Клетчатка – тоже высокомолекулярный углевод – образует кожицу картофеля.
Азотистые вещества картофеля состоят, прежде всего, из белков. К сожалению, содержание белка в картофеле очень мало (примерно 1,5%). Жира в картофеле содержится настолько мало, что он практически не имеет значения для характеристики пищевой ценности клубней.
И, наконец, о минеральных солях, вернее о золе, поскольку при сжигании картофеля все органические вещества сгорают и только минеральные соли остаются, образуя золу. В золе картофеля найдено более 20 минеральных элементов. Некоторые из них (например, фосфор, калий, магний, железо, кальций и др.) играют большую роль в процессе обмена веществ. Особое физиологическое значение имеют такие элементы, как фосфор и калий. Кроме того, в золе картофеля найдено около 10 микроэлементов (медь, марганец и др.), менее 1 мг каждого из них в 100 г сухого вещества картофеля.
Ферменты (биологические катализаторы, вещества белковой природы, регулирующие ход химических реакций в растительных и животных продуктах) играют очень важную роль как в обмене веществ клубня, так и в других процессах, происходящих, например, при хранении картофеля. Всем известно, что если разрезать клубень картофеля, то он на срезе быстро темнеет. Этот процесс происходит под влиянием фермента тирозиназы, которая вызывает окисление аминокислоты тирозина кислородом воздуха и образование темноокрашенного соединения.
Соланин – сложное вещество, состоящее из молекулы сахара (глюкозы) и физиологически очень активного вещества – алкалоида соланоидина. Достаточно съесть за один раз 200 мг соланина (всего 0,2 г!), как наступит отравление. Однако содержание соланина в нормальных здоровых клубнях не превышает 2-10 мг в 100 г картофеля. Значит, чтобы отравиться картофелем, надо за один раз съесть не менее 3,5-4 кг. Но надо учитывать, что количество соланина резко увеличено в зеленых частях клубня, образующихся при неправильном хранении картофеля. Потому все позеленевшие части клубней необходимо тщательно удалять еще до начала тепловой обработки.
Природный полимер…
Итак, самым главным веществом картофеля является крахмал. Он составляет около 80% всего сухого вещества клубня и, естественно, определяет пищевую ценность картофеля, а также его свойства как сырья для технической переработки. Крахмал необходим организму человека как источник энергии. Он легко переваривается в желудочно-кишечном тракте человека, отличается сравнительно высокой калорийностью (около 4 ккал в 1 г вещества). При сгорании в организме 1 г крахмала дает 16,75 кДж энергии.
Содержание крахмала в клубнях тоже колеблется в довольно широких пределах: от 8 до 29%, в среднем составляет 18%. Крахмал находится в клетках коры и сердцевины клубней в виде круглых или овальных зерен. Зерна картофельного крахмала наиболее крупные (от 0,05 до 0,1 мм). Крахмал в картофеле (как, впрочем, и повсюду) легко обнаруживается йодной реакцией. Если на срез клубня капнуть йодом, крахмал сразу же окрашивается в синий цвет.
По своей химической природе крахмал относится к классу углеводов. Его формула (С 6Н10 О5 )n. Это значит, что каждая молекула крахмала состоит из n (число это точно не определено) групп(С 6Н10 О5 )n. Группа (С 6Н10 О5 )n– это глюкоза, лишенная молекулы воды (Н2 О). Таким образом, можно сказать, что молекула крахмала состоит из некоторого количества соединенных между собой глюкозных остатков. Из этого следует, что крахмал - природный полимер. Слово «полимер» образовано из двух греческих слов: poll - много и meros - частица.
Установлено, что крахмал неоднородное вещество, оно состоит из двух компонентов: амилозы и амилопектина. Они различаются строением молекулы и тем, что амилопектин содержит фосфор. Эти различия определяют разные физические и химические свойства амилозы и амилопектина. Амилоза легко растворяется в воде и при нагревании со щелочью полностью распадается. Амилопектин в воде не растворим, а образует студень, или суспензию. В картофельном крахмале содержится от 17 до 25% амилозы и от 75 до 83% амилопектина. От соотношения этих частей зависят физические свойства картофельного крахмала.
В целом крахмал в воде не растворяется, а при нагревании с водой при температуре около 65°С клейстеризуется. При этом сильно увеличивается вязкость образованного клейстера. Клейстер удерживает значительное количество влаги.
В результате разложения воды образовались водород и кислород. Водород вступил в реакцию с углекислым газом, а кислород выделился в окружающую атмосферу, а образовавшийся в листьях сахар (глюкоза) полимеризуется и превращается в крахмал. По мере накопления в листьях избытка крахмала последний разлагается, превращается в сахар, который по бесчисленным каналам стеблей спускается вниз, под землю. Здесь в подземных стеблях (столоны) сахар снова преобразуется в крахмал и накапливается в клубнях. Так непрерывно в летнее время совершается в растении процесс образования сахара и крахмала.
Картофель как сырьё для производства спирта
На спиртовых заводах перерабатывают технические сорта картофеля, удовлетворяющие следующим требованиям:
- высокая крахмалистость,
- высокая урожайность,
- стойкость к заболеваниям,
- устойчивость при хранении.
К основным сортам, перерабатываемым на спирт, относятся:
- Лохвицкий,
- Немешаевский юбилейный,
- Остботе,
- Вольтман и другие.
Картофель, поступающий на спиртовые заводы, сортируют на полноценные клубни, закладываемые на хранение, и поврежденные, отправляемые на переработку. Хранят картофель преимущественно в буртах.
Требования основным и вспомогательным материалам и готовой продукции
Вода – один из основных компонентов сырья для получения спирта. Вода, должна удовлетворять требованиям, предъявляемым к питьевой воде (СанНиП 2.1.4.559-96), кроме того, нежелательно использовать воду с высокой карбонатной жесткостью и щелочностью.
Ферментные препараты: Амилосубтилин Г3х, Амилосубтилин Гх, Амилоглюкаваморин Гх, Глюкаваморин Гх.
Формалин технический (ГОСТ 1625-89Е)
Кислота серная техническая (ГОСТ 2184-77* или ГОСТ 667-73)
Монохлорамин ХБ технический (взамен хлорной извести) (ГОСТ 14193-78)
Карбамид (мочевина) (ГОСТ 2081-75**Е)
Гибберелловая кислота
Фракция головная этилового спирта (ОСТ 18-121-80)
Масло сивушное
Вспомогательные материалы – серная кислота, формалин и хлорная известь - расходуются соответственно для подкисления дрожжевого сусла, асептирования солодового молока и суспензии микробных ферментных препаратов, для общесанитарного пользования.
Описание технологического процесса производства спирта
Система производства спирта из картофеля несколько отличается от зерновой, и поэтому полученные спирты отличаются по органолептике.
Производство спирта состоит из трех основных этапов:
1. подготовительного – очистка сырья от примесей, приготовление солода или культур плесневых грибов;
2. основного – разваривание крахмалистого сырья, осахаривание крахмала, сбраживание осахаренной массы, перегонка бражки и получение сырого спирта;
3. завершающего – ректификация.
Этиловый спирт из пищевого сырья и древесины получают по одному и тому принципу путем сбраживания сахаров под действием ферментов дрожжей. Отличие состоит лишь в способах гидролиза полисахаридов сырья до сбраживаемых сахаров: крахмал пищевого сырья гидролизуют биохимическим путем с помощью ферментов (амилаз), а целлюлозу древесины — химическим способом, воздействуя на нее минеральными кислотами. Процесс же сбраживания гексоз в том и другом случае одинаков и может быть представлен следующей схемой:
гексозы—фосфорные эфиры—гексоз-фосфотриозы—фосфоглицериновая кислота—пировиноградная кислота—уксусный альдегид—этиловый спирт.
В основе производства этилового спирта из клубней картофеля лежат два биохимических процесса:
- гидролиз (осахаривание) крахмала, содержащегося в сырье, и сбраживание образующихся сахаров в спирт и углекислый газ,
- и физический процесс разделения жидкостей по точкам кипения.
Производство спирта из крахмалистого сырья складывается из следующих основных технологических процессов:
1. ♦ подготовки сырья — мойки, очистки от посторонних примесей;
2. ♦ тепловой обработки (разваривания) с водой при температуре 120—150°С и давлении не менее 588 кПа (6 атм) для разрушения клеточной структуры и растворения крахмала;
3. ♦ охлаждения разваренной массы;
4. ♦ осахаривания крахмала под действием амилолитических ферментов — а- и (З-амилаз и олиго-1,6-глюкозида-зы (декстриназы), содержащихся в солодовом молоке или чистой культуре плесневых грибов, в течение 5—10 мин при температуре 57—58°С;
5. ♦ сбраживания мальтозы и декстринов (после превращения их в мальтозу) в этиловый спирт и углекислый газ под действием ферментов дрожжей для получения зрелой бражки, содержащей 7—10% спирта;
6. ♦ выделения из бражки путем ее перегонки с паром в специальных колонках спирта-сырца, содержащего 88% об. этилового спирта и получаемые в процессе брожения примеси;
7. ♦ повторной перегонки спирта-сырца на ректификационном аппарате периодического или непрерывного действия для получения ректификованного спирта крепостью 96— 96,5% об. Спирт-ректификат получают также непосредственно из бражки на непрерывно действующих брагоректификационных аппаратах, где из спирта-сырца выделяют примеси.
Примеси являются вторичными и побочными продуктами спиртового брожения. Большинство их оказывает вредное воздействие на организм человека, и поэтому остаточное количество и состав примесей влияют на качество спирта-ректификата и вырабатываемых из него ликеро-водочных изделий. При общем содержании примесей в спирте-сырце 0,3—0,5% в их составе идентифицировано более 50 соединений, которые могут быть отнесены к одной из четырех групп химических веществ: альдегидам и кетонам, эфирам, высшим спиртам (сивушные масла) и кислотам.