Разваривание и осахаривание крахмалистого сырья
Для разрушения клеток сырья и высвобождения заключенного в растительных клетках крахмала, перевода крахмала в растворимое состояние для полного воздействия на него осахаривающих ферментов крахмалистое сырье (зерно, картофель) подвергаются тепловой обработке - развариванию. Разваривание производится в водной среде под действием пара в специальных аппаратах периодического или непрерывного действия.
При повышении температуры сырье постепенно прогревается. При температуре выше 70°С крахмал клейстеризуется, а при повышении температуры более 120°С переходит в растворимое состояние. Клеточные стенки изменяются при более высокой температуре - около 140°С и выше. При действии высоких температур цементирующие вещества клетки растворяются, ткань становится гибкой и непрочной. Часть цементирующих веществ разлагается и образует сбраживаемые вещества. Значительно изменяются белковые вещества, часть из них при температуре около 100°С свертывается и переходит в нерастворимое состояние. При дальнейшем повышении температуры до 140°С, белковые вещества вновь переходят в растворимое состояние и даже в большем количестве, чем до разваривания.
В результате теплового воздействия на картофель или зерно достигаются нужные изменения как в составе, так и в физическом состоянии сырья. Однако процесс связан и с нежелательными явлениями. При температуре выше 100°C начинают карамелизоваться сахара, образуя несбраживаемые и вредно воздействующие на дрожжи вещества. Часть сахаров соединяется с аминокислотами, образуя меланоидины. Образованные вещества придают разваренной массе коричневый цвет. Процессы карамелизации и меланоидиновые реакции приводят к потерям крахмала. Поэтому при разваривании стараются избегать слишком высоких температур, не допуская недовара отдельных частей сырья.
Вследствие резкого перепада давления в варочном аппарате и выдерживателе (от 3,5-4,5 до 0,2-0,5 ати, проходя через решетку, сырье механически разрушается. Кроме того, излишнее тепло разваренной массы расходуется на образование пара. Так как прочность клеточных стенок уже нарушена, то они не выдерживают давления пара, образовавшегося в них, и разрываются. Сырье теряет свою структуру, размельчается и превращается в однообразную массу.
Главной составной частью разваренной массы является крахмал, придающий ей свойство густого малоподвижного клейстера. Кроме крахмала в растворе находятся белки, соли и другие растворимые вещества. Чем выше температура варки, тем больше некрахмалистых веществ переходит в раствор. Разваренную массу нельзя без осахаривания расхолаживать, так как крахмал снова переходит в нерастворимое состояние и выпадает в осадок, застывает. Разваренную массу нельзя спускать на холодную поверхность осахаривателя.
Для разваривания сырья при периодической схеме применяют специальный разварник, который представляет собой сварной цилиндрическо-конический аппарат. Такая форма удобна для лучшего распределения пара при варке и для выдувания разваренной массы без остатка.
Разварник состоит (рис.5.8) из корпуса 1, загрузочного люка 2, выдувной коробки 3. Для предохранения стенок от быстрого износа в нижнюю часть конуса вставляют сменную гильзу 10 из стали толщиной 3 мм. В выдувной коробке установлена решетка 11 для измельчения сырья при выдувании и удержания посторонних предметов, попавших с сырьем. Над решеткой в коробке находится люк 12 для очистки решетки при закрытом коническом клапане 13. Пар вводится через патрубки 14, через патрубок 15 при необходимости отводится конденсат при разваривании картофеля.
Поступление пара регулируется вентилем 4. На пароотводящей трубе устанавливается обратный клапан 5, препятствующий попаданию сырья из разварника в паропровод.
Через вентиль 6 подают пар при выдувании разваренной массы.
На крышке разварника к патрубку 7, защищенному изнутри сеткой, присоединяются вентили 8 для вытеснения воздуха при загрузке аппарата и 9 для циркуляции, т.е. перемешивания сырья паром. Кроме этого на разварнике, как на сосуде, работающем под давлением, обязательно устанавливается предохранительный клапан (штуцер 18) и манометр 16. Для отбора пробы служит пробоотборное устройство 17.