Оглавление
- 1 Общие сведения, состав зерна кукурузы
- 2 Приемка и хранение зерна кукурузы
- 3 Основные операции получения крахмала из кукурузы
- 4 Замачивание кукурузного зерна
- 5 Дробление замоченного зерна, промывание зародыша
- 6 Измельчение кукурузной кашки, выделение крахмала
- 7 Разделение крахмала и жиробелковых примесей
- 8 Промывание крахмала
- 9 Использование воды в кукурузокрахмальном производстве
- 10 Получение сухого крахмала, требования к его качеству
- 11 Переработка побочных продуктов кукурузокрахмального производства
- 11.1 Производство кукурузного масла
- 11.2 Производство сухого кукурузного корма
- 11.3 Переработка кукурузного экстракта
Использование воды в кукурузокрахмальном производстве
Технологические операции от транспортировки зерна кукурузы до заключительного промывания крахмала сопровождаются значительным потреблением воды. Усредненные величины потребления воды по станциям (% к массе сухих веществ зерна кукурузы):
-
транспортировка зерна и его замачивание 146,
-
промывание замоченного зерна 100,
-
промывание зародыша 120,
-
промывание мезги 300,
-
промывание зерен крахмала 190.
Норма расхода воды вследствие неравномерности ее потребления принимается для свежей – до 250 %, для повторно используемой – до 860 %.
В зависимости от схемы использования воды на технологические операции возможны два варианта работы кукурузокрахмального производства – незамкнутый и замкнутый.
При осуществлении незамкнутой схемы для замачивания зерна, промывания зародыша, крупной и мелкой мезги, сырого крахмала используется свежая вода. За счет значительных отводов в стоки производственных вод (замочная вода, осветленная глютеновая) без повторного использования с ними безвозвратно теряется более 10 % сухих веществ перерабатываемого зерна. Для очистки этих производственных сточных вод, содержащих значительные концентрации органических веществ, необходимы дорогостоящие специальные сооружения биологической очистки. Расход воды на все операции производства крахмала составляет до 1000 % к массе сухих веществ зерна.
В настоящее время предпочтительной является схема организации водного хозяйства в замкнутом контуре, по которой предусматривается многократное повторное использование свежей воды. По этой схеме свежая вода подается только на завершающую операцию – на промывание крахмала на вакуум-фильтрах или гидроциклонах. На всех предшествующих операциях потребляется производственная осветленная глютеновая вода. Эта вода, получаемая при концентрировании и обезвоживании глютена, нагревается до 45-50 С, а направляемая для замачивания зерна обрабатывается диоксидом серы (сульфитируется).
При установлении расхода воды на операции строго соблюдается ее баланс исходя из того, что свежая вода вводится в производство только в составе влаги поступающего зерна и воды на промывание крахмала. Выводится вода из производства в составе экстракта, зародыша, глютена, мезги, сырого крахмала. Схема замкнутого водного хозяйства предусматривает многократное использование образующихся производственных вод, что позволяет повысить концентрацию сухих веществ в экстракте, снизить затраты тепловой энергии, уменьшить в несколько раз потери сухих веществ зерна с промывными водами, снизить расход диоксида серы.
Расход свежей воды на получение крахмала из кукурузы составляет по этой схеме не более 200 % к массе сухих веществ зерна.
Химические свойства глюкозы.
Химические свойства моносахаридов обусловлены особенностями их строения.
Рассмотрим химические свойства на примере глюкозы.
Моносахариды проявляют свойства спиртов и карбонильных соединений.
Реакции по карбонильной группе
1. Окисление.
а) Как и у всех альдегидов, окисление моносахаридов приводит к соответствующим кислотам. Так, при окислении глюкозы аммиачным раствором гидрата окиси серебра образуется глюконовая кислота (реакция «серебряного зеркала»).
| D- глюкоза | + 2[Ag(NH3)2]OH → | аммониевая соль D- глюконовой кислоты | + 2Ag↓ + 3NH3+ H2O |
Эти реакции являются качественными на глюкозу как альдегид.
Соль глюконовой кислоты – глюконат кальция – известное лекарственное средство.
б) Реакция моносахаридов с гидроксидом меди при нагревании так же приводит к альдоновым кислотам.
| D- галактоза | + 2Cu(OH)2 → | D- галактоновая кислота | + Cu2O↓ + 2H2O |
голубой кирпично-красный
Эти реакции являются качественными на глюкозу как альдегид.
в) Более сильные окислительные средства окисляют в карбоксильную группу не только альдегидную, но и первичную спиртовую группы, приводя к двухосновным сахарным (альдаровым) кислотам.
Обычно для такого окисления используют концентрированную азотную кислоту.
| D- глюкоза | HNO3(конц.) –––––––→ | сахарная (D- глюкаровая) кислота |
Восстановление.
Восстановление сахаров приводит к многоатомным спиртам. В качестве восстановителя используют водород в присутствии никеля, алюмогидрид лития и др.
| D- глюкоза | LiAlH4 + H2 ––––→ | D- сорбит |
Несмотря на схожесть химических свойств моносахаридов с альдегидами, глюкоза не вступает в реакцию с гидросульфитом натрия (NaHSO3).
II. Реакции по гидроксильным группам
Реакции по гидроксильным группам моносахаридов осуществляются, как правило, в полуацетальной (циклической) форме.
1. Алкилирование (образование простых эфиров).
При действии метилового спирта в присутствии газообразного хлористого водорода атом водорода гликозидного гидроксила замещается на метильную группу.
| , D- глюкопираноза | + СH3ОН | HCl(газ) ––––→ | метил-α, D- глюкопиранозид | + H2О |
При использовании более сильных алкилирующих средств, каковыми являются, например, йодистый метил или диметилсульфат, подобное превращение затрагивает все гидроксильные группы моносахарида.
| СH3I ––––→ NaOH | пентаметил-α, D- глюкопираноза |
Ацилирование (образование сложных эфиров).
При действии на глюкозу уксусного ангидрида образуется сложный эфир – пентаацетилглюкоза.
| ––––––––→ | пентаацетил-α,D- глюкопираноза |
Как и все многоатомные спирты, глюкоза с гидроксидом меди (II) на холоду с образованием глюконата меди (II) дает интенсивное синее окрашивание – качественная реакция на глюкозу как многоатомный спирт.
ярко синий раствор
Специфические реакции
1. Горение (а также полное окисление в живом организме):
C6H12O6 + 6O2 6CO2 +6H2O
Реакции брожения
Кроме приведенных выше, глюкоза характеризуется и некоторыми специфическими свойствами — процессами брожения. Брожением называется расщепление молекул сахаров под воздействием ферментов (энзимов). Брожению подвергаются сахара с числом углеродных атомов, кратным трем. Существует много видов брожения, среди которых наиболее известны следующие:
а) спиртовое брожение
C6H12O6 → 2CH3–CH2OH(этиловый спирт) + 2CO2
б) молочнокислое брожение
| C6H12O6 → 2CH3– | CH–СОOH(молочная кислота) | OH |
в) маслянокислое брожение
C6H12O6 → CH3–CH2–СН2–СОOH(масляная кислота) + 2Н2 + 2CO2
Упомянутые виды брожения, вызываемые микроорганизмами, имеют широкое практическое значение.
Например, спиртовое – для получения этилового спирта, в виноделии, пивоварении и т.д., а молочнокислое – для получения молочной кислоты и кисломолочных продуктов.
Фруктоза вступает во все реакции, характерные для многоатомных спиртов, однако реакции альдегидной группы, в отличие от глюкозы, для нее не характерны.
Химические свойства рибозы C5H10O5аналогичны глюкозе.
Д) Биологическая роль глюкозы.
D-глюкоза (виноградный сахар) широко распространена в природе: содержится в винограде и других плодах, в меде.
Она является обязательным компонентом крови и тканей животных и непосредственным источником энергии для клеточных реакций. Уровень глюкозы в крови человека постоянен и находится в пределах 0,08-0,11%. Во всем объеме крови взрослого человека содержится 5-6 г. глюкозы. Такого количества достаточно для покрытия энергетических затрат организма в течение 15 мин. его жизнедеятельности. При некоторых патологиях, например, при заболевании сахарным диабетом, содержание глюкозы в крови повышается, и избыток её выводится с мочой.
При этом количество глюкозы в моче может возрасти до 12% против обычного – 0,1%.
