В настоящее время наибольшее количество крахмала получают из картофеля. К более новым производствам принадлежит получение крахмала из риса, распространенное в Англии, и приготовление из кукурузы, производимое в больших размерах в Америке.
Что касается использования других видов крахмалсодержащего сырья, то в последнее десятилетие значительно возросло производство крахмала из сорго, риса, ячменя, маниока с применением преимущественно оборудования традиционных технологий.
Промышленное использование крахмала
и его производных
Крахмал имеет чрезвычайное высокое применение а различных отраслях промышленности. Его перерабатывают в патоку и глюкозу. Пищевая промышленность является одним из крупнейших потребителей крахмала и крахмалопродуктов. Кроме того, большое количество крахмала продаётся в виде конечного продукта для домашнего использования. Немодифицированные и модифицированные крахмалы и глюкоза используются в пищевой промышленности с одной или несколькими из следующих целей:
Непосредственно как клейстеризованный крахмал, кисель.
В качестве загустителя, благодаря вязким свойствам (в супах, детском питании, соусах, подливах.)
Как наполнитель, входящий в состав твёрдого содержимого супов, пирогов.
Как связующее для закрепления массы и предотвращения высыхания в процессе приготовления- (колбасы и мясные продукты).
Как стабилизаторы, благодаря высокой способности крахмала удерживать влагу.
Применение глюкозы в некоторых сортах дрожжевого хлеба и хлебобулочных изделий обладает несомненными преимуществами, так как глюкоза напрямую усваивается дрожжевыми клетками, вследствие чего, ферментация проходит полнее и быстрее. Кроме того, глюкоза придаёт золотистый цвет корочке и продлевает срок хранения хлеба.
Патока и глюкоза широко применяются в качестве подсластителей в кондитерских изделиях. Кроме этих широко распространённых в кондитерской промышленности крахмалопродуктов, в ней также используются нативные и модифицированные крахмалы для производства многих видов конфет; таких как желейные конфеты, ирис, твёрдые и мягкие жевательные резинки, карамель, помадка и рахат-лукум. Основное применение крахмала в кондитерской промышленности состоит в производстве карамелей, кондитерской массы и других видов сладостей как ингредиент и при изготовлении изделий из расплава или для посыпки сладостей, чтобы предотвратить их слипание. Амилопектин применяют в качестве клеев в пищевой промышленности.
Крахмал покрывает потребность человека в углеводах.
Растения, являющиеся источниками крахмала, всегда были важной частью рациона питания человека, дающей 70-80% потребляемых калорий. Благодаря широкой распространённости этих растений, а также из-за низкой стоимости, лёгкости модификации и возобновляемости источников неудивительно, что нашлось много способов непищевого применения крахмала. Ацилированный крахмал применяют для приготовления покрытий и загустителей. Из амилозы получают прочные пленки типа целлофановых, нерастворимые в воде и органических растворителях. Алкилпроизводные крахмала применяют в адгезивах, связующих, покрытиях, пенах, наполнителях, флокулянтах, пластиках, клеях и модификаторах вязкости. Применяют также модифицированные крахмалы, которым соответствующей обработкой, например термической или окислением гипохлоридами, придают специальные промышленные свойства.
Крупнейшим потребителем крахмалов является бумажная промышленность, получающая более 60% всего производимого крахмала. Различные виды крахмала используются на разных стадиях производства бумаги:
Добавление гидрофильных агентов, каким является крахмал, при размоле целлюлозы увеличивает набухание волокон, их гибкость и эластичность, способствует образованию дополнительных межволоконных связей в готовой бумаге, придает упругость и устойчивость к истиранию и излому. Также добавление крахмала в бумажную массу способствует удержанию наполнителя. Обычно для этих целей применяют ионные крахмалы, как катионные, так и анионные.
Для улучшения внешнего вида и типографских свойств бумаги, увеличения прочности, придания гидрофобности применяется поверхностная проклейка на формовочном прессе, где на одну или обе стороны частично высушенного полотна бумаги или картона наносится крахмал (обычно окисленный или карбоксилированный).
В случае мелования и нанесения покрытий крахмал служит и как составляющая покрытия и как адгезив.
В производстве картона крахмал применяется как для проклейки плоских слоёв, так и для склеивания листов гофрокартона Адгезивы на основе крахмала составляют приблизительно 60% от общего количества натуральных адгезивов.
Крахмал является распространённой основой для производства клея, который чаще всего применяется для склеивания бумаги к таким материалам, как стекло, минеральная вата и глина. Крахмал, кроме того, может служить прекрасным связующим для небумажных материалов, таких как уголь и угольные брикеты, минеральная вата в потолочных керамических элементах перед обжигом.
Наиболее часто для приготовления клея используют кукурузный, картофельный и тапиоковый крахмалы. Тапиоковый крахмал даёт более вязкие и однородные клеи. Они представляют собой жидкие стабильные клеящие составы, имеющие нейтральный pH, легко приготавливаемые и совмещающиеся с эмульсиями многих синтетических смол. Кукурузный и рисовый крахмалы требуют большего времени для приготовления и более высоких температур для достижения той же степени превращения. Тапиоковый крахмал, давая несколько более прочные адгезивы, чем картофельный, в то же время не обладающие запахом и вкусом, идеально подходит для производства клея для почтовых марок, конвертов и наклеек.
В фармации крахмал используют для приготовления мазей и присыпок, применяется как наполнитель при таблетировании лечебных средств, как основа для получения кровезаменителей, а продукт полного гидролиза крахмала - глюкоза является незаменимым и широко распространенным медицинским препаратом. Крахмал применяется также в составе питательных средств в производстве антибиотиков и витаминов.
Крахмал также применяется в медицине. Он используется как наполнитель, в хирургии для приготовления неподвижных повязок, как обволакивающее при заболеваниях ЖКТ. Установлено, что крахмал снижает содержание холестерина в печени и сыворотке крови, способствует синтезу рибофлавина кишечными бактериями. Рибофлавин же, входя в ферменты и коферменты, способствует превращению холестерина в желчные кислоты и выведению их из организма, что имеет большое значение для предотвращения атеросклероза. Крахмал способствует интенсификации обмена жирных кислот. В детской практике и при заболеваниях кожи крахмал применяют в качестве присыпок. Внутрь и в клизмах применяют отвар, как обволакивающее средство.
Крахмал как основной вид сырья используется в производстве этилового спирта пищевого и медицинского назначения. н-бутилового спирта, ацетона, молочной, лимонной и глюконовой кислот, глицерина, 2,3-бутиленгликоля и других продуктов.
Отечественное производство модифицированных крахмалов только зарождается. На сегодняшний день объемы производства довольно низкие, а предложение слабо развито. Причиной тому являются низкое качество и узкий ассортимент предлагаемых крахмалов. Вместе с тем, ежегодно наблюдаются положительные тенденции в этой области: в 2007 году зафиксирован рост производства модифицированных крахмалов; по сравнению с 2006 годом, объемы производства увеличились более, чем на 15%. Рост внутреннего производства опережает рост импорта. И если данная тенденция продолжится и в будущем, можно ожидать снижение влияния импорта на крахмальную отрасль страны.
В последние годы наблюдается тенденция увеличения объемов производства крахмала. И расширения применения крахмала и его производных в различных отраслях производства.
Литература: H. Тавилдаров, "Химическая технология сельскохозяйственных продуктов" (т. I, 1888).
http://www.pslc.ws/russian/natupoly.htm
http://www.chemistry.ssu.samara.ru/chem6/hm6.htm
http://www.sergey-osetrov.narod.ru/Raw_material/Starch_production_Technology.htm