Крахмал и крахмальное производство

Крахмал и крахмальное производство. Крахмал, углевод, чрезвычайно распространенный в природе; вместе с клетчаткой он представляет один из двух главных, основных запасов энергии в природе, ежегодно возобновляемых благодаря деятельности солнца. В некоторых растениях крахмал заменяется другими углеводами, например, гликогеном, инсулином, сахарозой (сахарный тростник, свекла) и глюкозой (лук). В чистом виде крахмал представляет белый порошок удельного веса 1,6, при обыкновенной температуре почти совершенно нерастворимый в воде, спирте, эфире и других растворителях. Внешняя структура крахмала из различных растений отличается довольно существенно; величина отдельных зерен колеблется в пределах от 0,005 до 0,15 мм. Крахмальные зерна растения Canna видимы простым глазом. В главной массе крахмальные зерна состоят из коллоидального вещества, гранулозы, и окружены оболочкой из фаринозы, или крахмальной клетчатки, составляющей 2% от веса. По данным Макэнна, в состав гранулозы входят два углевода: амилоза и амилопектин. В классификации углеводов крахмал относится к полисахаридам. Ему придается формула: (С₆Н₁₀О₅)_n , где n от 20 до 200. Частичный вес крахмала с точностью не определен, но предполагается, что он колеблется в пределах 10 000 — 30 000, т. е. крахмал по своей внутренней структуре сложнее многих белковых веществ. По всей вероятности, как разложение, так и синтез такого сложного тела в природе обусловливается деятельностью энзим. Работы Бутлерова и Лёва (синтез формозы и метиленитана), а также позднейшие работы над сахарами Фишера, Толленса, Воля и др. позволяют думать, что синтез углеводов, исходя из простейшего углевода формальдегида, не представляется невероятным. При нагревании растертого с водой крахмал он переходит в клейстер; температура клейстерообразования (колеблется в пределах до 68°С) и густота образующегося клейстера из различных сортов крахмала не одинаковы. Маисовый клейстеризуется при еще высшей температуре и дает наиболее густой клейстер. Крахмальный клейстер по охлаждении застывает в студень, если его не перемешивать; если охлаждать и непрерывно перемешивать, то он остается в виде густой, вязкой и клейкой массы. Для приготовления хорошего клейстера существенно важно сперва растереть крахмал с небольшим количеством воды в однородное крахмальное молочко и затем уже, добавив нужное количество воды, нагревать при помешивании. Чем больше зерна крахмала, тем лучший получается клейстер. Клейстер можно получить и на холоде, обрабатывая крахмал раствором едкого натра, хлористого кальция, хлористой магнезии и хлористого цинка. С раствором йода в йодистом калии крахмал окрашивается в синий цвет. При нагревании с разбавленными кислотами крахмал гидролизуется и переходит последовательно в декстрин, мальтозу и, наконец, в декстрозу.

Впервые производство крахмала из пшеницы практиковалось в Месопотамии, Палестине и Египте. В первом веке христианской эры Диоскорид описывает ход производства.

Крахмал  добывается из картофеля, пшеницы, маиса и риса. Состав главнейших крахмал дающих сырых материалов таков:

В основе крахмальное производство состоит в измельчении перерабатываемого материала и отмучивании водой выделившихся крахмальных зернышек от оболочек. В картофеле в среднем содержится около 20% крахмала. Промытый картофель измельчается на терках в однородную массу, которая затем растирается щеточной машиной при непрерывном притоке воды. Крахмал  в взвешенном состоянии в виде молочноподобной жидкости уносится водой, а оболочки и другие нерастворимые вещества (промытая мезга) оседают на дно. Взвешенный в воде крахмал оседает на дне больших цементированных бассейнов; этот сырой крахмал подвергается дальнейшей очистке, для чего его вновь взмучивают с водой и декантируют. Так как верхний слой осевшего крахмала содержит обыкновенно много примесей, то его снимают. Повторной промывкой сырого крахмала удается его совершенно очистить от примесей; этот «зеленый» крахмал содержит до 45% воды, и для удаления этой воды его осушают на центрифугах. Высушивание обезвоженного крахмала производится в сушильных камерах при перемешивании или в покое, но во всяком случае при температуре не выше 60°С. Высушенный крахмал содержит обыкновенно от 16 до 18% воды. Картофельный крахмал идет на производство глянц-крахмала (смесь с бурой и измельченной стеариновой кислотой), искусственного саго и картофельной патоки.  Получение крахмала из пшеницы представляет большие трудности, ввиду значительного содержания (7—18%) азотистых веществ (клейковины). Если клейковина не утилизируется, то ее удаляют кислым брожением; набухшие в воде зерна раздавливаются и замешиваются или с дрожжами или с кислым тестом. По окончании брожения измельченная масса промывается водой на промывных барабанах, и дальнейшая переработка та же, что и для картофельного крахмала. Экономичнее, однако, другой способ, при котором клейковина утилизируется. Для этой цели набухшее в воде зерно раздавливают и тотчас же подвергают промывке струей воды, которая уносит крахмал и оставляет вязкую клейковину в машине. Осевший крахмал еще раз отмучивается, центрифугируется и высушивается.

При выработке крахмала из риса, он предварительно обрабатывается слабым раствором едкого натра. Кукуруза, или маис, является наиболее распространенным материалом для выработки крахмала в Соединенных Штатах; для этой цели маиса расходуется ежегодно около 50 млн. бушелей. Первой операцией при этом является замачивание в теплой воде, содержащей в растворе 0,2% сернистой кислоты, которая действует размягчающим образом на зерно и предупреждает ферментацию. После замочки зерно идет на дезинтегратор, где измельчается, и из измельченной массы отделяется росток, который содержит до 30% масла. По отделении ростка остальная масса вновь растирается с водой на особого рода мельницах и пропускается через сита, отделяющие крахмал от оболочек.

Промышленное значение крахмала громадно. Он употребляется для производства глюкозы или так называемой патоки (см.), имеет немаловажное значение как пищевой материал, употребляется в косметике, как загуститель — в ситцепечатном производстве, для аппретуры тканей, как клеящее вещество, для производства декстрина, а также винного спирта и многих других спиртных напитков. Цветной (синий) крахмал употребляется для крахмаления и подсиньки белья; подцветка производится индиго, ультрамарином или шмальтой. Глянц-крахмал содержит обыкновенно буру и примесь твердых жиров или восков: сала, стеарина, спермацета, а иногда также и камедей. Существует много способов для получения растворимого в воде крахмала; для этой цели крахмал обрабатывают или растворами окислителей: белильной извести, персульфата и т. п., или крахмал нагревается с 1% раствором летучих органических кислот (муравьиной, уксусной и т. п.).

А. Лидов.