Анотація до роботи:

Ребенок Є.В. Розробка технології електрохімічної модифікації картопляного крохмалю. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.05 - технологія цукристих речовин та продуктів бродіння. – Національний університет харчових технологій, Київ, 2009.

Робота присвячена актуальному питанню розробки технології виробництва модифікованого картопляного крохмалю, дослідженню режиму і інтенсифікації процесу окиснення крохмалю електрохімічним способом.

На основі експериментальних досліджень запропоновано новий спосіб модифікації крохмалю – електрохімічне окиснення. Проведено порівняння запропонованого способу з хімічним окисненням (гіпохлоритом натрію та пероксидом водню) і модифікацією соляною кислотою.

Розроблено та випробувано у промислових умовах спосіб електрохімічного окиснення крохмалю (патент України 69183А), який дозволяє отримувати окиснений крохмаль кращої якості, порівняно з крохмалем, який модифікується хімічним способом. Крохмаль, оброблений при 0,02 А/м², здатен утворювати міцні крохмально-цукрові драглі та може використовуватися для виробництва желейних цукерок. Також електрохімічний спосіб дозволяє отримувати крохмаль з високим ступенем окиснення та низькою в’язкістю клейстеру.

Представлено результати досліджень зразків крохмалю: ІЧ-спектроскопії у ближньому та середньому діапазоні, ¹Н ЯМР спектроскопії, рентгенофазового аналізу, микроскопіювання забарвлених крохмальних зерен, кількісного аналізу карбоксильних і карбонільних груп, результати визначення середньочислової та середньомасової молекулярних мас.

На основі теоретичних, експериментальних і промислових досліджень розроблено технологію електрохімічної модифікації крохмалю, проведено дослідження способів електрохімічного, хімічного окиснення та кислотної модифікації картопляного крохмалю і здійснено комплексне порівняння фізико-хімічних властивостей отриманих зразків модифікованого крохмалю.

1. Доведено, що при електрохімічній обробці відбувається окиснення крохмалю, так як закономірно зростає вміст карбоксильних і карбонільних груп при підвищенні густини струму. Так, при підвищенні густини електричного струму з 0,002 А/м² до 0,07 А/м² кількість карбоксильних груп зростає на 440 %, а карбонільних – на 533% .

2. Показано, що електрохімічне окиснення крохмалю відбувається внаслідок реакції крохмалю з утвореними при пропусканні електричного струму неселективними окисниками (сполуки хлору, кисню) та гідратованими електронами, які здатні окиснювати кінцеві та С₆, С₂, С₃ гідроксили. При цьому може відбуватися розрив зв’язків С-С глюкопіранозного циклу та глікозидних зв’язків.

3. Встановлено, що спосіб електрохімічного окиснення дозволяє одержати окиснений крохмаль при меншій тривалості процесу та з кращими якісними показниками, порівняно з хімічним окисненням. Клейстер електрохімічно-окисненого крохмалю більш прозорий, порівняно з драглеутворюючим або нативним крохмалем.

4. Доведено, що електрохімічне окиснення картопляного крохмалю при густині струму 0,02 А/м², на протязі 60 хв. дозволяє одержати модифікований крохмаль, який можна використовувати в якості стабілізатора і структуроутворювача для виготовлення желейних начинок і нанесення прозорих плівок. Окиснення крохмалю при густині струму 0,07 А/м² дає можливість отримати низьков’язкий крохмаль, придатний для застосування у паперовій промисловості та для приготування концентрованих клейових композицій.

5. Досліджено вплив кислотної модифікації, хімічного і електрохімічного окиснення на ступінь полімеризації, кристалічність крохмалю та на зовнішній вигляд крохмальних зерен. Показано, що ступінь полімеризації та полімолекулярність крохмалю, модифікованого електрохімічним способом, закономірно зменшується при збільшенні густини струму.

6. Встановлено, що електрохімічна модифікація зменшує кристалічність крохмалю на 5…9%. Використані способи модифікації не спричиняють істотного впливу на кутове положення рефлексів рентгенодифрактограм крохмалю та на міжплощинні відстані.

7. На основі ¹Н ЯМР-спектроскопічних досліджень встановлено, що електрохімічна модифікація не призводить до інтенсивного руйнування полісахаридних ланцюгів, але зміни в областях, характерних для функціональних угрупувань вуглеводів, свідчать про часткове руйнування полісахаридних ланцюгів та можливу зміну положення конформаційної рівноваги і зменшення кількості молекул води у гідратних оболонках.

8. Результати дослідно-промислових випробувань на крохмальному заводі ПБП “Вимал”, м. Чернігів підтвердили можливість виробництва крохмалю, окисненого електрохімічним способом. На їх основі запропоновано апаратурно-технологічну схему виробництва електрохімічно-окисненого крохмалю.

9. Розроблено, випробувано та рекомендовано для промисловості технологію електрохімічного окиснення картопляного крохмалю. Її впровадження замість хімічного окиснення дозволить збільшити рентабельність виробництва на 17%. Показано, що інвестиції, необхідні для впровадження нової технології, здатні окупитися за 2 роки на лінії потужністю 1843,2 т/рік.

Публікації автора:

1. Ребенок Є.В. Модифікація картопляного крохмалю електрохімічним способом і вивчення його фізико-хімічних властивостей / Є.В. Ребенок, М.П. Купчик // Наукові праці НУХТ. – 2007. – №22. – C. 11-14.

Особистий внесок: проведення досліджень, участь в обробленні експериментальних даних, оформлення матеріалів.

2. Ребенок Є.В. Вплив фосфатів на властивості крохмалю / Є.В. Ребенок, М.П. Купчик // Харчова і переробна промисловість. – 2006. – №6. – C. 22-23.

Особистий внесок: аналіз літературних джерел, проведення та узагальненні результатів досліджень, участь у підготовці матеріалів до публікації.

3. Дослідження властивостей крохмалю, обробленого озоном / В.В. Литвяк, Т.П. Троцкая, А.А. Литвинчук, Е.В. Рощина, Є.В. Ребенок, О.Ю. Мельник // Цукор України. – 2006. – №6. – С. 29-32.

Особистий внесок: участь в обробці експериментальних даних, оформлення статті.

4. Ребенок Є.В. Цукристі речовини з крохмалевмісної сировини / Є.В. Ребенок, М.П. Купчик // Харчова і переробна промисловість. – 2004. – №2.– С. 22-23.

Особистий внесок: аналіз літературних джерел, проведення та узагальнення результатів досліджень, участь у підготовці матеріалів до публікації.

5. Ребенок Є.В. Розробка і впровадження у виробництво нових видів модифікованих крохмалів / Є.В. Ребенок // Цукор України. – 2004. – №6. – С. 33-35.

Особистий внесок: аналіз літературних джерел, проведення досліджень, участь у підготовці матеріалів до публікації.

6. Исследование строения модифицированных крахмалов методом микроскопирования / В.В. Литвяк, З.В. Ловкис, Е.В. Ребенок, М.П. Купчик // Хлебопек. Научный производственно-практический журнал. – 2007. – №5. – С. 24-27.

Особистий внесок: сплановано і проведено дослідження, узагальнено результати експериментів, участь у написанні статті.

7. Модификация картофельного крахмала электрохимическим способом и изучение его физико-химических свойств / В.В. Литвяк, З.В. Ловкис, Е.В. Ребенок, М.П. Купчик // Весцi Нацыянальнай акадэмii навук Беларусi. Серыя аграрных навук. – 2007. – №4. – С. 109–115.

Особистий внесок: сплановано і проведено дослідження, узагальнено результати експериментів, участь у написанні статті.

8. Ребенок Є.В. Дослідження окисненого крохмалю методом ІЧ-спектроскопії / Є.В. Ребенок, М.П. Купчик // Сучасні тенденції розвитку економіки, освіти та науки в контексті Євроінтеграції : всеукр. наук.-практ. конф., 3-4 квіт. 2008 р. : тези допов. – Чернігів : ЧДІЕУ, 2008. – С.80-81.

Особистий внесок: проведення досліджень, участь в узагальненні отриманих результатів, оформлення тез.

9. Ребенок Є.В. Розробка технології отримання окисненого крохмалю для шліхтування методом електрохімічного окиснення / Є.В. Ребенок, М.П. Купчик // Сучасні тенденції розвитку економіки, освіти та науки в контексті Євроінтеграції : XI наук.-практ. конф., 3-4 квіт. 2007 р. : тези допов. – Чернігів : ЧДІЕУ, 2007. – С. 276-277.

Особистий внесок: проведення досліджень, участь у узагальненні отриманих результатів, оформлення тез доповіді.

10. Ребенок Е.В. Мікроскопія окиснених крохмалів / Є.В. Ребенок, М.П. Купчик // Наукові здобутки молоді – вирішенню проблеми харчування людства у ХХІ столітті : 72-ї наук. конф. молодих вчених, аспірантів і студентів, 17-18 квіт. 2006 р. : тези допов. – К. : НУХТ, 2006. Ч.2. – С. 9.

Особистий внесок: проведення досліджень, участь в узагальненні отриманих результатів та оформленні тез.

11. Ребенок Є.В. Дослідження електрохімічного окиснення крохмалів / Є.В. Ребенок, М.П. Купчик // Розроблення та виробництво продуктів функціонального харчування, інноваційні технології та конструювання обладнання для перероблення сільгоспсировини, культура харчування населення України : міжнар. наук.-практ. конф., 21-23 жовт. 2003 р. : тези допов. – К.: НУХТ, 2004. – С. 23.

Особистий внесок: проведення досліджень, оброблення експериментальних даних, оформлення матеріалів.

12. Ребенок Є.В., Виробництво і використання модифікованих крохмалів / Є.В. Ребенок, М.П. Купчик // Розроблення, дослідження і створення продуктів функціонального харчування, обладнання та нових технологій для харчової і переробної промисловості : 69 наук. конф. молод. вчених, аспірантів і студентів, 22-24 квіт. 2003 р. : тези допов. – К. : НУХТ, 2003. – Ч.2. – С. 14.

Особистий внесок: аналіз літературних джерел, проведення та узагальнення результатів досліджень, участь у підготовці тез доповіді.

13. Ребенок Е.В. Изменение водородного показателя рН при электрохимическом окислении крахмала / Е.В. Ребенок, В.В. Литвяк, М.П. Купчик // Совершенствование технологий и оборудования пищевых производств : VI межд. научно-практ. конф. 2–3 окт. 2007 г. тезисы докл. – Науч.-практ. центр НАН Беларуси по продовольствию, редкол. : З.В. Ловкис и др. – Несвиж : Несвиж. укрупн. тип. – С. 188–189.

Особистий внесок: сплановано і проведено дослідження, узагальнено результати експериментів, участь у написанні статті.

14. Ребенок Е.В. Получение модифицированных крахмалов электро-химическим способом / Є.В. Ребенок, М.П. Купчик // Инновационные технологии в производстве пищевых продуктов: V междунар. науч.-практ. конф., 5–6 окт. 2006 г.: тезисы докл. – Минск: БелГИПК, 2007. – С. 127–128.

Особистий внесок: планування, проведення та оброблення експери-ментальних досліджень, участь у написанні тез доповіді.

15. Ребенок Е.В. Изучение физико-химических свойств модифици-рованного картофельного крахмала, полученного электрохимическим способом / Е.В. Ребенок, В.В. Литвяк // Инновационные технологии в производстве пищевых продуктов : V междунар. науч.-практ. конф., 5–6 окт. 2006 г. : тезисы докл. – Минск: БелГИПК, 2007. – С. 128–133.

Особистий внесок: проведення досліджень, узагальнення отриманих результатів, участь в оформленні тез доповіді.

16. Пат. 69183А України, МПК⁷ А23L1/10. Спосіб електрохімічного окиснення поліцукридів / Є.В. Ребенок, М.П. Купчик, В.М. Фалес, О.І. Сидорченко, В.Л. Лазар – № 20031211430 ; заявл. 11.12.03 ; опубл. 16.08.04, Бюл. №8.

Особистий внесок: проведення досліджень, участь в узагальненні отриманих результатів.

17. Заявка а20070413 Республіка Білорусь, МПК⁷ С 08 В 30/12. Способ электрохимического окисления полисахарида / В.В. Литвяк, З.В. Ловкис, Е.В. Ребенок, М.П. Купчик; заявитель “РУП Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию”. – заявл. 13.04.07 ; опубл. 15.08.07, Афiцыйны бюл. / Нац. цэнтр iнтэлектуал. уласнасцi. – 2007.

Особистий внесок: проведення дослідженнь та узагальнення їх результатів, участь у підготовці заявки на патент.

18. Заявка а20061200 Республіка Білорусь МПК⁷ С 08 В 30/12. Способ получения катионсодержащего крахмала / В.В. Литвяк, З.В. Ловкис, Е.В. Ребенок; заявитель РУП Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию. – заявл. 29.11.06 ; опубл. 27.02.07, Афiцыйны бюл. / Нац. цэнтр iнтэлектуал. уласнасцi. – 2007.

Особистий внесок: проведення досліджень та узагальнення їх результатів, участь у підготовці заявки на патент.