Химические свойства сахарозы
9-05-2017, 14:57
Сахароза не содержит свободных альдегидных и кетонных групп, поэтому является невосстанавливающим сахаром. Она является слабой кислотой с величиной константы диссоциации примерно такого же порядка, как и воды.
С гидроксидами щелочных металлов сахароза образует соединения типа алкоголятов, с гидроокисью кальция - сахараты. От наличия этих соединений в растворе зависит их величина рН.
С щелочными металлами К и Na сахароза образует комлексные соединения, из которых она труднее кристаллизуется, и это приводит к образованию мелассы.
С кальцием сахароза образует монокальциевый и дикальциевый сахараты, которые хорошо растворимы в воде и легко разрушаются при гидролизе. Трехкальциевый сахарат плохо растворим в воде, хорошо отделяется при фильтровании. На образовании трехкалышевого сахарата основан метод Стеффена сепарации сахара из мелассы. (Взаимодействие сахарозы с известью более подробно будет рассмотрено в разделе «Очистка сока».)
С наличием в молекуле сахарозы большого количества гидроксильных групп связано образование ее комплексных соединений, например с гидроксидом железа и др. Как уже упоминалось, подобные соединения сахароза образует с некоторыми солями, которые можно выделить в твердом виде (например с NaCl, KCL, NaBr). Эти свойства сахарозы важны с точки зрения включения несахаров в растущий кристалл и мелассообразования.
Гидролиз сахарозы. В водных растворах сахароза подвержена гидролизу. Гидролиз сахарозы может протекать под действием ферментов (инвертазы), действием ионов Н+ и ОН-.
По данным А.Р. Сапронова и Р.А. Колчевой, сахароза наиболее устойчива в интервале рН 7,2...8,5. При минимальном значении рН каталитическое действие ионов Н+ и ОН- на сахарозу минимальное, и термохимические потери в этом случае минимальны. Ими предложено уравнение для определения константы скорости разложения сахарозы в интервале рН от 0 до 12 и температур от 20 до 140°С.
Согласно данным С.Е. Харина, минимальное значение величины рН термохимического разложения сахарозы в интервале температур 20...140°С может колебаться от 7,0 до 9,0.
К. Буковым в последнее время уточнены значения рН минимального разложения сахарозы в интервале температур 65...130?С. Полученные им значения приведены в табл. 14.
Величина рН среды жидких продуктов, обеспечивающих минимальную константу скорости разложения сахарозы, колеблется около 8. Эта величина существенно не зависит от чистоты продукта. Так, по данным С.Е. Харина, при изменении чистоты продукта от 60 до 90 % минимальное распавшееся количество оказывается при рН 8,0. Чистота продукта существенно влияет на количество разлагающейся сахарозы. С понижением чистоты потери сахарозы возрастают и притом существенно. Согласно приводимым С.Е. Хариным данным, например, при Ч = 90 % и рН 6,05 количество разложившейся сахарозы примерно в 3 раза меньше, чем при тех же условиях, но при Ч = 60%.
Минимальное значение величины рН термохимического разложения сахарозы при тех же значениях температуры зависит от концентрации сахарозы в растворе. По экспериментальным данным, в сахарсодержащих растворах с концентрацией сухих веществ более 50% величина рН минимального разложения сахарозы смещается в область более высоких значений и колеблется около рН 9,0. Последнее связано с тем, что в концентрированных сахарсодержащих растворах большее количество сахарозы находится в виде комплексов с щелочными соединениями.
Вследствие указанного выше, кривые lgK, в зависимости от рН и температуры, имеют несколько отличный характер от аналогичных зависимостей для жидких растворов. И.Ф. Бугаенко на основании компьютерной обработки экспериментальных данных разложения сахарозы в концентрированных сахарсодержащих растворах получил соответствующее уравнение, позволяющее рассчитывать потери сахарозы в зависимости от величины рН и температуры. С помощью указанного уравнения проводится определение потерь сахарозы от термического разложения при переработке тростникового сахара-сырца.
Аморфная сахароза. Сахароза может быть получена как в виде кристаллического, так и некристаллического (аморфного) твердого вещества.
Твердые вещества, в которых частички расположены в беспорядке, подобно тому, как это наблюдается в жидкости или газе, называют аморфными. «Аморфный» в переводе с греческого дословно означает «бесформенный».
Такое название некристаллические вещества получили потому, что им от природы не свойственна многогранная форма.
Аморфные твердые вещества и жидкости по своему строению занимают промежуточное положение между кристаллами и газами: расположение частиц в них гораздо менее правильно, чем в кристаллах, но все же оно не так хаотично, как в газах.
Аморфную сахарозу можно получить путем быстрого охлаждения расплава сахарозы. Если охлаждение расплава сахарозы и его затвердевание происходит медленно, то образуются кристаллы.
В жидком расплаве частички движутся совершенно беспорядочно. При медленном остывании они постепенно выстраиваются в плоские сетки, трехмерные решетки, что приводит к образованию кристаллов. С течением времени аморфные вещества превращаются в кристаллические. У сахара этот процесс идет в течение нескольких месяцев.
С гидроксидами щелочных металлов сахароза образует соединения типа алкоголятов, с гидроокисью кальция - сахараты. От наличия этих соединений в растворе зависит их величина рН.
С щелочными металлами К и Na сахароза образует комлексные соединения, из которых она труднее кристаллизуется, и это приводит к образованию мелассы.
С кальцием сахароза образует монокальциевый и дикальциевый сахараты, которые хорошо растворимы в воде и легко разрушаются при гидролизе. Трехкальциевый сахарат плохо растворим в воде, хорошо отделяется при фильтровании. На образовании трехкалышевого сахарата основан метод Стеффена сепарации сахара из мелассы. (Взаимодействие сахарозы с известью более подробно будет рассмотрено в разделе «Очистка сока».)
С наличием в молекуле сахарозы большого количества гидроксильных групп связано образование ее комплексных соединений, например с гидроксидом железа и др. Как уже упоминалось, подобные соединения сахароза образует с некоторыми солями, которые можно выделить в твердом виде (например с NaCl, KCL, NaBr). Эти свойства сахарозы важны с точки зрения включения несахаров в растущий кристалл и мелассообразования.
Гидролиз сахарозы. В водных растворах сахароза подвержена гидролизу. Гидролиз сахарозы может протекать под действием ферментов (инвертазы), действием ионов Н+ и ОН-.
По данным А.Р. Сапронова и Р.А. Колчевой, сахароза наиболее устойчива в интервале рН 7,2...8,5. При минимальном значении рН каталитическое действие ионов Н+ и ОН- на сахарозу минимальное, и термохимические потери в этом случае минимальны. Ими предложено уравнение для определения константы скорости разложения сахарозы в интервале рН от 0 до 12 и температур от 20 до 140°С.
Согласно данным С.Е. Харина, минимальное значение величины рН термохимического разложения сахарозы в интервале температур 20...140°С может колебаться от 7,0 до 9,0.
К. Буковым в последнее время уточнены значения рН минимального разложения сахарозы в интервале температур 65...130?С. Полученные им значения приведены в табл. 14.
Величина рН среды жидких продуктов, обеспечивающих минимальную константу скорости разложения сахарозы, колеблется около 8. Эта величина существенно не зависит от чистоты продукта. Так, по данным С.Е. Харина, при изменении чистоты продукта от 60 до 90 % минимальное распавшееся количество оказывается при рН 8,0. Чистота продукта существенно влияет на количество разлагающейся сахарозы. С понижением чистоты потери сахарозы возрастают и притом существенно. Согласно приводимым С.Е. Хариным данным, например, при Ч = 90 % и рН 6,05 количество разложившейся сахарозы примерно в 3 раза меньше, чем при тех же условиях, но при Ч = 60%.
Минимальное значение величины рН термохимического разложения сахарозы при тех же значениях температуры зависит от концентрации сахарозы в растворе. По экспериментальным данным, в сахарсодержащих растворах с концентрацией сухих веществ более 50% величина рН минимального разложения сахарозы смещается в область более высоких значений и колеблется около рН 9,0. Последнее связано с тем, что в концентрированных сахарсодержащих растворах большее количество сахарозы находится в виде комплексов с щелочными соединениями.
Вследствие указанного выше, кривые lgK, в зависимости от рН и температуры, имеют несколько отличный характер от аналогичных зависимостей для жидких растворов. И.Ф. Бугаенко на основании компьютерной обработки экспериментальных данных разложения сахарозы в концентрированных сахарсодержащих растворах получил соответствующее уравнение, позволяющее рассчитывать потери сахарозы в зависимости от величины рН и температуры. С помощью указанного уравнения проводится определение потерь сахарозы от термического разложения при переработке тростникового сахара-сырца.
Аморфная сахароза. Сахароза может быть получена как в виде кристаллического, так и некристаллического (аморфного) твердого вещества.
Твердые вещества, в которых частички расположены в беспорядке, подобно тому, как это наблюдается в жидкости или газе, называют аморфными. «Аморфный» в переводе с греческого дословно означает «бесформенный».
Такое название некристаллические вещества получили потому, что им от природы не свойственна многогранная форма.
Аморфные твердые вещества и жидкости по своему строению занимают промежуточное положение между кристаллами и газами: расположение частиц в них гораздо менее правильно, чем в кристаллах, но все же оно не так хаотично, как в газах.
Аморфную сахарозу можно получить путем быстрого охлаждения расплава сахарозы. Если охлаждение расплава сахарозы и его затвердевание происходит медленно, то образуются кристаллы.
В жидком расплаве частички движутся совершенно беспорядочно. При медленном остывании они постепенно выстраиваются в плоские сетки, трехмерные решетки, что приводит к образованию кристаллов. С течением времени аморфные вещества превращаются в кристаллические. У сахара этот процесс идет в течение нескольких месяцев.