Как сделать из крахмала глюкозу
Для получения глюкозы крахмал гидролизуют в присутствии кислот или ферментов. При этом происходит разрыв связей между глюкозными звеньями полимерных амилозы и амилопектина — компонентов крахмала — и образуется мономер (D-глюкоза) с некоторым содержанием димеров: мальтозы и изомальтозы.
Как получить глюкозу реакция?
Получение глюкозы
В промышленности глюкозу получают гидролизом полисахаридов – крахмала и целлюлозы: (C6H10O5)x + H2O (H+) → xC6H12O6.
Как из глюкозы сделать крахмал?
Откуда можно получить глюкозу?
Глюкоза встречается во фруктах и овощах, ягодах, меде и соцветиях растений. Глюкозу также называют виноградным сахаром, поскольку в винограде она содержится в большом количестве. Человеческий организм перерабатывает большинство усваиваемых углеводов (например, крахмал) в глюкозу.
Как получить глюкозу в промышленности?
В промышленности глюкозу получают гидролизом крахмала под действием серной кислоты. Самым распространенным дисахаридом является сахароза. . В присутствии минеральных кислот при нагревании сахароза подвергается гидролизу, распадаясь на α-глюкозу и β-фруктозу.
Какая реакция характерна для альдегидов и для глюкозы?
Глюкоза даёт качественные реакции на альдегидную группу, окисляясь до глюконовой кислоты при нагревании с гидроксидом меди(II) или аммиачным раствором оксида серебра. Как и альдегиды, глюкоза присоединяет водород. При этом происходит восстановление глюкозы и образуется шестиатомный спирт сорбит.
Какие вещества синтезируют из глюкозы?
Какую структуру молекул имеет крахмал?
Крахмал состоит из макромолекул, которые образованы большим количеством молекул альфа-глюкозы. При соединении двух молекул альфа-глюкозы образуется побочный продукт – молекула воды. . Смесь амилозы и амилопектина называется крахмалом. Макромолекулы целлюлозы образуются из молекул бета-глюкозы.
Где происходит расщепление крахмала у человека?
Таким образом, расщепление крахмала и гликогена до мальтозы происходит в кишечнике под действием трех ферментов: панкреатической α-ами-лазы, амило-1,6-глюкозидазы и олиго-1,6-глюкозидазы.
Каким свойством обладает крахмал?
Крахмал представляет собой белый безвкусный порошок без запаха. Он нерастворим в воде, но при попадании в ее создает густую вязкую массу, а при кипячении превращается в клейстер.
Где в природе встречается глюкоза?
Глюкоза встречается во фруктах и овощах, ягодах, меде и соцветиях растений. Глюко зу также называют виноградным сахаром, по- скольку в винограде она содержится в боль- шом количестве. Человеческий орга низм перерабатывает большинство усваиваемых углеводов (например, крах мал) в глюкозу.
Какая польза от аскорбиновой кислоты с глюкозой?
Аскорбиновая кислота играет важную роль в регуляции окислительно-восстановительных процессов, углеводного обмена, свертываемости крови, регенерации тканей, способствует повышению сопротивляемости организма. Аскорбиновая кислота (витамин C) не образуется в организме человека, а поступает только с пищей.
Чем отличается Альфа глюкоза и бета глюкоза?
Основное различие между альфа и бета глюкозой состоит в том, что группа -ОН, присоединенная к первому атому углерода в альфа-глюкозе, расположена на той же стороне, что и -CH2Группа ОН, тогда как группа -ОН, присоединенная к первому атому углерода в бета-глюкозе, расположена на противоположной стороне от -CH2ОН группа.
Как происходит образование глюкозы в природе?
Ответ: Глюкоза в природе образуется в различных растениях в процессе фотосинтеза: Такую же формулу имеет и другой природный углерод - фруктоза. Глюкоза и фруктоза - легкоусвояемый источник энергии живых организмов.
Что вырабатывает глюкозу в организме?
Глюкоза попадает в организм с пищей. Продукты питания расщепляются в желудочно-кишечном тракте, после чего глюкоза всасывается в кровь. Для того, чтобы глюкоза попала в клетку, нужен инсулин. Этот гормон вырабатывается в специальных клетках поджелудочной железы и увеличивает проницаемость клеточных мембран для глюкозы.
Как производят глюкоза?
Единственным сырьём для производства глюкозы является крахмал, хотя делаются попытки использовать другой природный полимер глюкозы — целлюлозу. Основным источником крахмала является кукуруза: 100 % глюкозных подсластителей в США и 84 % в Японии производят из кукурузного крахмала.
Один путь — это превращение под действием фермента на крахмал. Такой фермент легко получпть из прорастающих семян. Другой путь — нагревание с кислотой — применяется в фабричном производстве патоки из крахмала.[ . ]
Тем и другим способом из крахмала можно приготовить сладкий кисель без прибавления в него сахара.[ . ]
Всякий кисель есть крахмальный клейстер, сдобренный сахаром и каким-нибудь ягодным соком. Если же из крахмала можно получить сахар, значит можно часть этого клейстера превратить в патоку и получить сладкий кисель без прибавления сахара.[ . ]
Для приготовления сладкого киселя по первому способу надо предварительно заготовить фермент, который называют диастазом.[ . ]
Диастаз в растениях является действующим началом при превращении крахмала в сахар. Он образуется в прорастающих семенах, где накопленный крахмал превращается в сахар, который затем передвигается по тканям молодого растения, питая их. Диастаз можно выделить в чистом виде из прорастающих семян. Однако сложность такого выделения делает его очень дорогим, а для практических целей нет надобности иметь его в чистом виде. Достаточно прорастающие семена, в которых образовался диастаз, подсушить и смолоть в муку, она и будет действовать на крахмал. Такая мука называется солодом.[ . ]
Когда семена наклюнутся или появятся признаки ростков, эти проросшие семена рассыпают тонким слоем на противень или железный лист и высушивают в теплой, но не горячей печке (так как при температуре выше 65° диастаз погибает). Проросшие, высушенные и смолотые в муку семена дадут солод, содержащий фермент— диастаз.[ . ]
Небольшое количество солода при благоприятных условиях может превратить большие количества крахмала в сахар-патоку.[ . ]
Для получения этим путем сладкого киселя надо из крахмала заварить густой клех!стер дать ему немного остыть (до 50°, то есть примерно до такой температуры, какую имеет горнчий чай или суп), прибавить в него разболтанные в воде 1—2 чайные ложки солода, все хорошенько перемешать и поставить в теплое, но не горячее (около 50°) место. Через 6—10 часов клейстер станет очень жидким, так как крахмал превратится в растворимый сахар; когда клейстер станет достаточно сладким, его вновь заваривают новой порцией крахмала до желаемой густоты, прибавляют какого-нибудь сока или молока и получают сладкий кисель.[ . ]
1. Галогены находятся в главной подгруппе, какой группы? А) 1 Б) 7 В) 2 Г) 3 Д) 5 2. Степень окисления хлора в соединении H Cl O3 равна: А) +1 Б) +2 В … ) +3 Г) +4 Д) +5 3. Сколько электронов участвует в образовании химической связи в молекуле хлороводорода? А) 2 Б) 4 В) 6 Г) 8 Д) 18. 4. При комнатной температуре – жидкость: А) F2; Б) Cl2; В) Br2; Г) I2. Д) N2 5. Галоген с наименьшим атомным радиусом: А) хлор Б) фтор В) йод Г) бром Д) астат 6. Галогены характеризуются следующим свойством: А) при взаимодействии с водой образуют щелочь; Б) пассивные, неактивные; В) при взаимодействии с металлами образуют соли; Г) типичные металлы; Д) переходные элементы 7. Йодид - ионы можно обнаружить при помощи катиона А) Ba2+ Б) Ag+ В) Na+ Г) K+ Д) Li+ 8. С каким веществом не реагирует хлор? А) H2; Б) Na; В) К; Г) Cu O; Д) С а. 9. Объем 2 моль хлора при нормальных условиях: А) 22,4 л; Б) 44,8 л; В) 67,2 л; Г) 89,6 л; Д) 112 л; 10. Взорвали смесь, состоящую из 8 л хлора (н. у.) и 10 л водорода. Объем полученного хлороводорода равен: А) 5,6 л Б) 8 л В)11,2 л Г) 16 л Д) 2.24 л
Общая схема производства [92]
Глюкозу получают из крахмала и крахмалсодержащего сырья.
В зависимости от назначения вырабатывают кристаллическую гидратную, медицинскую гидратную и ангидридную, техническую и различные виды пищевой глюкозы.
Кристаллическая гидратная глюкоза (С6Н12О6 × Н2О) используется в основном для медицинских целей.
Медицинская ангидридная глюкоза (С6Н12О6) идет на изготовление таблеток.
Медицинская гидратная глюкоза используется для внутривенных вливаний.
Пищевая глюкоза отличается от кристаллической тем, что при ее изготовлении отсутствует стадия разделения утфеля на кристаллы и межкристаллитный раствор.
Техническая глюкоза получается из низкокачественного сырья; при ее производстве также отсутствует стадия разделения утфеля.
Кристаллическая глюкоза гидратная пищевая по своим качественным показателям должна удовлетворять требованиям ГОСТ 975–88.
В качестве побочного продукта при производстве глюкозы получают зеленую патоку (гидрол), которая содержит 60 % СВ, ГЭ — 76–77 %, содержание глюкозы — 68–69 %.
Принципиальная технологическая схема получения глюкозы и глюкозосодержащих продуктов приведена на рис. 15.6.51.
Рис. 15.6.51. Принципиальная технологическая схема производства глюкозы и глюкозосодержащих продуктов [92]
Глюкоза кристаллическая гидратная [92]
В основе производства всех видов глюкозы лежит кислотный, кислотно-ферментативный или ферментативный гидролиз крахмала с получением глюкозных сиропов. Первые стадии получения глюкозных сиропов проводят так же, как и при производстве патоки (см. разд. 15.6.2.10).
Получение кристаллической гидратной глюкозы кислотным гидролизом крахмала
При получении глюкозы кислотным гидролизом используют как картофельный, так и кукурузный крахмал, который тщательно очищают от примесей на сепараторах и вакуум-фильтрах.
Для проведения кислотного гидролиза используют крахмальную суспензию концентрацией 22–25 % СВ и соляную кислоту с расходом 0,5–0,65 % HCl. Гидролиз ведут в конверторе или непрерывном осахаривателе при температуре 138–147 °С и давлении 0,32–0,55 МПа в течение примерно 25 мин. Полученный гидролизат имеет чистоту 89–91 % и его нейтрализуют 16% раствором карбоната натрия до рН = 4,7÷5,0, при котором получается раствор с хорошей фильтруемостью. Очистка глюкозных сиропов осуществляется фильтрованием и дальнейшим осветлением с использованием активного угля. Очищенные жидкие сиропы подогревают до 90–95 °С и для снижения интенсивности нарастания цветности подкисляют соляной кислотой до рН = 4,4÷4,5, после чего выпаривают в трехкорпусной выпарной установке под вакуумом до содержания СВ 55–57 %. Густой сироп очищают активным углем и подвергают фильтрованию, предварительно установив рН = 5,0÷5,4. Затем сироп снова подкисляют до рН = 4,2÷4,3 и уваривают в вакуум-аппарате до концентрации СВ 74–76 %.
Полученный глюкозный сироп чистотой 91–93 % охлаждают в холодильнике до 48–50 °С, фильтруют и заливают в кристаллизатор. В качестве затравки кристаллов вводят утфель предыдущей кристаллизации в количестве 30 %. Сироп смешивают с затравкой в течение 12–24 ч; температура утфеля после смешивания должна быть 43–44 °С. Коэффициент пересыщения в начале кристаллизации — 1,25–1,30 (разд. 15.6.1.5). Процесс кристаллизации глюкозы идет 110–120 ч, и температура снижается до 25 °С. В конце кристаллизации коэффициент пересыщения равен 1,10–1,15, концентрация СВ межкристаллитного раствора не более 63 %, а его чистота — не более 80 %. Кристаллы глюкозы промывают конденсатом или умягченной водой, свободной от солей железа; расход воды составляет 20–25 % от массы глюкозы. Массовая доля влаги в сырых кристаллах глюкозы составляет 12–15 масс. %, поэтому их сушат при температуре 48–55 °С до влажности 8–9 % и просеивают через сито с отверстиями диаметром 1,0–1,5 мм. Межкристаллитный раствор (зеленая патока) частично возвращается в производство, а остальная часть реализуется предприятиям микробиологической промышленности.
Получение кристаллической глюкозы ферментативным гидролизом крахмала
В суспензию крахмала (30–35 % СВ) добавляют раствор карбоната натрия до рН = 6,0÷6,5 и раствор амилосубтилина Г10х в количестве 0,02 % к СВ субстрата. Смесь подогревают до 85 °С, выдерживают 1,5 ч, а затем поднимают температуру до 140 °С, при которой выдерживают раствор 5 мин. Далее смесь быстро охлаждают в циклоне-испарителе до 85 °С и вводят вторую порцию амилосубтилина (0,05–0,07 %), перемешивают и выдерживают при этой температуре до содержания РВ около 20 %.
Разжиженный крахмал охлаждают до 60 °С и вводят ферментный препарат очищенной глюкоамилазы (глюкоаваморин Г20х). При осахаривании контролируются рН (4–5,5) и содержание РВ. Продолжительность процесса составляет 60–90 ч (56–58 °С). В результате осахаривания получают сироп с содержанием РВ 96–98 %. Для инактивации фермента и стерилизации сиропа его выдерживают при 80 °С в течение 20 мин. Затем для коагуляции белковых веществ рН сиропа доводят соляной кислотой до 4,8–5,0 и фильтруют. Отфильтрованный сироп обесцвечивают активным углем (0,5 масс. % от массы СВ). После отделения угля сироп выпаривают под вакуумом до содержания СВ 54–56 %. Густой сироп еще раз обрабатывают активным углем (0,5 %), который затем отделяют, а раствор упаривают в вакуум-аппарате до содержания СВ 70–72,5 %, охлаждают до 50 °С и направляют в кристаллизаторы. Выделенные и промытые в центрифуге кристаллы глюкозы высушивают и просеивают.
Качество получаемых гидролизатов зависит от использованного способа гидролиза крахмала (табл. 15.6.62).
Глюкоза медицинская [8]
Медицинской глюкозой называют рафинированную (дважды перекристаллизованную) кристаллическую глюкозу доброкачественностью не ниже 99,9 %.
Глюкоза кристаллическая гидратная медицинская
Глюкоза медицинская гидратная должна иметь влажность не более 9 %, содержание сульфатной золы — не более 0,1 %, хлоридов и сульфатов — не больше, чем в эталоне; наличие кальция, бария, мышьяка, солей тяжелых металлов исключается.
Для получения медицинской гидратной глюкозы используют кристаллы гидратной кристаллической глюкозы, которые растворяют в уваренной до 59–60 % СВ смеси зеленой и белой паток, полученных при центрифугировании утфеля и промывании кристаллов медицинской глюкозы. Полученный сироп концентрацией 72,0–72,5 % СВ после очистки активным углем и фильтрования помещают в кристаллизаторы. В качестве затравки используют утфель предыдущей кристаллизации в количестве 15 % от вместимости кристаллизатора. По окончании кристаллизации межкристаллитный раствор отделяют, кристаллы промывают дистиллированной водой, сушат и просеивают; выделенную белую патоку уваривают вместе с зеленой в вакуум-аппарате до содержания СВ 59–60 % и направляют для растворения кристаллической глюкозы.
Глюкоза кристаллическая ангидридная
Из сиропов высокой доброкачественности (97–100 %) глюкоза легко кристаллизуется в безводной ангидридной форме. При этом скорость кристаллизации повышается в пять раз по сравнению с гидратной глюкозой, а получаемые кристаллы отличаются высокой степенью однородности, изометричностью и незначительной влажностью (менее 1 %). Для получения ангидридной глюкозы также используют кристаллическую гидратную глюкозу, но сироп готовят с концентрацией СВ 55–60 %. После очистки и фильтрования сироп подают в вакуум-аппарат, где уваривают до 82–84 % СВ и вносят затравку кристаллов ангидридной глюкозы. Процесс наращивания кристаллов ангидридной глюкозы длится 6–8 ч, при этом в аппарат систематически подают сироп, чтобы обеспечить наращивание кристаллов и предотвратить образование новых кристаллов. Окончательное сгущение утфеля ведут до содержания в сиропе 88–90 % СВ. Утфель спускают в кристаллизатор, а затем центрифугируют. Пробелку кристаллов ведут дистиллированной водой; влажные кристаллы сушат (90–110 °С) и просеивают.
Таблица 15.6.62
Характеристика гидролизатов крахмала [8]
| Показатели | Кислотный гидролиз | Кислотно-ферментативный гидролиз | Ферментативный гидролиз |
|---|---|---|---|
| Содержание РВ, масс. % | 91 | 95 | 98 |
| Содержание глюкозы, масс. % | 86 | 93 | 97 |
| Содержание золы, масс. % | 1,6 | 0,40 | 0,25 |
| Содержание протеина, масс. % | 0,25 | 0,40 | 0,35 |
| Содержание гидроксиметилфурфурола, масс. % | 0,30 | 0,008 | 0,003 |
| Цветность, ед. оптической плотности/100 г СВ | 2,2 | 0,25 | 0,15 |
Глюкоза пищевая [92]
Для получения пищевой глюкозы используют суспензию с меньшей концентрацией крахмала (18–24 % СВ). Гидролиз проводят с применением либо соляной кислоты (0,4–0,55 масс. % HCl от массы СВ), либо ферментных препаратов. Гидролиз ведут до содержания РВ 90–92 %, в том числе — 85–87 % глюкозы. Сироп обесцвечивают активным углем, фильтруют, уваривают до концентрации СВ 50–55 %, проводят контрольное фильтрование и уваривают в вакуум-аппаратах (60–65 °С) до концентрации СВ 79–80 %. Готовый сироп охлаждают до 45–50 °С, подают в кристаллизатор, добавляют затравку (5–10 %), тщательно перемешивают и охлаждают до 40 °С. Загустевшую массу разливают в картонные короба; глюкоза кристаллизуется, кристаллы захватывают межкристаллитный раствор, и смесь превращается в однородную твердую массу (пищевую глюкозу).
Пищевую глюкозу, имеющую желтый цвет, сладкий вкус и без постороннего запаха, выпускают в виде гранул, блоков или брикетов. Ферментативный гидролиз крахмала позволяет получать пищевую глюкозу более высокого качества. Для осахаривания при ферментативном способе используют препарат глюкоэндомикопсина Г10х (48–50 °С, 60–72 ч).
Глюкоза техническая [92]
Гидролиз крахмала проводят соляной кислотой. Суспензия крахмала (35–37 % СВ) и соляная кислота (0,5 масс. % HCl от массы СВ) подаются в конвертор. Осахаривание проводят в течение 15–45 мин до достижения ГЭ 65–75 %. Далее сироп выпаривают под разрежением до содержания СВ 54–59 %, после чего его обесцвечивают активным углем, фильтруют и направляют в вакуум-аппарат, где уваривают до содержания СВ 75–80 %. После охлаждения до 40–45 °С сироп направляют в кристаллизаторы. В качестве затравки кристаллов вносят 10 % (к массе сиропа) измельченной глюкозы или утфеля предыдущего цикла. Кристаллизацию ведут при постоянном перемешивании и охлаждении смеси до выпадения большого количества мелких кристаллов, которые не отделяют от межкристаллитной жидкости. Массу разливают в тару, где она затвердевает в течение 2–3 сут. Затем продукт вынимают из тары и выдерживают еще 5–6 сут., измельчают и упаковывают.
Продукты синтеза на основе глюкозы
Основными продуктами синтеза на основе глюкозы являются сорбит и аскорбиновая кислота (разд. 15.6.2), кроме этого из глюкозы получают глюконовую кислоту.
Глюконат кальция [136]
Глюконат кальция используют как источник ионов кальция при их недостатке в организме и в качестве антиаллергического средства.
Кальция глюконат получают электрохимическим окислением глюкозы в присутствии бромида кальция и карбоната кальция в соответствии со схемой, приведенной на рис. 15.6.52. При электролизе бромида кальция на аноде выделяется свободный бром, который окисляет глюкозу до глюконовой кислоты. Глюконовая и бромоводородная кислоты нейтрализуются карбонатом кальция.
Рис. 15.6.52. Схема получения глюконата кальция
Пангамовая кислота [136, 137]
Кальция пангамат (59) применяют как одно из средств комплексной терапии и профилактики различных форм атеросклероза, цирроза печени, хронического гепатита, алкоголизма и других заболеваний.
Кислота пангамовая имеет строение D-глюконовой кислоты (58), у которой НО-группа при С-6 этерифицирована N,N-диметиламиноуксусной кислотой; ее применяют в медицине в виде кальциевой соли — кальция пангамат, или витамин В15.
Витамин В15 получают (рис. 15.6.53) окислением D-глюкозы (19) диоксидом марганца до D-глюконовой кислоты (58), в которой затем этерифицируют первичную НО-группу N,N-диметилглицином; образовашийся эфир переводят в кальциевую соль (59) действием гидроксида кальция.
Рис. 15.6.53. Схема синтеза пангамата кальция
Кроме кальция пангамата препарат содержит около 25 % кальция глюконата и 6 % кальция хлорида; препарат хорошо растворим в воде.
Читайте также: