Растворимость извести в сахарных растворах
26-05-2017, 20:07
Для очистки диффузионного сока от примесей наиболее важное значение имеет растворимость извести. Чем больше извести растворяется в соке, тем выше активная щелочность и быстрее протекают химические реакции.
В табл. 5 показана растворимость извести (в виде известкового молока) в воде и в сахарных растворах при разных температурах. Известь в воде растворяется плохо. Повышение температуры отрицательно влияет на ее растворимость. Большая растворимость извести в сахарных растворах обусловлена образованием сахарата кальция (полусахарата), в котором на одни ион двухвалентного кальция приходится два остатка молекул сахарозы:
В образовании сахарата кальция участвует лишь часть растворенной сахарозы. Если бы вся сахароза вступила в эту реакцию, то при ее молекулярной массе 342 и эквивалентной массе оксида кальция 28 (молекулярная масса СаО, деленная пополам), например, в 10%-ном растворе сахарозы при 80 °С растворилось бы (10*28)/342=0,82 % СаО. В действительности в этих условиях растворяется только 0,185% СаО (см. табл. 5).
Реакция образования сахарата кальция идет неполно, так как является обратимой: сахарат кальция легко гидролизуется (присоединяет воду) и вновь дает гидроксид кальция [Са(ОН)2] и сахарозу. Поэтому в сахарном растворе всегда находится смесь гидроксида кальция, сахарозы, сахарата и воды. Количество каждого из них зависит от соотношения действующих масс и температуры. С повышением температуры гидролиз сахарата кальция увеличивается, образуется Са(ОН)2, в результате чего избыток его выпадает в осадок. Аналогичный процесс протекает и при уменьшении концентрации сахарозы в растворе.
Следовательно, в рассматриваемой системе существует подвижное равновесие между гидроксидом кальция в осадке и в растворе, а также между сахаратом кальция и продуктами его гидролиза — сахарозой и Са(ОН)2.
Пример. Содержание сахарозы 10%, температура 80 °С. Вычислить количественное соотношение извести и сахарозы в свободном состоянии и связанном (с сахаратом кальция).
В чистой воде при 80 °С растворено 0,068 % СаО. В насыщенном известью 10%-иом сахарном растворе в свободном состоянии ее будет столько же, но в общем растворяется 0,185 % СаО.
Следовательно, можно считать, что в растворе в виде сахарата кальция находится 0,185-0,068=0,117 % извести, которая удерживает (0,117*342)/28=1,43 % сахарозы. Тогда не связанной в сахараты свободной сахарозы в растворе будет 10—1,43=8,570 %.
На дефекации активно действует только свободная, не связанная в сахараты известь. Поэтому в растворах различают активную и суммарную щелочность. Активная щелочность характеризуется наличием в растворе свободной извести, т. е. тем количеством, которое растворено в чистой воде. Суммаркая щелочность характеризуется суммой свободной извести и извести в виде сахаратов.
Обычно в насыщенных известью растворах независимо от содержания сахарозы pH остается неизменным (12,2—12,3 при 20 °С).
Растворимость извести зависит также от того, в какой форме она растворяется: в виде оксида кальция, гидроксида кальция или известкового молока.
Негашеная известь (СаО), получающаяся при обжиге известняка, имеет губчатую структуру, высокодисперсна и поэтому обладает большей растворимостью по сравнению с другими формами. В известковом молоке содержатся более крупные частицы, а частицы гидроксида кальция занимают среднее положение. Следовательно, с увеличением размера частиц осадка растворимость извести уменьшается.
Максимальная растворимость извести наблюдается в первые 5—10 мин смешивания ее с водой. При более длительном перемешивании смеси происходит перекристаллизация извести (мелкие кристаллы растворяются, а крупные растут за их счет), частицы ее укрупняются и растворимость падает. Но этот процесс протекает довольно медленно.
Если растворять известь при температуре, например, 40 °С и затем нагревать раствор до 80 °С, то извести в нем будет растворено больше, чем при растворении ее в растворе, предварительно нагретом до 80 °С. Это связано с тем, что при нагревании известкового раствора от 40 до 80 °С, хотя растворимость извести и снижается, но избыток ее выпадает в осадок только частично, т. е. образуется пересыщенный раствор.
Поэтому при горячей основной дефекации, когда известковое молоко добавляется к диффузионному соку при 85—90 °С, в растворе удерживается 0,20—0,25 % СаО. А при холодно-горячей дефекации, когда известковое молоко добавляется к соку при 40—45 °С, а затем сок нагревается до 85—90 °С, содержание растворенной извести больше в 2—3 раза.
В табл. 5 показана растворимость извести (в виде известкового молока) в воде и в сахарных растворах при разных температурах. Известь в воде растворяется плохо. Повышение температуры отрицательно влияет на ее растворимость. Большая растворимость извести в сахарных растворах обусловлена образованием сахарата кальция (полусахарата), в котором на одни ион двухвалентного кальция приходится два остатка молекул сахарозы:
В образовании сахарата кальция участвует лишь часть растворенной сахарозы. Если бы вся сахароза вступила в эту реакцию, то при ее молекулярной массе 342 и эквивалентной массе оксида кальция 28 (молекулярная масса СаО, деленная пополам), например, в 10%-ном растворе сахарозы при 80 °С растворилось бы (10*28)/342=0,82 % СаО. В действительности в этих условиях растворяется только 0,185% СаО (см. табл. 5).
Реакция образования сахарата кальция идет неполно, так как является обратимой: сахарат кальция легко гидролизуется (присоединяет воду) и вновь дает гидроксид кальция [Са(ОН)2] и сахарозу. Поэтому в сахарном растворе всегда находится смесь гидроксида кальция, сахарозы, сахарата и воды. Количество каждого из них зависит от соотношения действующих масс и температуры. С повышением температуры гидролиз сахарата кальция увеличивается, образуется Са(ОН)2, в результате чего избыток его выпадает в осадок. Аналогичный процесс протекает и при уменьшении концентрации сахарозы в растворе.
Следовательно, в рассматриваемой системе существует подвижное равновесие между гидроксидом кальция в осадке и в растворе, а также между сахаратом кальция и продуктами его гидролиза — сахарозой и Са(ОН)2.
Пример. Содержание сахарозы 10%, температура 80 °С. Вычислить количественное соотношение извести и сахарозы в свободном состоянии и связанном (с сахаратом кальция).
В чистой воде при 80 °С растворено 0,068 % СаО. В насыщенном известью 10%-иом сахарном растворе в свободном состоянии ее будет столько же, но в общем растворяется 0,185 % СаО.
Следовательно, можно считать, что в растворе в виде сахарата кальция находится 0,185-0,068=0,117 % извести, которая удерживает (0,117*342)/28=1,43 % сахарозы. Тогда не связанной в сахараты свободной сахарозы в растворе будет 10—1,43=8,570 %.
На дефекации активно действует только свободная, не связанная в сахараты известь. Поэтому в растворах различают активную и суммарную щелочность. Активная щелочность характеризуется наличием в растворе свободной извести, т. е. тем количеством, которое растворено в чистой воде. Суммаркая щелочность характеризуется суммой свободной извести и извести в виде сахаратов.
Обычно в насыщенных известью растворах независимо от содержания сахарозы pH остается неизменным (12,2—12,3 при 20 °С).
Растворимость извести зависит также от того, в какой форме она растворяется: в виде оксида кальция, гидроксида кальция или известкового молока.
Негашеная известь (СаО), получающаяся при обжиге известняка, имеет губчатую структуру, высокодисперсна и поэтому обладает большей растворимостью по сравнению с другими формами. В известковом молоке содержатся более крупные частицы, а частицы гидроксида кальция занимают среднее положение. Следовательно, с увеличением размера частиц осадка растворимость извести уменьшается.
Максимальная растворимость извести наблюдается в первые 5—10 мин смешивания ее с водой. При более длительном перемешивании смеси происходит перекристаллизация извести (мелкие кристаллы растворяются, а крупные растут за их счет), частицы ее укрупняются и растворимость падает. Но этот процесс протекает довольно медленно.
Если растворять известь при температуре, например, 40 °С и затем нагревать раствор до 80 °С, то извести в нем будет растворено больше, чем при растворении ее в растворе, предварительно нагретом до 80 °С. Это связано с тем, что при нагревании известкового раствора от 40 до 80 °С, хотя растворимость извести и снижается, но избыток ее выпадает в осадок только частично, т. е. образуется пересыщенный раствор.
Поэтому при горячей основной дефекации, когда известковое молоко добавляется к диффузионному соку при 85—90 °С, в растворе удерживается 0,20—0,25 % СаО. А при холодно-горячей дефекации, когда известковое молоко добавляется к соку при 40—45 °С, а затем сок нагревается до 85—90 °С, содержание растворенной извести больше в 2—3 раза.