Виробництво цукру та застосування сахарози

САХАРОЗА

ДИСАХАРИДИ

Дисахариди – це вуглеводи, молекули яких складаються з двох залишків моносахаридів, які сполучені за рахунок взаємодії гідроксильних груп. До найважливіших дисахаридів належать сахароза, мальтоза, лактоза. Їх загальна формула С₁₂Н₂₂О_11. Будова молекули сахарози має вигляд:

залишок залишок

α – глюкози β - глюкози

Сахароза у вигляді тростинного цукру була відома з давніх-давен, її використовували як лікувальний засіб. У Європі цукор з’явився у XVI столітті; а з цукрового буряку вперше був виділений у середині XVIII столітті. Доведено, що середньорічна потреба людини в цукрі становить близько 30 кг. Оскільки сахароза – цінний харчовий продукт, її добувають у великій кількості. Світове виробництво цукру перевищує 50 млн. тонн на рік. Україна виробляє кілька мільйонів тонн цукру на рік із цукрового буряку.

ВЛАСТИВОСТІ САХАРОЗИ

Фізичні властивості

Сахароза – безбарвна кристалічна речовина, солодка на смак, добре розчинна у воді. Під час нагрівання до 190 – 200⁰С кристали плавляться, розплавлена маса після застигання утворює карамель.

Хімічні властивості

У структурі молекули сахарози немає альдегідної групи, це підтверджується експериментально: сахароза не дає реакції "срібного дзеркала'' Альдегідна група залишку глюкози блокована зв'язком із залишком молекули фруктози. Під час розчинення сахарози альдегідна форма глюкози не може утворитись, тому реакція відновлення за альдегідною групою не відбувається.

1. При гідролізі сахароза утворює глюкозу та фруктозу під дією неорганічних кислот (H₂SO₄):

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О → С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆

Сахароза Глюкоза Фруктоза

2. Сахароза окислюється:

С₁₂Н₂₂О₁₁ + 12О₂ → 12СО₂ ↑+ 11Н₂О

Сахароза містить вісім гідроксильних груп і, як будь-який спирт, здатна утворювати алканоляти (сахарати), але за участю максимально трьох спиртових груп.

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Са(ОН)₂ — С₁₂Н₂₂О₁₁ · СаО + Н₂О

Кальцій сахарат

Особливо важливі сахарати кальцію, оскільки цей процес використовують під час промислового виробництва цукру.

8.3. ПОЛІСАХАРИДИ

Крохмаль і целюлоза належать до полісахаридів. Полісахариди — це речовини, в результаті повного гідролізу яких утворюються моносахариди. Загальна формула полісахаридів — (С₆Н₁₀О₅)_n.

Крохмалем називається суміш двох полісахаридів, які складаються з залишків циклічної α-глюкози. Мономером крохмалю є α- глюкоза:

α-глюкоза ланка α-глюкози структурна ланка крохмалю

Целюлозаскладається з більшої кількості залишків глюкози (молекулярна маса целюлози – від 400 000 до 2 000 000), ніж крохмаль, і має велику молярну масу.

Молекули целюлози мають лінійну будову, внаслідок чого вона легко утворює волокна. Ланцюги целюлози побудовані з залишків β- глюкози та мають лінійну будову.

,

β-глюкоза ланка β-глюкози структурна ланка целюлози

ВЛАСТИВОСТІ КРОХМАЛЮ ТА ЦЕЛЮЛОЗИ

Фізичні властивості

Крохмаль — позбавлений смаку білий порошок, нерозчинний у холодній воді; у гарячій воді набрякає, утворюючи клейстер.Крохмаль — запасна поживна речовина рослин, є одним з продуктів фотосинтезу. Найбагатіші крохмалем зерна злаків: рису до 86 %, пшениці — до 75 %, кукурудзи — до 72 %, а також бульби картоплі — до 24 %.

Целюлоза — біла тверда речовина, нерозчинна у воді і більшості органічних розчинників, набухає у воді дуже повільно. Ізцелюлози складаються стінки рослинних клітин. У деревині міститься до 60 % целюлози, у ваті й фільтрувальному папері — до 90 %. Целюлоза – аморфна волокниста речовина, нерозчинна в воді та органічних розчинниках. Не плавиться, але при нагріванні до 300^о С розкладається.

Хімічні властивості крохмалю

1. Гідроліз. У результаті дії ферментів або під час нагрівання з кислотами (каталізатор — іони Гідрогену) крохмаль піддається гідролізу:

(C₆H₁₀O₅)_n(крохмаль) + nH₂O nC₆H₁₂O₆(глюкоза)

Процес повного гідролізу є поетапний:

(C₆H₁₀O₅)_n(крохмаль) (C₆H₁₀O₅)_m(декстрини (m<n)) → xC₁₂H₂₂O₁₁(мальтоза) → nC₆H₁₂O₆(глюкоза)

Накопичений рослинами крохмаль розщеплюється під дією ферментів. Декстрини мають меншу молекулярну масу, ніж крохмаль. Це має місце при приготуванні їжі: варіння та смаження картоплі, випікання хліба, прасування накрохмаленої білизни. Декстрини легше, ніж крохмаль засвоюються організмом. Суміш продуктів часткового гідролізу (декстринів і глюкози) називають патокою.

2. Якісна реакція на крохмаль. Сполука крохмалю з йодом має характерне синє забарвлення.

а – амілоза б – амілопектин

Крохмаль – неоднорідна речовина, а суміш полімерів двох типів: амілози (25 %) та

амілопектину (75 %). Амілоза має лінійні молекули, амілопектин – розгалужені. Молекули амілози, що входить до окладу крохмалю скручуються у спіралі, всередину яких можуть потрапити, як у пастку, молекули сторонніх речовин. Урезультаті утворюються сполуки за типом «гість – господар». Саме таким зв’язком пояснюють взаємодію йоду з крохмалем. За допомогою цієї реакції можна контролювати перебіг процесу гідролізу крохмалю. Зі зменшенням кількості молекул крохмалю синє забарвлення поступово переходить у червоне і врешті-решт зникає.

Хімічні властивості целюлози

1. Горіння:

(С₆Н₁₀О₅)n + 6nO₂ → 6nCO₂ + 5nH₂O

2. Розклад. У результаті нагрівання деревини без доступу повітря відбувається розкладання целюлози з утворенням деревного вугілля, метанолу та інших цінних оксигеновмісних сполук.

(С₆Н₁₀О₅)n Деревне вугілля, вода, оксигеновмісні органічні сполуки (метанол,

ацетон, оцтова кислота та ін.).

2. Також, як і крохмаль, піддається гідролізу під час нагрівання з розбавленими розчинами кислот і перетворюється на глюкозу:

(С₆Н₁₀О₅)_n + nH₂O → (С₆Н₁₂О₆)_n (глюкоза)

В органах травлення жуйних тварин і термітів під впливом ферментів відбуваються гідроліз клітковини і засвоєння продуктів гідролізу. В організмі людини целюлоза, спожита з рослинною їжею, не гідролізує, отже, не засвоюється. Целюлоза зазнає часткового гідролізу в результаті силосування соломи, кукурудзи тощо, такі продукти є цінним кормом для сільськогосподарських тварин.

3. Вступає в реакцію естерифікації з кислотами.

Естер целюлози – триацетат [С₆Н₇О₂(ОСОСН₃)₃]_n добувають обробкою целюлози оцтовим ангідридом. На відміну від целюлози її триацетат розчиняється в органічних розчинниках, тому з целюлози можна виробляти волокна і плівку:

Унаслідок взаємодії целюлози з нітратною кислотою утворюється целюлоза тринітрат, або піроксилін. Це вибухова речовина, її використовують для виробництва бездимного пороху:

+ 3nH₂O

Суміш моно- і динітрату целюлози є основою для виготовлення колодію (використовують у медицині для заклеювання невеликих ран), нітролаків, целулоїду Останній відомий як перша в історії пластмаса.

Дата добавления: 2014-01-04