CC BY
54
ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ
УДК 664.162.7
К 200-летию открытия
каталитической реакции гидролиза крахмала
Н.Д.Лукин, д-р техн. наук ВНИИ крахмалопродуктов
В 2011 г. исполняется 200 лет открытию каталитической реакции превращения крахмала в сахар (глюкозу) под действием разбавленных кислот. Автором этого открытия, имеющего огромное значение не только для теоретической химии, но и для промышленного производства, является Константин Сигизмундович Кирхгоф, русский химик, академик Российской академии наук.
Константин Сигизмундович (Константин Готлиб Сигизмунд) Кирхгоф
Перспективным способом введения студентов в область гуманитарных инженерных технологий, запуска проектного мышления и исследовательской деятельности мы видим процедуру имитационно-игрового моделирования.
родился 19 февраля 1764 г. в Германии, в местечке Тетеров герцогства Мекленбург-Шверин.
Первоначальное химическое образование получил в аптеке своего отца. С 1792 г. работал в С.-Петербургской Главной аптеке, в которой под руководством академика Т.Ло-вица проводил практически все свои исследования вплоть до 1812 г.
К числу первых работ К.С. Кирхгофа относятся исследования по очистке водки с помощью древесного угля и получению сахара из пастернака.
В 1807 г. К.С. Кирхгоф избирается членом-корреспондентом Российской Академии наук, в 18051806 гг. проводит исследования по очистке различных видов растительного масла с целью улучшения его качества, экспорта масла и сокращения импорта дорогого оливкового масла.
Ключевые слова: крахмал; гидролиз; реакция катализа; сахар; глюкоза.
Key words: starch; hydrolysis; catalysis reaction; sugar; glucose.
В 1808 г. была закончена работа К.С. Кирхгофа «О сохранении молока и яиц» путем высушивания, имеющая большое значение для снабжения армии.
В начале XIX века ученые ряда стран интенсивно искали замену чрезвычайно дорогому тростниковому сахару. В Пруссии, во Франции работали над получением сахара из свеклы. Был построен опытный завод и в России, в которой огромные затраты на импорт сахара равнялись стоимости всех ввозимых в страну приборов, инструментов, машин и металлических изделий.
Проведя исследования по поиску альтернативных источников сахара К.С. Кирхгоф в августе 1811 г. сообщил о новом способе получения сахара из картофельного крахмала, различных мучнистых продуктов, пшеницы, ржи, проса, гречихи.
К.С. Кирхгоф первым открыл каталитическую реакцию - превращение крахмала в сахар (глюкозу) под действием разбавленных кислот, что имело огромное значение не только для теоретической химии, но и для промышленного производства. Эти результаты были признаны открытием, приоритет на которое после посягательств на него ряда ученых был окончательно признан мировым научным сообществом за К.С. Кирхгофом.
Разработанная им технология патоки и глюкозы, применительно к технике того времени, была уже в конце 1811 - начале 1812 г. реализована на небольших крахмалопаточ-ных заводах Германии (в окрестностях Веймара), а в 1812 г. в России по
этому способу начало действовать первое крахмалопаточное предприятие - Волжский завод.
Научная и практическая деятельность К.С. Кирхгофа получила высокую оценку в ученых кругах, что дало ему новый импульс для завершения работ по крахмалу и выполнению ряда других работ.
Продолжая исследования по гидролизу крахмала, Кирхгоф в 1814 г. открывает вторую каталитическую реакцию гидролиза крахмала при помощи фермента «диастазы», или в современной терминологии - амилазы, хотя выделить сам фермент ему не удалось. На основе открытия этой ферментативной реакции гидролиза крахмала в дальнейшем трудами русских и зарубежных ученых была создана теория ферментов. В 1816 г. по предложению группы российских академиков К.С. Кирхгоф был избран действительным академиком по технологии.
Открытие, которое сделал 200 лет назад талантливый ученый и практик К.С. Кирхгоф, получило мощное развитие и до настоящего времени не потеряло своей актуальности, продолжает приносить свои сладкие плоды.
Во многих странах мира проблема насыщения рынка сахаром решается путем производства и потребления в значительных объемах сахаристых продуктов из крахмала.
Эффективное использование сла-дителей из крахмала существенно изменило структуру мирового рынка сахара. В настоящее время в мире производится более 33 млн т сахаристых продуктов из крахмала, что почти на 20 % превышает объем производства сахара из сахарной свеклы.
Производство сахаристых продуктов из крахмала продолжает развиваться и в России: в 2010 г. объем их выработки составил около 500 тыс. т, что в 2,5 раза выше уровня 2001 г.
Развитие производства сахаристых продуктов из крахмала достигнуто за счет увеличения объемов производства сахаристых продуктов на действующих предприятиях отрасли при их реконструкции, повышения коэффициента использования существующих производственных мощностей и строительства новых предприятий.
Развитие производства сахароза-менителей из крахмала - перспективное направление, так как обеспечивает увеличение выработки сахаристых продуктов из собственного сырья и снижение импорта сахара в Россию. Потребность России в сахаре за счет собственного производства удовлетворяется только на 50-
ENGINEERING AND TECHNOLOGY
60 %, а дальнейшее увеличение потенциала сахарной промышленности резко ограничено ее сырьевыми ресурсами. Острота этой проблемы в России может быть снижена путем развития производства сахаристых продуктов из крахмалсодержащего сырья - кукурузы, пшеницы, ячменя, сорго, ржи.
Современные технологии обеспечивают получение большого ассортимента сахаристых продуктов из крахмалсодержащего сырья, включающего разные виды крахмальной патоки (карамельная, мальтозная, глюкозно-мальтозная, низко- и высокоосахаренная и др.), глюкозу, глюкозно-фруктозные сиропы с содержанием фруктозы 42 и 55 %. По своим физико-химическим свойствам глюкозно-фруктоз-ные сиропы наиболее приближены к сахару, глюкозно-фруктозные сиропы с содержанием фруктозы 55 % имеют повышенную сладость, не кристаллизуются при повышенной плотности (75 %), что особен-
но важно для их промышленного применения.
Глюкозно-фруктозные сиропы можно использовать для полной замены сахара в производстве безалкогольных напитков, сгущенного молока, плодоовощных консервов, при выработке хлебобулочных изделий, наполовину - в производстве мороженого, на 25 % - в кондитерских изделиях.
Производство сахаристых крахма-лопродуктов предусматривает высокоэффективную комплексную переработку зернового крахмалсодержа-щего сырья с максимальным использованием всех его компонентов и выработкой ценных побочных продуктов. Так, помимо основной продукции при переработке кукурузы вырабатываются кукурузное масло, кукурузный белок (глютен), белковый корм; при переработке пшеницы -сухая клейковина и белковый корм.
Таким образом, производство сахаристых продуктов из крахмала продолжает успешно развиваться и в
будущем имеет большие перспективы. В год 200-летия выдающегося открытия первой в мире каталитической реакции - реакции гидролиза крахмала - одного из самых распространенных в мире природных полимеров, мы еще раз отдаем дань глубокого уважения его автору-российскому ученому Константину Сигизмундовичу Кирхгофу.
В связи с указанной знаменательной датой в ГНУ ВНИИ крахмалопро-дуктов Россельхозакадемии 14-15 декабря 2011 г. состоится Международная научно-практическая конференция «Крахмал и продукты его переработки. Состояние и перспективы развития. К 200-летию открытия К.С. Кирхгофом каталитической реакции гидролиза крахмала», на которой будут рассмотрены вопросы в области переработки крахмалсодержаще-го сырья, химии и технологии сахаристых продуктов, нативных и модифицированных крахмалов, их применения для пищевых и технических целей.
Международная специализированная выставка технологий для производства продуктов питания и напитков
За Вами Будущее.
Истории успеха: посетите нашу международную выставку технологий для пищевой промышленности
Процессы модернизации не всегда обеспечивают эффективную работу Вашей компании. Ознакомьтесь с новинками будущего -за 4 дня в одном месте - от обработки и упаковки продуктов до аналитической техники. Прогресс в работе Вам гарантирован. Запланируйте посещение выставки Апида РоосГГес 2012 и откройте для себя истоки Вашей истории успеха.
>
Подготовьтесь к будущему:
www.anugafoodtec.com
27.03-30.03.2012
В Кёльне
Представительство Кёльн мессе в России ООО «Центр информации немецкой экономики»
119017 Москва, 1-й Казачий пер., 5, Тел.: +7 495 730 13 47, Факс: +7 495 730 34 32 Контактное лицо: Ольга Югова, директор по продажам: [email protected]
, •
koelnmesse
