Определение теплофизических параметров процесса окисления железорудных материалов (стр. 3 )

Цель: сравнить эффективность процесса осахаривания крах-мала при разных режимах его проведения.

Осахариванием крахмала называют процесс его гидролитическо-го расщепления до ди - и моносахаридов. Крахмал является полисахаридом, состоящим из молекул  б - глюкозы, связанных между собой б - 1,4 связью.  Схема гидролиза крахмала имеет следующий вид:

(С6Н10О5)n → (С6Н10О5)m →(C12H22O11) → C6H10O6

крахмал  декстрины  мальтоза  глюкоза

Управляя глубиной гидролиза крахмала, можно получить продукты питания с заданным содержанием сахаров.

Химический гидролиз крахмала проходит очень медленно, поэтому его проводят при повышенных температурах в присутствии катализатора, которым является кислота. Скорость осахаривания зави-сит от концентрации кислоты, температуры и длительности гидролиза.

Техника выполнения. 1. Навеску крахмала в 0,2 г заливают 50 мл  горячего раствора НСl (варианты: 0.5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 моль/ дм3) в химическом стакане и нагревают на кипящей водяной бане в течение 30 мин при периодическом помешивании.

2. После проведения гидролиза гидролизат охлаждают и в том же стакане нейтрализуют при помощи 30 % - го раствора NаОН, добавляя  его по каплям  и контролируя, чтобы рН не был выше 6,5.

Нейтрализованный гидролизат переносят в мерную колбу на 100 см3 и доводят дистиллированной водой до метки. Из полученного объема 25 см3 переносят в мерную колбу на 100 см3, добавляют 25 см3 медного окислительного реактива, ставят на асбестовую проволочную сетку и нагревают до кипения. Кипятят 10 мин, быстро охлаждают до комнатной температуры и доводят водой до метки.

В коническую колбу отбирают 25 см3 раствора (ярко-оранжевого), не затрагивая образовавшегося осадка закиси меди  красного цвета, добавляют 30 см3 свежеприготовленного 10 % - го раствора KI  и 25 см3 25 % - го раствора Н2SО4. Выделившийся йод оттитровывают раствором  Na2S2O3 (0,1 моль/ дм3).

Избыток оксида меди, находящийся в комплексе, определяется на основе следующей реакции:

2 CuO + 4 KI + 2 H2SO4  →  Cu2I2 +I2 + 2K2SO4 + 2H2O

Одновременно проводят контрольный опыт в таких же условиях, но вместо 25 см3 исследуемого раствора берут 25 см3 дистиллированной воды.

Разница объемов тиосульфата, пошедшего на контрольный и рабочий опыты, эквивалентны количеству оксида меди, пошедшего на окисление глюкозы. Умножив полученную разность на 4 (поскольку из 100 см3 взято 25 см3) находят содержание осахаренного крахмала  в 25 см3 нейтрализованного раствора (в мг) по таблице 7.

Таблица  7  -  Данные для расчета крахмала

Количество Na2S2O3 , мл	Содержание крахмала, мг	Количество Na2S2O3 , мл	Содержание крахмала, мг
1 2 3 4 5 6 7 8	2,8 5,6 8,4 11,3 14,2 17,1 20,1 23,1	9 10 11 12 13 14 15	26,1 29,2 32,3 35,4 38,6 41,8 45,0

Учитывая разведение  гидролизата, рассчитывают степень осахаривания крахмала, исходя из его количества до гидролиза (0,2г).

Массовая доля крахмала Х, %:

  Х= 100* А*(V1+ V3) , 

  1000* m* V2

где:  А - количество крахмала по таблице 2, мг;

  V1 –общий объем гидролизата (100 мл);

  V3 - объем раствора после окисления глюкозы (50 мл);

  m -  масса навески, г;

  V2 – объем гидролизата для окисления глюкозы (25 мл).

Контрольные вопросы

Пприведите структурную формулу глюкозы в открытой альдегидной форме и в виде пиранозного цикла. В чем сходство и различие биополимеров крахмала, гликогена, и клетчатки. «Осахаривание» крахмала Факторы, влияющие на скорость реакции углеводов. Как связаны энергия активации и скорость реакции. Каким образом из гидролизата крахмала можно удалить коллоидные  вещества? На чем основано определение глюкозы в растворе? Как рассчитать константу скорости реакции? Как называются реакции взаимодействия редуцирующих сахаров с аминокислотами, пептидами и белками. От чего зависит скорость и глубина реакции меланоидинообразования? Как реакция Майяра влияет  на качество продуктов? Дать определение карамелизации. Факторы, влияющие на степень карамелизации. Условия образования карамелина, карамелена, карамелана. Приведите примеры образования меланоидинов.

Физико - химические превращения жиров

Цель: ознакомиться с основными физико - химическими превращениями в процессе хранения и переработки.

В процессе переработки и хранения жиры подвергаются гидролитическим и окислительным превращениям.

В процессе технологической обработки, в частности, пи нагревании, жиры способны гидролизоваться. Степень гидролиза зависит от режимов тепловой обработки. В результате гидролиза происходит накопление свободных жирных кислот.

Гидролиз жиров, как и любой химический процесс, можно описать, используя законы химической кинетики.

Химическая кинетика изучает зависимость скорости реакции от различных факторов: концентрации реагирующих веществ, температуры, присутствия посторонних веществ ( например, катализаторов), объема и формы сосуда, в котором протекает реакция, среды, давления от воздействия различных излучений и т. п.

Формальная кинетика, не объясняя характера наблюдаемых зависимостей детального механизма протекающих процессов, классифицирует их по величине молекулярности и порядку реакции, позволяет определить порядок реакции и константу скорости реакции.

Скорость реакции. Скорость химической реакции определяется изменением концентрации реагирующих веществ в единицу времени. Скорость реакции изменяется с течением времени. Различают среднюю и истинную скорость реакции. Средней скоростью реакции в заданном промежутке времени называется отношение уменьшения концентрации исходного вещества или увеличение концентрации продукта реакции во времени, в течение которого это уменьшение или увеличение произошло.

Истинная скорость реакции  в данный момент может быть выражена изменением концентрации за бесконечно малый промежуток времени, т. е.  производной от концентрации  и времени.

Порядок химической реакции. Каждая реакция имеет свой порядок. Порядок химической реакции равен сумме показателей степени концентрации  реагентов в кинетическом уравнении.

Константа скорости реакции численно равна скорости данной реакции в случае единицы произведения объемных концентраций всех реагирующих веществ или каждой концентрации в отдельности. Размерность константы скорости зависит от тех же факторов, что и скорость реакции, кроме концентрации  реагирующих веществ и времени.

Если какая – либо реакция протекает при постоянной температуре и постоянстве других условий, то константа скорости является определенной, характерной для данной реакции величиной. В отличие от этого скорость реакции в качестве ее характеристики непригодна, т. к. она постоянно изменяется в ходе большинства реакций. Следовательно, величина константы скорости реакции может служить косвенной характеристикой интенсивности химического процесса, в том числе гидролиза жира.

Определение кислотного числа. Содержание свободных жирных кислот в 1 г жира характеризуется кислотным числом жира. Кислотное число жира выражается количеством мг щелочи, необходимой для нейтрализации свободных жирных кислот в 1 г жира. Для свежего жира значение кислотного числа не превышает 0,02 -0,5. Увеличение кислотного числа снижает сортность и при кислотном числе больше 3,5 жир направляется на технические цели.

Техника выполнения. Кислотное число жира определяется в пробах жира, который подвергается нагреву при  заданной температуре в 0С. Через определенные промежутки времени, указанные в таблице, из общей массы нагреваемого жира отбирается проба для определения кислотного числа.

В сухую колбу коническую на 100 мл отвешивают 1 г анализируемого жира, растворяют в 10 мл нейтрализованной по фенолфталеину смеси 2:1 ( серного эфира и этилового спирта), добавляют 2 капли 1% - го спиртового раствора фенолфталеина и титруют 0,1 н раствором КОН до появления розового окрашивания.

Кислотное число рассчитывают по формуле:

  КЧ = V* 5,611,

  m

  где: V - количество миллилитров 0,1 н раствора щелочи, израсходованной на титрование;

  m –навеска жира, г;

  5,611 – титр 0,1н раствора КОН.

Определение перекисного числа.  Согласно современной теории о механизме окисления жиров первичными продуктами окисления являются пероксиды. В результате дальнейших превращений пероксидов, образуются вторичные продукты окисления: спирты, альдегиды, кетоны, кислоты с углеродной цепью различной длины, а также их полимеры. Скорость, глубина и направление окисления зависят от состава жиров и масел: с увеличением степени непредельности жирных кислот, входящих в состав глицеридов, скорость окисления вырастает. Окислительные процессы в жирах катализируются присутствием влаги, следов металлов, кислорода воздуха.

О содержании перекисных соединений в жире судят по перекисному числу, которое позволяет выяснить окислительные процессы и проявление продуктов порчи значительно раньше, чем это установлено органолептически.

Перекисное число – количество грамм йода, выделенное из йодида калия перекисными соединениями, содержащимися в 100 г жира. Перекисное число определяется йодометрическим методом, основанным на окислении йодистого калия перекисями и гидроперекисями жира в растворе уксусной кислоты и хлороформа и титровании выделившегося йода раствором тиосульфата натрия.

Химизм метода представлен на схеме:

  СН2СООН + КI→ СН3СООК + НI;

  RO2 + 2 HI→ RO + H2O+ I2;

  I2+ 2 Na2S2O3 → 2 NaI + Na2S4O6.

Перекисное число свежего жира должно быть не более 0,03% йода, испорченного жира – свыше 0,1 % йода.

Техника выполнения. В коническую колбу вносят навеску массой 1 г, добавляют 10 мл хлороформа, после растворения жира приливают 10 мл уксусной ледяной кислоты и 1 мл  10% раствора  йодистого калия. Колбу закрывают пробкой, перемешивают в течение 1 мин и оставляют в покое в темном месте на 15 мин. Затем приливают 75 мл дистиллированной воды, тщательно перемешивают и вносят 5 капель 1% - го раствора крахмала. Оттитровывают выделяющийся йод 0,01 раствором  тиосульфата натрия. Параллельно ставят контрольный опыт.