Проект "Как влияет крахмал на некоторые свойства картофеля"

Министерство общего и профессионального образования Свердловской

Области

МОУО: г. Екатеринбург

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 52

Направление: человек и окружающая среда

Предмет: биология

ПРОЕКТ

Как влияет крахмал на некоторые свойства картофеля

Автор:  Поваров Данил Игоревич,

учащийся 6А класса

МБОУ СОШ №52

Научный руководитель: 

Быстрова Юлия Сергеевна,

учитель биологии

МБОУ СОШ №52, первая

квалификационная категория

г. Екатеринбург, 2013г.

Содержание

Введение        

Теоретическая часть        

Для чего крахмал в картофеле?        

Вывод.        

Технология производства картофельного крахмала.        

Вывод        

Практическая часть        

Извлечение картофельного крахмала в домашних условиях        

Вывод.        

Применение крахмала дома        

Приготовление клейстера.        

Накрахмаливание ткани        

Приготовление киселя.        

Вывод.        

Заключение        

Выводы        

Перспективы работы.        

Список литературы и Интернет-ресурсов.        

Приложения        

Приложение 1. Получение крахмала в домашних условиях        

Приложение 2. Накрахмаливание ткани.        

Приложение 3. Еще о применении крахмала дома.        

Введение

Идея создания этого проекта возникла у меня на кухне, когда я увидел, что иногда при варке картофеля некоторые клубни разваливаются (развариваются), а некоторые остаются целыми. Мама сказала, что у нас 2 разных сорта картофеля и в них разное содержание крахмала, но в каком сорте больше, а в каком меньше, она не уточнила. Меня заинтересовало и само слово: «крахмал», и то, что картофель разварился.

Сразу появилось несколько вопросов: что такое крахмал; где он находится в картофеле и для чего крахмал ему нужен; можно ли крахмал извлечь из клубней в домашних условиях и как это сделать; и, наконец, как его можно применить дома.

Но больше всего меня заинтересовало свойство «развариваемости» клубней картофеля. Возник проблемный вопрос: действительно ли в клубнях разных сортов  картофеля разное содержание крахмала, и в  каких клубнях больше крахмала – в тех, которые развариваются, или в тех, которые остаются после варки целым.

Итак, объектами моего исследования стали клубни картофеля разных сортов и крахмал, который в них содержится.

Я выдвинул следующую гипотезу: содержание крахмала в клубнях разных сортов картофеля различно.

Цели моего проекта:

1. узнать, что такое крахмал, для чего он нужен, как его получают и  как его можно использовать в жизни и в быту;
2. исследовать, как зависит такое свойство картофеля, как «рассыпчатость» от содержания в нем крахмала.

Чтобы достичь целей проекта, мне надо решить конкретные задачи:

1. собрать и обработать информацию о крахмале;
2. выделить крахмал из картофеля в домашних условиях;
3. проанализировать полученные результаты;
4. по итогам эксперимента на базе полученного крахмала изучить его свойства;
5. показать применение крахмала дома.

Всю мою работу над проектом можно разделить на несколько основных этапов:

1. Подготовительный этап я выполнил в течение сентября и октября. За это время я проделал следующую работу:

1. Нашел в Интернете и изучил информацию о крахмале в картофеле. Выделил основное.
2. Нашел в Интернете и изучил информацию о промышленном производстве крахмала. Выделил основное.
3. Выбрал с бабушкиного огорода клубни картофеля для проведения эксперимента.

2. Эксперимент по получению крахмала  я проводил с 1 по 5 ноября. На этом этапе я проделал следующую работу:

1. На электронных весах в магазине взвесил клубни, предназначенные для эксперимента.
2. Выделил дома из клубней крахмал.
3. На электронных весах в магазине взвесил полученный крахмал
4. Занес данные эксперимента в таблицу, сделал вывод.

3.  Этап изучения полученного крахмала занял у меня два дня: 6 и 7 октября. За эти дни я сделал следующее:

1. Нашел информацию о свойствах крахмала. Выделил основное.
2. Нашел информацию о применении крахмала дома.
3. Дома провел несколько экспериментов по применению крахмала, в ходе которых исследовал его свойства на практике.
4. Сделал выводы.

4. Заключительный этап я выполнял с 8 октября по 25 ноября. На этом этапе я работал над:

1. Оформлением проекта в текстовом редакторе Word.
2. Созданием презентации в программе PowerPoint.

Теоретическая часть

Для чего крахмал в картофеле?

Слово "крахмал" произошло от немецкого kraftmehl, что значит "крепкая мука".  И действительно, этот белый мучнистый, безвкусный пылеобразный порошок больше всего напоминает муку, только, если его сжать пальцами, он характерно поскрипывает.

Мне захотелось узнать, где крахмал «прячется» в картофеле. Оказывается, что картофель, как и все остальные растения, состоит из маленьких частичек, которые называются клетками. Каждая такая клеточка состоит из твердой оболочки (клетчатки), внутри которой, как в мешочке, находится  жидкость и все вещества, в том числе и крахмал в виде мелких крупинок.

А для чего крахмал нужен картофелю, какую роль он играет в жизни растения – это следующий вопрос, на который я постараюсь ответить.

Крахмал необходим клубням картофеля как главный источник энергии. Он является основой образования веществ, которые необходимы  при  формировании ростков. Без крахмала картофель не сможет из клубня превратиться в куст после посадки. Крахмал, находящийся в посаженном клубне,  используется картофельным растением вплоть до цветения! И даже зимой, во время хранения, клубни расходуют незначительное количество собственного крахмала для поддержания жизненных функций до наступления весны.  Если окружающая температура падает так, что возникает угроза замораживания, клубни пытаются сохраниться, переводя крахмал в сахар, чтобы понизить точку замерзания клеток. Если это не помогает, клубни погибают. С другой стороны, если клубни согреваются, усиливается дыхание, на которое то же расходуется большое количество крахмала.

Вывод.

Итак, я сделал следующие выводы:

• крахмал является  важным веществом для картофеля, и необходим ему как источник энергии для роста и жизнеобеспечения;
• крахмал в клубне находится в виде мелких крупинок внутри клетки.

Мне еще надо выяснить, в каком сорте нашего картофеля содержится больше крахмала. Для этого надо извлечь крахмал из клубней, но как это сделать? Пришлось искать информацию о производстве крахмала. Далее изложено то,  что  я узнал о промышленном изготовлении крахмала.

Технология производства картофельного крахмала.

Основная задача производства картофельного крахмала — максимальное извлечение крахмала путем разрыва наибольшего числа клеток клубня и дальнейшая очистка крахмальных зерен от примесей. Весь процесс такого производства складывается главным образом из механических операций и основан на двух свойствах зерен крахмала: нерастворимости их в холодной воде и малых размерах при сравнительно большой плотности.

Из хранилищ картофель передается на завод, где сначала картофель отмывается от земли. Затем картофель подают в барабанные картофелетерки для измельчения. Задача этой важнейшей операции — разорвать максимальное количество клеток картофельного клубня, чтобы извлечь зерна крахмала.

Полученная после терки картофельная кашка разбавляется водой и процеживается через металлическое сито. Продукт, отделенный от жидкости, опять разбавляется и вновь процеживается. Затем отмытая кашка вторично измельчается на картофелетерке,  два-три раза промывается на ситах и выводится из производства.

Дальше надо выделить крахмал из полученной жидкости, которая называется «крахмальное молоко». Для этого крахмальное молоко  пропускают между двумя барабанами специальной центрифуги. Здесь крахмал оседает и соскребается, а соковая вода сливается.

Полученный крахмал разводится чистой водой, и крахмальное молоко поступает на промывание, цель которого — окончательно отделить от крахмала примеси. Промывание молока производится последовательно не менее трех раз, после чего получается чистое крахмальное молоко. Далее густое молоко обезвоживают на центрифугах и получают сырой крахмал, который подается в сушилку и высушивается в восходящем токе подогретого воздуха. Высушенный крахмал просеивается на ситовых аппаратах с тонкой капроновой сеткой.

Вывод

Проанализировав полученную информацию, я увидел, что производство картофельного крахмала состоит из нескольких основных механических операций:

1. мойка клубней картофеля;
2. измельчение клубней (получение картофельной кашки);
3. отделение картофельного сока от кашки;
4. промывание и отстаивание крахмального молока до получения сырого крахмала;
5. сушка сырого крахмала.

Я решил, что все эти операции вполне можно проделать в домашних условиях без особых усилий.

Практическая часть

Извлечение картофельного крахмала в домашних условиях

Выделить крахмал из картофеля мне помогла мама. Для проведения эксперимента я выбрал по 3 клубня картофеля двух разных сортов примерно одинакового размера. Я не знаю названия сортов, но у одного кожура клубней красного цвета, а у другого – белого. Мы взяли по одной картофелине каждого сорта и сварили их. В итоге клубень красного цвета разварился, а белого – нет (см. фото 1 в приложении 1).

Теперь нам надо определить, в каком из этих сортов картофеля содержится больше крахмала. Для этого используем оставшиеся клубни. Первым делом мы взвесили опытные образцы. Получилось, что в эксперименте задействовано 312 грамм картофеля с красной кожурой и 318 грамм – с белой. Мы измельчили вымытый картофель одного сорта на мелкой тёрке, периодически смачивая её водой (Приложение 1, фото 2). Таким образом, мы получили картофельную кашу. Протертая кашка представляет собой смесь крахмала с остатками клеточного сока и, так называемой, мезги. Мы отфильтровали полученную массу через сито с несколькими слоями марли (Приложение 1, фото 3), затем  промыли мезгу холодной водой и вновь отфильтровали. Так мы сделали несколько раз, чтобы как можно больше крахмала вымыть из мезги. Получилось, что в собранной после фильтрации жидкости находится крахмал, по этому ее называют крахмальным молочком.

Все то же самое мы проделали с клубнями другого сорта. Таким образом, у нас получилось две емкости с крахмальным молочком (Приложение 1, фото 4).  Теперь надо отделить крахмал от жидкости, для этого крахмальное  молоко мы оставили отстояться на несколько часов. Крахмал постепенно осел (Приложение 1, фото 5) и через два часа мы слили воду (Приложение1, фото 6), стараясь убрать с поверхности осажденного картофельного крахмала остатки мезги. После этого мы вновь промыли крахмал  чистой водой, хорошо перемешивая его в ней, и опять дали отстояться  воде и слили её. Такую промывку нам пришлось делать несколько раз, пока вода не стала чистой. После этого на дне банок у нас осталась плотная белая масса из сырого крахмала.

 Мы выложили крахмал для сушки на листы картона тонким слоем (Приложение 1, фото 7) и  периодически помешивали. Примерно через сутки крахмал высох, и мы измельчили его ложкой, чтобы избавиться от комков. При этом крахмал хрустел, как снег под ногами в морозный день.

Таким образом, у нас получилось две кучки крахмала из разных сортов картофеля (Приложение 1, фото 8). Одна была больше другой. Взвешивание показало, что из картофеля с красной кожурой мы выделили 42гр. крахмала, а из картофеля с белой кожурой – 34гр. Дальше я посчитали  процентное содержание крахмала по весу в этих сортах:

42*100/312=13,5% крахмала содержится в картофеле с красной кожурой.

34*100/318=10,6% крахмала содержится в картофеле с белой кожурой. Конечно, мы смогли выделить не весь крахмал из картофеля, и значит реальное содержание крахмала в нашем картофеле больше. Но основные выводы от этого не изменятся, так как метод выделения крахмала для каждого сорта картофеля был одинаков и проводился в одинаковых условиях.

Все результаты этого эксперимента я записал в таблицу (Приложение 1, таблица 1).

Вывод.

Итак, мое исследование показало:

• Чем больше содержание крахмала в картофеле, тем больше разваривается клубень. Таким образом, можно сказать, что крахмал придает картофельным клубням особую рассыпчатость.
• Содержание крахмала в картофеле зависит от его сорта. Моя гипотеза подтвердилась.

Применение крахмала дома

Таким образом, у меня оказался полученный в результате  исследования крахмал. И мне захотелось что-нибудь с ним дальше сделать. Возник новый вопрос: для каких целей применяют крахмал, как его можно использовать?

Дальше я расскажу о некоторых свойствах крахмала и о том, какое применение полученному крахмалу я нашел дома. Проводить все эксперименты мне помогала мама.

Приготовление клейстера.

Из литературы я узнал, что крахмал не растворяется в спирте, в эфире, в холодной воде (это свойство я использовал при выделении крахмала из клубней), а в горячей он лишь подвергается набуханию.

Я решил проверить свойство набухания крахмала в горячей воде. Для этого небольшое количество сухого крахмала хорошо размешал в холодной воде, медленно при помешивании вылил смесь в кастрюлю с горячей водой и довел ее до кипения. Крахмал действительно набух, и в результате у меня получилась густая, вязкая масса, которая называется крахмальным клейстером (Приложение 3, фото 13).

Видно, что клейстер обладает такими свойствами:

• клейкость
• прозрачность

Клейстер можно использовать в качестве клея. Обычно его применяют для склеивания бумаги и картона. Он является экологически чистым продуктом.

Мы с младшей сестрой сделали аппликацию при помощи сваренного клейстера (Приложение 3, фото 14).

Накрахмаливание ткани

Крахмал раньше широко использовали для накрахмаливания белья: под горячим утюгом на ткани образуется плотная пленка, которая придает блеск ткани и предохраняет ее от загрязнения, ткань дольше не мнется. Обычно крахмалят постельное белье, скатерти, салфетки, мелкие детали одежды (воротнички, манжеты), чтобы придать им жесткость.

Для примера я накрахмалил носовой платок. Для этого сначала развел крахмал в холодной воде и намочил ткань в полученной жидкости. Дал ткани высохнуть и прогладил горячим утюгом. Накрахмаленный платок стал плотным и жестким (Приложение 2, фото 9, 10, 11).

Приготовление киселя.

В домашних условиях крахмал применяют так же для приготовления киселей, различных соусов и заправок в качестве загустителя. Я попробовали сами сварить кисель, для этого в кипящую воду добавил сахар, немного варенья, а затем тоненькой струйкой влил разведенный в холодной воде крахмал. Полученную смесь довел до кипения.

 Результат можно посмотреть в приложении 3 на фото 12.

Вывод.

• Я увидел, что крахмал обладает некоторыми интересными свойствами: набухает в горячей воде и превращается в густую, клейкую, прозрачную массу; под действием горячего утюга образует пленку.
• Из-за уникальных свойств крахмала, его можно применять в качестве загустителя, например, для приготовления киселей, клейстера, а так же для накрахмаливания белья.

Заключение

Выводы

Работая над данным проектом, я узнал много нового о крахмале и сделал следующие выводы:

1. Я понял, что крахмал является важным веществом для картофеля. Он необходим растению как источник энергии для роста и жизнеобеспечения.
2. Я увидел, что крахмал придает картофельным клубням особую рассыпчатость. Я выяснил, что чем больше содержание крахмала в картофеле, тем больше разваривается клубень.
3. Я выяснил, что содержание крахмала в картофеле зависит от его сорта.
4. Оказалось, что крахмал легко можно приготовить в домашних условиях.
5. Я узнал, как крахмал применяется в жизни благодаря своим особым свойствам.

Считаю, что цель проекта достигнута, с поставленными задачами я справился.

Перспективы работы.

Итак, я выяснил, что содержание крахмала в картофеле зависит от его сорта. Но, наверное, не только сорт влияет на это?  В дальнейшем я хочу проверить, как от некоторых других факторов зависит крахмалистость клубней картофеля. Возможно несколько вариантов:

1. Например, при подборе информации к проекту я узнал, что картофель использует крахмал даже во время хранения. Можно предположить, что чем дольше хранится картофель, тем меньше в нем крахмала. Тогда интересно исследовать свежий клубень и подобный клубень после длительного хранения.
2. Или сравнить содержание крахмала в крупных, средних и мелких клубнях одного сорта картофеля.
3. Или взять для изучения картофель одного сорта, одного размера, но выращенный в разных почвах.

Скорее всего, результаты будут разными.

Список литературы и Интернет-ресурсов.

1. NC newchemistry.ru Новые химические технологии. Аналитический портал химической промышленности.: Интернет сайт. http://www.newchemistry.ru .
2. Белорусское сельское хозяйство.: Интернет сайт. http://agriculture.by/?p=803 .
3. Биофайл. Научно информационный журнал.: Интернет сайт. http://biofile.ru .
4. Википедия – свободная энциклопедия.: Интернет сайт. http://ru.wikipedia.org.
5. Все о картофеле.: Интернет сайт. http://www.pro-kartofel.info .
6. Мамины заметки.: Интернет сайт. http://www.taraskina-mama.ru/kak-varit-klejster-iz-muki-kraxmala .
7. Порецкий крахмальный завод.: Интернет сайт. http://krahmal21.ru .
8. Русская кухня. В лучших традициях.: издание для досуга / Сост. Шальникова В.И. – ООО «Издательство «Аркаим», 2006г.

 Приложения

Приложение 1. Получение крахмала в домашних условиях

Фото 1 . Клубень картофеля с красной кожурой разварился, а с белой нет.

Фото 2.  Картофель измельчили на мелкой тёрке.

Фото 3. Отфильтровали полученную массу через сито с несколькими слоями марли.

Фото 4. Две емкости с крахмальным молочком

Фото 5 Крахмал постепенно осел на дно банок.

Фото 6. Воду слили, а мокрый крахмал остался на дне плотным слоем.

Фото 7. Разложили мокрый крахмал на плотном картоне для просушки.

Фото 8.  Полученный крахмал.

Таблица 1.

Приложение 2. Накрахмаливание ткани.

Фото 9. Намочил ткань в холодной воде с крахмалом

Фото 10. Высушенную ткань прогладил горячим утюгом

Фото 11.  Накрахмаленный платок.

Приложение 3. Еще о применении крахмала дома.

Фото 12. Такой кисель мы сварили дома из ягодного варенья и крахмала.

Фото 13. Клейстер

Фото 14. Изготовление аппликации при помощи клейстера.