ANODIC OXIDATION WITH HYDROGEN PEROXIDE AS A METHOD OF PURIFICATION OF FURFURAL-CONTAINING FOOD WASTE

В.В. ПОСКОНИН
{"title":"ANODIC OXIDATION WITH HYDROGEN PEROXIDE AS A METHOD OF PURIFICATION OF FURFURAL-CONTAINING FOOD WASTE","authors":"В.В. ПОСКОНИН","doi":"10.26297/0579-3009.2024.2-3.2","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Фурфурол, простейший альдегид фуранового ряда, обладает токсичными свойствами. Он образуется при выпечке хлеба и кондитерских изделий, в процессе приготовления чернослива, изюма, шоколада, фруктовых соков, кваса и пива, крепких спиртных напитков и способен накапливаться в отходах их производства и сточных водах. Поэтому поиск рациональных подходов к химическому обезвреживанию примесей фурфурола в отходах пищевых производств актуален. Нами впервые изучены особенности анодного окисления фурфурола водным пе- роксидом водорода на графитовых электродах в растворах перхлоратов натрия и калия в качестве фоновых элек- тролитов в сопоставлении с реакцией в растворе LiClO4. Выявлено влияние химического состава электролита, его концентрации в анолите и температуры на продолжительность процесса и выход его основных продуктов – 5-ги- дрокси-2(5Н)-фуранона, 2(5Н)-фуранона и яблочной кислоты. Установлено, что окисление наиболее интенсивно про- ходит при концентрации электролита 1,0 моль на моль фурфурола и температуре 50°С. Общий выход указанных продуктов достигает 50–85%. В реакционной смеси обнаружены также янтарная и муравьиная кислоты. Высказа- но предположение, что электрохимический процесс в системе фурфурол–Н2О2 протекает по иному механизму по сравнению с ранее изученной реакцией в отсутствие постоянного электрического тока. Сделан вывод о перспектив- ности использования разработанной методики для очистки фурфуролсодержащих отходов пищевых производств.\n Furfural, the simplest aldehyde of the furan series, has toxic properties. It is formed during the baking of bread and confectionery, during the preparation of prunes, raisins, chocolate, fruit juices, kvass and beer, spirits and is able to accumulate in their production waste and wastewater. Therefore, the search for rational approaches to the chemical neutralization of furfural impurities in food waste is relevant. For the fi rst time, we studied the features of the anodic oxidation of furfural with aqueous hydrogen peroxide on graphite electrodes in solutions of sodium and potassium perchlorates as background electrolytes in comparison with the reaction in LiClO4 solution. The effect of the chemical composition of the electrolyte, its concentration in the anolyte and temperature on the duration of the process and the yield of its main products – 5-hydroxy-2(5H)-furanone, 2(5H)- furanone and malic acid was revealed. It was found that oxidation is most intense at an electrolyte concentration of 1,0 mol per mol of furfural and a temperature of 50°C. The total yield of these products reaches 50–85%. Succinic and formic acids were also found in the reaction mixture. It is suggested that the electrochemical process in the furfural–H2O2 system proceeds by a different mechanism compared to the previously studied reaction in the absence of a direct electric current. The conclusion is made about the prospects of using the developed technique for cleaning furfural-containing waste from food production","PeriodicalId":24050,"journal":{"name":"Известия вузов. Пищевая технология","volume":null,"pages":null},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2024-06-11","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Известия вузов. Пищевая технология","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.26297/0579-3009.2024.2-3.2","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"","JCRName":"","Score":null,"Total":0}
引用次数: 0

Abstract

Фурфурол, простейший альдегид фуранового ряда, обладает токсичными свойствами. Он образуется при выпечке хлеба и кондитерских изделий, в процессе приготовления чернослива, изюма, шоколада, фруктовых соков, кваса и пива, крепких спиртных напитков и способен накапливаться в отходах их производства и сточных водах. Поэтому поиск рациональных подходов к химическому обезвреживанию примесей фурфурола в отходах пищевых производств актуален. Нами впервые изучены особенности анодного окисления фурфурола водным пе- роксидом водорода на графитовых электродах в растворах перхлоратов натрия и калия в качестве фоновых элек- тролитов в сопоставлении с реакцией в растворе LiClO4. Выявлено влияние химического состава электролита, его концентрации в анолите и температуры на продолжительность процесса и выход его основных продуктов – 5-ги- дрокси-2(5Н)-фуранона, 2(5Н)-фуранона и яблочной кислоты. Установлено, что окисление наиболее интенсивно про- ходит при концентрации электролита 1,0 моль на моль фурфурола и температуре 50°С. Общий выход указанных продуктов достигает 50–85%. В реакционной смеси обнаружены также янтарная и муравьиная кислоты. Высказа- но предположение, что электрохимический процесс в системе фурфурол–Н2О2 протекает по иному механизму по сравнению с ранее изученной реакцией в отсутствие постоянного электрического тока. Сделан вывод о перспектив- ности использования разработанной методики для очистки фурфуролсодержащих отходов пищевых производств. Furfural, the simplest aldehyde of the furan series, has toxic properties. It is formed during the baking of bread and confectionery, during the preparation of prunes, raisins, chocolate, fruit juices, kvass and beer, spirits and is able to accumulate in their production waste and wastewater. Therefore, the search for rational approaches to the chemical neutralization of furfural impurities in food waste is relevant. For the fi rst time, we studied the features of the anodic oxidation of furfural with aqueous hydrogen peroxide on graphite electrodes in solutions of sodium and potassium perchlorates as background electrolytes in comparison with the reaction in LiClO4 solution. The effect of the chemical composition of the electrolyte, its concentration in the anolyte and temperature on the duration of the process and the yield of its main products – 5-hydroxy-2(5H)-furanone, 2(5H)- furanone and malic acid was revealed. It was found that oxidation is most intense at an electrolyte concentration of 1,0 mol per mol of furfural and a temperature of 50°C. The total yield of these products reaches 50–85%. Succinic and formic acids were also found in the reaction mixture. It is suggested that the electrochemical process in the furfural–H2O2 system proceeds by a different mechanism compared to the previously studied reaction in the absence of a direct electric current. The conclusion is made about the prospects of using the developed technique for cleaning furfural-containing waste from food production
用双氧水阳极氧化法净化含糠醛的厨余垃圾
糠醛是呋喃系列中最简单的醛,具有毒性。它在面包和糖果产品的烘焙过程中,在梅子、苏丹果、巧克力、果汁、果汁酒和啤酒、烈性酒的制作过程中形成,并能在其生产废水和废水中积累。因此,寻找化学中和食品生产废水中糠醛杂质的合理方法是非常现实的。与在氯化锂溶液中的反应相比,我们首次研究了过氧化氢水溶液在石墨电极上对糠醛进行阳极氧化的特殊性。研究揭示了电解质的化学成分、过氧化氢在溶液中的浓度和温度对氧化过程的持续时间及其主要产物--5-羟基-2(5H)-呋喃酮、2(5H)-呋喃酮和苹果酸--产量的影响。研究发现,在电解质浓度为每摩尔糠醛 1.0 摩尔、温度为 50 ℃ 时,氧化作用最为强烈。这些产物的总产率达到 50-85%。在反应混合物中还发现了丁二酸和甲酸。这表明糠醛-N2O2 体系中的电化学过程与之前研究的无直流电反应的机理不同。结论是所开发的方法有望用于净化食品生产过程中产生的含糠醛废物。糠醛是呋喃系列中最简单的醛,具有毒性。它在面包和糖果的烘焙过程中形成,在梅子、葡萄干、巧克力、果汁、酒糟和啤酒、烈酒的制备过程中形成,并能在其生产废水和废水中积累。因此,寻找化学中和食品废料中糠醛杂质的合理方法具有重要意义。我们首次研究了在以高氯酸钠和高氯酸钾溶液为背景电解质的石墨电极上,糠醛与过氧化氢水溶液发生阳极氧化反应的特点,并与在氯化锂溶液中的反应进行了比较。研究揭示了电解质的化学成分、过氧化氢在电解质中的浓度和温度对反应过程的持续时间及其主要产物--5-羟基-2(5H)-呋喃酮、2(5H)-呋喃酮和苹果酸--产量的影响。研究发现,在电解质浓度为 1.0 摩尔/摩尔糠醛和温度为 50°C 时,氧化作用最为强烈。这些产物的总产率达到 50-85%。在反应混合物中还发现了丁二酸和甲酸。研究表明,糠醛-H2O2 系统中的电化学过程与之前研究的无直流电反应的机理不同。结论是使用所开发的技术来清洁食品生产过程中产生的含糠醛废物的前景广阔。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
求助全文
约1分钟内获得全文 求助全文
来源期刊
自引率
0.00%
发文量
0
×
引用
GB/T 7714-2015
复制
MLA
复制
APA
复制
导出至
BibTeX EndNote RefMan NoteFirst NoteExpress
×
提示
您的信息不完整,为了账户安全,请先补充。
现在去补充
×
提示
您因"违规操作"
具体请查看互助需知
我知道了
×
提示
确定
请完成安全验证×
copy
已复制链接
快去分享给好友吧!
我知道了
右上角分享
点击右上角分享
0
联系我们:info@booksci.cn Book学术提供免费学术资源搜索服务,方便国内外学者检索中英文文献。致力于提供最便捷和优质的服务体验。 Copyright © 2023 布克学术 All rights reserved.
京ICP备2023020795号-1
ghs 京公网安备 11010802042870号
Book学术文献互助
Book学术文献互助群
群 号:481959085
Book学术官方微信