Энциклопедия Брокгауза и Ефрона - патока крахмальная

или картофельная (крахмальный сахар, глюкоза, декстроза, виноградный сахар). — Название "П." дается вообще некристаллизующимся концентрированным растворам сахаристых веществ или сахаристым сиропам, получаемым или как побочные продукты при производстве обыкновенного сахара и при его рафинировании, или посредством обсахаривания крахмала, причем под названием картофельной П. подразумевают сиропы, образующиеся при обсахаривании картофельного крахмала. Крахмальная П., полученная посредством обсахаривания крахмала кислотами, в качестве сахара содержит глюкозу (декстрозу). Глюкоза употребляется вообще в 2-х видах: 1) в виде концентрированного водного раствора, сиропа или П. и 2) в виде твердого сахара (глюкоза). Материалом для получения П. и твердого крахмального сахара служит почти исключительно картофельный крахмал. Превращение крахмала в глюкозу заводским путем всегда производится действием кислот, а именно посредством нагревания крахмала с очень разведенной серной кислотой. При приготовлении как П., так и твердого сахара главные процессы одинаковы. Именно заводское получение глюкозы состоит из следующих главных операций: 1) нагревания крахмала с разведенной серной кислотой, 2) насыщения кислоты мелом и отделения раствора от осадка гипса, 3) сгущения и очищения сахарного раствора. Опишем сначала приготовление крахмальной П. Как известно, при действии кислот не достигается полное превращение крахмала в сахар; часть обрабатываемого кислотами крахмала, притом, смотря по условиям процесса, вообще неодинаковая, всегда превращается в вещества, неспособные бродить, в декстрины (см. Крахмал, хим.). При приготовлении патоки таких свойств, как принято в практике теперь, и не представляется надобности стремиться к полному превращению крахмала в сахар, так как присутствие значительного количества декстрина препятствует кристаллизации сахара и дает возможность получать весьма густые некристаллизующиеся сиропы. Относительное количество глюкозы, образующейся при действии серной кислоты на крахмал, или степень обсахаривания, зависит от температуры, продолжительности нагревания, от относительного количества употребленной серной кислоты и от концентрации раствора, т. е. как от содержания крахмала, так и от содержания в жидкости кислоты. По Соксле (Soxlet), наибольшего выхода глюкозы (96%) можно достигнуть, нагревая 1 часть крахмала с 9 частями ¹/2% серной кислоты под давлением в 2 атмосферы (121° Ц.) в течение 4—5 часов, между тем как при употреблении кислоты такой же крепости, но вдвое меньшем количестве (4¹/5 части на 1 часть крахмала) получают только 90% глюкозы. Кипячение крахмала с разведенной серной кислотой производят в деревянных чанах, внутри выложенных свинцом, с помощью прямого или закрытого пара, который в последнем случае проходит по медному змеевику. Чаны снабжают деревянной крышкой с лазом и с вытяжной деревянной трубой, служащей для удаления паров. При приготовлении П. на 100 кг. крахмала обычно берут 300 литров воды и 2—3 кг. серной кислоты. Процесс обсахаривания ведут следующим образом. Серную кислоту разбавляют ¹/2—²/3 всего назначенного для операции количества воды и нагревают в чане до кипения; остальное количество воды размешивают с крахмалом в отдельном чане и полученное крахмальное молоко постепенно приливают к кислоте так, чтобы кипение жидкости не прерывалось. При таких условиях крахмал быстро растворяется и предотвращается образование клейстера. По прибавлении всего крахмала кипятят до тех пор, пока спиртовой раствор йода не перестанет с пробой жидкости из чана давать синее окрашивание, что и укажет на отсутствие неизмененного крахмала. При нагревании картофельного крахмала с разведенной серной кислотой выделяются летучие продукты весьма неприятного запаха; поэтому на больших западноевропейских заводах вытяжные трубы чанов соединяют с особыми конденсаторами, в которых пары поглощаются водой, а затем не сгустившиеся в конденсаторах пары отводят в топки паровых котлов. Когда кипячение окончено, то приступают к нейтрализации кислоты, которая производится в том же чане или же в отдельном, нарочно для того предназначенном. Нейтрализацию лучше производить мелом, который размешивают предварительно с водой в молоко; можно также вначале насыщать кислоту известковым молоком и лишь под конец мелом. Употребление извести вообще требует осторожности, так как глюкоза от действия извести, еще легче от щелочей, превращается в окрашенные в темный цвет вещества. Во время прибавления мелового молока производят тщательное перемешивание жидкости, а когда реакция жидкости сделается слабокислая, то жидкость нагревают до кипения для удаления углекислоты и тогда окончательно насыщают почти до средней реакции (проба на лакмусовую бумажку). По насыщении кислоты жидкости дают стоять сутки и осветлившийся сахарный раствор осторожно спускают; осадок или грязь удерживает много сахарного раствора; поэтому ее накачивают в фильтр-пресс, где и промывают водой; сахарный раствор, отделяемый от грязи, соединяют с главным. Сгущение получаемого разведенного сахарного раствора производят в 2 приема: в первый раз сгущают до 20—30° В., во второй раз сгущают окончательно, но до очень различной концентрации, в зависимости от качества выпускаемой в продажу П., и затем разливают в бочки. Первое выпаривание сахарного раствора сначала производят в открытых паровых сковородах, в которых нагревание производится паром, проходящим по закрытому змеевику или между двумя днами. В последнее время на крупных заводах стали применять такие же аппараты, какие употребляются в свеклосахарном производстве (см.), а также аппараты особой конструкции (Ueberrieselungsapparate), в которых выпаривание раствора происходит вследствие соприкосновения его с системой нагреваемых паром труб, помещенных в деревянном кожухе. Во время сгущения П. происходит выделение гипса, а потому выпаривательные аппараты должны быть так устроены, чтобы очищение их было удобно. П., подвергнутую первому выпариванию, для отделения гипса или отстаивают, или чаще пропускают через фильтр-пресс, или фильтруют через песок. Отделенный от гипса раствор фильтруют через костяной уголь, применяя для этого фильтры такого же устройства, как на сахарных заводах, или чаны, наполненные углем. Второе или окончательное выпаривание сиропа прежде производили также в открытых сковородах, но теперь обыкновенно производят в вакуум-аппаратах, под давлением 0,2—0,3 атмосферы, причем кипение жидкости происходит при температуре около 75° Ц. Сгущение в вакуум-аппаратах представляет много преимуществ: П. получается менее окрашенная, можно получать более концентрированную П., сгущение происходит быстрее и требует меньшего расхода топлива. Окончательное сгущение производится до различной концентрации. Наиболее густые сорта П. (Kapillair-Syrup тянется в нити, Sirop impondérable настолько вязок, что ареометр не погружается в него) имеют плотность до 40—44° В., обыкновенные сорта 30—36° В.; у нас поступают в продажу еще менее концентрированные сорта. П. содержит, кроме сахара, весьма значительное количество декстрина и вообще несбраживающих веществ; вместе с тем из сахаристых веществ в П. содержится не одна декстроза, но также значительное количество мальтозы. Количественный состав П. может быть очень различен; наиболее распространенные в европейской торговле сорта П. содержат: воды 16,5—22,4%, сбраживающего сахара (декстрозы и мальтозы) 30,1—48,3%, несбраживающих веществ (декстрина и друг.) 31,7—53,0%. Кроме того, П. содержит также небольшое количество (менее 1%) минеральных веществ, главным образом гипс и фосфорно-кальциевую соль. П. употребляется для кондитерских изделий и для замены меда и сахара при приготовлении различных сладких съедобных изделий; применяется также для приготовления сахарного кулера (см. Сахарное производство). Употребление П. для подслащивания вин, пива и т. п. целей должно быть рассматриваемо как фальсификация, так как П. содержит в значительном количестве несахаристые вещества, присутствие которых совершенно несвойственно этим продуктам.

Стремление заменять обыкновенной, или картофельной, П. чистый обыкновенный сахар вызвало целый ряд попыток заводского приготовления чистой глюкозы. Однако твердый крахмальный сахар, или твердая глюкоза, получаемая в довольно значительных количествах на западноевропейских заводах, содержит весьма много примесей. Различные сорта продажного твердого крахмального сахара содержат в процентах: воды 6,0—27,5, сбраживающего сахара 38,3—77,8 и несбраживающих веществ 5,1—43,8. Поэтому прибавление такого сахара к некоторым продуктам, например, к вину, взамен обыкновенного сахара представляет такую же фальсификацию, как прибавление П. Как уже сказано, главные процессы, применяемые для приготовления твердого сахара, одинаковы с употребляемыми для получения П. При получении твердого сахара нужно стремиться достигнуть возможно полного обсахаривания крахмала, а потому в этом случае берут большее количество серной кислоты, нежели при приготовлении П., именно на 100 кг крахмала 3—4 кг серной кислоты и 200—250 кг воды. Нагревание крахмала с серной кислотой продолжают до тех пор (около 5 часов), пока спирт в пробе жидкости не будет образовывать осадка (2 объема спирта на 1 объем пробы); обычно после этого кипячение продолжают еще ¹/2 часа. Для того, чтобы достигнуть более полного обсахаривания и получения более бесцветного продукта, предложено прибавлять к серной кислоте немного азотной, но это неудобно, так как азотную кислоту трудно затем удалить. Наиболее рационально производить обсахаривание в закрытых котлах под давлением (2—6 атмосфер), для чего употребляют железные котлы конструкции Манбре (Manbré), выложенные внутри свинцом и снабженные внутри паровой трубой со многими мелкими отверстиями (теперь употребляют также медные котлы). В этих котлах процесс обсахаривания ведут следующим образом: 28 кг серной кислоты в 60° В. разбавляют 2800 кг воды, наполняют этой разбавленной кислотой котел и нагревают жидкость до 100°; другие 28 кг серной кислоты, разбавленные также 2800 кг воды, нагревают в открытом чане с мешалкой до 30° Ц., прибавляют 1200 кг крахмала и при размешивании нагревают до 38° Ц. Полученное крахмальное молоко спускают в котел в кипящую разбавленную кислоту, поддерживая температуру в 100°; по прибавлении всего крахмального молока закрывают котел и впускают пар, пока давление не достигнет 6 атмосфер (160° Ц.); тогда открывают выпускной паровой кран и продолжают поддерживать указанное давление, пока проба не будет давать осадка со спиртом. На всю операцию требуется от 2 до 4 часов, смотря по степени чистоты употребляемого крахмала. Наиболее рационально производить обсахаривание по Соксле (см. выше). Остальные операции, т. е. нейтрализация, выпаривание, фильтрование выполняются так же, как при получении П. Первое выпаривание нередко производят также в вакуум-аппаратах, вообще до концентрации в 32° В (58° Brix), окончательное выпаривание до 40—45° В. (75—86° Brix при 60—70° Ц.). По сгущении сироп сначала сливают в большой котел, в котором массу охлаждают при перемешивании, и затем разливают в ящики вместимостью в 25—50 кг, где масса затвердевает (ящичный сахар — Kistenzucker), или охлажденный сироп разливают в конические формы и по затвердевании сахар разбивают на куски (Raspelzucker), которые упаковывают в мешки. Получаемый таким образом твердый сахар — белого цвета, просвечивает, довольно тверд, обладает сладким вкусом, часто несколько горьковатым и раздражающим. Такой сахар содержит в среднем в процентах: 20 воды, 68 декстрозы, 12 декстрина и 0,2 золы. Попытки установить заводское приготовление чистой глюкозы до сих пор не привели к вытеснению из употребления нечистого крахмального сахара; чистая кристаллическая глюкоза приготавливается пока в весьма ограниченных количествах. Она может быть получена посредством очищения обыкновенного крахмального сахара. Из различных предложенных для этого способов (Антона, Соксле и др.) наиболее удобным для заводского получения является способ Кордса и Фирнейзеля (Cords et Virneisel). Для получения глюкозы по этому способу берут наиболее чистый крахмал, обсахаривают, руководясь вышеприведенными данными Соксле, очень разбавленной кислотой; таким образом, полученный сироп содержит до 95% декстрозы, считая на сухое вещество, и только 5% других веществ. Сироп этот сгущают до такой концентрации, чтобы при охлаждении получилась густая кашица; массу размешивают с бесцветным раствором глюкозы в 20° В., отделяют жидкость на нутч-аппаратах (см. Сахарное производство), повторяют операцию 2—3 раза и твердый сахар высушивают струёй воздуха. Так, полученный сахар (1-й продукт) содержит 95% декстрозы; 2-й продукт, получаемый из сиропа, отделяемого от 1-го продукта, содержит 94% декстрозы. Такой сахар подвергают очищению, или рафинированию. Для этого его растворяют вновь в воде, сироп фильтруют через костяной уголь и уваривают в вакуум-аппарате на зерно или кристалл, как свеклосахарный сироп; получаются однородные, хорошо образованные кристаллы безводной декстрозы, C6H12O6. Дальнейшая обработка уваренного сиропа может быть производима подобно обработке свеклосахарного утфиля (см. Сахарное производство). Предложено несколько способов для получения крахмального сахара (П. и твердого сахара) непосредственно из сырых крахмалистых материалов (картофеля и зерновых хлебов), но ни один из этих способов не применяется на практике и, если стремиться к введению в обращение возможно более чистого крахмального сахара, то пользование сырыми крахмалистыми материалами нельзя признать рациональным, так как тем легче получить чистый сахар, чем чище исходный материал. Твердый крахмальный сахар употребляется для тех же целей, как П., т. е. главным образом для кондитерских изделий. В России приготовляется небольшое количество обыкновенного твердого крахмального сахара, а чистая глюкоза вовсе не вырабатывается. Крахмальный сахар в России получил, между прочим, весьма странное применение; его употребляют в большом количестве для аппретуры некоторых сортов кож с целью увеличения веса их, т. е. для фальсификации. П. и твердый сахар, обращающиеся в продаже, обыкновенно содержат, кроме вышеуказанных, также примеси, которые попадают из материалов, употребляемых при получении этих продуктов. Всегда содержат небольшие количества гипса вследствие неполного удаления его при очищении сиропов. К числу весьма вредных примесей относится свободная серная кислота, остающаяся в П. вследствие неудовлетворительных приемов насыщения; к еще более опасным примесям принадлежит мышьяковистая кислота, попадающая в П. или в твердый сахар тогда, когда для обсахаривания употребляют серную кислоту, содержащую соединения мышьяка. Ср. Birnbaum, "Kurzes Lehrbuch d. landwirthschaftlichen Gewerbe" (1886); Lintner, "Handbuch d. landwirthschaftlichen Gewerbe" (1893); Тавилдаров, "Химическая технология сельскохозяйственных продуктов" (т. I, 1888).

В. Руднев. Δ.

Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. — С.-Пб.: Брокгауз-Ефрон

1890—1907