Мелассообразовательная способность отдельных несахаров
25-04-2017, 19:29
Количество сахара, уводимое в мелассу одним килограммом каждого из несахаров, впервые определила 3.А. Силина, пользуясь понятием нормальной чистоты.
Чтобы определения имели производственное значение, находили мелассообразовательную способность каждого несахара, так сказать, в условиях производственного мелассообразования. Для этого брали какую-нибудь мелассу и определяли для нее нормальную чистоту q0 и соответствующий мелассовый коэффициент
Затем прибавляли к той же мелассе некоторое количество испытуемого несахара, например NaCl, и вновь определяли для мелассы (уже с добавкой) нормальную чистоту, которая оказывалась уже не q0, a q1, и мелассовый коэффициент т1.
100 кг смешанного несахара мелассы (после добавления NaCl) связывают в мелассе 100 т, кг сахара. Но эти 100 кг несахара пусть содержат n кг добавленного несахара (NaCl добавлено по массе мелассы и поэтому п нам известно) и (100 — п) кг первоначальных несахаров мелассы. NaCl свяжет nm- кг сахара, где m — искомый мелассовый коэффициент NaCl; (100 — n) кг первоначальных несахаров свяжут (100 — n)m0 кг сахара.
Очевидно,
Отсюда
Таким способом была определена мелассообразовательная или просто мелассовая способность 25 различных веществ. Каждое из определений повторялось трижды с различными мелассами из двух заводов (Рамонский и Олымский). Получены были сходящиеся результаты, которые, следовательно, мало зависят от качества мелассы, на фоне которой велось определение m. Средние результаты определений приведены в табл. 38.
Эти результаты позволяют сделать ряд выводов.
1. Нельзя приписать мелассообразовательное действие одному какому-либо несахару, так как каждый несахар оказывает свое влияние на образование мелассы.
2. Нельзя мелассообразующее действие приписать лишь катионам, например калию и натрию, так как большое значение имеют и анионы. Например, для солей одного и того же натрия, но с различными анионами, имеем совершенно различные коэффициенты мелассообразования: для NaOH — 4,61, для NaCl — 2,58 и для NaNO3 — 0,42.
3. «Вредный» азот никаким особо высоким мелассообразующим действием не отличается: соли глутаминовой кислоты и трозина, также бетаин дали значения m от 0,11 до 1,03. Это вполне согласуется и с заводской практикой: свекла, богатая «вредным» азотом, обычно дает мелассу низкой чистоты.
4. Сравнивая мелассовые коэффициенты различных катионов при одном и том же анионе (табл. 38), видим, что сильными меласcообразователями являются соли калия, немного слабее — соли натрия, весьма слабы как мелассообразователи — соли кальция.
Слабое мелассообразующее действие солей кальция обусловливает низкую чистоту меласс, получаемых при переработке испорченной свеклы, когда в мелассе накопляется много солей кальция. Этот результат согласуется также с теорией Дедка, хотя и далеко не точной, а лишь приближенной.
5. Мелассообразующее действие различных анионов (табл. 39 и рис. 167) характеризуется следующим убывающим рядом: ОН', СО", СН3СОО', Сl', глутаминовая кислота, тирозин, молочная кислота, кислые продукты разложения инвертного сахара известью, NO3'.
Щелочи — наиболее сильные мелассообразователи, очевидно, потому, что они образуют сахараты. Поэтому же столь сильно мелассообразующее действие карбонатов: они легко гидролизуются, а освобождающаяся щелочь дает сахарат. Вредное влияние щелочи на кристаллизацию сахарозы установлено и эмпирически практикой сахарного производства; за последнее время стремятся путем сульфитации доводить сироп перед увариванием почти до нейтральной реакции (лишь на крезоловый красный).
6. Несахара можно разбить на три группы:
- сильные мелассообразователи (m > 2,4; помещены в левом столбце табл. 38, в верхней его части — до горизонтальной черты): щелочи, карбонаты, ацетаты и хлориды щелочных металлов;
- средние мелассообразователи (m = 1,1/0,8; помещены в нижней части левого столбца табл. 38): бетаин, калиевые и натриевые соли аминокислот и молочной кислоты;
- слабые мелассообразователи (m < 0,8; помещены в правом столбце табл. 38): инвертный сахар и соли продуктов его щелочного разложения, все кальциевые соли всевозможных кислот и NaNO3.
Некоторые несахара последней группы оказались даже отрицательными мелассообразователями (некоторые соли кальция). Очевидно, их ионы весьма гидрофильны, связывают часть воды и высаливают сахарозу. Однако отрицательные мелассообразователи значительно повышают вязкость сахарных растворов (тоже вследствие их гидрофильности). Это требует снижения нормальных СВ мелассы, заставляет раскачивать последний утфель водой нише обычной нормы и растворять сахар.
В последнее время Т.П. Хвалковский в очень интересной и основательной работе дал новое определение мелассовых коэффициентов ряда несахаров с учетом изменения вязкости мелассы в присутствии этих несахаров. Он за основу определения нормальной чистоты мелассы до и после добавки несахаров принял нормальную вязкость мелассы ? = 44 пз (4,4 н*сек/м2), а не нормальные сухие вещества (r = 82). В остальном все делалось так же, как и в работе 3. А. Силиной. Работа выполнена с двумя разными мелассами. Средние значения полученных мелассовых коэффициентов приведены в табл. 40 и 41. В табл. 41 рядом с результатами Т.П. Хвалковского (m) приведены для сравнения и результаты 3.А. Силиной (m').
Конечно, как и следовало ожидать, результаты с учетом вязкости несколько отличаются от результатов, полученных 3. А. Силиной, т. е. без учета вязкости, особенно, для гидрофильных солей, связывающих воду и повышающих вязкость, получены коэффициенты m большего размера (для солей кальция). В остальном коэффициент m мало изменился.
Порядок влияния разных катионов и анионов остался прежним, остались в силе и все прочие выводы.
С первого взгляда может показаться, что определение мелассообразовательной способности можно бы выполнить гораздо проще: не брать для опытов никакой заводской мелассы, а готовить просто раствор сахарозы и исследуемого несахара и путем сгущения и кристаллизации доводить раствор до состояния нормальной мелассы. Но такой метод в действительности невозможен, так как при сгущении раствора начинает выкристаллизовываться не только сахароза, но и прибавленный несахар, что не позволяет повысить СВ до нормального rп; лишь в том случае, когда имеется много различных несахаров, причем количество каждого из них невелико, все несахара остаются в растворе и при больших концентрациях смеси, т. е. образуется меласса.
Наоборот, в проведенной работе ценно именно то обстоятельство, что мелассообразовательная способность отдельных несахаров определена в присутствии смеси других несахаров, т. е. в условиях, обычных для кристаллизации последнего утфеля на заводе. Таким образом, результаты имеют прямое производственное значение.
Можно было опасаться, что мелассообразовательная способность одного и того же несахара, но определенная экспериментально в среде, различных меласс, будет различна. Поэтому для опытов применялась не одна, а три различные мелассы с разных заводов; однако результаты получились близкими один к другому, что подтверждало правильность и надежность примененного метода.
Чтобы определения имели производственное значение, находили мелассообразовательную способность каждого несахара, так сказать, в условиях производственного мелассообразования. Для этого брали какую-нибудь мелассу и определяли для нее нормальную чистоту q0 и соответствующий мелассовый коэффициент
m0 = q0/100 — q0.
Затем прибавляли к той же мелассе некоторое количество испытуемого несахара, например NaCl, и вновь определяли для мелассы (уже с добавкой) нормальную чистоту, которая оказывалась уже не q0, a q1, и мелассовый коэффициент т1.
100 кг смешанного несахара мелассы (после добавления NaCl) связывают в мелассе 100 т, кг сахара. Но эти 100 кг несахара пусть содержат n кг добавленного несахара (NaCl добавлено по массе мелассы и поэтому п нам известно) и (100 — п) кг первоначальных несахаров мелассы. NaCl свяжет nm- кг сахара, где m — искомый мелассовый коэффициент NaCl; (100 — n) кг первоначальных несахаров свяжут (100 — n)m0 кг сахара.
Очевидно,
100m1 = nm + (100 — n)m0.
Отсюда
m = m0 + 100/n (m1 — m0).
Таким способом была определена мелассообразовательная или просто мелассовая способность 25 различных веществ. Каждое из определений повторялось трижды с различными мелассами из двух заводов (Рамонский и Олымский). Получены были сходящиеся результаты, которые, следовательно, мало зависят от качества мелассы, на фоне которой велось определение m. Средние результаты определений приведены в табл. 38.
Эти результаты позволяют сделать ряд выводов.
1. Нельзя приписать мелассообразовательное действие одному какому-либо несахару, так как каждый несахар оказывает свое влияние на образование мелассы.
2. Нельзя мелассообразующее действие приписать лишь катионам, например калию и натрию, так как большое значение имеют и анионы. Например, для солей одного и того же натрия, но с различными анионами, имеем совершенно различные коэффициенты мелассообразования: для NaOH — 4,61, для NaCl — 2,58 и для NaNO3 — 0,42.
3. «Вредный» азот никаким особо высоким мелассообразующим действием не отличается: соли глутаминовой кислоты и трозина, также бетаин дали значения m от 0,11 до 1,03. Это вполне согласуется и с заводской практикой: свекла, богатая «вредным» азотом, обычно дает мелассу низкой чистоты.
4. Сравнивая мелассовые коэффициенты различных катионов при одном и том же анионе (табл. 38), видим, что сильными меласcообразователями являются соли калия, немного слабее — соли натрия, весьма слабы как мелассообразователи — соли кальция.
Слабое мелассообразующее действие солей кальция обусловливает низкую чистоту меласс, получаемых при переработке испорченной свеклы, когда в мелассе накопляется много солей кальция. Этот результат согласуется также с теорией Дедка, хотя и далеко не точной, а лишь приближенной.
5. Мелассообразующее действие различных анионов (табл. 39 и рис. 167) характеризуется следующим убывающим рядом: ОН', СО", СН3СОО', Сl', глутаминовая кислота, тирозин, молочная кислота, кислые продукты разложения инвертного сахара известью, NO3'.
Щелочи — наиболее сильные мелассообразователи, очевидно, потому, что они образуют сахараты. Поэтому же столь сильно мелассообразующее действие карбонатов: они легко гидролизуются, а освобождающаяся щелочь дает сахарат. Вредное влияние щелочи на кристаллизацию сахарозы установлено и эмпирически практикой сахарного производства; за последнее время стремятся путем сульфитации доводить сироп перед увариванием почти до нейтральной реакции (лишь на крезоловый красный).
6. Несахара можно разбить на три группы:
- сильные мелассообразователи (m > 2,4; помещены в левом столбце табл. 38, в верхней его части — до горизонтальной черты): щелочи, карбонаты, ацетаты и хлориды щелочных металлов;
- средние мелассообразователи (m = 1,1/0,8; помещены в нижней части левого столбца табл. 38): бетаин, калиевые и натриевые соли аминокислот и молочной кислоты;
- слабые мелассообразователи (m < 0,8; помещены в правом столбце табл. 38): инвертный сахар и соли продуктов его щелочного разложения, все кальциевые соли всевозможных кислот и NaNO3.
Некоторые несахара последней группы оказались даже отрицательными мелассообразователями (некоторые соли кальция). Очевидно, их ионы весьма гидрофильны, связывают часть воды и высаливают сахарозу. Однако отрицательные мелассообразователи значительно повышают вязкость сахарных растворов (тоже вследствие их гидрофильности). Это требует снижения нормальных СВ мелассы, заставляет раскачивать последний утфель водой нише обычной нормы и растворять сахар.
В последнее время Т.П. Хвалковский в очень интересной и основательной работе дал новое определение мелассовых коэффициентов ряда несахаров с учетом изменения вязкости мелассы в присутствии этих несахаров. Он за основу определения нормальной чистоты мелассы до и после добавки несахаров принял нормальную вязкость мелассы ? = 44 пз (4,4 н*сек/м2), а не нормальные сухие вещества (r = 82). В остальном все делалось так же, как и в работе 3. А. Силиной. Работа выполнена с двумя разными мелассами. Средние значения полученных мелассовых коэффициентов приведены в табл. 40 и 41. В табл. 41 рядом с результатами Т.П. Хвалковского (m) приведены для сравнения и результаты 3.А. Силиной (m').
Конечно, как и следовало ожидать, результаты с учетом вязкости несколько отличаются от результатов, полученных 3. А. Силиной, т. е. без учета вязкости, особенно, для гидрофильных солей, связывающих воду и повышающих вязкость, получены коэффициенты m большего размера (для солей кальция). В остальном коэффициент m мало изменился.
Порядок влияния разных катионов и анионов остался прежним, остались в силе и все прочие выводы.
С первого взгляда может показаться, что определение мелассообразовательной способности можно бы выполнить гораздо проще: не брать для опытов никакой заводской мелассы, а готовить просто раствор сахарозы и исследуемого несахара и путем сгущения и кристаллизации доводить раствор до состояния нормальной мелассы. Но такой метод в действительности невозможен, так как при сгущении раствора начинает выкристаллизовываться не только сахароза, но и прибавленный несахар, что не позволяет повысить СВ до нормального rп; лишь в том случае, когда имеется много различных несахаров, причем количество каждого из них невелико, все несахара остаются в растворе и при больших концентрациях смеси, т. е. образуется меласса.
Наоборот, в проведенной работе ценно именно то обстоятельство, что мелассообразовательная способность отдельных несахаров определена в присутствии смеси других несахаров, т. е. в условиях, обычных для кристаллизации последнего утфеля на заводе. Таким образом, результаты имеют прямое производственное значение.
Можно было опасаться, что мелассообразовательная способность одного и того же несахара, но определенная экспериментально в среде, различных меласс, будет различна. Поэтому для опытов применялась не одна, а три различные мелассы с разных заводов; однако результаты получились близкими один к другому, что подтверждало правильность и надежность примененного метода.