|
Назад, на главную страницу
Влияние токов высокой частоты ( УВЧ ) и ультразвука на растворение крахмала При изучении действия токов увч ( для нагрева раствора ) и ультразвука на крахмал и крахмалсодержащее сырье мы стремились выяснить возможность расшатывания структуры крахмала при более низкой температуре для ускорения процесса его клейстеризации и гидролиза. Исследуемый крахмал или крахмалсодержащее сырье помещали в стеклянную пробирку ( высотой 75 мм, диаметром 30 мм ), которую вставляли между обкладками конденсатора, присоединяемого к генератору УВЧ. Изменение температуры крахмала под действием токов высокой частоты (50 мегагерц) отмечали при помощи калориметрического термометра, опущенного в центр исследуемого объекта. После соответствующего нагрева в поле увч проводили определение вязкости 0,25%-ного раствора крахмала.
1 Измерения вязкости проведены при 20°. Результаты проведенных измерений показывают весьма слабое действие токов увч на изменение вязкости раствора крахмала. Исследование вязкости 1%-ного раствора крахмала показало, что токи увч практически не изменяют структуры крахмала.
Действие токов УВЧ на крахмалсодержащее сырье Исследование проводили с необрушенным овсом крупного помола. Облучению подвергали навеску муки (3 г), к которой добавляли 15 мл воды. Для сопоставления характера гидролиза обычной и облученной навески вели наблюдение за температурой при облучении и при обычном нагревании смеси муки с водой. В последнем случае нагревание проводили на горелке с тем же количеством муки и воды и при той же скорости нагрева. После нагревания смесь осахаривали глицериновой вытяжкой солодовой амилазы. Результаты действия токов УВЧ на осахаривание крахмал содержащего сырья (овса) представлены ниже.
Из приведенных данных следует, что токи высокой частоты способствуют некоторому увеличению содержания свободных Сахаров (на 0,8 — 0,9%), но практически не оказывают влияния на изменение структуры крахмала, что видно из результатов измерения вязкости. Некоторое увеличение количества свободных Сахаров, перешедших в раствор, наблюдалось также при ультразвуковом облучении, проведенном с необрушенным овсом на магнитострикционной установке Московского химико-фармацевтического завода имени Семашко. Ультразвуковому облучению подвергали 200 г необрушенного овса в 1200 мл воды. После часового воздействия ультразвука определяли количество сахара, перешедшего в раствор. Параллельно было определено количество свободных сахароз после часового экстрагирования на аппарате-трясучке (при том же соотношении зерна и воды).
Не останавливаясь на обзоре обширной литературы по вопросу о применении ультразвука в различных областях науки и техники, укажем только, что деполимеризующее действие ультразвука связано также с появлением активного кислорода, что приводит к образованию перекиси водорода. Хенох [160] установил следующее действие ультразвука на крахмал (табл. 4). Таблица 4
Установлено, что вследствие окислительных процессов после 5 часов действия ультразвука на раствор крахмала образовалось 3,5 мг, а после 16 часов воздействия ультразвука на раствор крахмала — 17,7 мг СООН-групп. Необходимо отметить также, что количество кислот, возникающее под действием ультразвука, одинаково в растворах крахмала различной концентрации. При обработке ультразвуком растворов крахмала в сосуде, из которого удален воздух, не было обнаружено химического изменения крахмала. Еще в 1939 г. в [161] было показано большое изменение электропроводности воды в ультразвуковом поле с помощью пьезокварцевой линзы диаметром 30 мм и толщиной 3 мм с радиусом кривизны 80 мм. Собственная частота колебаний кварцевого вибратора составляла 800 кгц. Приведем результаты отдельных измерений (табл. 5). Таблица 5. Изменение удельной электропроводности воды λ0
1 Напряжение на пьезокварцевой линзе 3,8 кв.Предполагая, что изменение электропроводности происходит за счет поглощения углекислоты воздуха, мы наблюдали значительное повышение растворимости СО2 в условиях действия ультразвукового поля, что сказывалось на изменении электропроводности при пропускании над водой струи СО2 под определенным давлением. Так, если исходная электропроводность воды была 4,4 · 106 ом -1 см -1 , то после двухминутного пропускания углекислоты над поверхностью воды величина ее составила 11 • 106 ом -1 см -1, а после обработки ультразвуком 48 · 10-6 ом -1 см -1Отмеченное ускоряющее действие высокочастотных механических колебаний на процесс растворения СО2вовсе не является результатом увеличения электропроводности воды после ультразвукового облучения, как констатировалось (без пропускания над водной поверхностью СО2) нами в указанной работе. Повышение электропроводности воды после действия ультразвука является результатом образования перекиси водорода. Таким образом, токи высокой частоты и ультразвуковые колебания приводят к незначительному гидролизу крахмала образующейся при облучении перекисью водорода. Самец [162] исследовал влияние различных излучений (Со60, рентгеновых лучей, бетатрона) на картофельный крахмал и установил, что они оказывают заметное влияние на вязкость 1,8%-ного раствора картофельного крахмала.
Осмотические исследования дали следующие значения молекулярного веса крахмала
Определение редукционной способности показало, что указанные облучения не производят заметного химического воздействия, т.е. воздействие на крахмал облучения не приводит к образованию мальтозы и глюкозы. Таким образом, показано что токи УВЧ и ультразвук никак не влияют на возможность расшатывания и разрушения структуры крахмала при более низкой температуре для ускорения процесса его клейстеризации и гидролиза. Значительно снизить вязкость удалось лишь воздействуя на крахмал облучением Со60 (308 кюри) в течение 7 часов. При использовании замачивании сырья перед развариванием для снижения затрат энергии на дробление это позволит также снизить и эксплуатационные затраты на ферменты а-амилазы, применяемые для разжижения замеса в производстве спирта. Назад, на главную страницу |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||