übereinstimmung mit den spezifischen Anforderungen jedes Herstellers immer komplexer. Die Kartoffelstärkeproduktion beginnt mit dem Entfernen Schlamm, Sand, Kies mit Knollenpflanzen. Das Spülen ist ein Gegenstromverfahren, bei dem in der letzten Reinigungsstufe Frischwasser über Druckdüsen zugeführt wird. Anschließend werden saubere Knollen in einem speziellen Behälter zerkleinert.
Danach beginnt der Stärkeextraktionsprozess, bei dem die Knollenzellen geöffnet und das Stärkekörnchen freigesetzt werden. Die Extraktion erfolgt auf rotierenden Kegelsieben und ist ein Gegenstromverfahren. Die hohe Zentrifugalkraft ermöglicht die Verwendung hochwertiger Edelstahlsiebplatten, die Abrieb und Chemikalien standhalten. Siebplatten haben lange Perforationen mit einem Durchmesser von nur 125 Mikrometern.
Die Stärkeproduktion endet dort nicht. Kartoffelzellensaft ist reich an Zucker und Eiweiß. Beim Öffnen der Zellen wird der Saft sofort der Luft ausgesetzt und reagiert mit Sauerstoff zu farbigen Bestandteilen, die an Stärke haften können. Um den Oxidationsprozess zu vermeiden, muss dem resultierenden Produkt Schwefeldioxid oder eine Natriumbisulfitlösung zugesetzt werden.
Nassstärke von rotierenden Vakuumfiltern wird in einem Schnelltrockner mit mäßig heißer Luft getrocknet. Vor der Auslieferung wird die Stärke auf einem feinen Sieb gesiebt, um Staub, der sich in den Schneckenförderern gebildet hat, zu entfernen.
Maisstärkeherstellung
Maisstärke ist eine beliebte Lebensmittelzutat für die Lebensmittel-, Textil-, Pharma- und Papierindustrie. Es wird aus dem Endosperm des Maiskorns gewonnen. Die Maisstärkeherstellung ist in den meisten Ländern der Welt beliebt. Mais wird in gemäßigten und warmen Klimazonen angebaut. In letzter Zeit ist die Stärkeproduktion in Russland populär geworden.
Grundlegende Vorgänge umfassen die folgenden Schritte:
- Aufräumen. Rohstoffe werden gereinigt, um Fremdkörper zu entfernen.
- Einweichen. Maiskörner werden in große Tanks mit warmem Wasser getaucht, das Säure und Schwefeldioxid enthält.
- Fräsen Erweichen von Körnern durch Nassmahlen in Wasser.
- Abrechnung und Dekantierung. Das zerkleinerte Produkt wird durch Schwerkraft absetzen gelassen, und danach wird das Wasser dekantiert, wobei eine dicke Suspension von Maismasse erhalten wird.
- Screening. Die Suspension wird gesiebt, um die Schale zu entfernen.
- Zentrifugation Stärke in Suspension wird vom Protein getrennt.
- Stärkedehydratisierung und -granulierung.
- Trocknung mit Schnelltrocknern.
- Fräsen Getrocknete Maisstärke wird auf die gewünschte Partikelgröße gemahlen.
Nach allen Produktionsprozessen wird Stärke in geeigneter Weise in einem versiegelten und feuchtigkeitsdichten Verpackungsmaterial verpackt. Das resultierende Produkt ist modifiziert und weist verbesserte Eigenschaften auf.Es wird zur Herstellung von Süßungsmitteln, zur Kalibrierung von Papier und Textilien sowie als Verdickungs- und Stabilisierungsmittel für Lebensmittel verwendet.