Для различных отраслей промышленности выпускают, кроме обычного сухого крахмала из картофеля и кукурузы, также крахмалы с измененными природными свойствами. Их называют модифицированными. Такие крахмалы получают за счет физических, химических и биохимических воздействий на исходный крахмал. По характеру изменений все модифицированные крахмалы условно делят на расщепленные крахмалы и замешенные крахмалы, а также сополимеры крахмала.
Расщепленные крахмалы. Группу так называемых расщепленных крах-малов называют еще жидкокипящими, так как клейстеры таких крахмалов имеют низкую вязкость. Крахмалы этой группы получают путем расщепления полисахаридных цепей кислотой, окислителями, амилазами, некоторыми соля-ми, облучением g-лучами и т. д. В результате указанных воздействий проис-ходит хаотическое или направленное расщепление глюкозидных и других связей, уменьшается молекулярная масса, возникают внутренние и межмоле-кулярные связи, появляются новые карбонильные и карбоксильные группы. При этом может происходить частичное нарушение структуры зерен крахмала, но зернистая форма крахмала сохраняется.
Расщепленные крахмалы находят очень широкое применение. Так, кис-лотной обработкой получают растворимый крахмал, используемый для хими-ческих анализов. Крахмал, модифицированный кислотой, используется при проклейке бумаги для улучшения качества печати и увеличения ее прочности. В пищевой промышленности крахмал этого типа используют для приготов-ления желейных конфет, восточных сладостей и т. д.
Окисленные крахмалы. Их получают воздействием на крахмал перманга-натов, перекисей, йодной кислоты, ее солей и других соединений. В результате происходит гидролитическое расщепление глюкозидных связей с образованием карбонильных групп, окисление спиртовых групп в карбонильные, а затем в кар-боксильные. Крахмалы, окисленные йодной кислотой, имеют по две альдегид-ные группы в глюкозном остатке – их называют диальдегидными. Такие крах- малы используют в бумажной промышленности, а при низкой степени окисления (до 2%) - в пищевой.
При окислении картофельного или кукурузного крахмала перманганатом калия в кислой среде получают крахмал, используемый в качестве желирующего компонента как заменитель агара или пектина. Такой крахмал применяют в производстве кондитерских изделий, мороженого, продуктов молочной и пище-концентратной промышленности, а также в текстильном производстве.
При использовании в качестве окислителя бромата калия, перманганата калия и гипохлорита кальция получают крахмал с невысокой степенью окис-ления для использования в хлебопечении. Такой крахмал (в количестве 0,5% от массы муки) улучшает физические свойства теста, его газоудерживаюшую спо-собность, позволяет сократить время брожения опары. Качество хлеба при этом улучшается: увеличивается объемный выход, улучшается структура пористости мякиша, замедляется процесс очерствения хлеба. Окисленные крахмалы находят широкое применение в бумажной промышленности для проклейки бумаги: в прачечных - для подкрахмаливания белья, в строительной промышленности - для производства изоляционных материалов. Для получения этих видов крах-малов следует ввести реагент в водную суспензию крахмала определенной плот-ности, причем температура, при которой идет реакция, должна быть значительно ниже температуры клейстеризации крахмала (28°С - при модификации крахмала кислотой: 40¸43°С - при окислении перманганатом калия и т. д.). Время воздей-ствия реагента меняется в широком диапазоне. Так, при кислотной обработке время воздействия составляет 19¸20 суток, а при окислительном воздействии для различных окислителей - 15¸40 мин. По окончании реакции суспензию нейтра-лизуют, разбавляют водой, отделяют жидкую фракцию. Отмытый крахмал обез-воживают и сушат при температуре 45°С.
Набухающие крахмалы. К группе набухающих крахмалов относят модифи-цированные крахмалы, полученные при влаготермической обработке, которая вызывает частичное или полное разрушение структуры зерен крахмала. Техно-логия получения набухающих крахмалов состоит в следующем: в суспензию крахмала с концентрацией сухих веществ 40¸42% вводят различные химические реагенты в зависимости от назначения получаемых крахмалов (алюмокалиевые квасцы, соли фосфорной кислоты, метилцеллюлозу и др.) и выдерживают в течение 15 мин при температуре 40¸45°С, после чего подают на вальцовые сушилки для клейстеризации и высушивания. Крахмал сушат в тонком слое, пленку срезают ножом с барабана, измельчают, просеивают, после чего готовый крахмал фасуют. Набухающие крахмалы используют для стабилизации грунта при бурении, в литейном производстве и т. д. В пищевой промышленности их применяют для стабилизации воды кондитерских пен (в этом случае химические реагенты для получения набухающих крахмалов не используются), производства мороженого, пудингов быстрого приготовления, а также для получения безбелко-вых продуктов питания - хлеба, макарон, продуктов диетического назначения.
По своим свойствам к группе набухающих крахмалов относятся экструзии-онные крахмалы и крахмалопродукты, однако по методу обработки это крах-малы, полученные в условиях интенсивной влаготермической обработки при повышенных (до 35%) влажности, температуре (до 200°С) и значительном меха-ническом воздействии. В результате зерна крахмала теряют свою первона-чальную структуру и свойства, что позволяет получать новые виды продуктов. Экструзионные крахмалы получают на экструзионных установках. В процессе экструзии предварительно увлажненный материал подвергается сжатию, разог-реву с клейстеризацией крахмала и последующему выдавливанию через сопла матрицы.
Экструдаты кукурузного крахмала применяют для производства продуктов из мяса, рыбы и т. д. Экструзионные крахмалопродукты широко используются и в технических целях.
Замещенные крахмалы. К группе замешенных крахмалов и сополимеров крахмала относятся крахмалы, свойства которых изменены в результате присое-динения химических радикалов или совместной полимеризации с другими высо-комолекулярных соединениями. К ним относятся простые и сложные эфиры. сополимеры крахмала.
Получение модифицированных крахмалов, таких как простые и сложные эфиры и сополимеры крахмала, основано на возможности реакционно-способных групп - концевых редуцирующих групп, спиртовых групп у второго, третьего и шестого углеродных атомов глюкозных остатков - вступать в реакции замещения с различными органическими и неорганическими соединениями.
Фосфатные крахмалы. В настоящее время получают два вида эфиров крахмала и солей фосфорной кислоты - монокрахмалофосфаты (одна гидрок-силъная группа глюкозного остатка этерифицирована одной из кислотных групп остатка фосфорной кислоты или ее солей) и дикрахмалофосфаты (произошло взаимодействие гидроксилов глюкозных остатков разных цепей с двумя кислот-ными группами фосфорной кислоты или ее солей).
Для производства фосфатного кукурузного крахмала (монокрахмалофос-фата) сырой кукурузный крахмал после удаления избыточной воды смешивают с нужным количеством растворов одно- или двузамещенного фосфата натрия и карбамида (мочевины). Полученную смесь сушат в пневматической сушилке, просеивают и используют как фосфатный крахмал марки А. Свойства этого крахмала проявляются при тепловой обработке в процессе его использования.
Фосфатный крахмал марки Б получают путем термической обработки при перемешивании фосфатного крахмала марки А при температуре 130°С в течение 60 мин. или при температуре 160¸170°С в течение 30 мин, после чего продукт охлаждают, просеивают и направляют потребителю. Фосфатные крахмалы обра-зуют клейстеры, стабильные к замораживанию, поэтому их используют при производстве продуктов, сохраняемых в замороженном виде. Фосфатный крах-мал марки А используют при производстве мучных кондитерских изделий, крах-мал марки Б - для приготовления майонезов, кремов, соусов, продуктов детского и диетического питания.
Ацетилированный крахмал (ацетат крахмала) представляет собой смесь продуктов, обладающих различными свойствами. Его получают путем обработки крахмала ледяной уксусной кислотой. Содержание ацетильных групп колеблется от 3 до 6% в зависимости от дозировки кислоты и времени обработки. Процесс ацетилирования комбинируют с введением в полисахаридные цепи поперечных связей. Такие крахмалы используют при производстве консервированных, замо-роженных, сухих продуктов питания, а также в сухих смесях кремов и начинок. Ацетилированные крахмалы применяют в текстильной промышленности и бумажном производстве.
Сополимеры крахмала. Эту разновидность модифицированных, или попе-речно-связанных («сшитых»), крахмалов получают путем образования между двумя рядом стоящими полисахаридными цепочками поперечных связей. Свойс-тва крахмалов резко меняются даже при введении незначительного количества радикалов: повышаются вязкость и стабильность клейстера, снижается раствори-мость, усиливается способность образовывать пленку и т. д.
Сополимеры получают путем обработки крахмала с помощью формаль-дегида, хлор-окиси фосфора, эпихлоргидрина или триметафосфата натрия (дикрахмалофосфат). После окончания реакции суспензию нейтрализуют кисло-той, фильтруют, продукт промывают водой и сушат. «Сшитые» крахмалы используют в пищевой, бумажной, текстильной промышленности для повышения устойчивости полисахаридных цепей при тепловой или механической обработке.