Температура плавления сахара

Температура плавления сахара

Примером наиболее распространенных в природе дисахаридов (олигосахаридом) является сахароза (свекловичный или тростниковый сахар).

Биологическая роль сахарозы

Наибольшее значение в питании человека имеет сахароза, которая в значительном количестве поступает в организм с пищей. Подобно глюкозе и фруктозе сахароза после расщепления ее в кишечнике быстро всасывается из желудочно-кишечного тракта в кровь и легко используется как источник энергии.

Важнейший пищевой источник сахарозы — сахар.

Строение сахарозы

Молекулярная формула сахарозы С12Н22О11 .

Сахароза имеет более сложное строение, чем глюкоза. Молекула сахарозы состоит из остатков молекул глюкозы и фруктозы в их циклической форме. Они соединены друг с другом за счет взаимодействия полуацетальных гидроксилов (1→2) -гликозидной связью, то есть свободный полуацетальный (гликозидный) гидроксил отсутствует:

Физические свойства сахарозы и нахождение в природе

Сахароза (обыкновенный сахар) – белое кристаллическое вещество, более сладкое, чем глюкоза, хорошо растворимое в воде.

Температура плавления сахарозы 160°C. При застывании расплавленной сахарозы образуется аморфная прозрачная масса – карамель.

Сахароза является весьма распространённым в природе дисахаридом, она встречается во многих фруктах, плодах и ягодах. Особенно много ее содержится в сахарной свёкле (16-21%) и сахарном тростнике (до 20%), которые и используются для промышленного производства пищевого сахара.

Содержание сахарозы в сахаре 99,5%. Сахар часто называют «носителем пустых калорий», так как сахар – это чистый углевод и не содержит других питательных веществ, таких, как, например, витамины, минеральные соли.

Химические свойства

Для сахарозы характерны реакции по гидроксильным группам.

1. Качественная реакция с гидроксидом меди (II)

Наличие гидроксильных групп в молекуле сахарозы легко подтверждается реакцией с гидроксидами металлов.

Видеоопыт «Доказательство наличия гидроксильных групп в сахарозе»

Если раствор сахарозы прилить к гидроксиду меди (II), образуется ярко-синий раствор сахарата меди (качественная реакция многоатомных спиртов):

2. Реакция окисления

Восстанавливающие дисахариды

Дисахариды, в молекулах которых сохраняется полуацетальный (гликозидный) гидроксил (мальтоза, лактозы), в растворах частично превращаются из циклических форм в открытые альдегидные формы и вступают в реакции, характерные для альдегидов: реагируют с аммиачным раствором оксида серебра и восстанавливают гидроксид меди (II) до оксида меди (I). Такие дисахариды называются восстанавливающими (восстанавливают Cu (OH)2 и Ag2O).

Реакция «серебряного зеркала»

Реакция с гидроксидом меди (II)

Невосстанавливающий дисахарид

Дисахариды, в молекулах которых нет полуацетального (гликозидного) гидроксила (сахароза) и которые не могут переходить в открытые карбонильные формы, называются невосстанавливающими (не восстанавливают Cu (OH)2 и Ag2O).

Сахароза, в отличие от глюкозы, не является альдегидом. Сахароза, находясь в растворе, не вступает в реакцию «серебряного зеркала» и при нагревании с гидроксидом меди (II) не образует красного оксида меди (I), так как не способна превращаться в открытую форму, содержащую альдегидную группу.

Видеоопыт «Отсутствие восстанавливающей способности сахарозы»

3. Реакция гидролиза

Для дисахаридов характерна реакция гидролиза (в кислой среде или под действием ферментов), в результате которой образуются моносахариды.

Сахароза способна подвергаться гидролизу (при нагревании в присутствии ионов водорода). При этом из одной молекулы сахарозы образуется молекула глюкозы и молекула фруктозы:

Видеоопыт «Кислотный гидролиз сахарозы»

Мальтоза и лактоза при гидролизе расщепляются на составляющие их моносахариды за счёт разрыва связей между ними (гликозидных связей):

Таким образом, реакция гидролиза дисахаридов является обратной процессу их образования из моносахаридов.

В живых организмах гидролиз дисахаридов происходит при участии ферментов.

Получение сахарозы

Сахарную свеклу или сахарный тростник превращают в тонкую стружку и помещают в диффузоры (огромные котлы), в которых горячая вода вымывает сахарозу (сахар).

Вместе с сахарозой в водный раствор переходят и другие компоненты (различные органические кислоты, белки, красящие вещества и др.). чтобы отделить эти продукты от сахарозы, раствор обрабатывают известковым молоком (гидроксидом кальция). В результате этого образуются малорастворимые соли, которые выпадают в осадок. Сахароза образует с гидроксидом кальция растворимый сахарат кальция С12Н22О11·CaO·2Н2О.

Для разложения сахарата кальция и нейтрализации избытка гидроксида кальция через раствор пропускают оксид углерода ( IV).

Выпавший в осадок карбонат кальция отфильтровывают, а раствор упаривают в вакуумных аппаратах. По мере образования кристалликов сахара отделяют с помощью центрифуги. Оставшийся раствор – меласса – содержит до 50% сахарозы. Его используют для производства лимонной кислоты.

Выделенную сахарозу очищают и обесцвечивают. Для этого ее растворяют в воде и полученный раствор фильтруют через активированный уголь. Затем раствор снова упаривают и кристаллизуют.

Применение сахарозы

Сахароза в основном используется как самостоятельный продукт питания (сахар), а также при изготовлении кондитерских изделий, алкогольных напитков, соусов. Ее используют в высоких концентрациях в качестве консерванта. Путем гидролиза из нее получают искусственный мёд.

Сахароза находит применение в химической промышленности. С помощью ферментации из нее получают этанол, бутанол, глицерин, левулиновую и лимонную кислоты, декстран.

В медицине сахарозу используют при изготовлении порошков, микстур, сиропов, в том числе для новорожденных детей (для придания сладкого вкуса или консервации).

Химические свойства

Сахар — это бытовое название сахарозы, которая входит в состав группы углеводов, дающих организму энергию. Она входит в группу дисахаридов. При воздействии на нее собственного фермента или кислоты происходит ее распад на глюкозу и фруктозу. Сахарозой богаты ягоды, плоды фруктов и овощей. Ей свойственны два состояния: кристаллическое (более устойчивое) и аморфное. Химические свойства сахара таковы:

  • он является важнейшим дисахаридом;
  • если нагреть его с раствором аммиака, он не даст эффекта, который называется «серебряное зеркало»;
  • если добавить гидроксид меди к сахарозе и нагреть его, то красный цвет оксида меди не появляется;
  • если к раствору сахарозы добавить несколько капель серной кислоты и нейтрализовать его щелочью, а затем нагреть с гидроксидом меди, то получится осадок красного цвета.

Полезные свойства белого сахара

Состав и наличие полезных веществ

В рафинаде нет никаких дополнительных микроэлементов, это результат собственно технологии рафинирования для получения максимально очищенного от любых примесей продукта. Белый сахар-песок содержит незначительное количество кальция, калия, натрия и железа.

Полезные свойства

Главная особенность белого сахара – это быстрое усваивание организмом человека. При попадании в кишечник сахароза распадается на фруктозу и глюкозу, которые, попадая в кровь, возмещают большую часть энергетических потерь. Энергия глюкозы обеспечивает метаболические процессы, как человека, так и животных. В печени при участии глюкозы формируются особые кислоты – глюкороновые и парные серые кислоты, обеспечивающие обезвреживание органом токсических веществ, поэтому при отравлениях или болезнях печени принимают внутрь сахар или вводят в кровь глюкозу.

Функционирование нашего мозга также полностью зависит от метаболизма глюкозы. Если принимаемая пища не дает организму нужное количество углеводов, он вынужден получать их, используя для их синтеза белок мышц человека, или белки других органов.

При недостатке сахара (глюкозы) тонус центральной нервной системы ухудшается, способность к концентрации внимания падает, ухудшается противостояние низким температурам. Белый сахар, будучи очень чистым продуктом, не влияет на микрофлору желудка и кишечника, не оказывает негативного воздействия на метаболизм. При умеренном употреблении не станет причиной ожирения, поэтому он даже безопасней фруктозы или искусственных препаратов-подсластителей. Сахар оказывает меньшую нагрузку на поджелудочную железу, чем рисовая каша, пшеничный хлеб, пиво, картофельное пюре. Сахар является хорошим консервантом, и наполнителем массы; без него не получится молочный десерт, пирожное, мороженое, спред, джем, желе и варенье. Белый сахар при нагреве образует карамель, которая применяется в пивоварении, соусах, газировках.

Читайте также  Как паять пластиковую трубу

Продукт обладает антидепрессантными свойствами – съеденный кусок торта, или просто кусочек рафинада способен снять раздражение, стресс, депрессивное состояние. При поступлении сахара поджелудочная железа производит инсулин, а он стимулирует появление гормона счастья – серотонина. Белый сахар не только готовый продукт, он еще и основа для целого ряда сладких продуктов – ароматизированных сахаров, коричневого, быстрорастворимого и мягкого сахара, сиропов, жидкого и помадного сахара.

Опасные свойства белого сахара

При неумеренном употреблении сахара в чистом виде, также в составе сладостей и газировок, организм не справляется с его полной переработкой и вынужден распределять его по клеткам, что проявляется в виде жира. При этом после «распределения» уровень сахара естественно понижается, организм снова посылает сигнал о том, что он голоден.

Избыточный вес – частая проблема любителей сладкой пищи в больших количествах. Регулярно-высокий уровень сахара в крови способен привести к возникновению сахарного диабета, так как поджелудочная железа перестает вырабатывать нужное количество инсулина. Если диабетик прекратит соблюдать строгую диету, будет бесконтрольно употреблять сладости, последствия могут быть фатальными.

При усвоении рафинированного сахара организм активно расходует кальций. Быстрый распад сахара начинается еще во рту человека, что провоцирует появление кариеса. Особенно опасны современные газировки, где количество сахара просто огромно. Для недопущения потребления сахара в избыточных количествах желательно изучать этикетки товаров в магазинах, отказаться от сладких газировок и добавления в чай или кофе больших порций белого сахара-песка или рафинада.

Небольшое видео о производстве белого сахара.

Физические свойства

Сахароза прекрасно растворяется в воде. Если ее температура повышается, то увеличивается и растворяемость. Попадая в этиловый спирт, она не изменяет своего состояния. Но в этаноле вещество растворяется быстро, а в метаноле – не очень. Свойства сахара и соли отличаются. Но оба вещества обладают способностью растворяться в воде.

Температура плавления сахара составляет 160 градусов. При ее понижении сахароза разлагается. Образуется карамель, которая представляет собой сложное вещество, имеющее горький вкус и бурый цвет. Температура плавления сахара и других веществ является важной физической величиной. Как правило, его растворяют для приготовления сладких десертов.

Получение

Сахароза – наиболее распространённый в природе углевод. Соединение входит в состав фруктов, ягод, листьев растений. Большое количество готового вещества содержится в свёкле и сахарном тростнике. Поэтому сахарозу не синтезируют, а выделяют с помощью физического воздействия, вываривания и очищения.

Рис. 2. Сахарный тростник.

Свёклу или сахарный тростник мелко натирают и помещают в большие котлы с горячей водой. Сахароза вымывается, образуя сахарный раствор. В нём присутствуют различные примеси – красящие пигменты, белки, кислоты. Чтобы отделить сахарозу, в раствор добавляют гидроксид кальция Ca(OH)2. В результате образуется осадок и сахарат кальция С12Н22О11·CaO·2Н2О, через который пропускают диоксид углерода (углекислый газ). В осадок выпадает карбонат кальция, а оставшийся раствор выпаривают до образования кристалликов сахара.

Получение сахарозы из сахарного клена:

Сахарозу из сахарного клена получают в восточных провинциях Канады.

В феврале-марте ствол сахарного клена просверливают. Из отверстий вытекает кленовый сок, который собирают. Он содержит до 3 % сахарозы.

Кленовый сок выпаривают, получая «кленовый сироп». Далее «кленовый сироп» очищают гидроксидом кальция и углекислым газом, выпаривают на вакуумных аппаратах, подвергают дополнительной очистке и отбеливанию, тем самым получая готовый продукт – сахар.

Физические свойства

Основные физические характеристики вещества:

  • молекулярная масса – 342 г/моль;
  • плотность – 1,6 г/см3;
  • температура плавления – 186°С.

Рис. 3. Кристаллы сахара.

Если расплавленное вещество продолжить нагревать, сахароза начнёт разлагаться с изменением окраски. При застывании расплавленной сахарозы образуется карамель – аморфное прозрачное вещество. В 100 мл воды при нормальных условиях можно растворить 211,5 г сахара, при 0°С – 176 г, при 100°С – 487 г. В 100 мл этанола при нормальных условиях сахар можно растворить только 0,9 г сахара.

Попадая в кишечник животных и человека, сахароза под действием ферментов быстро распадается на моносахариды.

Почему свойства веществ различны?

Мы знаем очень много разных веществ: соль, мел, сахар, воду, медь, железо, спирт, уксус и так далее. Различаем эти вещества по внешнему виду, вкусу, запаху и другим характерным признакам, свойствам. Возникает вопрос: почему свойства веществ различны? Почему, например, спирт легко воспламеняется, а вода не горюча? Почему сахар обугливается при нагревании, а соль – нет?

Если бы мы могли рассматривать молекулы увеличенными в десятки миллионов раз, то увидели бы, что молекулы, как они ни малы, построены, в свою очередь, из еще меньших частиц – атомов. Атомы, составляющие молекулу, тесно соединены между собой и расположены в определенном порядке.

Способы плавления

Способов плавления двавнешний и внутренний. Каждый из способов по своему эффективен. Во время применений внешнего способа плавления, на металл или сплав воздействуют теплом с наружи, на пример в печи. А в случае с внутренним, через металл пропускается высокий разряд электрического тока или воздействуют электромагнитным полем.

На фото индукционный электромагнитный нагреватель металла для кузнечного дела.