UNIVERZITET U BEOGRADUPOLJOPRIVREDNI FAKULTET

Mentor: Student:Prof. dr Branislav Zlatković Aleksandra Jerotić TR 08/657

SADRŽAJ

1. Uvod …………………………………………………………………………………

2. Opšte karakteristike skroba ………………………………………….

2.1. Osnovne fizičko-hemijske osobine skroba……………………………………….

2.1.1 Amiloza i amilopektin – osnovne komponente strukture skroba……………

FUNKCIONALNA SVOJSTVA SKROBA U PREHRAMBENOJ

INDUSTRIJI ZAVRŠNI RAD

Beograd, 2014.

2.1.2. Metodi za frakcionisanje skroba……………………………………………

2.1.3. Ponašanje skrobnih granula u dodiru sa vodom…………………………….

2.2. Retrogradacija skroba………………………………………………………………

2.3. Amilaze i njihovo delovanje na skrob…………………………………………….

3. Sirovine za dobijanje skroba ......................................................................

3.1. Proizvodnja kukuruznog skroba……………………………………………………

3.1.1. Osnovni podaci o sirovini…………………………………………………….

3.1.2. Tehnološki postupak proizvodnje kukuruznog skroba ………………………….

3.2. Proizvodnja krompirovog skroba…………………………………………………

3.2.1. Osnovni podaci o sirovini…………………………………………………...

3.2.2. Tehnološki postupak proizvodnje krompirovog skroba……………………….

3.3. Proizvodnja pšeničnog skroba………………………………………………….

3.3.1. Osnovni podaci o sirovini…………………………………………………..

3.3.2. Tehnološki postupak proizvodnje pšeničnog skroba………………………….

3.4. Proizvodnja skroba iz tapioke……………………………………………………

3.4.1. Osnovni podaci o sirovini………………………………………………….

3.4.2. Tehnološki postupak proizvodnje skroba iz tapioke………………………….

3.5. Proizvodnja skroba iz pirinča……………………………………………………

3.5.1. Osnovni podaci o sirovini…………………………………………………...

4. Derivati skroba ..........................................................................................

4.1. Hidrolizati skroba………………………………………………………………….

4.2. Modifikati skroba…………………………………………………………………

5. Zaključak....................................................................................................

6. Literatura..................................................................................................

1. UVOD

Skrob je rezervni ugljeni hidrat koji se nalazi u plodovima – zrnevlju i/ili krtolama mnogih biljaka. Njegova osnovna namena u plodovima je da posluzi kao hrana prilikom nicanja nove biljke, za vreme dok se još ne razviju organi biljke potrebni za rast i fotosintezu.

Sama fotosinteza pojavila se na zemljinoj kugli pre nekih 3,5 milijardi godina u cijanobakterijama (zelenim algama); međutim, tek oko 350 – 500 miliona godina došlo je do

razvoja viših oblika biljaka i samim tim, verovatno do naskupljanja skroba u njihovim plodovima kao neophodne supstance u ciklusu reprodukcije.

U biljnim plodovima skrob se nalazi u obliku skrobnih zrnaca ili granula. Smešten je u ćelijama endosperma, koje skoro u potpunosti ispunjava, zajedno sa ostalim supstancama neophodnim za ishranu biljnog (ili životinjskog) organizma. Same skrobne granule pojedinih biljaka se međusobno jako razlikuju po veličini (od oko 2 pa do preko 100 μm) i obliku (amorfne, kristalne, loptaste, elipsoidne, poliedarske), fizičkim i hemijskim karakteristikama.

Prisustvo skroba u plodovima, odnosno semenkama i/ili krtolama utvrđeno je kod više desetina hiljada različitih biljaka. U vrlo retkim slučajevima skrob se sreće i u stablu, kao npr. kod sago palme koja raste u tropskim oblastima Jugoistočne Azije i Okeanije. Međutim, samo iz oko 50 vrsta industrijski je izdvojen skrob, a kao sirovina za dobijanje skroba od primarnog značaja posmatraju se samo kukuruz, tapioka, pšenica i krompir. Sirovine od sekundarnog značaja su pirinač, slatki krompir, sirak, sago.

Od ukupne količine industrijski proizvedenog skroba samo manji deo se troši u svom nativnom obliku. Najveći deo se dalje prerađuje putem modifikovanja i hidrolize, koja je ranije obavljana kiselinski (u početku sa sumpornom kiselinom – H2SO4, a kasnije sa hlorovodoničnom kiselinom - HCl), a danas uglavnom enzimski.

Zanimljivo je zapaziti da je samo u period 1970. do 1996.,godine i SAD udeo saharoze kao zaslađivača opao sa 83 % na 44 %, a udeo zaslađivača na bazi hidrolizata skroba porastao sa 16 % na 55 %.

Skrob je jedan od najzastupljenijih sastojaka u ljudskoj prehrani; proizvod koji se zbog svojih svojstava često koristi kao dodatak pri proizvodnji različitih prehrambenih proizvoda, gde se upotrebljava kao sredstvo za stabiliziranje, ugušćivanje ili želiranje. Sem za ishranu, značajne količine skroba troše se i za druge, neprehrambene svrhe (industrija papira, bušenje nafte, vezivanje gipsa, adhezivi – lepila, termoplasti, poliuretani...). Danas se on sve vise posmatra i kao energetska sirovina.

2.OPŠTE KARAKTERISIKE SKROBA

Skrob (lat. amylum) je prirodni polisaharid opšte formule (C6H10O5)n. To je jedan od osnovnih sastojaka hrane i proizvode ga isključivo biljke, kojima skrob služi kao rezervna energija. Po ulozi i strukturi je sličan glikogenu koji istu funkciju obavlja kod životinja (http://sr.wikipedia.org/sr/).

Skrob prestavlja osnovnu energetsku rezervnu hranu za produžavanje života (vrste) te se stoga, relativno lako razgrađuje pod uticajem enzima prisutnih u zrelim biljkama i transformiše se u lako svarljive metabolite uglavnom do glukoze, ali i do niza nešto složenijih disaharida (maltoza, izo-maltoza, genciobioza), trisaharida (maltotrioza), viših oligosaharida, dekstrina... (Popov-Raljić, 2011). On je bela, zrnasta, organska hemikalija koja je proizvedena od strane svih zelenih biljaka i koja je nerastvorljiva u hladnoj vodi, alkoholu i drugim rastvaračima (http://www.britannica.com/).

2.1.Osnovne fizičko-hemijske osobine skroba

2.1.1. Amiloza i amilopektin – osnovne komponente strukture skroba

Skrob, bez obzira na to iz koje je sirovine dobijen, u ćelijama biljaka se nalazi u obliku granula oblika i veličina karakterističnih za svaku pojedinu biljnu vrstu (slika 1. ).

Te skrobne granule čine dva osnovna polisaharida:

Amiloza i Amilopektin

U pšeničnom skrobu ima oko 24% amiloze i oko 76% amilopektina (Popov-Raljić, 2011).

Slika 1.Granule pšeničnog skroba (http://www.britannica.com/).

To su polimeri monosaharida D-glukoze, a razlikuju se u načinu vezivanja glukoznih jedinica. Amiloza ima jednostavniju građu. Čini je nekoliko hiljada monomera povezanih α(1→4) glikozidnom vezom u duge lance. Amilopektin je razgranat i sastoji se od glavnog i bočnih lanaca. Glavni lanac čine molekuli glukoze povezani α(1→4) glikozidnom vezom, dok se na svakih 20-30 ostataka javlja bočni lanac (iste strukture) spojen α(1→6) glikozidnom vezom (http://sr.wikipedia.org/sr/). α-D-glukoza je šećer, koji na prvom, četvrtom i šestom C-atomu ima aktivne hidroksilne grupe, koje mogu da reaguju i uzajamno se povezuju (Popov-Raljić, 2011).

Lančasti, linearni molekuli amiloze nastaju povezivanjem molekula α-D-glukoze preko –OH grupa sa prvog i četvrtog C-atoma, dok račvasto molekuli amilopektina nastaju još i delimičnim povezivanjem preko hidroksilnih funkcija sa prvog i šestog C-atoma.

Razlike različitih vrsta skroba su uslovljene:

relativnim odnosom dve frakcije (amiloze i amilopektina) stepenom polimerizacije amiloze i stepenom homogenosti stepenom razgranatosti amilopektina

U granulama skroba pojedinih vrsta biljaka i sorti unutar pojedinih vrsta biljaka sadržaj amiloze i amilopektina varira u prilično širokim granicama (tabela 1.).

Tabela 1. Sadržaj amiloze u skrobu različitih vrsta biljaka (Popov-Raljić, 2011).

Biljna vrsta Sadržaj amiloze, %Kukuruz 26

Kukuruz – šećerac 70Kukuruz – voskasti 0-6

Pšenica 25Krompir 23

Ječam 27Ječam – voskasti 3Sladni krompir 20

Sirak 27Tapioca 18

Fizičke karakteristike koje utiču na funkcionalnost skroba su oblik skrobnih granula i površina. To je često kritičan faktor za aplikacije jer zahtevaju od skroba da bude površinski nosilac materijala kao što su boje, ukus, začini, pa čak i pesticidi. Budući da skrob ima dve glavne komponente: (amilozu i amilopektin) i da ovi polimeri imaju veoma različite strukture, amiloza je linearna a amilopektin veoma razgranat - svaka struktura igra ključnu ulogu u konačnoj

funkcionalnosti nativnog skroba i njegovih derivata. Odnos amiloze / amilopektina u skrobu se može genetski manipulisati i to pruža značajnu priliku za istraživanje određenih useva. Viskozitet, otpor smicanja, želatinizacija, tekstura, rastvorljivost, stabilnost gela, hladno bubrenje i retrogradacija su rezultat odnosa amiloza / amilopektin (Morton Satin).

Granule skroba pored molekula amiloze i amilopektina sadrže u manjim količinama i druge materije. Najznačajnije je prisustvo mineralnih materija kojih ima oko 0,2, masnoća oko 0,6 i oko 0,2 proteina, što sve zajedno čini ispod 1. Na osnovu toga se može zaključiti da skrobno zrno predstavlja hemijski vrlo čistu supstancu (Žeželj, 2005).

2.1.2. Metodi za frakcionisanje skroba

Za razdvajanje frakcija skroba – amiloze i amilopektina primenjuju se tri osnovna postupka:

Schoch-ov postupak; Postupak frakcionog taloženja; i Postupak kristalizacije amiloze bez primene kompleksnih agenasa.

Schoch-ov postupak počiva na selektivnom taloženju amiloze pomoću polarnih jedinjenja. Sastoji se u prethodnom rastvaranju skroba kuvanjem u prisustvu alifatskih organskih alkohola sa najmanje 4 atoma ugljenika i zatim kristalizaciji amiloze u obliku amilozno-alkoholnog kompleksa. Optimalna koncentracija skroba je 0,5 – 1,5%.

Amilopektin koji zaostaje izdvaja se na više načina:

sušenjem na valjcima, raspršivanjem, ili taloženjem sa metanolom.

Ovim postupkom ostvaruje se iskorišćenje amiloze od oko 90% (Popov-Raljić, 2011).

Postupak frakcionog taloženja se naziva još i Holandski postupak. On se zasniva na frakcionom taloženju komponenata, koje se odigrava prilikom dodavanja materija u kojima se neka komponenta skroba ne rastvara. Holandski istraživači su razradili postupak za frakcionisanje krompirovog skroba pomoću magnezijumsulfata (MgSO4). Pri tome se skrob najpre rastvara zagrevanjem smeše na temperaturu od 160ºC, i zatim hladi na 80ºC, pri čemu se amiloza taloži i zatim se izdvaja centrifugisanjem. Ako se hlađenje nastavi do temperature od 20ºC , taloži se i amilopektin.

Ovim postupkom se amiloza može izdvojiti u obliku nekoliko podfrakcija (Popov-Raljić, 2011).

Postupak kristalizacije amiloze bez primene kompleksnih agenasa – ovaj postupak se zasniva na direktnoj kristalizaciji, odnosno retrogradaciji linearne frakcije skroba.

Najvažnija odlika rastvorenih linearnih molekula amiloze je da se prikupljaju (asociraju) pomoću vodoničnih veza, koje se uspostavljaju izmedju hidroksilnih grupa susednih lanaca. Ta pojava se naziva ,,retrogradacija’’ amiloze.

Linearna frakcija skroba služi za spravljanje prozirnih, biorazgradljivih filmova, koji se primenjuju za pakovanje prehrambenih proizvoda. Ti filmovi poseduju odgovarajuću jačinu na kidanje u suvom stanju, dok su u vlažnom stanju neotporni (Popov-Raljić, 2011).

2.1.3. Ponasanje skrobnih granula u dodiru sa vodom

Sirovi skrob, kada se odvoji iz biljnog materijala, zbog jakih vodoničnih veza u granulama, nerastvoran je u vodi na običnoj temperaturi. Kada se granule skroba zagrevaju sa vodom one nabubre 40-50% od svoje težine ne gubeći svoj karakteristični oblik. Ako se ovakva suspenzija skroba zagreva do neke kritične temperature granule bubre nekoliko puta više od svoje originalne zapremine. Uzrok ovoj pojavi je hidratacija i raskidanje vodoničnih veza između prisutnih polisaharida u granulama skroba (www.food.oregonstate.edu).To prouzrokuje razmicanje makromolekula i sve veće prodiranje i vezivanje vode unutar agregata makromolekulskih lanaca. One međumolekularne veze na koje voda ne može da deluje, određuju celinu makromolekulskog skeleta i obrazovanje kompaktne nabubrele mase (Popov-Raljić, 1999). Sa produženjem bubrenja hidratisani molekuli skroba se izdvajaju i difunduju u vodenu sredinu.

Stepen bubrenja na nižoj temperaturi je ograničen (slika 2).

Slika 2. Bubrenje pri 30°C (http://food.oregonstate.edu)

Tokom zagrevanja, pojačava se adsorpcija (vezivanje vode na površini granula), a može početi i prodiranje vode unutar skrobnih zrnaca (slika 6).

Izgled skroba na 40ºC Izgled skroba na 50ºC

Izgled skroba na 60°C

Slika 3. Adsorpcija vode pri povećanju temperature (http://food.oregonstate.edu)

Na temperaturi između 70-90°C, dolazi do pojave apsorpcije (prodiranja vode unutar granula). Ovo se može odrediti merenjem uvećanja lepljivosti, dvojnog prelamanja, prozračnosti, difrakcije X zraka ili na neki drugi način. Na ovoj tački, zrnca skroba su maksimalno nabubrena (slika 7). Rastvor je u obliku sola, sve dok ne prestane dovođenje toplote.

Slika 4. Apsorpcija vode (http://food.oregonstate.edu)

Zgušnjavanje rastvora nije izazvano samo povećanjem zrnaca skroba, što onemogućava u izvesnom stepenu kretanje vode, već i izvlačenjem znatne količine vode iz tečne faze i njenim vezivanjem u zrncima skroba (Oluški, 1988). Kada se rastvor skroba koji je nabubreo ohladi, dolazi do želiranja tog rastvora, sol prelazi u gel u kome su molekuli amiloze uklopljeni u mrežu nabubrelih molekula amilopektina. U mrežu se uklapaju i molekuli vode. Čvrstina tako nastalog gela zavisi od više faktora: koncentracije skroba, količine oslobođene amiloze iz skrobnih zrnaca, temperature i trajanja zagrevanja, temperature do koje je rastvor ohlađen itd. Ukoliko se tako fomiran gel preseče i ostavi, zapaziće se da vremenom dolazi do izlučivanja molekula vode, odnosno do sinerezisa ili retrogradacije (Popov-Raljić i sar., 1999).

Pri postepenoj hidrolizi skroba dolazi do stupnjevite depolimerizacije uz obrazovanje niza proizvoda sve manje molekulske mase. Prvo se dobija dekstrin, a daljom hidrolizom, maltoza. Iz maltoze, kao krajnji proizvod, obrazuje se D-glukoza (Piletić i sar., 1993).

2.2. Retrogradacija skroba

Retrogradacija skroba , u osnovi, predstavlja retrogradaciju njegove linearne frakcije, koja, u osnovi, predstavlja prenošenje vodoničnih veza. Amiloza je rastvorljiva u vodi, dok ove vodonične veze postoje između primarnih i sekundarnih hidroksilnih grupa na susednim koracima spirale molekula amiloze.

Ako se ove veze raskinu i ponovo formiraju, ali sada između susednih koraka spirale, tada taj proces predstavlja retrogradaciju skroba (Popov-Raljić, 2011).

Prilikom retrogradacije skroba kratki spoljašnji bočni lanci amilopektina (oko 15 anhidroglukozidnih jedinica) brzo se transformišu iz klupka u strukturu heliksa asocijacijom spoljašnjih kratkih lanaca i uspostavlja se kristalna struktura B-tipa, dok amiloza formira asocijate duplog heliksa. Na retrogradaciju skroba utiče i prisustvo fosfata, lipida i fosfolipida. Na retrogradaciju (pogotovo amilopektina) utiču temperatura, koncentracija rastvora, pH rastvora i prisustvo nekih ingredijenata. Sa porastom koncentracije i smanjenjem temperature rastvora povećava se retrogradacija (Stojanović i sar.,2011).

Retrogradacija skroba je najbrža pri pH ꞊ 7,0 (Popov-Raljić, 2011). Uočeno je da skrob iz žitarica retrogradira mnogo brže od skroba iz krtola što se pripisuje prisustvu fosfata u skrobu iz krtola koji sprečava pojavu retrogradacije, dok prisustvo lipida i fosfolipida u skrobu iz žitarica ubrzava retrogradaciju. Pored toga, na retrogradaciju utiče i građa amilopektina, tj.sadržaj i dužina bočnih grana. Amilopektin A-tipa ima veće molarne mase i udeo A-lanaca u odnosu na B-tip. Smatra se da je udeo A-lanaca odgovoran za mnogo bržu retrogradaciju B-tipa u odnosu na A-tip amilopektina. Sa druge strane, jako kratki lanci (stepena polimerizacije od 6-9) suzbijaju retrogradaciju skroba (Stojanović i sar.,2011).

2.3. Amilaze i njihovo delovanje na skrob

Amilaze su biokatalizatori, odnosno enzimi koji spadaju u grupu hidrolaza. One katalizuju hidrolitičku razgradnju skroba. Pored navedenog, amilaze katalizuju hidrolizu glukozidnih veza prisutnih u drugim polisaharidima, npr. u glikogenu. Koriste se u mnogim industrijskim granama za pretvaranje skroba u različite prehrambene proizvode (Popov-Raljić, 2011).

Razlikujemo:

Glukoamilaze, koje razgrađuju supstrat, počev od neredukujućih krajeva molekula, pri čemu odvajaju samo po jednu glukoznu jedinicu, dajući kao krajnji proizvod glukozu. Nekada su se nazivale amiloglukozidaza, ili γ-amilaza;

α-amilaza, ili endoamilaze, koje raskidaju glukozidne veze nasumice u unutrašnjosti molekula amiloze ili amilopektina;

β-amilaze,ili egzoamilaze, koje hidrolizuju supstrat počev od neredukujućih krajeva makromolekula, dajući kao proizvod maltozu.

S obzirom da su krajnji proizvodi delovanja α-amilaze dekstrini (uz male količine redukujućih šećera), ona se nekada zvala dekstrinogena amilaza. Slično, tome, pošto je osnovni proizvod delovanja β-amilaze šećer (maltoza), ona je nazivana saharogena amilaza (Popov-Raljić, 2011).

3.SIROVINE ZA DOBIJANJE SKROBA

Prisustvo skroba je utvrđeno u više hiljada različitih biljnih vrsta, uglavnom u semenkama ili u korenu (krtolama), a samo u izuzetno u stablu. Međutim, samo mali broj biljnih vrsta koristi se za idustrijsku proizvodnju skroba. To su:

Pšenica – prvobitno,isključivo korišćena sirovina; danas se pšenični skrob proizvodi u vrlo malim količinama, i to, kao sporedni proizvod u proizvodnji vitalnog glutena..

Krompir – ne samo u Evropi, već i u SAD predstavlja još uvek glavnu sirovinu za proizvodnju skroba, posebno u oblastima u kojima kukuruz slabije uspeva.

Kukuruz je za dobijanje skroba uveden tek pri kraju 19. veka. Danas je on daleko najvažnija i najekonomičnija sirovina.

Pirinač – osnovna sirovina za dobijanje skroba (u mnogim Azijskim zemljama i na Bliskom Istoku).

Slatki krompir – (‘’Sweet potato’’).

Tapioka – najveći proizvođač skroba iz tapioke je Indonezija, a danas se sve više skroba iz tapioke proizvodi u Americi, i to u Brazilu i u Dominikanskoj Republici.

Sago palma i aru-koren su tropske biljke, koje bi potencijalno mogle postati značajne sirovine za dobijanje skroba. Sago palma je jedna od retkih biljnih vrsta u kojoj se skrob odlaže u stablu, a ne u plodovima ili u korenu (Popov-Raljić, 2011).

3.1. Proizvodnja kukuruznog skroba

3.1.1. Osnovni podaci o sirovini

Kukuruz (lat. Zea mays) je jednogodišnja biljka poreklom iz Srednje i Južne Amerike. Gaji se u umerenim i toplim delovima sveta u velikom broju podvrsta, varijeteta i sorti. U Evropu je donesen 1493. a po nekim izvorima i 1535 god. Na Balkan je stigao u 17. veku. Upotrebljava se za ishranu ljudi i domaćih životinja i za industrijsku proizvodnju . Od kukuruza se dobija skrob koji se koristi u razne svrhe (http://sr.wikipedia.org/sr/Kukuruz).

Kukuruz je biljka visine 1,5 do 3 metra. Stabljika je snažna, srcikasta sa širokirn linearnim listovima. Muški i ženski cvetovi odvojeni su na stabljici. Muški su cvetovi smešteni u obliku metlice, na vrhu stabljike, dok se ženski cvetovi nalaze u pazuhu donjih listova i izbijaju između lista i stabljike (http://www.travarisrbije.com/lekovito_bilje.).

Od klica izvađenih iz zrelog kukuruza pravi se vrlo hranljivo i lekovito ulje (Maydis oleum) veoma bogato gliceridima nezasićenih masnih kiselina (linolne, oleinske i sl.) i fitosterolima (sitosterol, stigmasterol); sadrži i liposolubilne vitamine (posebno vitamin A).

U kukuruznim klicama ima oko 28% masnog ulja, 1% lecitina, inozitofosforne kiseline, belančevina, gvanidina, glutamina, šećera i drugih biološki vrlo važnih materija, zbog čega se klice cene kao veoma jaka, koncetrovana hrana (http://sr.wikipedia.org/sr/Kukuruz).

Osnovni hemijski sastojak kukuruza je skrob. Skrob običnog kukuruza – zubana – sadrži oko 27% amiloze i 73% amilopektina. Istina, postoje i kukuruzni skrobovi koji se sastoje pretežno ili isključivo od amilopektina – voskaste sorte kukuruza (waxy-corn), ali ima i takvih sorti, koje sadrže 70-80% amiloze – amilozni kukuruz (Popov-Raljić, 2011).

Prilikom dobijanja hrane za ljude ili za životinje kukuruz se obično prerađuje suvom meljavom uz dobijanje prekrupe ili brašna, čijim se ekspandovanjem dobijaju pahuljice kao hrana za doručak (,,cornflakes’’). Postupak proizvodnje skroba otpočinje mokrom meljavom kukuruza, a završava se dobijanjem skroba u prahu, modifikata skroba, hidrolizata skroba (sirupi, zaslađivači) i čitavog niza sporednih proizvoda, koji su važne komponente u svetskoj trgovini za izradu čitavog niza industrijskih proizvoda (Popov-Raljić, 2011).

3.1.2. Tehnološki postupak proizvodnje kukuruznog skroba

Postupak mokrog mlevenja kukuruza ili skrobarski način njegove prerade je specifičan i celovit postupak, čiji je cilj da se postigne što potpunija separacija glavnih sastojaka zrna. Gotovi proizvodi koji se od tih sastojaka dobijaju su:

skrob, kukuruzni ekstrakt (Corn steep liquor, CLS), gluten i sačma.

Skrobarski postupak prerade kukuruza počinje močenjem zrna u cilju njegove pripreme za međusobno razdvajanje pojedinih njegovih fizičkih delova (Popov-Raljić, 2011).

-Priprema kukuruza za preradu u skrobari

Kako se kukuruz doprema u fabriku u rasutom stanju (rinfuzi), pre odvođenja na preradu mora se prečistiti (odstraniti primese) prosejavanjem pomoću sita: otklanjaju se krupni i sitni delovi, lišće, slama, pesak i druge primese. Aspiracijom se odvajaju lakše primese – prašina, pleva i slično. Zatim se kukuruz skladišti u silose, u kojima se čuva do trenutka dalje prerade u skrobari (Popov-Raljić, 2011).

-Močenje kukuruza

Kukuruz se omekšava primenom specifičnog procesa močenja, pre nego što se podvrgne mokrom mlevenju.

Močenje zahteva održavanje korektnih odnosa:

vode, koncentracije SO2,

temperature i mlečne kiseline.

Močenje obično traje od 30 do 50 časova, a izvodi se na temperaturi od 48 do 52 ºC. Po završetku dobro izvedenog močenja, namočeni ječam treba da poseduje sledeće fizičko-hemijske karakteristike:

da sadrži oko 45% vode, da je ekstrakt otpustio 6,0 – 6,5 s.m., da je adsorbovao 0,2 – 0,4 g SO2/kg kukuruza, i da je dovoljno omekšao.

Test omekšavanja zrna vrši se njegovim gnječenjem između palca i kažiprsta, što će u slučaju dobro namočenog kukuruza rezultovati njegovo lako drobljenje. Praktično močenje kukuruznog zrna obavlja se u rezervoarima velike zapremine, obično u cilindričnim sudovima ili kacama za močenje.

Da bi se izbegli gubici vrednih organskih i mineralnih materija zrna i sprečili problemi koje nameće ispuštanje otpadnih voda u vodotokove, za skrobarski tehnološki postupak bitno je obezbediti kružni tok vode. Tako se sveža voda, obično koristi samo za finalno pranje skroba neposredno pre njegovog sušenja.

Nakon toga što voda dostigne sadržaj od 0,1 do 0,2% suvog ostatka, odvodi se na zasićavanje sa SO2 tj.priprema se tzv.SO2 voda, a ova potom uvodi u močionicu. U vodi za močenje, pored SO2

treba da bude i nešto mlečne kiseline, jer ona potpomaže omekšavanje zrna, a pored toga vezuje za sebe Ca i Mg-soli rastvorene u kukuruznom ekstraktu stvarajući laktate. Ukoliko ne bi došlo do vezivanja Ca i Mg-jona u laktate, oni bi se tokom koncentrisanja ekstrakta taložili na zagrevnim površinama. Previsoke koncentracije slobodne mlečne koseline su nepoželjne, jer prouzrokuju promenu razgradnje proteina i kasnije, otežavaju separaciju skroba (Popov-Raljić, 2011.).

-Prerada vode od močenja kukuruza

Koncentrisanje ekstrakta obavlja se otparavanjem vode u višestepenim, obično trostepenim otparnim stanicama. Kukuruzni ekstrakt se finalizira u obliku gustog sirupa koji se naziva sirup od močenja kukuruza ili u obliku praha, koji se dobija sušenjem koncentrisanog ekstrakta u sušnicama (atomizerima). Prah se koristi za ishranu (kao dodatak) uglavnom podmlatka životinja (Popov-Raljić, 2011).

- Drobljenje namočenog kukuruza

Prva operacija u ovoj mokroj preradi je grubo drobljenje namočenog zrna.

Zadatak drobljenja je:

1. da se grubo razdrobi namočeno zrno na nekoliko delova,

2. da se oslobodi klica i3. da se omogući njena separacija od ostalih delova zrna.

Drobljenje namočenog kukuruza obavljase na uređajima koji se zovu drobilice. Kod pravilnog rada drobilica, namočeno zrno se izdrobi na 4-6 delova i tako oslobodi oko 70% klice (Popov-Raljić, 2011).

-Separacija klica

Separacija klica se obavlja na dva načina:

klasičnim postupkom ili flotacijom u koritima ili pomoću hidrociklona.

Klasični separatori predstavljaju izdužena korita sa presekom u obliku slova ''V''. Izdrobljena masa, kaša iz drobilice, uvodi se u separator, na njegovoj čeonoj strani, pri čemu delovi endosperma u obliku krupice na kojima se nalazi i ljuska zrna kao specifično teži padaju na dno separatora. Da bi se sprečilo taloženje na dnu separatora postavlja se na dno korita takva mešalica koja obezbeđuje održavanje materijala u suspenziji i njegov kontinualni transport na drugom kraju – izlazu. Istovremeno kukuruzne klice koje u sebi sadrže oko 50% ulja, kao specifično lakše isplivavaju na površinu, odakle se pomoću specijalnih lopatica, transportuju ka izlazu – prelivu (Popov-Raljić, 2011).

Hidrocikloni ili tečni cikloni – su drugi, odnosno savremeniji način za odvajanje kukuruznih klica. Oni su u osnovi uređaji koji se sastoje iz cilindričnog i konusnog dela povezanih u jednu celinu. Za separaciju se kod hidrociklona umesto gravitacije koristi centrifugalna sila (Popov-Raljić, 2011).

.Odvajanje mekinja

Kukuruzna kaša koja kao donji tok izlazi iz separatora klica ili hidrociklona, sadrži:

skrob, gluten i mekinje,

i to kako u slobodnom tako i u vezanom stanju. Za uspešno odvijanje ove faze procesa koriste se sledeće operacije:

oceđivanje kaše,

mlevenje oceđene kaše, odvajanje i pranje mekinja i obezvodnjavanje – presovanje odvojenih mekinja.

Oceđivanje se obavlja prevođenjem kaše preko sita odgovarajuće perforacije, koja mogu biti različite konstrukcije. Danas se za oceđivnje kaše kao i za samo pranje koriste najčešće lučna sita.

Danas se za mlevenje oceđene kaše koriste mlinovi sa klinovima, koji se sastoje iz dve ploče: statora i rotora.

Odvajanje mekinja se vrši prosejavanjem samlevene kaše na sitima različitih konstrukcija. Do sada su uglavnom korišćena rotirajuća cilindar sita, dok se danas koriste lučna sita pomoću kojih se postiže vrlo efikasno ispiranje skroba, tako da u mekinjama zaostaje svega oko 10 do 12% skroba. Oprane mekinje, odnosno smeša mekinja i griza odvodi se, potom na presovanje – mehaničko odvajanje vode, pri čemu se njihova vlaga redukuje od 90 do 60%, u kakvom stanju dalje odlazi na sušenje (Popov-Raljić, 2011).

- Separacija glutena

Skrobno mleko dobijeno u prethodnoj fazi ispiranja mekinja predstavlja smešu skroba i glutena, a u proizvodnoj praksi je poznata pod imenom ''mlinski skrob'' koji sadrži 5-8% proteina glutena. Zadatak ove faze je da što potpunije odvoje ove belančevine od skroba. Stariji način za odvajanje glutena sastoji se od taloženja specifično teže komponente – skroba, tokom proticanja skrobnog mleka preko specijalnih stolova (korita) za taloženje.

Danas se za odvajanje skroba primenjuju centrifugalni separatori. Čestice glutena, kao lakše, isplivavaju iz koncentrisanog skrobnog mleka, nagomilavaju se prema gornjim površinama diskova, a zatim u obliku retke suspenzije bivaju potisnute prema sredini rotora i u obliku preliva izvedene iz separatora (Popov-Raljić, 2011).

- Pranje skroba

Cilj pranja skroba je odstranjivanje rastvorljivih primesa, što posebno podesno ako će se skrob upotrebiti za proizvodnju njegovih hidrolizata (skrobni sirup, dekstroza...). Stoga se vrši pranje separisanog skrobnog mleka i njegovo koncentrisanje.

Stariji način pranja je pomoću vakuum filtara, pri čemu se u zavisnosti od namene finalnog proizvoda, obavljalo njegovo:

dvostruko, ili trostruko pranje.

U savremenim skrobarskim pogonima faza pranja skroba izvodi se najčešće pomoću hidrociklona - multiciklona (Popov-Raljić, 2011).

- Sušenje skroba

U cilju dobijanja suvog nativnog skroba, opranu skrobnu suspenziju neophodno je podvrći sledećim tehnološkim operacijama:

1. mehaničkom obezvodnjavanju suspenzije;2. sušenju vlažnog skroba;3. prosejavanju osušenog skroba; i4. merenju, uvećavanju i lagerovanju gotovog proizvoda.

Sve ove operacije izvode se u odeljenju za sušenje skroba. Prvo se vrši mehaničko obezvodnjavanje skrobne suspenzije i to na dva načina:

1. filtracijom pomoću vakuum – filtara ili2. obezvodnjavanje na centrifugama.

Osušeni skrob koji na izlazima iz sušnice ima temperaturu od 35 do 60ºC, se najpre prosejava i pri tome hladi, da bi se pripremio za skladištenje. Finalizirani skrob se najzad skladišti u rasutom stanju ili upakovan u vreće (Popov-Raljić, 2011).

3.2. Proizvodnja krompirovog skroba

3.2.1. Osnovni podaci o sirovini

Krompir je vrsta biljaka skrivenosemenica iz porodice pomoćnica (Solanaceae). Krompir je višegodišnja zeljasta biljka, visine od 0,5 do 1 metra, životne forme geofita - poseduje podzemno stablo (tuber, odakle i potiče latinski naziv) po tipu krtole. Poreklom je iz Južne Amerike, sa Anda. Vrsta je domestifikovana u južnom Peruu, a u Evropu su ga doneli Španci sredinom 16. Veka (http://sr.wikipedia.org/sr/Krompir).

Hemijski sastav krompira je veoma složen. Zavisi od sorte krompira, klimatskih uslova, načina gajenja i primenjenih agrotehničkih mera.

3.2.2. Tehnološki postupak proizvodnje krompirovog skroba

Krompir je jedna od osnovnih namirnica za industrijsku proizvodnju skroba (pored kukuruza, pšenice, pirinča i tapioke). Prvobitno, osnovna sirovina za proizvodnju skroba je bila pšenica, ali se ona danas sve manje koristi (Popov-Raljić,2011).

Osnovne prednosti proizvodnje skroba iz krompira se ogledaju u relativno jednostavnom i jeftinom tehnološkom postupku (slika 5). Sam tehnološki postupak se može podeliti na nekoliko faza:

usitnjavanje krtola; ekstrakcija skroba; prečišćavanje i koncentrisanje skroba.

Koncentrisanje i rafinisanje skrobne kaše

Skladištenje Transport krompira na preradu

Krompirove mekinje

Stočna vodaIspiranje skroba iz kaše

Izdvajanje ćelijskog soka

Usitnjavanje

Pranje krompira

Slika5. Šematki prikaz tehnološkog postupka proizvodnje krompirovog skroba

Sam proizvod – krompirov skrob nije potpuno čist ugljeni hidrat, već sadrži i određene primese (tabela 2).

Tabela 2 . Hemijski sastav krompirovog skroba (Popov-Raljić,2011)

Satojak SadržajSuva materija J̴ 80%

Voda: J̴ 20%Pepeo: J̴ 0,3%Pesak: J̴ 0,02%

Proteini: J̴ 0,09%Fosfor (P) J̴ 0,07%

Kalcijum (Ca) J̴ 0,03Gvožđe (Fe) J̴ 3 ppm

Sadržaj skroba u krtolama treba da iznosi najmanje 15% da bi se koristile za industrijsku preradu. Sveže krtole imaju najveći procenat skroba, a stajanjem taj procenat opada (Popov-Raljić, 2011).

Uslovi skladištenja krompira su veoma bitni. Neodgovarajućim skladištenjem može doći do značajnog gubitka sadržaja skroba ili do neželjenih pojava u samom postupku prerade. Zato se samo skladištenje smatra početkom tehnološkog postupka prerade krompira i dobijanja skroba (Popov-Raljić, 2011).

Za transportovanje krompira iz skladišta u fabriku na preradu koristi se hidraulički transport. Ovakva vrsta transporta je najjednostavnija, najjeftinija i najefikasnija. Pranje krompira je izuzetno bitan deo tehnološkog postupka proizvodnje skroba. U ovom stupnju postupka, krtole se moraju očistiti od svih nečistoća. Nečistoće koje zaostanu posle pranja krtola se ne mogu naknadno ukloniti i obavezno dovode do smanjenja kvaliteta finalnog proizvoda - skroba (Popov-Raljić, 2011.).

Krompirov skrob je smešten unutar parehimskih ćelija krtole u vidu skrobnih granula. Da bi se omogućila njegova ekstrakcija, neophodno je razoriti ćelijsku strukturu krtole – a to postiže njenim usitnjavanjem na posebnim mašinama koje se nazivaju ribalice. Koliko će ćelijskih zidova biti razoreno i koliko će skroba biti oslobođeno zavisi od stepena usitnjavanja krompira. Zato je ova faza najvažniji deo tehnološkog postupak prerade krompira – od nje direktno zavisi stepen iskorišćenja skroba (Popov-Raljić, 2011).

Ćelijski sok i kaša dobijena usitnjavanjem krompira ne smeju dugo da ostanu u kontaktu. Osim opasnosti od oksidacije, duži kontakt ćelijskog soka i skroba iz kaše dovodi do formiranja pene, što može znatno da oteža dalji tehnološki postupak i smanji prinos. Zato je potrebno otkloniti što je više moguće ćelijskog soka iz postupka, a to se postiže korišćenjem centrifuga (Popov-Raljić, 2011.).

Dobijena krompirova kaša se sastoji iz skroba, zaostalih delova ćelijskih zidova, vode i dela neodstranjenog ćelijskog skroba. Zadatak ispiranja skroba je da se sto potpunije izvrši izdvajanje skroba iz ove smeše. Za izdvajanje skroba se koristi više vrsta uređaja različitih konstrukcija. Najviše se koriste strujna i centrifugalna sita (Popov-Raljić, 2011).

Skrobno mleko koje je dobijeno prosejavanjem skroba sadrži skrobne granule, ćelijski sok i zaostale nečistoće. Pre pranja skroba, neophodno je ukloniti neskrobne komponente, a to se postiže primenom taložnih centrifuga i hidrociklona. Princip rada hidrociklona je vrlo jednostavan i zasnovan je na razlici u specifičnoj težini između skrobnih granula i vode/ćelijskog soka. Skrob ima najveću specifičnu težinu i on se prvi taloži, dok ostaci pulpe ostaju na površini i lako se uklanjaju (Popov-Raljić, 2011).

Dobijeni skrob u vidu skrobnog mleka u sebi sadrži veliku količinu vode. Skrobno mleko je takođe vrlo podložno delovanju mikroorganizama i kvarenju. Zato je neophodno ukloniti višak vode, i dobiti skrob koji sadrži najviše 20% vlage – na taj način se obezbeđuje potrebna stabilnost skroba. Skrobno mleko se prvo obezvodnjava, korišćenjem rotacionih vakum filtara. Radi uklanjanja higroskopne vlage, obezvodnjeni krompirov skrob suši. Za sušenje se koriste pneumatske i bubanjske sušnice (Popov-Raljić, 2011).

3.3. Proizvodnja pšeničnog skroba

3.3.1. Osnovni podaci o sirovini

Pšenica je jednogodišnja biljka, koja se ubraja kao i druge vrste žita, u familiju trava (Gramineae). Seje se u jesen (ozima pšenica) i u proleće (jara pšenica), uz gust snop biljaka (Popov-Raljić, 2011).

Pšenica (lat. Triticum) je biljka koje se uzgaja širom sveta. Poreklom je iz jugozapadne Azije, iz oblasti poznate kao plodni luk. Globalno, ona je najvažnija zrnasta biljka koja se koristi za ljudsku ishranu i druga je na lestvici ukupne proizvodnje prinosa žitarica, odmah iza kukuruza; dok je treća pirinač (http://sr.wikipedia.org/sr/Pšenica).

Svi sastojci zrna pšenice imaju veliku nutritivnu vrednost u ishrani životinja i čoveka,bilo za građu njihovih tkiva (belačevine), bilo kao izvori energije (masti, ugljeni hidrati). Posebnu ulogu imaju tzv.balastne (nesvarljive) supstance,koje su važne za rad (peristaltiku) želudačno-crevnog trakta (Popov-Raljić, 2011).

Celo zrno pšenice je bogat izvor vitamina i minerala. Sadrži vitamine B komleksa, beta karotin, vitamin E, kalijum, kalcijum, magnezijum, fosfor i gvožđe. Pšenica sadrži veću količinu proteina od ostalih žitarica. Masti se nalaze u klici a mineralni sastojci u omotaču zrna, tako da najveće zdrastvene vrednosti ima konzumiranje celog zrna (http://www.zdravahrana.com/info/abc-ishrane/psenica.html).

Mlevenjem pšenice dobija se brašno, čiji sastav varira zavisno od stepena izmeljavanja i stepena odvajanja pojedinih anatomskih delova zrna – od tzv. integralnog brašna, koje je po svom sastavu identično polaznom sa polaznom pšenicom, pa do brašna različitih tipova, sa smanjenim sadržajem proteina, mineralnih i balastnih supstanci (Popov-Raljić, 2011).

3.3.2. Tehnološki postupak proizvodnje pšeničnog skroba

Razvoj tehnologije skroba zapravo je odpočeo proizvodnjom pšeničnog skroba, za koju su korišćena dva osnovna postupka:

postupak žitkog testa i Martinov postupak.

Danas se ona, međutim, u sve manjim količinama koristi za dobijanje skroba i to, uglavnom kao sporednog proizvoda prilikom dobijanja tzv. ,,vitalnog glutena”. Najstariji postupak za dobijanje skroba najverovatnije je bio fermentacioni postupak koji je zamenjen Alsatian-ovim postupkom, koji predviđa iskorišćavanje glutena – vrednog nuzproizvoda, proteinskog sastava, traženog poboljšivača brašna (tj. pri proizvodnji raznih peciva i drugih namirnica). Upravo zbog proizvodnje glutena, danas se, polazeći od pšeničnog brašna kao sirovine, ekstrakcija pšeničnog skroba, obavlja na nekoliko načina, tj.:

Martin-ovim postupkom, koji se najčešće primenjuje, postupkom žitkog testa, amonijačnim (alkalnim) postupkom i postupkom sa mokrim mlevenjem pšeničnog zrna (Popov-Raljić, 2011).

Martinov postupak

Osnov ovog postupka za dobijanje pšeničnog skroba je u pripremi testa – odgovarajuće konzinstencije, čijim se ispiranjem razdvajaju skrob i gluten. Pri tome se pšenično brašno i voda mešajuu težinskom odnosu 1 : 0,65. Testo se priprema u jednostavnim pekarskim mesilicama sa lopaticama, koje istovremeno transportuju testo ka izlazu uređaja i obezbeđuju dobijanje glatkog testa , bez grudvica (Popov-Raljić, 2011).

Nakon zamesa, testo mora odležati određeno vreme kako bi se gluten u potpunosti hidratizovao i tako postigao potrebnu jačinu i elastičnost. Nedovoljno elastično testo se kida tokom ekstrakcije. Za ekstrakciju, odnosno ispiranje skroba iz testa, ranije je korišćen kuglični mlin, međutim, danas se skrob najčešće ispira pomoću uređaja sa trakastom mešalicom. Vlažan gluten se najpre presuje u cilju uklanjanja suvišne vode, a potom se suši. Za sušenje glutena najčešće se koriste pneumatske sušilice, u kojima vlažan gluten obrazuje pelete ili loptice (,,flekice“) koje se, u povratnoj struji, mešaju se povratnim, osušenim glutenom. Po završenom sušenju, osušeni gluten se deli na frakciju koja će biti recirkulisana i glavni deo, koji se melje i pakuje kao finalni proizvod. Gluten kao finalni proizvod je svetlo smeđe boje (Popov-Raljić, 2011).

Postupak žitkog testa

Osnovna razlika ovog postupka u odnosu na Martin-ov postupak je u načinu pripremanja testa. Ovde se testo disperguje u vodi, a dispergovane čestice razdvajaju na sitima. Dobijena smeša se zatim provodi kroz odgovarajući uređaj za fino dispergovanje testa (pumpa za seckanje testa). Na ovaj način se testo raskida, a skrob disperguje u obliku suspenzije, zajedno sa glutenom, koji poprima oblik sitnih grudvica. Odvojeni vlažni gluten se dalje tretira na isti način kao kod Martin-ovog postupka, a skrobna suspenzija se odvozi na rafinaciju pomoću centrifugalnih separatora (Popov-Raljić, 2011).

3.4. Proizvodnja skroba iz tapioke

3.4.1.Osnovni podaci o sirovini

Tapioka je duguljasti koren biljke kasave (Manihot esculenta) koja raste u Južnoj Americi (Brazil) i Zapadnoj Indiji i u nekim drugim tropskim krajevima sveta (Indonezija, Australija). Osim što služi domorodačkom stanovništvu u prehrani kao glavni izvor ugljenih hidrata, koristi se kao industrijska sirovina u proizvodnji skroba za pripremu pudinga, supa, sosova, itd.(http://www.coolinarika.com/clanak/tapioka).

Tapioca se koristi u:

ishrani, medicini i farmaciji, i industriji.

U ishrani se koristi kao kulinarski dodatak raznim jelima. Može se koristiti i koren biljke, spremljen na različite načine. Zbog posebnih tehnoloških svojstava najčešća upotreba tapioke je u svrhu proizvodnje pudinga, tj.praška koji je zaslađen i aromatizovan, a u kontaktu s toplom vodom ili mlekom pretvara se u želatinastu masu. Tapioka brašno dobijeno industrijskim putem može se dalje koristiti za proizvodnju hleba, takođe se može koristiti kao zgušnjivač (Popov-Raljić, 2011).

U savremenim okolnostima, od korena tapioke pravi se prašak sličan brašnu, koji se vlaži i oblikuje kao kuglice, koje nose naziv ,,bisera“. U industriji se najviše koristi u Kini kao osušena tapioca, i to kao sirovina za proizvodnja alkohola iz skroba, koji se uz specifični sistem enzima razlaže do glukoze koja alkoholnim vrenjem daje etanol, što je oblik obnovljenih izvora energije koja moze biti čak zamena za benzin (Popov-Raljić, 2011).

3.4.2.Tehnološki postupak proizvodnje skroba iz tapioke

Krtole tapioke se transportuju iz polja kamionima gde bivaju izručene u bazen sa vodom iz koga se dalje uz transportere i elevatore prebacuju u mašinu za pranje gde se čiste i ulaze u dalji postupak (slika 6. ).

kora, pesak

Prerađena tečnost

Prerađena tečnost ide pulpa

u mašine za pranje Grubi ekstraktor

Rezanje tapioke

Boca

Pranje

Uklanjanje peska

Koren tapioke

pulpa

otpadna voda

Slika 6. Tehnološki postupak proizvodnje skroba iz tapioke

Pranje služi za uklanjanje spoljnjeg dela korena i sadržanih nečistoća. Uklanja se samo površinski sloj korena, odnosno njegov plutasti deo, što je ekonomski povoljnije, s obzirom na ekstrakciju skroba sadržanog u korteksu.

Da bi se oslobodile skrobne granule potrebno je polomiti sve ćelijske zidove. To se može učiniti mehaničkim i biohemijskim delovanjem. Biohemijski metod se zasniva na fermentaciji korena do određenog stadijuma. Mehanički metod se sprovodi rezanjem i struganjem korena pomoću rešetke ili drobilice gde se raskida struktura korena i prevodi u oblik fine pulpe. Nakon postupka struganja oslobađa se između 70 – 90% prisutnog skroba, što znači da efikasnost postupka struganja u velikoj meri određuje ukupan prinos skroba.

Prosejavanje je postupak koji sledi nakon rezanja odnosno rendisanja tapioke. Pošto smeša sadrži veliki udeo pulpe, prosejavanjem se ona izdvaja, a slobodni skrob odvodi se na dalju

Pakovanje

Tapioka skrob

Prosejavanje

Hlađenje

Sušenje Centrifuga

Fini ekstraktor

Separator

obradu. Pulpa se izdvaja snažnim mešanjem i odvojena pulpa se dalje prenosi koncentriše presovanjem.

Taloženje podrazumeva čitav niz operacija za odvajanje čistog skroba od rastvorenih i suspendovanih zagađujućih supstanci. Krajnji rezultat je, uglavnom, manje ili više koncentrisana suspenzija skroba u čistoj vodi.

Pomoću centrifuge smanjuje se sadržaj vlage na oko 40% , što zavisi od konstrukcije centrifuge i karakteristika skroba. Posle ovog, mehaničkog obezvodnjavanja, skrob se odvodi na dalje sušenje uz korišćenje toplote.

Završno sušenje skroba tapioke se može vršiti na otvorenom vazduhu (pod uticajem sunca) ili u posebno konstruisanim sušarama (Popov-Raljić, 2011).

3.5. Proizvodnja skroba iz pirinča

3.5.1. Osnovni podaci o sirovini

Pirinač (riža ili oriz) je rod jednogodišnjih biljaka iz familije Poaceae, koji predstavlja jednu od najstarijih kulturnih biljaka, poreklom iz tropskih i suptropskih predela Afrike i južne i jugoistočne Azije. Postoje dve vrste, sa mnoštvom sorti, ali sve zahtevaju toplotu i zemljište potpuno zasićeno vlagom (http://sr.wikipedia.org/sr/Pirinač).

Osnovne vrste pirinča su:

1. Oryza sativa – je pirinač koji je kod nas, ukoliko je dobro oljušten, poznat kao beli pirinač. Ukoliko je samo skinuta ljuska, poznat kao integralni pirinač.

2. Oryza glabberima

Tabela 3. Prosečan hemijski sastav zrna pirinča

Supstanca UdeoVoda 13%

Proteini 7%Masti 2,2%

Minerali 1,2%Ugljeni hidrati 73%

Kao što se iz tabele 3. vidi, pirinač je izuzetno hranljiva biljka (Popov-Raljić, 2011).

Sirovi lomljeni pirinač se stavlja u ukopane bazene, u kojima se pere svežom vodom pri čemu se uklone svi vidljive nepoželjne primese, kao što su trava, vlakna i ostale pimese koje ometaju ili bi ometale dalji proces.

Namočeni pirinač se usitnjava pogodnim mlinovima za mokro mlevenje i istovremeno prevodi u oblik retke suspenzije, koja se zatim ostavlja još određeno vreme u tankovima da ,,sazri” da se odgovarajućim reakcijama prevede u oblik iz koga se teža skrobna zrnca lako odvajaju od proteina i drugih lakših suspendovanih primesa.

Ovo se razdvajanje obavlja u bateriji hidrociklona, iz koje se sa jedne strane kao teža frakcija dobija suspenzija skroba sa nešto malo primesa proteina, a sa druge strane frakcija proteina u kojoj skoro uopšte nema suspendovanog skroba. Proteini iz lakše frakcije koncentrišu se u dekanteru, dok se za koncentrovanje skrobnog mleka koriste filtracione centrifuge.

Pogače dobijene iz dekantera, odnosno centrifuga, sa sadržajima suve materije od 30 do 40% odvode se u pogodne uređaje za sušenje (obično raspršivanje, u struji vrućeg vazduha), iz koga se izdvajaju pomoću ciklona i/ili filtara i pakuju.

Kao gotov proizvod, skrob ne sme da sadrži više od 14% vode.

Polomljeni pirinač

Čišćenje pirinča

Pranje

Mokro mlevenje

Reakcije

PodešavanjeHemikalije

Enzimi

Slika 7. Šema tehnološkog postupka proizvodnje skroba iz pirinča

4.DERIVATI SKROBA

Proizvodi od skroba (derivati skroba), svrstavaju se u dve grupe :

1) hidrolizati skroba i ostali zaslađivači na bazi skroba;2) modifikati skroba.

4.1.Hidrolizati skroba

Hidrolizati skroba su značajna grupa skrobarskih proizvoda. Oko polovine od ukupno proizvedenog skroba finalizuje se kao:

skrobni sirupi, koji su najzastupljeniji. Imaju različite nazive: glukozni sirupi, glukozno-bonbonski sirupi, paltozni sirupi, pivarski sirupi... Imaju slabiju ili jaču redukcionu moć, izraženu kao DE-vrednost, koja iznosi ̴25 – 65;

skrobni šećeri, koji predstavljaju glukozu u čvrstom stanju, sa DE vrednostima od ̴70 -80, poznati kao ,,krompir šećer“, šećer 70 ili šećer 80;

kristalna glukoza. Kristalizacijom se izdvajaju dva oblika glukoze:o monohidrat glukoze C6H12O6˖H2O io bezvodna glukoza C6H12O6

Treći oblik je β-d-glukoza, koja je nepostojana; Ostali zaslađivači na bazi skroba:

o šećerni alkoholi (polioli); io visokofruktozni sirupi.

Za industrijsku proizvodnju hidrolizata skroba danas se koriste:

kiselinski ili enzimski postupak, kao i različite kombinacije ovih postupaka.

Kiselinski postupak – hidroliza sa kiselinama dovodi do cepanja glukozidnih veza uz nastanak lanaca sa različitim brojem glukoznih ostataka. Cilj je da se dobije sirup sa tačno određenim DE. Koriste se HCl i H2SO4, ili organske mravlja i sirćetna. Reakcija je brža ako se koristi HCl (Popov-Raljić, 2011).

Enzimska hidroliza skroba – da bi se skrob učinio dostupnim hidrolitičkom delovanju enzima (amiloglukozidaza), potrebno je prvo izvršiti njegovo utečnjavanje, odnosno prevođenje skrobne suspenzije u rastvor. Postoje dva osnovna načina izvođenja ove pripremne faze u procesu hidrolize skroba, u savremenoj tehnologiji glukoze razlikujemo dva postupka hidrolize i to:

1. kombinovani kiselinsko – enzimski postupak (skrob se prevodi u rastvorljiv oblik u uslovima povišene temperature i pritiska, uz prisustvo malih količina kiseline kao katalizatora) i

2. čisto enzimski ili dvojno enzimski postupak (utečnjavanje skroba se vrši pomoću bakterijske α-amilaze, koja se dodaje u skrobnu suspenziju čija je pH vrednost podešena na 5,5-6,0).

Proizvodnja skrobnih sirupa obuhvata sledeće faze:

priprema skrobne suspenzije, hidroliza skroba, neutralisanje hidrolizata i rafinacija, koncentrisanje retkog soka, finalno ukuvavanje sirupa, i hlađenje, skladištenje i pakovanje sirupa (Popov-Raljić, 2011).

Skrobni sirupi su proizvodi kod kojih je hidroliza skroba izvršena u manjem ili većem stepenu, što bitno utiče na njihovu dalju praktičnu primenu. Kiselinska hidroliza je dominirajući postupak u proizvodnji skrobnih sirupa (Popov-Raljić, 2011).

Kao sirovina za dobijanje skrobnih sirupa može se koristiti skrob od bilo koje biljne vrste, a naročito

kukuruzni skrob, krompirov skrob ili pšenični skrob.

Sam tehnološki postupak zavisi od porekla skroba. Skrob koji se koristi u proizvodnji sirupa mora imati odgovarajući kvalitet, tj.što manje primesa i to posebno onih rastvorljivaih. Posebna pažnja se daje postupku odstranjivanja proteina iz skroba (posebno njihovog rastvorljivog dela) – jer su oni odgovorni za odigravanje neželjene reakcije – pogoršavanje kvaliteta.

Priprema skrobne suspenzije izvodi se pomoću uređaja i armature izrađenih od kiselootpornih materijala: drveta, nerđajućeg čelika, plastičnih materijala, odnosno premaza i slično. Pripremljena skrobna suspenzija doprema se u rezervoar predviđen za snadbevanje stanice za njegovu hidrolizu (konvertor).

Skrobni sirup i hidrolizati skroba se koriste:

u konditorskoj industriji, u industriji konzervisane hrane, u hemijskoj industriji, u pivarstvu, u farmaceutskoj industriji, u pekarstvu.

U konditorskoj industriji najčešće se koristi standardni ili bombonski sirup (za tvrde bombone). Skrobni sirup (DE 40-42) ima ulogu u sprečavanju kristalizacije u bombonskoj masi, a pored

toga utiče i na poboljšanje konzistencije/teksture i ukusa konditorskih proizvoda (Popov-Raljić, 2011.).

U industriji konzervisane hrane primer primene skrobnih sirupa predstavlja proizvodnja sladoleda, gde im je osnovna uloga sprečavanje ili teže topljenje sladoleda. U novije vreme, visokomaltozni skrobni sirup sa malim sadržajem ukupnih redukujućih šećera i puno maltoze utiče na poboljšanje konzistencije/teksture i slatkoće proizvoda.

U pekarstvu u proizvodnji hleba i peciva, skrobni sirup obezbeđuje intezivno narastanje testa, a utiče i na ukus različitih pekarskih proizvoda (slatkoća). Novi asortiman skrobarskih sirupa visokofermentirajući (DE ꞊ 70) sirupi primenjuju se za specijalne vrste peciva.

U hemijskoj i farmaceutskoj industriji sirupi i hidrolizati skroba koriste se bilo direktno kao sirovine za dobijanje najrazličitijih proizvoda, bilo kao nosioci drugih aktivnih sastojaka.

Industrija piva je veliki potrošač skrobnih hidrolizata kao i drugih ugljenohidratnih proizvoda. U tehnologiji piva razlikujemo sledeće dve vrste dodataka koji se koriste kao zamena dela osnovne sirovine za proizvodnju piva – ječmenog slada (Popov-Raljić, 2011).

To su:

1. dodaci koji se dodaju prilikom komljenja i2. dodaci koji se dodaju prilikom kuvanja sladovine.

Prva od ovih grupa su obično proizvodi od žitarica, bogatim skrobom, pri čemu se skrob u njima nalazi bilo u prirodnom obliku (pivarski griz ili u delimično izmenjenom stanju – pivarske pahuljice), koji se prerađuju postupcima koji su u mnogo čemu ekvivalentni postupcima proizvodnje hidrolizata skroba. Pivarski griz, da bi se upotrebio treba želatinizovati i utečniti. Pivarske pahuljice se mešaju sa ječmenim sladom i doziraju u uređaj za komljenje. Drugu grupu čine šećeri – uglavnom od saharoze (kristalne ili u obliku tečnih šećera) invertni šećer ili specijalni skrobni sirupi. Zadatak im je da donesu šećere kojima se povećava koncentracija sladovine, tako da je iz nje potrebno upariti manje vode prilikom pripreme sladovine od koje se fermentacijom dobija pivo (Popov-Raljić, 2011).

Kristalna glukoza sreće se pod više komercijalnih naziva:

dekstroza, glukoza-monohidrat, anhidrovana glukoza i kukuruzni šećer.

Hidrolizom skroba - u prvom redu enzimskom, ali i hemijskom – dobija se rastvor glukoze sa manjim ili većim količinama oligosaharida. Zavisno od primenjenog postupka hidrolize i dalje tehnološke obrade hidrolizata dobijaju se proizvodi različite namene. Najveći deo tih namena je

u ishrani, tj.u prehrambenoj industriji, ali je glukoza značajna i u medicini, a svakako, sve u većoj meri je i sirovina u hemijskoj i farmaceutskoj industriji. Posle prečišćavanja sirovih hidrolizata glukoze, njihovog uparavanja i kristalizacije neizbežno zaostaje određena količina hidrola – “skrobne melase”, koji ne predstavlja otpad, već je visokovredna biotehnološka sirovina; naročito, ako je dobijen posle enziske hidrolize skroba ili vredna je komponenta hrane za životinje (Popov-Raljić, 2011).

1.2. Modifikati skroba

Skrob je vrlo reaktivna supstanca, podložna:

fizičkim, hemijskim i biohemijskim (enzimskim) transformacijama.

Ove transformacije su najvećim delom moguće zahvaljujući prisustvu brojnih alkoholnih hidroksilnih grupa koje se mogu oksidisati ili supstituisati različitim supstancama. Time se dobijaju modifikovani skrobovi, koji, u odnosu na polazni skrobimaju različita svojstva, pa se mogu koristiti za razne namene.

Važniji tipovi modifikovanih skrobova:

Oksidisani skrob

Oksidacjiom krompirovog skroba kalijumpermanganatom dobija se modifikovani skrob pogodan za primenu u proizvodnji želiranih konditorskih proizvoda;

Na sličan način, od kukuruznog skroba se dobija modifikovani skrob pogodan za primenu u proizvodnji sladoleda (Popov-Raljić, 2011).

Na taj način se delimično može zameniti agar u proizvodnji želiranih bombona i proizvoda tipa sladoleda sa vrlo stabilnom strukturom.

Ako se za oksidaciju krompirovog skroba upotrebi vodonikperoksid ili sulfat gvožđa, takođe se dobija proizvod koji veoma dobro želira.

Oksidisani skrob se uspešno koristi u tekstilnoj industriji, za skrobljenje niti čime se umanjuje njihovo habanje i poboljšava kvalitet tkanih proizvoda

Posebno prečišćeni i hidrolitički obrađeni kukuruzni skrob sirovina je za dobijanje modifikovanog skroba kao osnove za proizvodnju zamene krvne plazme, a može

se upotrebiti i prilikom obrade kože i impregnaciju papira za perforirane kartica (Popov-Raljić, 2011).

Skrob koji se odlikuje dobrim bubrenjem

Predstavlja osnovu za proizvodnju stabilizatora suspenzija gline prilikom bušenja nafte, povišavajući njihovu:

dispergovanost u hladnoj vodi, smanjenje potrošnje vode prilikom bušenja (Popov-Raljić, 2011).

Ovakvi modifikovani skrobovi dobijaju se sušenjem skroba koji bubri na sušnicama sa valjcima ili putem ekstrudiranja na vruće.

Skrob sa poboljšanom moći bubrenja se može primeniti za:

dodatak u brašno, poluproizvode od graška, ekstrudirane krupice; reagens prilikom bušenja; kalupe za livenje; lepak za tapete; izradu dekstrina na sušarama sa valjcima… (Popov-Raljić, 2011)

Fosfatni skrob

Fosfatovanjem skroba dobija se skrobni lepak koji je otporniji prilikom mešanja, na niskim vrednostima pH, čuvanja, zamrzavanja i odmrzavanja proizvoda u koje je ugrađen.

Ovakav skrob se uspešno korisi:

u proizvodnji majoneza, sosova, preliva; za ugušćivanje kremova, nadeva za kolače i pecivo u proizvodnji džemova za tehničke svrhe u proizvodnji papira za bolje slepljivanje papirne mase na kraju

trake papir-mašine... (Popov-Raljić, 2011)

Acetatni skrob

Acetilovanjem se smanjuje viskozitet skrobnog lepka i povećava se njegova stabilnost i karakteristike prilikom proizvodnje folija.

Ovakav skrob se koristi kao:

sredstvo za učvršćivanje strukture, ugušćivač, sredstvo za dobijanje folija…

kao i u prehrambenoj industriji i drugim industrijskim granama (tekstil, proizvoda papira).

Karboksimetilovani skrob

Ako se u hladnoj vodi umuti 0,1% ili više karboksimetilovanog skroba kao supstituenta skroba, i u hladnoj vodi dobija se stabilan i viskozan skrobni lepak (klajster), koji predstavlja ugušćivač, stabilizator i sredstvo za obrazovanje strukture u prehrambenim i neprehrambenim sistemima. Ovaj tip etara skroba dobro ugušćuje i stabilizuje vodene prehrambene sisteme, uključujući proteine, masnoće i ugljene hidrate, pa se koristi prilikom dobijanja:

sladoleda, niskoenergetskih margarina; maslaca, kremova, majoneza…

a u hladnoj vodi gradi rastvorne skrane, što se koristi za:

skrobljenje sintetskih vlakana, ugušćivanje štamparskih boja, dobijanje lepkova za tapete.

Karboksimetilovani skrob za različite tehničke svrhe koristi u mešavinama sa polovinilnim lepkom, oksidisanim skrobom, karboksimetilcelulozom (Popov-Raljić,2011).

Katjonski skrob

Posebno efikasna primena ovoga skroba je u industriji papira, za slepljivanje mokre papirne mase i bolje zadržavanje celuloznih vlakana i punilaca, kao i smanjenje gubitaka vode koja prolazi kroz traku za formaranje papira.

Ovakav skrob pogodan je i za:

poboljšanje flokulacije fino dispergovanih suspenzija prilikom prečišćavanja otpadnih voda domaćinstava i industrije (Popov-Raljić, 2011).

Novi tipovi proizvoda sa malim sadržajem proteina dobijeni na bazi skroba

Ovakvi proizvodi obuhvataju:

špagete; rezance za supu, skrobnu krupicu, gotove smeše za proizvodnju hleba, klača i slično (Popov-Raljić, 2011).

Sem toga ovaj tip skroba koristi se za ishranu dece koja pate od naslednih bolesti-

fenilketonurija, celiakija itd. (Popov-Raljić, 2011).

Rezistentni skrob

U novije vreme, obavljaju se istraživanja u cilju dobijanja novih tipova modifikovanih skrobova sa povećanom otpornošću prema delovanju enzimskih sistema. Takvi skrobovi dobro ugušćuju sisteme sa vodom i mastima, ali ih organizam čoveka samo jednim delom asimiluje (Popov-Raljić, 2011). Rezistentni skrob je skrob otporan na degradaciju u tankom crevu čoveka, koji ima osobine i rastvorljivih i nerastvorljivih vlakana. Nastaje pri termičkom tretmanu skroba, kada frakcija amiloze manje molekulske mase kristališe, gradeći takvu strukturu koju α-amilaza ne može da hidrolizuje, te se u organizmu ponaša kao dijetno vlakno. S obzirom da je posledica termičkog tretmana,a ne prirodni sastojak, mnogi naučnici i nutricionisti ga svrstavaju u grupu nerastvorljivih vlakana (Stauffer, 1993).

5.ZAKLJUČAK

Skrob predstavlja značajan dodatak u prehrambenoj industriji koji se koristi u svrhu postizanja i poboljšanja određenih svojstava prehrambenih proizvoda. Kod primene skroba u nativnom stanju postoje određena ograničenja koja su vezana pre svega za retrogradaciju i nestabilnost u kiseloj sredini, a što rezultira sinerezom i nestabilnom teksturom, kao i problemi vezani za želatinizaciju, malu stabilnost pri visokim temperaturama, promenu viskoznosti i sl. Da bi se poboljšala funkcionalna svojstva skroba sprovode se različiti postupci modifikacije, gde se primenom različitih hemijskih, fizičkih i enzimskih postupaka ili njihovom kombinacijom mogu proizvesti modifikovani skrobovi funkcionalnih svojstava različitih od nativnog skroba. Posebnu grupu predstavljaju rezistentni skrobovi (RS) koji se intenzivno istražuju u poslednje vreme, kako zbog značajnog uticaja na ljudsko zdravlje, tako i zbog delovanja na svojstva proizvoda u koje se dodaju, kao i jestivi filmovi na bazi skroba. Cilj ovoga projekta je da primenom hemijskih, fizičkih i enzimskih postupaka i njihovom kombinacijom proizvede nove modifikate

skroba i definiše njihovu primenu u proizvodnji hrane. Kao sirovine koriste se nativni skrobovi kukuruza (obični i «voštani»), pšenice, krompira i tapioke. Kao metode modifikacije primenjuju se umrežavanje, esterifikacija, oksidacija, kontrolisana degradacija i kombinacija navedenih metoda. Deo istraživanja na projektu odnosi se na određivanje RS u biljnom materijalu, postupke pripreme i njihovu primenu kao i na pripremu jestivih filmova i omotača na bazi skroba sa antimikrobnim sredstvima i antioksidansima. Modifikovanjem skrobova uticaće se na viskoznost, temperaturu želatinizacije, povećanje stabilnosti, postizanje specifičnih funkcionalnih svojstava, otpornost na postupke zamrzavanja/odmrzavanja, otpornost na niske pH, stabilnost pri proizvodnji hrane (uticaj visokog pritiska, termičke obrade, ekstruzija...) i dr. Karakterizacija modifikata sprovešće se određivanjem parametara želatinizacije i retrogradacije, viskoznosti, čvrstoće gela, kapaciteta bubrenja, topljivosti, sinereze, stabilnosti, zadržavanja arome, čvrstoće filma, probavljivosti i analizom svojstva proizvoda dobijenih dodatkom skroba. Modifikovani skrobovi će se primeniti u kreiranju prehrambenih proizvoda (konditorskih, na bazi voća i povrća, mleka, mesa, snack proizvoda, smrznute hrane) u svrhu poboljšanja kvaliteta i stabilnosti proizvoda.

7. LITERATURA

1. Popov-Raljić, J. (2011): Tehnologija šećera i skroba. Poljoprivredni fakultet, Beograd-Zemun.

2. Popov-Raljić, J., Katić, Ž., Oluški, V., Radovanović, R. (1999): Tehnologija i kvalitet gotove hrane. Tehnološki fakultet, Beograd.

3. Piletić, M., Milić, B., Đilas, S. (1993): Organska hemija 2.deo. Novi Sad.4. Oluški, V. (1988): Tehnologija gotovih jela. Tehnološki fakultet, Novi Sad.5. Stauffer, C.E. (1993). Dietary Fiber : Analysis, Physiology and Calorie Reduction. Chapt.

14 in Advances in Baking Technology, Edited by B.S. Kamel and C.E. Stauffer, Blackie Academic & Proffesional, London.

6. Žeželj, M. (2005): Tehnologija žita i brašna, knjiga 2. Glas javnosti, Beograd.7. Satin, M. : Functional Properties of Starches, FAO Agricultural and Food Engineering

Technologies Service.

8. Stojanović, Ž., Jeremić, K., Jovanović, S. (2011): Uticaj porekla skroba na reološka svojstva koncentrovanih rastvora skroba u vodi. Naučni rad. Institut za hemiju, tehnologiju i metalurgiju, Univerzitet u Beogradu.

9. http://sr.wikipedia.org/sr/skrob 10. http://sr.wikipedia.org/sr/kukuruz 11. http://www.travarisrbije.com/lekovitobilje 12. http://sr.wikipedia.org/sr/krompir 13. http://sr.wikipedia.org/sr/pšenica 14. www.coolinarika.com/članak/tapioka 15. http://www.britannica.com/ 16. www.tehnologijahrane.com/hemijahrane/skrob 17. www.food.oregonstate.edu