Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Дисертаційні роботи України
Технічні науки
Технологія цукристих речовин

Диссертационная работа:

Ребенок Євген Вікторович. Розробка технології електрохімічної модифікації картопляного крохмалю : Дис... канд. наук: 05.18.05 - 2009.

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальність теми. Нативний крохмаль відіграє вирішальну роль у формуванні структури та споживчих якостей харчових продуктів, а модифікація дозволяє значно розширити його сфери застосування. Модифікований крохмаль є важливою сировиною для виробництва багатьох видів промислової продукції.

Проблема розробки та впровадження технологій модифікації крохмалю є особливо актуальною, оскільки Україна має сприятливі умови та достатні потужності для перероблення і вирощування крохмалевмісної сировини, і водночас незначне власне виробництво модифікованого крохмалю, попит на який постійно зростає. Вітчизняні кароплекрохмальні заводи гостро потребують розробки безвідхідних або маловiдхідних технологій, доступної та дешевої сировини і зменшення енергетичних витрат. Виробництво модифікованого крохмалю є тим шляхом, який допоможе підвищити їх рентабельність. Але для хімічної модифікації крохмалю необхідні дорогі хімічні реагенти, що потребують обережного поводження під час використання та зберігання. Аналіз методів окиснення крохмалю показав, що найбільш перспективним є електрохiмiчний спосіб окиснення, який не потребує використання небезпечних хімічних реагентів, є екологічно безпечним і забезпечує високу якість модифікованого крохмалю. Електрохімічні технології окиснення органічних сполук відомі, але вони застосовуються лише для виробництва деяких сполук. Механізм та фізико-хімічні процеси електрохімічного окиснення крохмалю практично не вивчені, відсутня технологія модифікації крохмалю цим способом. У зв’язку з цим, актуальним є дослідження основних закономірностей електрохімічного окиснення крохмалю та вивчення фізико-хімічних властивостей отриманого продукту.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Наукові дослідження виконано згідно з пріоритетною науковою тематикою НУХТ „Дослідження структур, технологічних середовищ, кінетики, механічних реакцій, стереобудови, біологічної активності сполук з метою створення принципово нових харчових технологій на основі використання фізичних впливів” (наказ Міністерства освіти і науки України № 37 від 13.02.1997 р.), а також планом кафедральної держбюджетної науково-дослідної роботи “Розроблення, удосконалення, інтенсифікація та оптимізація технологічних процесів і апаратурного оформлення у цукровому та крохмале-патоковому виробництвах”.

Мета та завдання дослідження. Метою роботи є дослідження властивостей крохмалю, окисненого різними способами та розроблення технології електрохімічного окиснення крохмалю, що дозволить інтенсифікувати процес модифікації, зменшити витрати хімічних реагентів, регулювати реологічні властивості і поліпшити якість крохмалю.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі задачі:

розробити експериментальну установку для проведення електрохімічного окиснення крохмалю;

дослідити процеси та реакції, що протікають під час окиснення крохмалю;

дослідити процес електрохімічного окиснення крохмалю;

порівняти процеси окиснення крохмалю пероксидом водню, гіпохлоритом натрію та електрохімічним способом;

дослідити фізико-хімічні властивості кислотомодифікованого та окисненого крохмалю;

на основі експериментальних даних обґрунтувати оптимальні умови електрохімічного окиснення;

розробити апаратурно-технологічну схему виробництва крохмалю, окисненого електрохімічним способом та нормативну документацію на цей вид крохмалю;

Об’єкт дослідження – технологія та способи інтенсифікації окиснення крохмалю.

Предмет дослідження – нативний та модифікований картопляний крохмаль, електрохімічне та хімічне окиснення картопляного крохмалю.

Методи дослідження – традиційні фізико-хімічні методи визначення якісних показників крохмалю (згідно ГОСТ 7698-93, ДСТУ 4644:2006), хімічних груп та вмісту амілози. Методи мікроскопування, спектроскопії у ближньому та середньому ІЧ-діапазоні, рентгенофазового аналізу, 1Н ЯМР спектроскопії, віскозиметрії, методи оптимізації і математичної обробки експериментальних даних.

Наукова новизна одержаних результатів:

встановлено оптимальний режим електрохімічного окиснення для отримання драглеутворюючого крохмалю (тривалість окиснення – 42,3 хв., густина струму – 0,02 А/м2);

запропоновано механізм електрохімічного окиснення крохмалю;

вивчено зміни у структурі крохмальних зерен за різних способів окиснення;

вперше досліджено основні фізико-хімічні характеристики електрохімічно-окисненого крохмалю. Встановлено, що електрохімічне окиснення при 0,07 А/м2 призвело до зменшення ступеня полімеризації та полімолекулярності у 2,3 і 1,57 раз відповідно, а кристалічності на 9 %;

показано, що підвищення густини струму з 0,02 А/м2 до 0,07 А/м2 призводить до збільшення вмісту карбоксильних груп на 0,016%, карбонільних – на 0,025% та зменшення співвідношення W–СООН/W–СО– з 1,67 до 1,42;

доведено, що електрохімічно-окиснений крохмаль має кращі якісні показники та схожі фізико-хімічні властивості, порівняно з властивостями хімічно окиснених видів крохмалю.

Практичне значення одержаних результатів.

Запропоновано нову, інтенсивну, ресурсозберігаючу технологію модифікування крохмалю. Реалізація технології дозволить інтенсифікувати та здешевити процес окиснення, збільшити асортимент модифікованого крохмалю, зменшити витрати хімічних реагентів, отримувати крохмаль із заданим ступенем окиснення, придатний для використання у харчовій (для виготовлення желейних начинок, нанесення прозорих плівок та в якості стабілізатора і структуроутворювача) і паперовій промисловостях (для збільшення міцності паперу), а також для заміни казеїну у виробництві етикеткового клею. Розроблено спосіб окиснення крохмалю – електрохімічне окиснення, що здійснюють у електрохімічному реакторі з графітовим анодом та розділеним аніонообмінною мембраною катодним і анодним простором. На основі експериментальних досліджень встановлено режими окиснення, що забезпечують високу ефективність процесу окиснення та високу якість окисненого крохмалю, і розроблено проект технічних умов. Впровадження електрохiмiчного способу окиснення крохмалю дозволить значно зменшити кількість стічних вод та їх токсичність, а також замінити небезпечні хімічні реагенти на доступний та безпечний хлорид натрію.

Промислові дослідження електрохімічного окиснення проведено на підприємстві ПБП „Вимал”. Впровадження способу дозволить збільшити рентабельність виробництва окисненого крохмалю на 17%.

Особистий внесок здобувача:

проведено аналіз літературних даних по технології окиснення крохмалю та запропоновано розширену класифікацію видів модифікованого крохмалю;

створено лабораторну установку та експериментально досліджено процес електрохімічного окиснення крохмалю;

проведено дослідження процесів хімічного окиснення крохмалю та проаналізовано отримані результати;

оброблено дані спектроскопічних (ІЧ, 1Н ЯМР) та рентгеноструктурних досліджень;

отримано та узагальнено дані по залежності ступеня полімеризації від ступеня окиснення крохмалю;

проведено мікроскопування забарвлених зерен зразків окисненого крохмалю та узагальнено отримані результати.

розроблено проект та виготовлено дослiдно-промислову установку для окиснення крохмалю;

випробувано технологію електрохiмiчного окиснення в промислових умовах;

розроблено нормативну документацію на окиснений електрохімічним способом крохмаль.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи доповідалися на науково-технiчних конференціях: „Розроблення, дослідження і створення продуктів функціонального харчування, обладнання та нових технологій для харчової та переробної промисловості” (м. Київ, квітень 2003р.), “Розроблення та виробництво продуктів функціонального харчуваня, інноваційні технології та конструювання обладнання для переробки сільгоспсировини, культура харчування населення України” (м. Київ, жовтень 2003 р.), „Наукові здобутки молоді – вирішенню проблем харчуваня людства у ХХІ столітті” (м. Київ, квітень 2006 р.), „Инновационные технологии в производстве пищевых продуктов” (м. Мінськ, жовтень 2006 р.), „Сучасні тенденції розвитку економіки, освіти та науки в контексті Євроінтеграції” (м. Чернігів, квітень 2007, 2008), „Совершенствование технологий и оборудования пищевых производств” (м. Мінськ, жовтень 2007 р.).

Публiкацiї. Основні положення дисертаційної роботи викладено в 18 друкованих працях, в тому числі 5 статтях у вітчизняних наукових фахових виданнях, що затверджені ВАК України, 2 статтях у білоруських наукових виданнях, 8 тезах доповідей, 1 деклараційному патенті України та 2 заявках на винахід Республіки Білорусь.

Структура дисертації. Дисертація складається зі вступу, п’яти розділів, списку використаних джерел, додатків. Матеріали дисертації викладено на 146 сторінках друкованого тексту, містять 17 таблиць, 58 рисунків, 6 додатків.

Список використаних джерел вміщує 174 найменувань, у тому числі 128 іноземних.

Подобные работы
Гнатенко Микола Андрійович
Розробка технології пектинових екстрактів та способу їх сушіння
Бабич Ірина Михайлівна
Удосконалення технології обробки виноматеріалів на основі розробки методів оцінки препаратів рідких желатинів
Іщенко Олена Володимирівна
Розробка технології застосування карбоксиметильованого крохмалю в друкуванні і заключній обробці текстильних матеріалів.
Савченко Богдан Михайлович
Модифікація та розробка технологій переробки вторинного поліетилентерефталату
Цебренко Ірина Олександрівна
Розробка технології виробництва тонковолокнистих фільтруючих матеріалів із сумішей полімерів зі специфічною взаємодією компонентів
Перець Алла Василівна
Розробка технології процесу хромового дублення шкір з використанням кисневмісних вуглеводнів
Бурдо Алла Костянтинівна
Розробка технології стабілізованого бурякового кріоконцентрату
Cосницький Віталій Володимирович
Розробка технології культивування виробничих дріжджів при переробці зерна в спирт з використанням концентрованих ферментних препеаратів
Дідух Наталія Андріївна
Наукові основи розробки технологій молочних продуктів функціонального призначення
Костилєв Павло Володимирович
Розробка технології очищення вовняного волокна із застосуванням ультразвуку

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net