Технология продуктов питания из картофеля
Сухое картофельное пюре производят различными способами, позволяющими получить продукт с различными потребительскими и кулинарными свойствами. Однако все способы предусматривают обязательное применение процессов очистки картофеля от кожуры, гидротермической обработки (варки до готовности) и сушки.
Очистка картофеля. Одним из наиболее трудоемких процессов при промышленной переработке картофеля является очистка его от несъедобной части — кожуры, глазков, дефектов, вызываемых болезнями, механическими, термическими, микробиологическими повреждениями, и т. д.
Очистку картофеля осуществляют в два этапа. На первом этапе производят машинную очистку, при которой отделяют кожуру и прилегающую к ней поверхностную часть клубня. На втором этапе производят ручную доочистку, при которой удаляют остатки кожуры, глазки, почерневшие места и другие дефекты клубней.
Известны различные способы машинной очистки клубней: механический, паровой, пароводотермический, щелочной, щелочно-паровой, с помощью обжига и др. Способ очистки играет существенную роль в экономике производства, так как при переработке картофеля до 50 % перерабатываемого сырья составляют отходы и потери, причем основное количество их образуется при очистке.
Наиболее широкое распространение получили механический и паровой способы очистки картофеля.
Механическая очистка клубней картофеля осуществляется на машинах, действующих по принципу стирания поверхности клубня. Стирающей поверхностью является абразивный материал. Механический способ очистки не изменяет структуру ткани клубня, для качественной очистки необходимо, чтобы сырье было тщательно откалибровано, клубни не проросли, не завяли и сохранили упругость.
Достоинством механической очистки является возможность использования отходов на производство крахмала. Однако механический способ очистки имеет ряд недостатков и прежде всего дает значительные отходы и потери. Кроме того, разрушение наружного слоя клубной абразивной поверхностью приводит к быстрому и интенсивному потемнению картофеля на воздухе.
В настоящее время механический способ очистки картофеля применяется главным образом при производстве таких картофелепродуктов, как чипсы, где недопустимо изменение структуры очищенного картофеля. При производстве сухого картофельного пюре механический способ очистки картофеля заменяется паровым, обладающим большими преимуществами.
Паровой способ очистки картофеля основан на кратковременной обработке клубней паром высокого давления с последующим удалением кожуры водой в моечно-очистительной машине. При этом происходит интенсивное неглубокое разваривание и отслаивание поверхностного слоя ткани картофеля, резкий перепад давлений при выгрузке картофеля из аппарата создает эффект взрыва и усиливает отделение поверхностного слоя клубня. Применение парового способа очистки картофеля не требует предварительной калибровки, картофель любых размеров и форм очищается достаточно хорошо.
Гидротермическая обработка картофеля. Одним из важных технологических процессов при производстве сухого картофельного пюре и других видов картофелепродуктов является гидротермическая обработка — бланширование и варка картофеля.
Тепловая обработка изменяет все свойства картофеля вплоть до нарушения первоначального строения тканей. Изменение в строении ткани картофельного клубня обусловлено содержанием в нем крахмала. В сухом веществе картофеля содержание крахмала обычно превышает 75 %. Высокая влагопоглотительная способность крахмала создает большую гидрофильность коллоидной системы ткани картофеля. Тепловое воздействие на клубни, пластины или столбики картофеля протекает в присутствии собственной влаги, которой в картофеле в три с лишним раза больше, чем сухих веществ. Кроме того, в этом процессе участвует также влага теплового агента (пара вследствие его конденсации или горячей воды). Таким образом, бланширование картофеля происходит при избытке влаги, т. е. в условиях, благоприятных для гидратации крахмальных зерен.
В сырой ткани крахмал находится в состоянии сухого геля. Это состояние исходного крахмала существенно меняется в процессе воздействия на него тепла или воды. Вода проникает внутрь крахмального зерна, раздвигает мицеллы, крахмал набухает, объем зерна увеличивается. В определенном температурном интервале крахмал клейстеризуется, что является результатом нарушения внутреннего равновесия в коллоидной системе и приводит к глубоким качественным изменениям системы.
Варкой картофеля достигается ослабление связи между отдельными клетками и их группами. Степень ослабления связей между клетками зависит от режимов варки. Основными причинами, обусловливающими способность картофеля рассыпаться при варке, являются:
неравномерное распределение сухих веществ в клубне;
разные размеры клеток. Ткани, состоящие из клеток меньшего размера, дают более мучнистую консистенцию при варке, что объясняется большим суммарным отношением поверхности клеток к их объему;
способность клеток к набуханию, хорошая проницаемость стенок благоприятствуют усиленному набуханию крахмала при его клейстеризации и увеличению давления внутри клеток. Конечным результатом повышения межклеточных напряжений является ослабление связи между отдельными клетками;
количество и химический состав пектиновых веществ срединных пластинок, цементирующих клетки, повышенная способность протопектина переходить в растворимый пектин при тепловом воздействии и минимальное содержание в срединных пластинках кальциевой и магниевой солей пектиновой кислоты (пектатов) являются факторами, увеличивающими рассыпчатость картофеля и улучшающими его развариваемость.
Многими исследователями установлена пониженная способность картофеля к развариванию после его длительного хранения.
Варкой картофеля достигается ускорение процесса сушки, объясняемое разрыхлением ткани и увеличением ее пористости в результате гидролиза пектиновых веществ.
Бланширование и варка способствуют также лучшей сохраняемости сушеных картофелепродуктов благодаря уменьшению их гигроскопичности, а также инактивации ферментов, содержащихся в картофеле. Специфичность ферментов, т. е. их способность участвовать в биохимических реакциях, протекающих между определенными веществами, зависит от свойств белкового носителя соответствующего фермента. Инактивирование ферментной системы картофеля достигается при свертывании белковых носителей ферментов, содержащихся в сырье. Длительность температуры прогрева картофеля при бланшировании и варке должна обеспечивать свертывание белков.
При производстве картофелепродуктов особое значение имеют следующие ферменты: окислительно-восстановительные — пероксидаза, полифенолоксидаза, тирозиназа и аскорбиназа; гидролитические — амилаза; эстеразы — фосфорилаза и фосфоглюкомутаза. Пероксидаза катализирует окисление полифенолов. Получаемые при этом продукты окисления имеют темную окраску. Полифенолы окисляются также при участии фермента полифенолоксидазы, который в присутствии полифенолов и органических перекисей (хинонов) может также катализировать окисление аскорбиновой кислоты и переводить ее в менее устойчивую при хранении дегидроформу. Полагают, что красноватый цвет очищенного сырого картофеля, характерный для начальной стадии потемнения его на воздухе (или при длительном хранении в воде), вызывается пероксидазой.
Почернение очищенного сырого картофеля при длительном соприкосновении его с воздухом происходит под действием тирозиназы — фермента, участвующего в окислении органическими перекисями аминокислоты тирозина. В результате этой биохимической реакции получаются темноокрашенные соединения типа меланинов, придающие сырым нарезанным овощам темно-коричневый или черный цвет.
В процессе тепловой обработки инактивируется также фермент аскорбиназа, который катализирует окисление аскорбиновой кислоты кислородом воздуха. Благодаря этому более длительное время сохраняется витамин С.
При тепловой обработке картофеля, как и при хранении его до переработки, протекают биохимические реакции, происходящие в клубнях под действием окислительно-восстановительного фермента амилазы и фосфорилирующих эстераз. Основными направлениями изменения углеводов является образование сахаров и крахмала. Ферменты, участвующие в этих реакциях, в зависимости от условий могут катализировать и обратный процесс — синтез более сложных углеводов (вплоть до крахмала и гемицеллюлоз) из менее сложных. В нормально сваренном картофеле не наблюдается нарастания содержания сахаров в процессе дальнейшей технологической обработки, что свидетельствует об инактивации ферментов, участвующих в углеводном обмене.
Наиболее термостойкий фермент — пероксидаза. Для ее инактивации растительная ткань должна быть нагрета до температуры выше 75°С. Полнота инактивации зависит также от длительности теплового воздействия. Качественная реакция на активность пероксидазы (действием гваякола в присутствии перекиси водорода) может косвенно служить показателем инактивации всех других ферментов, поэтому реакция на пероксидазу является методом контроля процесса бланширования и варки картофеля.
Наряду с физико-химическими изменениями картофеля в процессе бланширования и варки, которые благоприятно сказываются на качестве сушеных продуктов и их сохраняемости, происходят и нежелательные изменения: потери пищевых веществ, особенно при бланшировании в воде, частичное разрушение витаминов, главным образом витамина С, частичное разрушение картофельных клеток.
Сохранение картофельных клеток целыми является одним из условий получения сухого картофельного пюре рассыпчатой консистенции.
Известно, что на сохраняемость клеток и пищевую ценность картофеля большое влияние оказывают способы и режимы варки.
В зависимости от вида теплоносителя различают варку паровую и водяную, в зависимости от кратности — однократную и двукратную с промежуточным охлаждением. Многие исследователи рекомендуют применение в технологических схемах производства сухого картофельного пюре двукратной варки картофеля с целью укрепления картофельных клеток и предотвращения разрушения их на дальнейших стадиях технологического процесса.
При термическом воздействии на протопектин срединных пластин ткани картофеля происходит его гидролиз, т. е. водонерастворимый протопектин переходит в более простую форму — водорастворимый пектин. Срединная пластина растворяется, а клетки разъединяются. Однако при воздействии горячей воды или острого пара в течение продолжительного времени, которое необходимо для того, чтобы произошло полное растворение срединных пластин по всей толще клубня, может произойти разрушение оболочки клеток за счет перепада осмотического давления внутри клетки и в межклеточном пространстве при нагревании. Поэтому для предотвращения разрушения клеток при термической обработке производят промежуточное охлаждение картофеля перед варкой.
Изменения в крахмале, происшедшие в результате бланширования, стабилизируются в процессе охлаждения. Охлаждение вызывает ретроградацию амилозы крахмала. Ретроградированная амилоза становится при низких температурах менее растворимой, и набухший крахмал приобретает более плотную структуру, что способствует предохранению клеток от механических разрушений. Более низкая температура охлаждающей воды и более длительное охлаждение положительно сказываются на консистенции картофельного пюре. Продолжительность охлаждения составляет 20-40 мин.
Стабилизация свойств крахмала, достигнутая в процессе бланширования и охлаждения, сохраняется и на последующих стадиях технологического процесса, положительно влияя на качество картофельного пюре.
В технологических схемах производства сухого картофельного пюре, имеющих короткий цикл, когда картофель подвергается незначительным механическим и тепловым воздействиям, рекомендуется применять однократную варку картофеля.
Сравнительные исследования варки картофеля в одну и две стадии показали, что однократная варка в большей степени сохраняет биологически активные вещества картофеля и обусловливает более высокую пищевую ценность продукта.
Однако с целью получения рассыпчатого картофельного пюре в подавляющем большинстве стран применяют все же двукратную варку картофеля с промежуточным охлаждением. Бланширование осуществляют в воде, варку — насыщенным водяным паром без избыточного давления, который подают в варочный аппарат через сопла или барботеры.
Сушка. Наиболее важную роль при производстве сухого картофельного пюре играет сушка.
Картофель обладает термолабильными свойствами, поэтому сушка должна осуществляться в условиях, предотвращающих возникновение необратимых процессов, которые могут привести к ухудшению качества продукта. При производстве сухого картофельного пюре недопустимо изменение цвета, которое может произойти при взаимодействии аминокислот и сахаров, сушильный агент должен иметь температуру, при которой не происходили бы карамелизация и обугливание поверхности продукта. Необходимо также обеспечить минимальное разрушение картофельных клеток и сохранить основные пищевые вещества картофеля: витамины, белки, углеводы. Не должны быть изменены естественные органолептические свойства.
При производстве сухого картофельного пюре применяют различные способы сушки: контактный — на одновальцовых и двухвальцовых сушилках; конвективный — на ленточных, пневматических, распылительных сушилках, сушилках с кипящим слоем.
Контактный способ сушки применяется при производстве сухого картофельного пюре в виде хлопьев. Этот способ основан на передаче тепла продукту при соприкосновении с горячей поверхностью. Воздух при этом служит только для удаления водяного пара из сушилки, являясь влагопоглотителем. Коэффициент теплопередачи при контактной сушке значительно выше, чем при конвективной. Температура в разных слоях продукта различная: наибольшая у слоя, контактирующего с греющей поверхностью, наименьшая у наружного слоя. Влагосодержание в процессе контактной сушки постепенно уменьшается от слоев, соприкасающихся с нагретой поверхностью, к наружным слоям. Таким образом, скорость контактной сушки определяется только градиентом температуры, градиент влагосодержания оказывает тормозящее действие на перемещение влаги к поверхности продукта.
Широкое распространение при производстве сухого картофельного пюре получили одновальцовые сушилки. Конструкция сушилки обеспечивает остаточное отделение несъедобной части картофеля в виде глазков, поврежденных участков клубней, что позволило сократить затраты труда на доочистке картофеля.
К сушилкам с интенсифицированным теплообменом относятся сушилки с кипящим слоем и распылительные.
В установках кипящего слоя применяются повышенные скорости сушильного агента. Кипение наступает тогда, когда сушильный агент, проходя сквозь слой материала, достигает критической скорости, при которой масса частиц уравновешивается силой трения обтекающего потока. Процесс сушки интенсифицируется благодаря постоянному движению и перемешиванию частиц, максимальной поверхности испарения, малому гидравлическому сопротивлению слоя.
Сушилки с кипящим и виброкипящим слоем широко применяются при производстве сухого картофельного пюре в виде крупки и гранулята.
Сушка распылением применяется при изготовлении сухого молочно-картофельного пюре. Этот способ сушки предусматривает следующие основные процессы: распыление продукта, смешивание газа и частиц продукта, тепло- и массообмен между ними и отделение сухих частиц от воздуха. Особенностью распылительной сушки продуктов является почти мгновенное их обезвоживание благодаря созданию большой поверхности испарения мелкодиспергированных частиц.
Преимуществами распылительной сушки являются: получение продукта высокого качества, что достигается благодаря непродолжительному контакту распыленного продукта с агентом сушки и невысокой температуре нагрева продукта; широкий диапазон температур сушильного агента; возможность получения продукта, состоящего из нескольких компонентов; простота обслуживания и автоматизации процесса.
Источник
