przetwarzanie ziemniaków

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI NARODOWEJ

Krzysztof Maśliński

Przetwarzanie ziemniaków 321[09].Z3.03

Poradnik dla ucznia

Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy Radom 2006


1

Recenzenci: mgr inż. Krystyna Maj mgr inż. Grażyna Serafin Opracowanie redakcyjne: mgr inż. Krzysztof Maśliński Konsultacja: mgr inż. Maria Majewska Korekta:

Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 321[09].Z3.03 Przetwarzanie ziemniaków zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu technik technologii żywności. Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2006


2

SPIS TREŚCI 1. Wprowadzenie 3 2. Wymagania wstępne 5 3. Cele kształcenia 6 4. Materiał nauczania 7

4.1. Ziemniaki i materiały pomocnicze w przetwórstwie ziemniaczanym 7 4.1.1. Materiał nauczania 7 4.1.2. Pytania sprawdzające 9 4.1.3. Ćwiczenia 9 4.1.4. Sprawdzian postępów 12

4.2. Technologie produkcji krochmalu ziemniaczanego 13 4.2.1. Materiał nauczania 13 4.2.2. Pytania sprawdzające 17 4.2.3. Ćwiczenia 18 4.2.4. Sprawdzian postępów 20

4.3. Technologie produkcji hydrolizatów skrobiowych i skrobi modyfikowanej

21

4.3.1. Materiał nauczania 21 4.3.2. Pytania sprawdzające 25 4.3.3. Ćwiczenia 25 4.3.4. Sprawdzian postępów 27

4.4. Technologie produkcji suszy i wyrobów uszlachetnionych. Zagrożenia dla środowiska ze strony przetwórstwa ziemniaczanego

28

4.4.1. Materiał nauczania 28 4.4.2. Pytania sprawdzające 35 4.4.3. Ćwiczenia 36 4.4.4. Sprawdzian postępów 38

5. Sprawdzian osiągnięć 39 6. Literatura 44


3

1. WPROWADZENIE

Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy i kształtowaniu umiejętności związanych z przetwórstwem ziemniaczanym. Treści nauczania dotyczą surowców i materiałów pomocniczych wykorzystywanych w przetwórstwie ziemniaczanym oraz technologii stosowanych w tym przetwórstwie, a także ułatwią Ci dobieranie maszyn i urządzeń do procesów technologicznych.

W poradniku zamieszczono: − wymagania wstępne, zawierające wykaz niezbędnych wiadomości i umiejętności, które

powinieneś mieć opanowane przed przystąpieniem do kształcenia w tej jednostce modułowej,

− cele kształcenia w tej jednostce modułowej, czyli wykaz tego, co powinieneś umieć na zakończenie procesu kształcenia w tej jednostce,

− materiał nauczania umożliwiający samodzielne przygotowanie się do wykonania ćwiczeń i zaliczenia sprawdzianów,

− pytania sprawdzające, które pozwolą Ci sprawdzić, czy jesteś dobrze przygotowany do wykonania ćwiczeń,

− ćwiczenia, zawierające temat ćwiczenia, sposób jego wykonania oraz wyposażenie stanowiska do jego przeprowadzenia (w tym wykaz materiałów, narzędzi i sprzętu do realizacji ćwiczenia),

− sprawdzian postępów, pozwalający Ci ocenić stopień swego przygotowania do sprawdzianu osiągnięć,

− przykład sprawdzianu osiągnięć, pozwalający Ci ocenić stopień opanowania wiadomości i umiejętności z zakresu tej jednostki modułowej; sprawdzian składa się z instrukcji dla ucznia, zestawu zadań testowych oraz karty odpowiedzi,

− wykaz literatury oraz innych źródeł informacji, które możesz wykorzystać do poszerzenia swoich wiadomości i umiejętności z zakresu tej jednostki modułowej.


4

Schemat układu jednostek modułowych

321[09].Z3 Technologia przetwórstwa spożywczego

321[09].Z3.05 Produkowanie wyrobów przemysłu fermentacyjnego

321[09].Z3.06 Przetwarzanie surowców olejarskich

321[09].Z3.11 Produkowanie wyrobów piekarskich, ciastkarskich i cukierniczych

321[09].Z3.01 Wytwarzanie przetworów zbożowych

321[09].Z3.02 Przetwarzanie

owoców i warzyw


ziemniaków


buraków cukrowych

321[09].Z3.12 Produkowanie koncentratów spożywczych

321[09].Z3.07 Przetwarzanie mięsa

zwierząt rzeźnych

321[09].Z3.08 Przetwarzanie mleka

321[09].Z3.09 Przetwarzanie mięsa

drobiowego i jaj

321[09].Z3.10 Przetwarzanie ryb,

mięczaków i skorupiaków


5

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: − korzystać z różnych źródeł informacji, − posługiwać się normami i instrukcjami, − rozróżniać surowce, dodatki do żywności i materiały pomocnicze stosowane

w przetwórstwie spożywczym, − opisać budowę skrobi, rozróżnić rodzaje enzymów amylolitycznych i wyjaśnić zasadę ich

działania, − rozróżniać operacje i procesy jednostkowe, − określać zmianę wartości odżywczych, cech organoleptycznych i trwałości żywności pod

wpływem przeprowadzonych operacji i procesów jednostkowych, − stosować zasady oceny organoleptycznej, − posługiwać się układem okresowym pierwiastków, − przeprowadzać podstawowe obliczenia technologiczne, − dobierać maszyny i urządzenia do procesów technologicznych przemysłu spożywczego, − stosować obowiązujące systemy zapewnienia jakości w przetwórstwie spożywczym, − opracowywać i prezentować projekt, − stosować programy komputerowe, − posługiwać się instrukcjami BHP i przestrzegać przepisów BHP, − wskazywać zagrożenia dla środowiska związane z przetwórstwem spożywczym, − udzielać pomocy w razie wypadku zgodnie z zasadami pierwszej pomocy.


6

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: − określić budowę i skład chemiczny ziemniaka, − scharakteryzować podstawowe przetwory ziemniaczane, − posłużyć się dokumentacją technologiczną dotyczącą produkcji przetworów

ziemniaczanych, − zorganizować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami ergonomii, zasadami

bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej i ochrony środowiska, − wyjaśnić przebieg procesów technologicznych w przetwórstwie ziemniaków, − scharakteryzować proces produkcji krochmalu, skrobi modyfikowanej, hydrolizatów,

suszy i wyrobów uszlachetnionych, − dobrać surowce i materiały pomocnicze do produkcji przetworów ziemniaczanych, − dobrać maszyny i urządzenia do produkcji przetworów ziemniaczanych, − określić zagrożenia dla środowiska powodowane działalnością zakładów przetwórstwa

ziemniaczanego, − zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz

ochrony środowiska podczas produkcji przetworów ziemniaczanych, − obliczyć koszty i opłacalność produkcji poszczególnych wyrobów przemysłu

ziemniaczanego, − skorzystać z różnych źródeł informacji zawodowej dotyczącej przetwórstwa ziemniaków.


7

4. MATERIAŁ NAUCZANIA 4.1. Ziemniaki i materiały pomocnicze w przetwórstwie

ziemniaczanym 4.1.1. Materiał nauczania

Kierunki wykorzystania ziemniaków Polska jest znaczącym w świecie producentem ziemniaków. Ziemniaki w naszym kraju

wykorzystuje się głównie na cele: − paszowe, na które zużywa się najwięcej produkowanych ziemniaków, − konsumpcyjne, − przemysłowe, na które przeznacza się niewielką część zbiorów (ok. 8%). Część ziemniaków przeznacza się na tzw. sadzeniaki.

Zakres przemysłowego przetwórstwa ziemniaków Przetwórstwo ziemniaków (przemysł ziemniaczany) – jest to wytwórczość przemysłowa,

w której podstawowym surowcem przerobowym są ziemniaki. Do zakładów przetwórstwa ziemniaczanego nie zalicza się gorzelni rolniczych (przemysł

spirytusowy), które także przerabiają znaczne ilości ziemniaków (na spirytus surowy) – ponad połowę ziemniaków przeznaczanych na cele przemysłowe.

Klasyfikacja przetworów ziemniaczanych Przetwórstwo ziemniaczane zajmuje się produkcją wyrobów takich jak:

− skrobia ziemniaczana (krochmal, mączka ziemniaczana), − skrobia modyfikowana, − hydrolizaty skrobiowe (np. glukoza, syropy skrobiowe – zwane także ziemniaczanymi), − karmel otrzymywany z syropu skrobiowego, − susze (płatki ziemniaczane, granulaty), − wyroby uszlachetnione (frytki, czipsy).

Budowa i skład chemiczny ziemniaka Budowa bulwy ziemniaka została przedstawiona na rys. 1. Orientacyjny skład chemiczny

bulwy ziemniaka jest następujący: − woda ok. 70÷80%, której wysoka zawartość jest przyczyną dość łatwego psucia się

ziemniaków, − skrobia ok. 17÷19%, jako najważniejszy dla przetwórstwa składnik ziemniaka

(w ziemniaku pełniąca rolę materiału zapasowego), − substancje nieskrobiowe ok. 5,75%, w tym:

− substancje azotowe 1,5% (w tym białko), − celuloza 1,0÷1,2%, − substancje mineralne 1,0%, − cukry fermentujące 1,5÷3,0%, − witamina C ok. 12 mg w 100 g.

Znaczenie ilości i jakości skrobi Zawartość skrobi w bulwie ziemniaka określa się jako tzw. skrobiowość ziemniaka.

Skrobiowość można określić na podstawie gęstości ziemniaka, odczytując ją ze specjalnych tablic. Im większa jest gęstość ziemniaka (masa właściwa, waha się ona w zakresie 1,05÷1,16 g/cm3) tym wyższa jest także skrobiowość. Ze względu na skrobiowość wyróżniamy


8

ziemniaki: niskoskrobiowe, średnioskrobiowe, wysokoskrobiowe. Skrobia odkłada się w bulwie ziemniaka w formie ziaren w komórkach otoczonych błoną komórkową.

Najwięcej skrobi znajduje się w miękiszu, który jest też elementem dominującym budowy ziemniaka. Uboga w skrobie a zawierająca więcej białka jest warstwa kory pierwotnej, znajdująca się bezpośrednio pod łupiną.

Skrobia jest wielocukrem (polisacharydem) pełniącym rolę materiału zapasowego ziemniaka. Struktury krystaliczne ziarna skrobiowego są tworzone przez makrocząsteczki skrobi o budowie rozgałęzionej – amylopektynę oraz makrocząsteczki o budowie liniowej – amylozę. Ponieważ amyloza i amylopektyna różnią się wieloma istotnymi cechami, dlatego proporcja, w jakiej występują w określonym rodzaju skrobi określa jej właściwości fizykochemiczne. Skrobia jest jednym z najbardziej funkcjonalnych surowców w przemyśle spożywczym, ma zastosowanie również w innych przemysłach. Wykorzystuje się jej naturalne właściwości tworzenia żeli i zagęszczania.

Rys. 1. Budowa bulwy ziemniaka (przekrój) [4, s.176]1 – skórka (z tkanką korkotwórczą),

2 – kora pierwotna, 3 – wiązki sitowo-naczyniowe, 4 – miękisz, 5 – miękisz rdzeniowy,

6, 7– oczka, 8 – pępek

W przemyśle spożywczym skrobia jest stosowana do nadawania produktom odpowiedniej tekstury, wyglądu (postaci), wilgotności, konsystencji i trwałości podczas przechowywania.

Wymagania stawiane ziemniakom dla przetwórstwa zależą od kierunku wykorzystania ziemniaków, np.: − ziemniaki do produkcji krochmalu powinny posiadać wysoką zawartość skrobi o dużych

ziarnach, nie mniej niż 16÷17%, regularny kształt i płytkie oczka (ułatwia to mycie bulw) oraz małą zawartość białka (ułatwia to oczyszczanie ścieków),

− do produkcji frytek są pożądane odmiany o zawartości skrobi do 15%, podłużnym kształcie, niemające tendencji do ciemnienia, o małej zawartości cukrów redukujących,

− do produkcji czipsów używa się ziemniaków o zbliżonych właściwościach jak przy produkcji frytek z pominięciem ich kształtu,

− do przygotowania suszy wykorzystuje się ziemniaki rozparzone (gotowane) o małej zawartości skrobi, gdyż nadmiar skrobi w wyniku kleikowania zwiększa mazistość masy, co utrudnia proces technologiczny. Ziemniaki dostarczane do zakładu przemysłu ziemniaczanego powinny być odpowiedniej

odmiany a ponadto mieć ograniczoną ilość zanieczyszczeń mineralnych i organicznych oraz bulw zepsutych.

Zakłady doświadczalne hodowli ziemniaków dostarczają nowych odmian, charakteryzujących się dużym plonem skrobi z hektara i dużą odpornością na choroby. Nowe odmiany wczesne ziemniaków, pozwalają na wcześniejsze rozpoczęcie kampanii produkcyjnej, co powoduje wydłużenie efektywnego okresu produkcji przetworów ziemniaczanych.

Optymalne warunki przechowywania ziemniaków, które można zapewnić magazynując ziemniaki w przechowalniach, to: − temperatura 2÷7°C, − wilgotność 85÷90%, − ograniczony dostęp światła.


9

W praktyce, przy przerabianiu bardzo dużych ilości ziemniaków, trudno zapewnić takie warunki; często stosuje się kopcowanie ziemniaków, co powoduje znaczne straty, nawet ok. 15% przechowywanej masy.

W przechowywanych ziemniakach zachodzą zmiany związane z ich oddychaniem, wskutek którego zmniejsza się masa ziemniaków; do ubytku masy przyczynia się również wysychanie przechowywanych ziemniaków.

Materiały pomocnicze w przetwórstwie ziemniaczanym W przetwórstwie ziemniaczanym stosuje materiały pomocnicze, w zależności od kierunku

przerobu ziemniaków. Do najważniejszych z nich należą: − kwas solny i siarkowy (VI) stosowane do hydrolizy skrobi, − węglan sodu do neutralizacji hydrolizatorów, czyli kwasów, − dwutlenek siarki SO2 do wybielania krajanki ziemniaczanej, − węgiel aktywny do wybielania i odwaniania (usuwania niepożądanego zapachu), − materiały filtracyjne, np. ziemię krzemionkową, − preparaty enzymatyczne do rozkładania skrobi przy produkcji hydrolizatów, − kwas askorbinowy jako przeciwutleniacz w produkcji frytek.

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Na jakie cele przeznacza się ziemniaki? 2. W jakim przemyśle, poza przetwórstwem ziemniaczanym, przerabia się znaczne ilości

ziemniaków? 3. Jakie znasz grupy wyrobów ziemniaczanych? 4. Jaki jest orientacyjny skład chemiczny bulwy ziemniaka? 5. Który ze składników ziemniaka decyduje o łatwym psuciu się bulw? 6. Który ze składników ziemniaka jest najważniejszy dla przetwórstwa ziemniaczanego? 7. Jakie wyróżnia się elementy budowy bulwy ziemniaka? 8. W jakim celu określa się gęstość ziemniaków? 9. Jaki element budowy bulwy jest ubogi w skrobię? 10. W jakiej formie występuje skrobia w ziemniaku? 11. Jakie wymagania stawia się ziemniakom do przetwórstwa? 12. Jakie parametry przechowywania są optymalne dla ziemniaków? 13. Dlaczego masa ziemniaków zmniejsza się w czasie przechowywania? 14. Jakie materiały pomocnicze wykorzystuje się w przetwórstwie ziemniaczanym? 4.1.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1

Zapoznaj się z budową bulwy ziemniaka i wyszczególnij jej elementy. Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) rozkroić bulwę ziemniaka wzdłużnie i poprzecznie, 2) dokonać oględzin, zwracając uwagę na wewnętrzne elementy budowy bulwy i barwę

poszczególnych elementów, 3) zrobić szkic przedstawiający przekrój bulwy ziemniaka, 4) porównać szkic z rysunkiem z Poradnika, przedstawiającym budowę bulwy, 5) zapisać wnioski.


10

Wyposażenie stanowiska pracy: − przybory do szkicowania, − bulwy ziemniaka, − Poradnik ucznia (lub podręcznik z rysunkiem przedstawiającym budowę bulwy

ziemniaka). Ćwiczenie 2

Zbadaj gęstość ziemniaka. Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) zważyć kilka bulw ziemniaka (np. 3) i zapisać wyniki pomiaru:

masa bulwy ............ g 2) do cylindra miarowego nalać wody (w takiej ilości, aby po wrzuceniu do niej ziemniaka

został on przykryty wodą), zapisać poziom wody: objętość wody ............ cm3

3) w cylindrze z wodą zanurzyć ziemniaka (powinien być w całości przykryty wodą), 4) zapisać objętość, którą zajmuje woda wraz z ziemniakiem:

objętość wody z ziemniakiem ............ cm3 5) obliczyć gęstość ziemniaka, zapisać wynik:

gęstość ziemniaka ............ g/cm3 6) zapisać wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

− cylinder miarowy (o średnicy większej niż bulwy ziemniaka), − ziemniaki, − woda, − waga. Ćwiczenie 3

Porównaj ziemniaki różnych odmian.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) dokonać oględzin zewnętrznych ziemniaków różnych odmian, porównać je i zapisać

wnioski, 2) ustalić gęstość różnych odmian ziemniaków (jak w ćwiczeniu 2), porównać je i zapisać

wnioski, 3) przekroić ziemniaki różnych odmian, dokonać oględzin przekrojów, porównać je i zapisać

wnioski, 4) zapisać wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy: − cylinder miarowy (o średnicy większej niż bulwy ziemniaka), − ziemniaki (minimum dwie rożne odmiany), − woda, − waga.


11

Ćwiczenie 4 Porównaj wielkość zbiorów ziemniaka na przestrzeni ostatnich 10 lat w Polsce i na

świecie.


Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) odnaleźć w roczniku Statystycznym dane o wielkości zbiorów ziemniaka w Polsce i na

świecie na przestrzeni ostatnich 10 lat, 2) narysować wykresy, przedstawiające wielkość zbiorów ziemniaka w ciągu ostatnich 10 lat

w Polsce i na świecie, 3) zapisać wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy: − Rocznik Statystyczny. Ćwiczenie 5

Zapoznaj się z normą dla ziemniaków.


Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) zapoznać się z normą dla ziemniaków do przetwórstwa spożywczego, 2) wynotować najważniejsze wymagania ogólne, dopuszczalne wady i cechy

dyskwalifikujące dla ziemniaków odmian Solanum tuberosum, przeznaczonych do przetwórstwa spożywczego,

3) zapisać wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy: − norma dla ziemniaków (Rośliny okopowe. Ziemniaki do przetwórstwa spożywczego). Ćwiczenie 6

Zapoznaj się z normą dla przetworów ziemniaczanych.


Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) zapoznać się z normą dla przetworów ziemniaczanych dotyczącą ich nazw i określeń, 2) wynotować poznane nazwy i określenia, najtrudniejsze do zapamiętania, 3) zapisać wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy: − norma dla przetworów ziemniaczanych (Spożywcze przetwory ziemniaczane Nazwy

i określenia)


12

4.1.4. Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie

1) wskazać kierunki wykorzystania ziemniaków? 2) wymienić rodzaje wyrobów ziemniaczanych? 3) określić budowę ziemniaka? 4) rozróżnić elementy budowy ziemniaka? 5) określić skład chemiczny ziemniaka? 6) określić wymagania stawiane ziemniakom dla przetwórstwa? 7) podać przykłady cech dyskwalifikujących ziemniaki dla przetwórstwa

spożywczego?

8) określić warunki przechowywania ziemniaków? 9) wyjaśnić przyczyny ubytku masy ziemniaka podczas przechowywania? 10) podać przykłady materiałów pomocniczych stosowanych w przetwórstwie

ziemniaków?

11) wskazać zastosowanie materiałów pomocniczych w przetwórstwie ziemniaków?


13

4.2. Technologie produkcji krochmalu ziemniaczanego 4.2.1. Materiał nauczania

Krochmalem ziemniaczanym nazywa się skrobię otrzymywaną z bulw ziemniaka poprzez wydzielenie ziaren skrobi metodą fizyczną. Krochmal jest półproduktem, z którego po oczyszczeniu i osuszeniu, otrzymuje się mączkę ziemniaczaną, będącą produktem handlowym.

Skrobia jako związek chemiczny jest polisacharydem (wielocukrem) o ogólnym (sumarycznym) wzorze (C6H10O5)n, zbudowanym z reszt glukozy. W zimnej wodzie skrobia jest praktycznie nierozpuszczalna, w wodzie ciepłej pęcznieje a w temperaturze ok. 70oC rozkleja się, dając kleik skrobiowy (kleikowanie skrobi). Pod wpływem kwasów, zwiększonego ciśnienia i temperatury – rozkłada się. Częściowy rozkład skrobi zwany jest dekstrynizacją – powstają: dekstryny, maltoza, glukoza), a całkowity rozkład nazywamy scukrzaniem. Do rozkładu skrobi dochodzi również pod wpływem enzymów amylolitycznych.

Ziemniaki do produkcji krochmalu (mączki ziemniaczanej) Do produkcji mączki ziemniaczanej przeznacza się ziemniaki odmian o dużej zawartości

skrobi, średnio 18%. Zasada produkcji skrobi ziemniaczanej Skrobię można wydobyć tylko z uszkodzonych komórek. Niezbędne jest, zatem

rozdrobnienie ziemniaków na miazgę, z której wymywa się ziarna skrobi wodą. Ziarenka skrobiowe tworzą w wodzie zawiesinę zwaną mleczkiem krochmalowym.

Przerób ziemniaków w zakładach przetwórczych opiera się głównie na procesach mechanicznych i odbywa się metodą ciągłą. Zasadnicze czynności przy produkcji mączki ziemniaczanej przedstawia schemat 1. Obok głównego produktu tj. mączki handlowej, otrzymuje się jako produkt uboczny wycierkę, którą stanowi miazga ziemniaczana niemal pozbawiona ziaren skrobi. Oprócz tego odpadem w krochmalniach jest woda sokowa (dawniej zwana wodą owocową), czyli rozcieńczony wodą sok komórkowy ziemniaka, zawierająca rozpuszczalne substancje nieskrobiowe (w tym w dużej ilości substancje białkowe) oddzielone od skrobi.

W warunkach przemysłowych udaje się wydobyć ok. 85% skrobi zawartej w ziemniakach; reszta pozostaje w wycierce. Jeśli uwzględni się wykorzystanie produktów ubocznych to poziom wydobycia skrobi zwiększa się do 90÷95%.

Etapy otrzymywania skrobi ziemniaczanej i ich znaczenie Przygotowanie ziemniaków Ziemniaki z miejsca składowania są dostarczane do krochmalni transportem wodnym

(hydraulicznym) z wykorzystaniem kanałów spławiakowych. W trakcie transportu następuje usuwanie zanieczyszczeń grubych i mycie ziemniaków. Ziemniaki trafiają do płuczek, w których usuwa się zanieczyszczenia lekkie (spływające z wodą) oraz mineralne (piasek). Wodę z zanieczyszczeniami kieruje się do odstojnika a umyte ziemniaki, po zważeniu, do rozdrabniania.

Rozdrabnianie ułatwia wydobycie skrobi w postaci ziaren skrobiowych. Do rozdrabniania wykorzystuje się tarki bębnowe (rys. 2) lub inne rozdrabniacze. W wyniku rozdrabniania powstaje miazga ziemniaczana, składająca się z: − ziaren skrobi, − soku komórkowego, − rozdrobnionych ścian komórkowych, składających się głównie z błonnika, zwanych

wycierką.


14

Schemat 1. Uproszczony schemat produkcji skrobi ziemniaczanej [na podstawie 4, s. 178]

Rozdrabnianie

Odwadnianie mechaniczne

Wymywanie skrobi

Krochmal mokry

Oddzielanie soku komórkowego - zagęszczanie

Rafinacja mleczka

Miazga

Wycierka

Mleczko krochmalowe

Woda sokowa, Zanieczyszczenia

Suszenie

Mączka ziemniaczana

Odsiewanie

Mączka ziemniaczana

handlowa

Ziemniaki

Grys, Zanieczyszczenia


15

Rys. 2. Tarka bębnowa [4, s. 179] 1 – kosz zasilający, 2 – bęben, 3 – płyta tnąca z regulacją odstępu, 4 – kloc cierny, 5 – sito szczelinowe,

6 – wypływ miazgi

Wymywanie skrobi to operacja, która pozwala otrzymać mleczko krochmalowe (mleczko skrobiowe) oddzielone od nieużytecznych części miazgi, która jako wycierka jest produktem ubocznym w zakładzie krochmalniczym. Operację te prowadzi się w wymywaczach (rys. 3), w których strumień wody pod ciśnieniem przemywa miazgę przesuwającą się na sicie. Wymyte mleczko wypływa przez gęste oczka sita.

Rys. 3. Wymywacz strumieniowy [4, s. 180] 1 – natryski, 2 – sito

Aby oddzielić sok komórkowy wymyte mleczko kierowane jest do wirówek

(koncentratorów, rys. 4), w których zachodzi jego zagęszczanie. Powstaje przy tym woda sokowa, zawierająca już bardzo niewiele skrobi (ok. 0,1%). Z wodą sokową oddzielane są również zanieczyszczenia, głównie substancje azotowe (białka i aminokwasy), które mogłyby powodować pociemnienie skrobi.

Rys. 4. Wirówka do oddzielania wody sokowej („owocowej”) z surowego mleczka krochmalnego [2, s. 88] 1 – zewnętrzny bęben stożkowy, 2 – bęben wewnętrzny, 3 – uzwojenie ślimakowe bębna, 4 – lej wlotowy

wirówki


16

Dalsze oczyszczanie – rafinacja, w celu oddzielenia resztek drobnych włókienek, prowadzone jest na wirujących sitach strumieniowych (podobnych do wymywacza strumieniowego).

Mleczko skrobiowe po rafinacji może jeszcze zawierać zanieczyszczenia mineralne (piasek). W celu ich usunięcia – odpiaszczenia kierowane jest do hydrocyklonów. Po odpiaszczeniu mleczko jeszcze raz kierowane jest do wirówek – koncentratorów.

W celu uzyskania ładnej, białej barwy mączki ziemniaczanej, mleczko skrobiowe poddaje się bieleniu. Jako środek bielący stosuje się dwutlenek siarki; może on być dodany już do miazgi lub dopiero do mleczka w końcowej fazie otrzymywania skrobi. Bielenie uniemożliwia ciemnienie skrobi pod wpływem barwnika – melaniny, pochodzącego z bulwy ziemniaka.

Kolejną ważną operacją jest odwodnienie mleczka – pozbycie się znacznej części wody w filtrze próżniowym (rys. 5). Woda zasysana jest do środka filtra a na powierzchni filtra – bębnie – pozostaje warstwa skrobi, tzw. zielony (mokry) krochmal.

Rys. 5. Obrotowy filtr próżniowy bębnowy [2, s. 80] 1 – dopływ mleczka, 2 – przewody odprowadzające wodę z mleczka, 3 – powierzchnia bębna, 4 – listwy

rozdzielające sekcje filtra, 5 – ewentualne doprowadzenie wody przemywającej, 6 – osuszony osad krochmalu zielonego, 7,8 – powierzchnie filtracyjne, 9 – nóż do zeskrobywania krochmalu, 10 – odprowadzenie krochmalu, 11 – mieszadło, 12 – zbiornik z mleczkiem, 13 – kanały filtracyjne

Suszenie mokrego krochmalu pozwala zmniejszyć jego wilgotność z ok. 40% (przy której

jest nietrwały, trudny do magazynowania i zmienia swoje właściwości) do poziomu ok. 20%; zapewnia tym samym trwałość krochmalu podczas przechowywania. Suszenie przeprowadza się w taki sposób, aby zapobiec pęcznieniu i klajstrowaniu się (zlepianiu) ziaren skrobi w grudki. Odbywa się w temperaturach poniżej 60°C, zapobiegających kleikowaniu skrobi.

Do suszenia można wykorzystać suszarki starszego typu – taśmowe, tzw. płótniarki (rys. 6) lub nowsze – pneumatyczne. W płótniarkach krochmal suszony jest na taśmach płóciennych przesuwanych nad powierzchnią grzejną. W suszarkach pneumatycznych krochmal porywany jest przez strumień gorącego powietrza w rurze suszącej, w wyniku czego tworzy się mieszanina skrobi, powietrza i pary wodnej. Kierowana jest ona do cyklonów, w których następuje oddzielenie powietrza wraz z parą wodną od skrobi – mączki ziemniaczanej.

Rys. 6. Suszarka taśmowa – płótniarka [2, s. 358] 1 – zasilacz doprowadzający krochmal mokry, 2 – miejsce doprowadzenia powietrza, 3 – grzejnik,

4 – odprowadzenie zużytego powietrza, 5 – korytko odbioru i odprowadzenia suszu


17

Wysuszona mączka transportowana jest przenośnikiem ślimakowym i pneumatycznym do odsiewacza cylindrycznego.

Odsiewanie stosuje się w celu oddzielenia grysu (większe cząsteczki) i innych zanieczyszczeń. Zanieczyszczenia makroskopowe obecne w mączce ziemniaczanej nazywane są pstrocinami. Grys, jako produkt uboczny, może być wykorzystany do produkcji syropu ziemniaczanego, natomiast mączka ziemniaczana stanowi gotowy produkt handlowy, który jest pakowany np. do worków lub torebek i przechowywany.

Różnice między mączką a mąką ziemniaczaną Mączka ziemniaczana jest często mylona z mąką ziemniaczaną, mimo że są to dwa różne

produkty przerobu ziemniaków. Mączka ziemniaczana jest czystą skrobią ziemniaczaną, znaną też pod potoczną nazwą krochmalu. Natomiast mąka ziemniaczana jest produktem zmielenia płatków ziemniaczanych, otrzymanych z ugotowanych i wysuszonych ziemniaków.

Gatunki mączki ziemniaczanej Zgodnie z Polską Normą wyróżnia się trzy gatunki mączki ziemniaczanej (skrobi

ziemniaczanej), różniące się cechami fizyko-chemicznymi: − superior standard, − superior, − prima.

Cechy jakościowe mączki ziemniaczanej Najważniejsze fizyko-chemiczne cechy jakościowe, uwzględniane przy ocenie mączki

ziemniaczanej, to: − zapach i smak, − barwa, − ilość pstrocin, − wilgotność, − pH, − zawartość popiołu w suchej masie (zawartość substancji mineralnych), − zawartość dwutlenku siarki.

Warunki przechowywania mączki ziemniaczanej Mączka ziemniaczana składowana w warunkach niskiej wilgotności względnej powietrza

jest produktem bardzo trwałym. Przy większej wilgotności powietrza chłonie wilgoć i może zbrylać się. Powinna być przechowywana w czystych pomieszczeniach, wietrzonych, bez dostępu obcych zapachów.


Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Czym różni się krochmal ziemniaczany od mączki ziemniaczanej? 2. Jakie znasz cechy charakterystyczne skrobi? 3. Czym powinny charakteryzować się ziemniaki do produkcji skrobi? 4. Na jakiej ogólnej zasadzie opiera się produkcja skrobi ziemniaczanej? 5. Z jakich etapów składa się proces produkcji skrobi? 6. W jaki sposób przygotowuje się ziemniaki do przerobu na skrobię? 7. Z czego składa się miazga, powstająca po rozdrobnieniu ziemniaków? 8. W jaki sposób prowadzi się wymywanie skrobi z miazgi? 9. Jakie produkty uboczne powstają przy otrzymywaniu skrobi ziemniaczanej? 10. W wyniku jakich operacji powstaje woda sokowa? 11. Do czego wykorzystuje się wirówki i sita strumieniowe w procesie produkcji skrobi? 12. W jaki sposób dokonuje się bielenia mleczka krochmalowego? 13. Na jakiej zasadzie można odwodnić krochmal?


18

14. Jakie urządzenie nazywane jest płótniarką? 15. Dlaczego suszarki pneumatyczne do krochmalu współpracują z cyklonami? 16. W jakim celu stosuje się odsiewanie mączki ziemniaczanej? 17. Dlaczego mąka ziemniaczana i mączka ziemniaczana nie oznaczają tego samego? 18. Jakie znasz gatunki mączki ziemniaczanej? 19. Jakie cechy sprawdza się oceniając skrobię ziemniaczaną? 20. W jakich warunkach należy przechowywać skrobię ziemniaczaną? 4.2.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1

Na podstawie analizy schematu technologicznego oraz opisu produkcji mączki ziemniaczanej, zawartych w dostępnej literaturze lub Poradniku, zaprojektuj ciąg maszyn i urządzeń do produkcji mączki ziemniaczanej.


Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) zapoznać się ze schematem technologicznym i opisem produkcji mączki ziemniaczanej, 2) na podstawie analizy schematu i opisu zapisać nazwy maszyn i urządzeń potrzebnych do

produkcji mączki ziemniaczanej, 3) ułożyć maszyny i urządzenia, potrzebne do produkcji mączki ziemniaczanej, w ciąg

technologiczny i przedstawić go w postaci schematu blokowego, 4) zapisać wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy: − film dydaktyczny o produkcji mączki ziemniaczanej, − literatura. Ćwiczenie 2

Zapoznaj się z normą na mączkę ziemniaczaną. Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) zapoznać się z normą na mączkę ziemniaczaną, 2) zwrócić uwagę na różnice w wymaganiach jakościowych w zależności od gatunku mączki

ziemniaczanej, 3) zanotować w zeszycie ważniejsze cechy jakościowe i różnice między produktami, 4) zapisać wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy: − norma na mączkę ziemniaczaną (Przetwory ziemniaczane. Skrobia ziemniaczana). Ćwiczenie 3

Przeprowadź ocenę organoleptyczną mączki ziemniaczanej oraz zbadaj zachowanie się mączki w wodzie zimnej i gorącej.


19

Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) zapoznać się z normą na mączkę ziemniaczaną – wykonać ćwiczenie 2, 2) dokonać oceny cech organoleptycznych, 3) zbadać zachowanie się niewielkiej ilości mączki w wodzie zimnej i w wodzie gorącej, 4) zapisać wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy: − norma na mączkę ziemniaczaną (Przetwory ziemniaczane. Skrobia ziemniaczana), − mączka ziemniaczana do prób, − woda zimna i woda gorąca, − zlewki (2 szt.), − mieszadło. Ćwiczenie 4

Oblicz, ile można otrzymać mączki ziemniaczanej o wilgotności 20% z 5 ton ziemniaków o zawartości 18% skrobi, zakładając średnią wydajność procesu wydobycia skrobi na poziomie 85%.



1) obliczyć, ile kg czystej skrobi (bezwodnej) znajduje się w 5 tonach ziemniaków o skrobiowości 18%, zapisać wynik,

2) obliczyć, ile kg czystej skrobi (bezwodnej) można wydobyć z ziemniaków przy wydajności 85%, zapisać wynik,

3) obliczyć, w ilu kg mączki ziemniaczanej o wilgotności 20% zawiera się obliczona ilość skrobi w punkcie 2, zapisać wynik,

4) zapisać odpowiedź.

Wyposażenie stanowiska pracy: − kalkulator. Ćwiczenie 5

Oblicz wydajność procesu produkcji mączki ziemniaczanej, jeśli z 12 ton ziemniaków o zawartości 16% skrobi, uzyskano 1,9 tony produktu o wilgotności 19%.



1) obliczyć, ile kg czystej skrobi znajduje się w 12 tonach ziemniaków o skrobiowości 16%, zapisać wynik,

2) obliczyć, ile kg czystej skrobi znajduje się w 1,9 tony mączki o wilgotności 19%, zapisać wynik,

3) obliczyć uzyskaną wydajność procesu produkcji skrobi na podstawie wyników z punktów 1 i 2, zapisać wynik,

4) zapisać odpowiedź.


20

Wyposażenie stanowiska pracy: − kalkulator. 4.2.4. Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie

1) zdefiniować pojęcia: krochmal, mączka ziemniaczana, mąka ziemniaczana? 2) zdefiniować pojęcia miazga ziemniaczana, wycierka, woda sokowa? 3) ustalić kolejność etapów produkcji mączki ziemniaczanej? 4) określić cele poszczególnych etapów produkcji mączki ziemniaczanej? 5) dobrać maszyny i urządzenia do produkcji skrobi ziemniaczanej? 6) rozróżnić gatunki mączki (skrobi) ziemniaczanej? 7) określić cechy jakościowe mączki ziemniaczanej? 8) określić warunki magazynowania mączki? 9) obliczyć wydajność procesu produkcji mączki ziemniaczanej?


21

4.3. Technologie produkcji hydrolizatów skrobiowych i skrobi modyfikowanej

4.3.1. Materiał nauczania 4.3.1.1. Technologie produkcji hydrolizatów skrobiowych

Hydrolizaty skrobiowe są to produkty częściowego lub całkowitego scukrzenia skrobi, czyli jej hydrolizy. Surowcem do produkcji hydrolizatów skrobiowych jest najczęściej skrobia ziemniaczana.

W wyniku hydrolizy rozszczepiane są wiązania w cząsteczkach skrobi pomiędzy resztami glukozowymi, z których składa się skrobia (wiązania glikozydowe). Hydroliza skrobi prowadzi do powstania tzw. syropu skrobiowego. W zależności od warunków hydrolizy otrzymuje się syropy o różnym stopniu scukrzenia, zawierające ok. 80% ekstraktu.

Syropy skrobiowe są gęstymi (ok. 1,44 g/cm3), lepkimi i higroskopijnymi cieczami o słodkim smaku, bezbarwnymi lub lekko zabarwionymi.

Metody hydrolizy stosowane w przemyśle ziemniaczanym to hydroliza: − kwasowa, − enzymatyczna, − kwasowo-enzymatyczna.

Schemat rozkładu skrobi Rozkład skrobi przebiega stopniowo, zgodnie z równaniami:

(C6H10O5)n + n/2 H2O → n/2 C12H22O11 skrobia maltoza

n/2 C12H22O11 + n/2 H2O → n C6H12O6 maltoza glukoza

Przebieg hydrolizy można również przedstawić następująco: skrobia ↓

dekstryny (cząsteczki o łańcuchach krótszych od skrobi) ↓ częściowe scukrzenie maltoza (dwucukier)

↓ glukoza (jednocukier) całkowite scukrzenie

Czynniki wpływające na przebieg hydrolizy skrobi Na przebieg hydrolizy skrobi wpływają warunki reakcji, czyli następujące czynniki:

− temperatura (wyższa przyśpiesza hydrolizę), − obecność katalizatora, może to być enzym przy hydrolizie enzymatycznej lub metal przy

hydrolizie kwasowej (przyśpiesza hydrolizę), − ciśnienie (wyższa przyśpiesza hydrolizę), − czas hydrolizy (dłuższy powoduje mocniejszą hydrolizę), − rodzaj i stężenie kwasu przy hydrolizie kwasowej (wyższe przyśpiesza hydrolizę).


22

Produkty hydrolizy W zależności od warunków hydrolizy otrzymuje się syropy różnych gatunków, o różnym

stopniu scukrzenia, zawierające ok. 80% ekstraktu. W przypadku scukrzenia niepełnego produktami hydrolizy są dekstryny, maltoza i glukoza, występujące razem w proporcjach zależnych od stopnia hydrolizy. Taki rodzaj hydrolizy stosuje się przy produkcji syropu skrobiowego takiego jak np. syrop cukierkowy. Bardziej scukrzone są syropy chałwiowy i konfiturowy.

W przypadku scukrzenia pełnego produktem hydrolizy jest glukoza. Ten rodzaj hydrolizy stosuje się przy produkcji syropu glukozowego i glukozy krystalicznej.

Produkcja syropu skrobiowego metodą kwasową Surowcem wyjściowym do produkcji syropu skrobiowego (schemat. 2) jest krochmal

zielony (mokry). W zbiorniku przygotowawczym dodawana jest do niego woda – powstaje mleczko krochmalowe, które łączy się z kwasem solnym. Powstały roztwór ogrzewa się parą wodną (ok. 125°C, ok. 30 min.) pod zwiększonym ciśnieniem w hydrolizatorze (rys. 7). Początkowo zachodzi kleikowanie i upłynnienie skrobi, a następnie hydroliza właściwa.

Po uzyskaniu odpowiedniego stopnia scukrzenia roztwór kieruje się do neutralizatora, w którym hydrolizę przerywa się poprzez dodanie substancji zobojętniającej kwas. Do zobojętniania kwasu solnego można wykorzystać sodę; przy hydrolizie za pomocą kwasu siarkowego do neutralizacji stosuje się węglan wapnia. W wyniku zobojętniania tworzą się osady i zmętnienia. W neutralizatorze przeprowadza się też wstępne odbarwianie i oczyszczanie roztworu przez dodanie węgla aktywnego, który adsorbuje zanieczyszczenia.

Z neutralizatora roztwór kieruje się do filtra w celu oddzielenia osadów i zawiesin wraz z węglem aktywnym.

Oczyszczony roztwór kieruje się do wyparek próżniowych, w których następuje jego zagęszczenie. Filtrację i zagęszczanie można powtórzyć do uzyskania wymaganej zawartości ekstraktu w syropie (ok. 80%). Schłodzonym syropem napełnia się pojemniki.

Stopień scukrzenia określa się za pomocą równoważnika glukozowego DE (z ang. dextrose equivalent). Podaje on procentową zawartość cukrów redukujących w suchej substancji syropu (w przeliczeniu na glukozę). Ponieważ scukrzanie metodą kwasową nie przebiega do końca syropy posiadają DE na ogół znacznie mniejszy od 100 (niskoscukrzone ok. 30, wysokoscukrzone ok. 65).

Rys. 7. Przykład hydrolizatora [2, s. 194]: 1 – napęd mieszadła, 2 – sprzęgło, 3 – kocioł, 4 – właz, 5 – płaszcz parowy, 6 – termometr, 7 - mieszadło

Produkcja glukozy Glukozę otrzymuje się podobnie jak syrop skrobiowy, ale poprzez przeprowadzenie pełnej

hydrolizy skrobi, ok. 2 razy dłużej i w nieco wyższej temperaturze. Półproduktem przejściowym jest syrop glukozowy o stężeniu ok. 75%. Syrop ten doprowadza się do krystalizacji, którą prowadzi się w krystalizatorze. Dla wywołania krystalizacji syrop zaszczepia się kryształkami czystej glukozy, które stanowią centra krystalizacji, wokół których narastają większe kryształy. Krystalizacja glukozy trwa ok. czterech dób w temperaturze stopniowo obniżanej do 20°C.

Odebraną z krystalizatora glukozę suszy się gorącym powietrzem do uzyskania zawartości 8÷9% wody, a następnie przesiewa się i magazynuje.


23

Wydajność glukozy jest mniejsza niż 100%, z uwagi na zjawisko rewersji. Rewersja polega na tworzeniu się z glukozy, podczas hydrolizy skrobi, dwucukrów, a nawet cukrów wyższych. W trakcie prowadzenia procesu może mieć miejsce także niehydrolityczny rozkład skrobi do związków niebędących cukrami, który również obniża wydajność procesu.

Schemat 2. Uproszczony schemat produkcji syropu skrobiowego [na podst. 2, s. 184]

Krochmal zielony

Tworzenie mleczka krochmalowego

Woda

Kwas (lub/i enzym)

Ogrzewanie, kleikowanie skrobi

Para grzejna

Hydroliza

Neutralizacja Soda

Odbarwianie

Filtracja

Zagęszczanie

Chłodzenie

Napełnianie opakowań

Syrop skrobiowy

Węgiel aktywny

Osad

Para grzejna Para

Czyste opakowania


24

Glukozę można również otrzymać na drodze hydrolizy enzymatycznej. Hydroliza enzymatyczna prowadzona jest z użyciem preparatów enzymatycznych, w których skład wchodzą amylazy. Najważniejszą amylazą jest α-amylaza. Działanie α-amylazy jest uzupełniane przez β-amylazę i glukoamylazę.

Proces scukrzania skrobi stosuje się także do produkcji tzw. maltodekstryn, które charakteryzują się niższym stopniem scukrzenia niż syropy skrobiowe. 4.3.1.2. Technologie produkcji skrobi modyfikowanej

Skrobia modyfikowana jest to produkt otrzymany z naturalnej skrobi (głównie ziemniaczanej) poprzez poddanie jej procesom, w wyniku których następują zmiany jej właściwości, przy niewielkich zmianach w budowie cząsteczki.

Skrobia modyfikowana traktowana jest jako dodatek do żywności (substancja dodatkowa dozwolona do stosowania w środkach spożywczych i używkach) i oznaczana jest odpowiednim kodem, w zależności od jej rodzaju.

Metody modyfikowania skrobi: − fizyczne, − chemiczne, − biochemiczne (przy wykorzystaniu enzymów lub/i drobnoustrojów), − genetyczne.

Najczęściej stosowaną metodą modyfikacji fizycznej skrobi jest jej obróbka hydrotermiczna, czyli ogrzewanie w środowisku wodnym.

Metody chemiczne modyfikacji polegają na łagodnej hydrolizie kwasowej albo działaniu na skrobię związków utleniających (woda utleniona, nadmanganian potasu), alkalicznych lub soli. Modyfikacja chemiczna bez powodowania hydrolizy polega na podstawieniu (zastąpieniu) części grup hydroksylowych (-OH) skrobi nowymi grupami funkcyjnymi (np. estryfikacja wykorzystywana do otrzymywania skrobi fosforanowych). Stosuje się również kombinacje metod, np. jednoczesne utlenianie i częściową depolimeryzację, czyli skrócenie łańcucha (poprzez hydrolizę).

Metody modyfikacji zastrzegane są patentami i licencjami, dlatego szczegóły modyfikacji nie są podawane do szerokiej wiadomości.

Cechy skrobi modyfikowanej kwasowo, różniące ją od skrobi naturalnej, to: − lepsza rozpuszczalność w wodzie poniżej temperatury kleikowania, − wyższa temperatura kleikowania, − mniejsza lepkość kleików, − mniejsze powinowactwo do jodu, − obniżona zdolność do pęcznienia ziaren.

W przypadku innych sposobów modyfikacji można uzyskać inne właściwości, np. zmniejszoną temperaturę kleikowania czy większą lepkość kleików.

Przykłady i zastosowanie skrobi modyfikowanych Przykładami skrobi modyfikowanych są skrobie: utleniona, kwasowa, acetylowana,

alkaliczna. Najczęściej skrobia modyfikowana stosowana jest jako substancja zagęszczająca, wiążąca wodę i żelująca w przemyśle koncentratów spożywczych, owocowo-warzywnym, mleczarskim, cukierniczym i piekarskim. Wykorzystywana jest również w innych przemysłach, np. w farmaceutycznym i kosmetycznym.


25


Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Co rozumiemy pod pojęciem hydrolizatów skrobiowych? 2. Jakie metody hydrolizy skrobi stosuje się w przemyśle? 3. W jaki sposób przebiega rozkład skrobi? 4. Jakimi czynnikami można regulować stopień hydrolizy skrobi? 5. Jakie znasz produkty hydrolizy skrobi? 6. Jak określa się stopień scukrzenia skrobi? 7. Z jakich etapów składa się proces produkcji syropów metodą kwasową? 8. Jakie są cele poszczególnych etapów produkcji syropów metodą kwasową? 9. Jakie urządzenia wykorzystuje się do produkcji syropów skrobiowych? 10. W jaki sposób otrzymuje się glukozę krystaliczną? 11. Dlaczego wydajność procesu produkcji glukozy jest mniejsza niż 100%? 12. Jakie enzymy można wykorzystać do enzymatycznej hydrolizy glukozy? 13. Czym różni się skrobia ziemniaczana od skrobi modyfikowanej? 14. Jakimi metodami można modyfikować skrobię? 15. Jaki znasz przykład modyfikacji fizycznej skrobi? 16. Jaki znasz przykład modyfikacji chemicznej skrobi? 17. W jakich celach stosuje się skrobie modyfikowane? 18. Jakie przykładowe cechy skrobi można zmienić wskutek modyfikowania? 4.3.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1

Zapoznaj się z normą dla syropów skrobiowych i oceny organoleptycznej wybranego syropu.



1) zapoznać się z normą dotyczącą syropów skrobiowych, 2) porównać wymagania dla różnych syropów podane w normie, 3) sporządzić notatkę w zeszycie, 4) dokonać oceny organoleptycznej wybranego syropu, 5) zapisać wnioski.


− próbki syropów skrobiowych, − norma na syropy skrobiowe. Ćwiczenie 2

Oblicz równoważnik glukozowy dla syropu skrobiowego o zawartości suchej masy 83%, jeśli zawartość cukrów redukujących w przeliczeniu na glukozę wynosi 33,2% oraz określ na tej podstawie stopień scukrzenia syropu.



1) zapoznać się z normą na syropy skrobiowe (ćwiczenie 1), 2) obliczyć równoważnik glukozowy DE (jeśli potrzebujesz do tego wzoru powinieneś

skorzystać z literatury pomocniczej: poz. 2, s. 194),


26

3) zapisać wyniki: DE = ........ %

4) na podstawie normy zaklasyfikować syrop do odpowiedniej grupy, 5) zapisać wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy: − norma na syropy skrobiowe, − kalkulator. Ćwiczenie 3

Oblicz teoretyczną ilość glukozy, jaką można otrzymać ze 100 kg skrobi przy wydajności procesu hydrolizy 80%. Porównaj cenę rynkową skrobi ziemniaczanej i glukozy.



1) korzystając z reakcji rozkładu skrobi do glukozy obliczyć teoretyczną ilość glukozy, jaką można otrzymać ze 100 kg skrobi przy wydajności 100% (bez strat), zapisać wynik i wniosek z niego wynikający,

2) przeliczyć otrzymaną ilość glukozy na wydajność 80%, zapisać wynik i wniosek z niego wynikający,

3) zdobyć informacje o cenach rynkowych skrobi ziemniaczanej i glukozy krystalicznej, porównać je ze sobą i zapisać wnioski (odnoszące się również do ustaleń z poprzedniego punktu) pod kątem opłacalności produkcji przetworów ziemniaczanych.


− komputer z dostępem do Internetu, − kalkulator. Ćwiczenie 4

Rozpoznaj przetwory ziemniaczane spośród próbek okazanych przez nauczyciela. Sposób wykonania ćwiczenia


1) dokonać oceny organoleptycznej wybranych cech próbek okazanych do rozpoznania, 2) sprawdzić ich zachowanie się w wodzie zimnej i gorącej, 3) zapisać wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy: − norma na syropy skrobiowe, − próbki: glukoza krystaliczna, cukier puder, skrobia ziemniaczana, soda oczyszczona. Ćwiczenie 5

Na podstawie analizy schematu technologicznego oraz opisu produkcji syropu skrobiowego, zawartych w dostępnej literaturze lub Poradniku, zaprojektuj ciąg maszyn i urządzeń do produkcji syropu skrobiowego.


27


Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) zapoznać się ze schematem technologicznym i opisem produkcji syropu skrobiowego, 2) na podstawie analizy schematu i opisu zapisać nazwy maszyn i urządzeń potrzebnych do

produkcji syropu skrobiowego, 3) ułożyć maszyny i urządzenia, potrzebne do produkcji syropu skrobiowego, w ciąg

technologiczny i przedstawić go w postaci schematu blokowego, 4) zapisać wnioski.


− film dydaktyczny o produkcji syropów skrobiowych, − literatura. Ćwiczenie 6

Odszukaj, w rozporządzeniu w sprawie dozwolonych substancji dodatkowych i substancji pomagających w przetwarzaniu, skrobie modyfikowane i ustal ich numery wg systemu oznaczeń Unii Europejskiej oraz spełniane funkcje.



1) odnaleźć rozporządzenie w sprawie dozwolonych substancji dodatkowych i substancji pomagających w przetwarzaniu wraz z załącznikami (np. w Internecie) lub skorzystać z odpowiedniej literatury,

2) odszukać skrobie modyfikowane i zapisać: − numery skrobi modyfikowanych wg systemu oznaczeń Unii Europejskiej, − nazwy skrobi modyfikowanych w języku polskim,

3) odszukać przeznaczenie skrobi modyfikowanych, sporządzić notatkę, 4) odnaleźć dopuszczalną maksymalną dawkę skrobi modyfikowanych w środkach

spożywczych uzupełniających dla niemowląt i małych dzieci, 5) zapisać wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy: − literatura, − komputer z dostępem do Internetu. 4.3.4. Sprawdzian postępów Czy potrafisz:

Tak Nie

1) zdefiniować pojęcia: hydrolizaty skrobiowe, skrobia modyfikowana? 2) wymienić metody hydrolizy skrobi? 3) wymienić czynniki wpływające na przebieg hydrolizy skrobi? 4) określić produkty hydrolizy? 5) zdefiniować stopień scukrzenia skrobi? 6) wyjaśnić symbol DE? 7) wymienić etapy produkcji syropu skrobiowego? 8) dobrać urządzenia do produkcji syropu skrobiowego? 9) przedstawić zasady produkcji glukozy krystalicznej? 10) wymienić metody modyfikacji skrobi? 11) wskazać zastosowanie skrobi modyfikowanej?


28

4.4. Technologie produkcji suszy i wyrobów uszlachetnionych. Zagrożenia dla środowiska ze strony przetwórstwa ziemniaczanego

4.4.1. Materiał nauczania 4.4.1.1. Technologie produkcji suszy ziemniaczanych

Cele produkcji suszy ziemniaczanych Susze ziemniaczane otrzymuje się z surowych, obranych ziemniaków poprzez usunięcie

z nich znacznej ilości wody na drodze suszenia. W wyniku suszenia zawartość wody zmniejsza się z wyjściowej 70÷80% w ziemniaku surowym do 6÷15% w suszu. Dzięki temu suszenie powoduje utrwalenie ziemniaków i umożliwia ich długie przechowywanie w normalnych warunkach magazynowych. Ułatwia to zagospodarowanie ziemniaków, które w stanie surowym łatwo się psują.

Susze produkuje się do celów spożywczych (z ziemniaków obieranych) i paszowych (z ziemniaków nieobieranych).

Podział podstawowych suszy ziemniaczanych przedstawiono na schemacie 3.

Schemat 3. Suszone produkty ziemniaczane (spożywcze) [4, s. 187]

Produkcja płatków ziemniaczanych Schemat produkcji płatków pokazano na rys. 8. Ziemniaki na płatki spożywcze obiera się

po oczyszczeniu i umyciu. Do obierania mogą być wykorzystywane różne metody – cierna, obieranie parowe lub chemiczne. Obrane ziemniaki rozparza się w parniku przy nieco podwyższonym ciśnieniu (30÷40 minut, do 0,05 MPa).

Rozparzona masa kierowana jest na przenośnik ślimakowy a następnie na powierzchnie suszarek walcowych. Stykając się z gorącą powierzchnią walców, masa wysycha. Po wysuszeniu, jako susz, masa jest zeskrobywana skrobaczkami (nożami) przylegającymi stycznie do walców.

W postaci cienkiej wstęgi spada do przenośnika ślimakowego, który przesuwając ją rozdrabnia ją jednocześnie na płatki. Płatki podawane są na sito, na którym oddzielane są płatki zbrylone; jednocześnie zachodzi tam chłodzenie płatków.

Gotowe płatki są pakowane i przekazywane do magazynu. Należy chronić je przed wilgocią, gdyż same zawierają tylko ok. 12% wody, ale są bardzo higroskopijne. Płatki ziemniaczane zawierają w suchej masie bardzo dużo węglowodanów (ponad 85%) i znaczącą

Ziemniaki surowe, obrane

Krajanka suszona

Ziemniaki parowane i suszone

Grys

Plastry

Kostka

Płatki Granulat

Aglomerat Płatki zmielone (mąka ziemniaczana)


29

ilość białka (prawie 7%). Płatki ziemniaczane można mielić. Zmielone płatki zwane są mąką ziemniaczaną.

Rys. 8. Schemat produkcji płatków ziemniaczanych na paszę [5, s. 101] 1 – płuczka, 2 – podnośnik, 3 – zbiornik zapasowy ziemniaków umytych, 4 – parnik, 5 – przenośnik ślimakowy

parowanych ziemniaków, 6 – suszarki dwuwalcowe, 7 – przenośnik ślimakowy suszu, 8 – podnośnik suszu, 9 – waga, 10 – workowanie, 11 – magazyny

Produkcja granulatu ziemniaczanego Etapy produkcji granulatu ziemniaczanego przedstawiono na schemacie 4. Granulat

uzyskuje się z ziemniaków obranych, pokrojonych i poddanych blanszowaniu oraz schłodzeniu.

Blanszowanie w gorącej wodzie (ok. 85°C w czasie ok. 15 min.) z dodatkiem dwutlenku siarki ma na celu dezaktywację enzymów, które powodują pociemnienie obranego ziemniaka w kontakcie z powietrzem, oraz zachowanie soli mineralnych.

Tak przygotowane ziemniaki przekazuje się do parowania (rozparzania). Uparowanie krajanki ziemniaczanej (pod ciśnieniem 0,15 MPa w temp. 102°C przez ok. 40 min.) powoduje kleikowanie skrobi, rozluźnienie struktury i upłynnienie masy.

Rozparzoną masę miesza się z suchym, wcześniej uzyskanym granulatem w stosunku 1:2. Po schłodzeniu ponownie miesza się i suszy metodą fluidyzacyjną (ok. 120°C do obniżenia zawartości wody do poziomu ok. 10%).

Po suszeniu granulat kieruje się do rozdzielania na frakcje. Najdrobniejszy granulat zawracany jest do dosuszenia (ok. 70°C do obniżenia zawartości wody do poziomu ok. 7%).

Rys. 9. Schemat parnika [3, s. 81] 1 – zasyp surowca, 2 – zawór bezpieczeństwa,

3 – manometr, 4 – zawór odpowietrzający, 5 – dopływ pary, 6 – dopływ wody,

7 – odpływ skroplin, zawór spustowy, 8 – zawór spustowy, 9 – kurek do spuszczania

wody


30

Schemat 4. Produkcja granulatu ziemniaczanego [opr. własne]

Ziemniaki

Oczyszczanie i mycie Zanieczyszczenia

Obieranie

Oddzielanie łupin Łupiny

Segregacja Ziemniaki zepsute

Para

Krojenie

Blanszowanie Woda gorąca, SO2

Schłodzenie Woda zimna

Rozparzanie Para

Mieszanie

Schłodzenie

Mieszanie

Suszenie

Przesiewanie

Granulat gruby na pasze

Granulat

Pakowanie, Magazynowanie

Granulat drobny do aglomerowania

Woda po blanszowaniu


31

Produkcja aglomeratu ziemniaczanego Aglomerowanie polega na zlepianiu materiałów drobnoziarnistych w materiały

o większych rozmiarach i pożądanym kształcie, porowatych, łatwo rozpuszczających się. Etapy aglomerowania to: − przygotowanie cieczy aglomerującej na bazie wody lub mleka, − zwilżanie granulek wodą, − aglomerowanie granulek w warstwie fluidalnej, czyli „płynącej” (unoszącej się) w silnym

strumieniu powietrza, − suszenie uzyskanego aglomeratu, − sortowanie, chłodzenie i pakowanie.

Aglomeraty jako półprodukty wykorzystywane są do wyrobów typu purée ziemniaczanego, pyz, klusek i placków ziemniaczanych.

Produkcja suszonej krajanki i grysu (grysiku) ziemniaczanego Krajankę do suszenia przygotowuje się podobnie jak krajankę na granulat – ziemniaki

sortuje się, myje i obiera oraz ewentualnie poddaje blanszowaniu. Suszenie krajanki może odbywać się w różnego rodzaju suszarniach, np. bębnowych albo fluidyzacyjnych.

Wysuszona krajanka może być poddawana mieleniu; otrzymuje się wówczas grys (grysik) ziemniaczany, o zawartości ok. 10% wody, który może być podobnie wykorzystany jak aglomerat ziemniaczany – do produkcji potraw ziemniaczanych takich jak kluski, pyzy, placki, knedle a także jako dodatek do pieczywa.

Rys. 10. Schemat suszarni bębnowej [2, s. 358]: 1 – bęben, 2 – przekładnia zębata, 3 – grzejnik, 4 – doprowadzenie powietrza, 5 – wentylator, 6 – lej zasilający, 7 – komora rozdzielcza, zawór spustowy,

8 – ślimak wyładowczy

4.4.1.2. Technologie produkcji uszlachetnionych przetworów ziemniaczanych Uszlachetnione przetwory ziemniaczane to:

– czipsy, przeznaczone do bezpośredniej konsumpcji, – frytki, które konsumuje się po przeprowadzeniu obróbki termicznej w formie smażenia.

Produkcja frytek ziemniaczanych Frytki ziemniaczane to podłużne kawałki ziemniaków (długości ok. 6÷7 cm i przekroju

ok. 1 cm2), podsmażone w tłuszczu jadalnym. Jako produkt przetwórstwa ziemniaczanego poddawane są utrwalaniu (zazwyczaj mrożeniu) i przeznaczone do sprzedaży (nie do bezpośredniej konsumpcji).

Produkowane są na ogół w wyspecjalizowanych zakładach, niebędących tradycyjnymi zakładami przemysłu ziemniaczanego.

Surowiec na frytki Na frytki najlepiej używać ziemniaki o kształcie podłużnym, o skrobiowości w granicach

14-16% i o dość dużej zawartości suchej substancji (20÷22%), co pozwala ograniczyć wchłanianie tłuszczu podczas smażenia. Zalecana jest niska zawartość cukrów redukujących (glukozy), do ok. 0,5%, wtedy frytki są mniej podatne na ciemnienie. Ziemniaki powinny mieć gęstość w granicach 1,075÷1,083g/cm3.

Do podsmażania i smażenia frytek używa się tłuszcz jadalny zwany fryturą.


32

Etapy produkcji frytek ziemniaczanych W produkcji frytek wyróżnia się etapy ukazane na schemacie 5.

Schemat 5. Etapy produkcji frytek [opr. własne]

Ziemniaki na frytki obiera się metodą mechaniczną lub parową z doczyszczaniem

ręcznym. Do krojenia wykorzystuje się krajalnice mechaniczne, które najpierw tną surowiec na

plastry a potem tną plastry na podłużne kawałki. Aby ziemniaki nie ciemniały obniża się ich temperaturę do 4-5°C przez zanurzenie w wodzie, jednocześnie ograniczając dostęp tlenu lub poddaje blanszowaniu.

Blanszowanie polega na zanurzeniu w wodzie gorącej (do 90°C) na około 3 minuty a potem ochłodzeniu; zapobiega ciemnieniu krajanki. Po blanszowaniu z frytek należy usunąć wodę – poprzez nawiew powietrza lub sita wibracyjne.

Smażenie, a właściwie podsmażanie (frytki będą smażone jeszcze u klienta), odbywa się w temperaturze ok. 180°C w czasie ok. 3 minut. Zbyt niska temperatura podczas smażenia może być przyczyną nadmiernego wchłaniania tłuszczu przez frytki, natomiast temperatura

Obieranie

Krojenie

Blanszowanie

Podsmażanie

Mrożenie

Ziemniaki

Łupiny

Nawiew powietrza (lub wstrząsanie)

Frytura

Frytki zamrożone

Zużyta frytura


Doczyszczanie Ziemniaki zepsute

Blanszowanie, ochłodzenie

Usunięcie wody

Podsmażanie, ociekanie

Mrożenie

Woda gorąca, woda zimna

Frytura

Frytki zamrożone

Zużyta frytura




33

zbyt wysoka powoduje nadmierne pociemnienie frytek oraz przyczynia się do rozkładu tłuszczu i powstawania substancji szkodliwych dla zdrowia, w tym substancji rakotwórczych.

Usmażone frytki można doprawiać solą lub solą z przyprawami. Tak przygotowane frytki zamraża się, np. w tunelach fluidyzacyjnych, i przechowuje w stanie zamrożenia.

Frytki zawierają ok. 67% wody, 28% suchej substancji pochodzącej z ziemniaka i 5% tłuszczu wchłoniętego podczas smażenia. Wydajność gotowej mrożonki w stosunku do użytego surowca jest niska ze względu na duże straty przy obieraniu i doczyszczaniu; wynosi ok. 30÷45%.

Produkcja czipsów ziemniaczanych Czipsy ziemniaczane to uszlachetniony produkt ziemniaczany, przeznaczony do

bezpośredniego spożycia, sporządzany z ziemniaków pokrojonych w plastry, usmażonych i przyprawionych, niekiedy z dodatkami.

Produkuje się również tzw. pellety, które są półproduktami na czipsy, wymagającymi późniejszej obróbki termicznej (smażenia) i doprawienia dodatkami smakowymi.

Surowiec na czipsy Ziemniaki na czipsy powinny być dojrzałe, o niskiej zawartości cukrów redukujących.

Jako dodatki smakowe stosuje się sól, paprykę, bekon, sery i inne. Mogą być również stosowane przeciwutleniacze, zwalniające niekorzystny proces utleniania tłuszczu w czipsach.

Etapy produkcji czipsów ziemniaczanych W produkcji czipsów wyróżnia się następujące etapy:

− sortowanie ziemniaków, − mycie, − obieranie ziemniaków metodą cierną, parową lub chemiczną (z wykorzystaniem

urządzenia zwanego ługownicą), − krojenie na plastry, które powinny mieć gładkie powierzchnie, zapobiegające

nadmiernemu wchłanianiu tłuszczu, − mycie krajanki za pomocą natrysku wodą, mające na celu usunięcie ziaren skrobi

z powierzchni otrzymanych plastrów, co zapobiega ich zlepianiu się, − smażenie, które może odbywać się metodą okresową (plastry w siatkach zanurza się

w zbiorniku z gorącym olejem) lub metodą ciągłą (plastry przesuwane są na przenośniku wewnątrz zbiornika do smażenia),

− ociekanie z nadmiaru tłuszczu na stołach ociekowych, − dodawanie substancji smakowo- zapachowych z dozownicy, − pakowanie w atmosferze gazu obojętnego w opakowania wielowarstwowe,

nieprzepuszczalne dla powietrza, − magazynowanie.

Chipsy charakteryzują się wysoką wartością kaloryczną ok. 500 kcal/100 g, zawierają od 25 do 40% tłuszczu, zawartość wody w czipsach to 3÷15%.

Dla zmniejszenia wartości energetycznej czipsów można je po usmażeniu owiewać parą wodną, która usuwa tłuszcz z powierzchni czipsów a jednocześnie powoduje zmniejszenie zawartości wody w czipsach.

Produkcja czipsów, podobnie jak frytek, odbywa się często w małych, wyspecjalizowanych zakładach. 4.4.1.3. Zagrożenia, bhp i ochrona środowiska w przetwórstwie ziemniaczanym

Wpływ na atmosferę Zakłady przetwórstwa ziemniaczanego zużywają duże ilości pary grzejnej. Jej

wytworzenie wiąże się ze spalaniem znacznych ilości paliw, co powoduje emisję do atmosfery gorących produktów spalania. W spalinach, obok dwutlenku węgla, obecne są m.in. tlenki azotu i dwutlenek siarki.


34

Spalinom towarzyszy emisja pyłów do atmosfery. Zanieczyszczenie atmosfery cząstkami stałymi można zmniejszyć poprzez zakładanie filtrów, np. cyklonowych. Cyklony (lub inne filtry) pozwalają ograniczyć przedostawanie się do atmosfery pyłów, powstających podczas przetwarzania ziemniaków, np. na skrobię.

W niektórych zakładach poważnym problemem są odory, pochodzące ze składowania, w oczekiwaniu na wywóz, odpadów stałych, pulpy i ścieków w otwartych zbiornikach czy dołach. Przyczyną powstawania odorów jest obecność substancji organicznych, łatwo ulegających zagniciu. Odory powstają też z niektórych linii produkcyjnych, np. z suszenia płatków ziemniaczanych.

Innym źródłem zanieczyszczeń atmosfery jest emisja oparów chemicznych związana z wytwarzaniem produktów wysokoprzetworzonych, jak np. wydzielanie się dwutlenku siarki przy suszeniu walcowym czy opary chemiczne pochodzące z preparatów technicznych. Źródłem wyziewów, zawierających cząstki tłuszczów, są urządzenia smażalnicze, wykorzystywane przy produkcji wyrobów uszlachetnionych.

Powstawanie ścieków Źródłem ścieków w przemyśle ziemniaczanym są głównie:

− ścieki z hydrotransportu, − ścieki technologiczne, − ścieki opadowe, − ścieki sanitarne.

Większość ścieków pochodzi z działów produkcji podstawowej – szczególnie z hydrotransportu, systemów chłodzących, etapów mycia i obierania. Woda w hydrotransporcie powinna krążyć w obiegu zamkniętym, z pewną formą oczyszczania, taką jak np. zbiornik sedymentacyjny i sita. Woda kontaktująca się z pokrojonymi ziemniakami wypłukuje z nich skrobię, zwiększając zanieczyszczenie ścieków i podnosząc ich BZT.

Ścieki przemysłu ziemniaczanego zalicza się generalnie do silnie zanieczyszczonych. Szczególnie zanieczyszczone są ścieki powstające przy produkcji krochmalu. Choć nie zawierają one substancji trujących, jednak są niebezpieczne z uwagi na wysokie BZT. Kierowanie takich ścieków bezpośrednio do rzek i jezior, z pominięciem oczyszczalni, grozi odtlenieniem środowiska wodnego i wymieraniem rybostanu.

Ze ścieków przemysłu ziemniaczanego można wydzielić substancje mineralne, które po oczyszczeniu mogą być wykorzystywane do nawożenia pól. Szkodliwość ścieków można ograniczyć, usuwając z odcieku sok komórkowy i fragmenty tkanki ziemniaka, aby wydzielić jak największe ilości białka. Białko można wykorzystywać jako paszę dla zwierząt. Sok można również zagęszczać i suszyć, otrzymując wartościowy składnik pasz.

Szlamy krochmalnicze, które zawierają 30÷50% skrobi, mogą być wykorzystywane w celu odzyskiwania skrobi do produkcji klejów roślinnych, dekstryn i syropu; mogą być również kierowane do gorzelni rolniczych.

Niektóre ścieki mają podwyższoną temperaturę, np. ścieki z blanszowania lub chłodzenia. Ścieki nieprodukcyjne stanowią małą część całkowitej ilości ścieków w przetwórstwie

ziemniaczanym i zawierają małą ilość zanieczyszczeń. Pochodzą z mycia maszyn, z kotłowni oraz pośrednich systemów chłodzenia (jeśli nie używa się zamkniętego obiegu wody).

Oczyszczaniu biologicznemu poddaje się głównie ścieki sanitarne. Ścieki przemysłowe głównie poddaje się wstępnemu oczyszczeniu i pozbywa się ich poprzez irygację – nawadnianie nimi pól, co wymaga posiadania dużej powierzchni ziemi i jest utrudnione zimą.

Odpady stałe Przemysł ziemniaczany produkuje również odpady stałe. Osady nieorganiczne i organiczne, tworzące się w ściekach z hydrotransportu i mycia

ziemniaków, mogą być odwadniane i użyte do wyrównania terenu.


35

Osady, wydzielane ze ścieków przemysłowych, mogą być zagospodarowywane jako nawóz. Również odrzucone (zdyskwalifikowane) ziemniaki, obierki i pulpa mogą być sprzedane jako pasza; nadają się także na kompost do użyźniania gleby i do produkcji alkoholu. Mogą być sprasowane, odwodnione i wysuszone przed sprzedażą. Pyły usunięte z cyklonów, np. przy produkcji skrobi, mogą ponownie trafiać do przetworzenia.

Osobno powinien być zagospodarowywany zużyty tłuszcz pochodzący z urządzeń smażalniczych, wykorzystywany przy produkcji czipsów i frytek, którego nie wolno kierować w stanie płynnym do ścieków.

Popiół i żużel pochodzące z kotłowni opalanych węglem mogą być wykorzystywane jako surowiec przy budowie dróg. Ziemia okrzemkowa i węgiel aktywny, będące odpadami przy produkcji syropu, usuwane są na ogół na wysypisko.

Do odpadów stałych należą też zdyskwalifikowane produkty oraz zużyte opakowania. Bhp i ochrona przeciwpożarowa w przemyśle ziemniaczanym Składowanie środków chemicznych i paliw powinno odbywać się zgodnie

z obowiązującymi przepisami i zachowaniem ostrożności, z ustrzeganiem się wycieków, iskrzenia i zaprószenia ogniem.

Pracownicy narażeni są na działanie żrących środków chemicznych stosowanych przy produkcji hydrolizatów oraz przy obieraniu ziemniaków metodą chemiczną (ługownice). Ważne jest bezwzględne przestrzeganie parametrów technologicznych i noszenie ochronnego stroju roboczego. Bezpieczne prowadzenie procesów technologicznych w przetwórstwie ziemniaczanym jest wymagane również wszędzie tam, gdzie stosuje się wysokie temperatury, np. przy rozparzaniu czy smażeniu.

W niektórych działach pracownicy mogą być narażeni na zwiększony hałas, generowany przez urządzenia takie jak przenośniki, rozdrabniacze, stacje pomp, suszarki i wirówki. W takich przypadkach pracownicy powinni nosić ochraniacze słuchu.

Dla ograniczania powstawania nieprzyjemnych odorów ważne jest jak najszybsze oczyszczanie lub usuwanie ścieków i zapobieganie gromadzeniu się ich.

Ponieważ w przetwórstwie ziemniaka wykorzystuje się urządzenia pracujące pod zwiększonym ciśnieniem to należy przestrzegać wszelkich zaleceń związanych z dozorem technicznym. Pracownicy zobowiązani są przestrzegać stosowne przepisy również z powodu typowych zagrożeń wypadkowych, podobnie jak w innych branżach, ze strony maszyn, aparatury i instalacji.

Nowoczesne zakłady, dbające o swój wizerunek, wdrażają zintegrowane systemy jakości, łączące system zarządzania jakością z systemem zarządzania środowiskiem oraz systemem zarządzania bezpieczeństwem i higieną pracy, co przynosi pozytywne efekty zarówno dla zakładu, jego pracowników jak i dla otoczenia oraz środowiska naturalnego. 4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. W jakich celach produkuje się susze ziemniaczane? 2. Jakie znasz rodzaje suszy ziemniaczanych? 3. W jaki sposób produkuje się płatki ziemniaczane? 4. Z jakich etapów składa się produkcja granulatu ziemniaczanego? 5. Jakie urządzenia można wykorzystać w produkcji granulatu ziemniaczanego? 6. Jak powstają aglomeraty ziemniaczane? 7. Do czego można wykorzystać grys ziemniaczany? 8. Jakie znasz przykłady tzw. uszlachetnionych wyrobów ziemniaczanych? 9. Jakie warunki powinny spełniać ziemniaki na frytki i czipsy? 10. Co nazywamy fryturą?


36

11. Z jakich etapów składa się proces produkcji frytek? 12. Dlaczego warto stosować blanszowanie pokrojonych ziemniaków? 13. Z jakich etapów składa się proces produkcji czipsów? 14. Co to są pellety? 15. Dlaczego krajankę na czipsy spłukuje się wodą? 16. Jakie urządzenia można wykorzystać produkując czipsy lub frytki? 17. Jakie znaczenie ma temperatura smażenia frytek i czipsów? 18. Co jest przyczyną wysokiej wartości kalorycznej czipsów? 19. Jakie niebezpieczeństwa stwarza przetwórstwo ziemniaczane dla atmosfery? 20. Co jest źródłem ścieków w przemyśle ziemniaczanym? 21. Dlaczego ścieki z zakładów ziemniaczanych są groźne dla środowiska? 22. Jakie przykłady odpadów stałych pochodzących z zakładów ziemniaczanych potrafisz

wymienić? 23. W jaki sposób można zmniejszyć zagrożenia dla środowiska ze strony przetwórstwa

ziemniaczanego? 24. Jakie niebezpieczeństwa grożą pracownikom w przemyśle ziemniaczanym? 4.4.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1

Rozpoznaj próbki przetworów ziemniaczanych suszonych i uszlachetnionych. Korzystając z dostępnych Ci źródeł informacji znajdź zastosowanie poznanych przetworów ziemniaczanych.



1) zapoznać się z próbkami wzorcowymi przetworów ziemniaczanych i sporządzić notatkę z ich krótką charakterystyką,

2) dokonać oglądu próbek okazanych do rozpoznania przez nauczyciela, 3) zidentyfikować badane próbki wykorzystując notatkę o próbkach wzorcowych, 4) zapisać wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy: − próbki wzorcowe przetworów ziemniaczanych, − próbki do badań. Ćwiczenie 2

Oblicz dzienną i miesięczną wielkość przerobu ziemniaków i produkcji płatków ziemniaczanych w płatkarni przerabiającej 6,5 ton ziemniaków w ciągu jednej zmiany i pracującej na dwie zmiany, przy założeniu, że z 1 tony ziemniaków uzyskuje się średnio 250 kg płatków a ilość dni roboczych w miesiącu wynosi 22.



1) obliczyć dzienną i miesięczną wielkość przerobu ziemniaków, zapisać wynik: − przerób ziemniaków dziennie: ............... ton − przerób ziemniaków miesięcznie: ............... ton


37

2) obliczyć dzienną i miesięczną wielkość produkcji płatków ziemniaczanych na podstawie obliczenia z punktu 1, zapisać wynik.

− wielkość produkcji płatków ziemniaczanych dziennie: ............... ton − wielkość produkcji płatków ziemniaczanych miesięcznie: ............... ton


− kalkulator. Ćwiczenie 3

Zbadaj wpływ temperatury frytury na jakość smażonych frytek. Sposób wykonania ćwiczenia


1) usmażyć niewielką ilość frytek na tłuszczu, który nie został rozgrzany, 2) jednocześnie usmażyć niewielką ilość frytek na tłuszczu rozgrzanym do temp. ok. 180°C, 3) dokonać oceny organoleptycznej obu partii usmażonych frytek, 4) zapisać wnioski.


− zestaw do smażenia frytek (najlepiej dwa zestawy), − frytki surowe (nie podsmażone), − frytura, − termometr do mierzenia temperatury tłuszczu. Ćwiczenie 4

Zapoznaj się ze schematem technologicznym przedstawiającym etapy produkcji frytek i oceń wpływ poszczególnych operacji i procesów na środowisko naturalne.



1) zapoznać się ze schematem i opisem przedstawiającym etapy produkcji frytek (np. z Poradnika),

2) dokonać analizy schematu i opisu pod kątem wpływu poszczególnych operacji i procesów na środowisko naturalne ze zwróceniem uwagi na powstające odpady,

3) zapisać wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy: − literatura, − film dydaktyczny o produkcji frytek. Ćwiczenie 5

Oblicz wartość energetyczną 150 gramowej porcji frytek ziemniaczanych zawierających 67% wody, 28% suchej substancji pochodzącej z ziemniaka i 5% tłuszczu.


38


Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) obliczyć wartość energetyczną dla 100 g frytek, zakładając że sucha masa z ziemniaka

równoważna jest węglowodanom i białkom, zapisać wynik w kcal i kJ, 2) przeliczyć obliczoną wartość dla porcji 150 g frytek, 3) ocenić otrzymaną wielkość i zapisać wniosek.


− kalkulator. Ćwiczenie 6

Narysuj blokowy schemat technologiczny przedstawiający etapy produkcji czipsów oraz zapoznaj się z normą dotyczącą czipsów.


Aby wykonać ćwiczenie powinienieś: 1) zapoznać się z opisem przebiegu produkcji czipsów, 2) narysować blokowy schemat technologiczny, 3) zapoznać się z normą dotyczącą czipsów i sporządzić notatkę dotyczącą wymagań

stawianych czipsom.

Wyposażenie stanowiska pracy: − literatura i norma: Przetwory ziemniaczane. Smażone przekąski ziemniaczane (1, 7, 9), − film dydaktyczny przedstawiający produkcję czipsów. 4.4.4. Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie

1) dokonać podziału suszy ziemniaczanych? 2) zdefiniować uszlachetnione wyroby ziemniaczane? 3) określić etapy produkcji suszy? 4) dobrać urządzenia do produkcji suszy i wyrobów uszlachetnionych? 5) określić etapy produkcji wyrobów uszlachetnionych? 6) wyjaśnić celowość poszczególnych etapów produkcji suszy i wyrobów

uszlachetnionych?

7) ocenić wpływ przemysłu ziemniaczanego na środowisko? 8) wskazać przykłady zagospodarowania odpadów przemysłu ziemniaczanego? 9) określić podstawowe zasady bhp i ochrony ppoż. w zakładach przetwórstwa

ziemniaczanego?


39

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ INSTRUKCJA DLA UCZNIA 1. Przeczytaj uważnie instrukcję. 2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi. 3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych. 4. Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi. 5. Dla każdego zadania podane są cztery możliwe odpowiedzi. 6. Tylko jedna odpowiedź jest prawidłowa, wybraną odpowiedź zaznacz znakiem X. 7. Jeśli się pomylisz i błędnie zaznaczysz odpowiedź, otocz ją kółkiem i zaznacz

prawidłową. 8. Za każdą poprawną odpowiedź otrzymasz 1 punkt. 9. Na rozwiązanie testu masz 35 minut. 10. Jesteś zobowiązany pracować samodzielnie.

Powodzenia!


40

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH 1. Podstawowym składnikiem suchej masy ziemniaka jest:

a) woda, b) białko, c) skrobia, d) sacharoza.

2. Ziemniaki są cennym źródłem witaminy: a) A, b) B, c) C, d) D.

3. Ziemniaki o podłużnym kształcie są szczególnie cenione przy produkcji: a) frytek, b) czipsów, c) syropu skrobiowego, d) skrobi modyfikowanej.

4. Podczas przechowywania ziemniaków będziesz starać się zapewnić temperaturę: a) -2 ÷ -7°C, b) 2÷7°C, c) 10÷15°C, d) pokojową.

5. Superior to: a) gatunek mączki ziemniaczanej, b) maszyna do rozdrabniania, c) gatunek ziemniaka, d) surowe czipsy.

6. Duża ilość pstrocin w skrobi ziemniaczanej świadczy o jej: a) dużej wartości odżywczej, b) dokładnym wybieleniu, c) zanieczyszczeniu, d) zawilgoceniu.

7. Niska temperatura smażenia frytek jest przyczyną: a) deformacji frytek, b) nadmiernego pociemnienia frytek, c) powstawania substancji rakotwórczych, d) nadmiernego wchłaniania tłuszczu przez frytki.

8. Produktem końcowym hydrolizy skrobi jest: a) glukoza, b) maltoza, c) dekstryna, d) sacharoza.


41

9. Do wybielania krajanki ziemniaczanej zastosujesz: a) kwas solny, b) kwas siarkowy, c) dwutlenek siarki, d) preparat amylolityczny.

10. Do rozkładu enzymatycznego skrobi ziemniaczanej wykorzystasz: a) amylazy, b) kwas solny, c) węgiel aktywny, d) materiał filtracyjny.

11. Produkt uboczny przy otrzymywaniu krochmalu to: a) mleczko krochmalowe, b) krochmal zielony, c) pstrociny, d) wycierka.

12. Do hydrolizy skrobi wykorzystasz: a) kwas solny, b) węglan sodu, c) dwutlenek siarki, d) ziemię krzemionkową.

13. Prawidłowa kolejność etapów produkcji mączki ziemniaczanej to: a) wymywanie skrobi – rafinacja mleczka – suszenie – odsiewanie, b) wymywanie skrobi – odsiewanie– suszenie – rafinacja mleczka, c) rafinacja mleczka – wymywanie skrobi –suszenie – odsiewanie, d) odsiewanie – rafinacja mleczka – wymywanie skrobi – suszenie.

14. Skrobie modyfikowane są: a) produktami ubocznymi procesów hydrolizy, b) odpadami przy produkcji granulatów, c) półproduktami w produkcji mączki, d) dodatkami do żywności.

15. Filtr próżniowy wykorzystasz do: a) rozparzenia obranych ziemniaków, b) odwodnienia mleczka krochmalowego, c) odsiania pstrocin z mączki ziemniaczanej, d) wymywania skrobi z miazgi ziemniaczanej.

16. Operację krystalizacji wykorzystasz przy produkcji: a) grysiku ziemniaczanego, b) syropów skrobiowych, c) płatków, d) glukozy.

17. Po procesie hydrolizy wykonuje się: a) zagęszczanie, b) neutralizację, c) odbarwianie, d) filtrację.


42

18. Do otrzymania skrobi fosforanowej wykorzystasz metodę modyfikowania skrobi: a) fizyczną, b) chemiczną, c) genetyczną, d) biochemiczną.

19. Czipsy zawierające 10% wody, 30% tłuszczu oraz 60% węglowodanów i białek mają wartość energetyczną w przeliczeniu na 100 g wyrobu: a) 360 kcal, b) 400 kcal, c) 510 kcal d) 660 kcal.

20. Blanszowanie ziemniaków stosuje się po: a) rozparzeniu, b) pokrojeniu, c) wysuszeniu, d) obieraniu.

21. O stopniu scukrzenia skrobi w syropach świadczy: a) równoważnik glukozowy DE, b) zawartość pstrocin, c) wilgotność syropu, d) barwa syropu.

22. Do upłynnienia ziemniaków zastosujesz: a) parnik, b) płuczkę, c) wirówkę, d) blanszownik,

23. Podwyższoną temperaturę mają ścieki: a) pochodzące z hydrotransportu, b) zawierające wodę sokową, c) pochodzące z chłodzenia, d) zawierające wycierkę.

24. Do odpylania użyjesz: a) cyklonów, b) neutralizatorów, c) filtrów próżniowych, d) wymywaczy strumieniowych.

25. Na działanie środków żrących pracownik jest narażony przy obsłudze: a) odsiewaczy, b) ługownic, c) krajalnic, d) tarek.


43

KARTA ODPOWIEDZI Imię i nazwisko .............................................................................. Przetwarzanie ziemniaków Zakreśl poprawną odpowiedź znakiem X (nie wypełniaj rubryki „punkty”).

Nr zadania Odpowiedź Punkty

1. a b c d 2. a b c d 3. a b c d 4. a b c d 5. a b c d 6. a b c d 7. a b c d 8. a b c d 9. a b c d 10. a b c d 11. a b c d 12. a b c d 13. a b c d 14. a b c d 15. a b c d 16. a b c d 17. a b c d 18. a b c d 19. a b c d 20. a b c d 21 a b c d 22 a b c d 23 a b c d 24 a b c d 25 a b c d

Razem:


44

6. LITERATURA 1. Dłużewski M., Chuchlowa J., Krajewski K., Kamiński W.: Technologia żywności cz. 1.

WSiP, Warszawa 2005 2. Dłużewski M., Dłużewski A.: Technologia żywności cz. 2. WSiP, Warszawa 2004 3. Jabłecka J., Zaworska A.: Podstawy przetwórstwa żywności. Część 1. Wydawnictwo

eMPI2, Poznań 2002 4. Jarczyk A.: Technologia żywności cz. 3. WSiP, Warszawa 2004 5. Jarosz K., Jarociński J.: Gorzelnictwo i drożdżownictwo. WSiP, Warszawa 1994 6. Kołżyn-Krajewska D., Sikora T.: Towaroznawstwo żywności. WSiP, Warszawa 2004 7. Kubicki M. (red.): Ochrona środowiska w przemyśle ziemniaczanym. Fundacja

Programów Pomocy dla Rolnictwa, Warszawa 1998 8. Kwiatkowska A. (red.): Ochrona środowiska w przemyśle spożywczym. Standardy

środowiskowe. Fundacja Programów Pomocy dla Rolnictwa, Warszawa 1998 9. Pijanowski E., Dłużewski M., Dłużewska A., Jarczyk A.: Ogólna technologia żywności.

WNT, Warszawa 2004 10. Rutkowski A., Gwiazda S., Dąbrowski K.: Dodatki funkcjonalne do żywności.

Agro&Food Technology, Katowice 1993 11. Wikipedia, wolna encyklopedia: http://pl.wikipedia.org 12. Zajączkowska A. (red.): Podstawy przetwórstwa spożywczego. Format-AB. Warszawa

1998

http://pl.wikipedia.org