Спосіб електрохімічного окиснення поліцукридів

Винахід стосується хімічної і харчової технології, а саме - способу одержання окисненого крохмалю, який використовується як сировина у паперовому виробництві (для поверхневого проклеювання паперу). Окиснений крохмаль також використовується у харчовій промисловості (для виробництва хліба, кондитерських виробів), в текстильній промисловості (для шліхтування пряжі) та інших галузях народного господарства. Відомими є способи хімічного окиснення крохмалів (киснем повітря, озоном, пероксидами, оксидами нітрогену, азотною кислотою, кисневмісними галогенкислотами і їх солями та інше). Існує спосіб окиснення крохмалю солями метайодної кислоти, при якому після окиснення, крохмаль відфільтровується, а водний розчин йодату направляється на регенерацію. Недоліками таких процесів є складна технологія, значна тривалість процесу, високі витрати хімічних реагентів, значний вміст побічних продуктів у крохмалі. Найбільш близьким до запропонованого способу є електрохімічний спосіб окиснення крохмалів (пат США №2648629), який передбачає окиснення крохмалів у електролітичній камері, в якій анодний і катодний простір розділені пористою мембраною. Крохмаль суспендується в 3% розчині йодної кислоти, суспензія знаходиться в анодному просторі, в катодному просторі знаходиться 2 % розчин сірчаної кислоти. Недоліками даного способу є неможливість контролю рН суспензії, що суттєво впливає на перебіг реакції окиснення, використання дорогих солей йоду, перемішування аніоліту і катіоліту, також використання свинцевих електродів, що робить неможливим використання готових крохмалів у харчови х виробництвах. Спільним із запропонованим винаходом є такі ознаки прототипу: електрохімічними реакціями окиснюється неклейстеризований крохмаль, в процесі окиснення температура крохмальної суспензії не перевищує температури клейстеризації крохмалю. Мета винаходу - інтенсифікація та здешевлення процесу окиснення крохмалю без використання хімічних реагентів, розробка технології яка дозволяє отримувати крохмалі з заданим ступенем окиснення та харчової якості. Поставлена мета вирішується шляхом розділення анодного і катодного простору іонообмінною мембраною, у якості аніоліту використовується водна суспензія крохмалю, а у якості катіоліту - розбавлений водний розчин солей (таких як хлорид натрію, сульфат натрію та ін.). Аніоліт та катіоліт безперервно прокачуються через електролізер, причому рН аніоліту підтримується на заданому рівні шляхом регулювання густини струму. До аніоліту - водної суспензії крохмалю можуть додаватися каталізатори (натрію перманганат, водню пероксид, солі метайодної кислоти). На фіг.1 наведено принципову те хнологічну схему електрохімічного окиснення крохмалю. В схему входять: змішувач для приготування крохмальної суспензії 1, електролітична камера 2, в якій анодний і катодний простір розділені іонообмінною мембраною 3, збірник катіоліту 5, збірник аніоліту 9, та насоси 6, 7, 8, 10. Особливістю технологічної схеми є постійна циркуляція аніоліту та катіоліту через електролітичну камеру, в якій відбувається окиснення крохмалю, причому рівень рН крохмальної суспензії регулюється густиною струм у. Для здійснення процесу використовується типове обладнання, яке виготовляється заводами харчового машинобудування та електролітична камера з графітовим анодом та катодом виготовленим з нержавіючої сталі. Процес здійснюється таким чином. У змішувачі 1 готують крохмальну суспензію - крохмаль змішується з водою. Готова суспензія подається до збірника аніоліту 9. У змішувачі 2 готується водний розчин солей, який подається до збірника катіоліту 5. Насосом 10 крохмальна суспензія прокачується через анодний простір, а насосом 6 катіоліт прокачується через катодний простір електролітичної камери 3 і далі катіоліт надходить до збірника 5. Крохмальна суспензія перекачується через електролітичну камеру та надходить до збірника 9. В процесі окислення рН крохмальної суспензії зменшується, і для підтримання рН на одному рівні, змінюємо густину струму. Також у водяну руба шку збірника 9 подається холодна вода, щоб підтримати температуру суспензії нижче температури клейстеризації крохмалю. Після досягнення необхідного ступеню окиснення крохмаль відфільтровується і висушується. Винахід ілюструється такими прикладами. Приклад 1. Готують 40% суспензію картопляного крохмалю (100г крохмалю, вологістю 20% і 100г води) і 3% розчин калію хлориду. Розчин солі прокачуються через катодний простір, а крохмальна суспензія через анодний простір електролітичної камери на протязі 40хв. Сила струму 1,5А, напруга 100В. Анод виготовлений з графіту, катод - з нержавіючої сталі. Додаванням 5% розчину кальцинованої соди (або 3 % розчин каустичної соди) рН суспензії під час окиснення підтримується на рівні 7-8. Приклад 2. Готують 40% суспензію кукурудзяного крохмалю (92г крохмалю, вологістю 20%, 108г води і 1г калію перманганату) і 3% розчин калію хлориду. Розчин солі прокачуються через катодний простір, а крохмальна суспензія через анодний простір електролітичної камери на протязі 40хв. Сила стр уму 1,5 А, напруга 100В. Анод виготовлений з графіту, катод - з нержавіючої сталі. рН суспензії під час окиснення на протязі 30хв. підтримується на рівні 7-8, 10хв. рН підтримується на рівні 5-5,5. В'язкість 5% розчину 2,5 Па × с . Приклад 3. Готують 40% суспензію кукурудзяного крохмалю (92г крохмалю, вологістю 13%, 108г води, 0,5г натрію йодиду) і 3% розчин калію хлориду. Розчин солі прокачуються через катодний простір, а крохмальна суспензія через анодний простір електролітичної камери на протязі 40хв. Сила стр уму 1,5 А, напруга 100В. Анод виготовлений з графіту, катод - з нержавіючої сталі. рН суспензії під час окиснення підтримується на рівні 8-9. В'язкість 5% розчину 3 Па × с . Приклад 4. Готують 40% суспензію картопляного крохмалю (100г крохмалю, вологістю 20%, 100г води) і аніоліт - розчиняють у 190г води 6г натрію сульфату і 4г 50% пероксиду водню. Аніоліт прокачуються через катодний простір, а крохмальна суспензія через анодний простір електролітичної камери на протязі 20хв. Сила струму 1,5 А, напруга 100В. Анод виготовлений з графіту, катод - з нержавіючої сталі. рН суспензії під час окиснення підтримується на рівні 8-9. В'язкість 3% розчину 2,7 Па × с . Запропонований спосіб дозволяє одержувати окиснеш крохмалі з різними властивостями, що відповідають потребам різних галузей народного господарства. Так, використання таких крохмалів поліпшує споживчі якості паперу, властивості кондитерських виробів та хліба.