Загальна схема виробництва цукру

Сировина для виробництва цукру: цукровий буряк, цукрова тростина.

Проомислове виробництво цукру складається з таих етапів:

1) механічна обробка ( миття, подрібнювання цукрового буряка на стружку);

2) дифузія (обробка гарячою водою). У результаті сахароза переходить у розчин;

3) дефекація (обробка «вапняним молоком» - розчином Са(ОН)₂ ). У результаті домішки – органічні кислоти, білки, барвники, від яких необхідно очистити сахарозу, випадають в осад, а сахароза залишається в розчині у вигляді сахарату:

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Са(ОН)₂ → С₁₂Н₂₂О₁₁ ∙ СаО + Н₂О

4) сатурація (обробка розчину сахарату карбон (IV) оксидом для осадження кальцій карбонату). Сахароза залишається в розчині:

С₁₂Н₂₂О₁₁ ∙ СаО + СО₂ → С₁₂Н₂₂О₁₁ + СаСО₃ ↓

5) випарювання розчину у вакуумних апаратах і центрифугування (кристалізація розчину сахарози).

6) додаткове очищення цукру (рафінування).

Застосування сахарози.

1) Харчова промисловість ;

2) У медицині для виготовлення сиропів;

3) Як пластифікатор у виробництві пластмас.

Крохмаль і целюлоза.

Крохмаль та целюлоза є природними полімерами, їх макромолекули складаються з великої кількості залишків глюкози і мають хімічну формулу (С₆Н₁₀О₅)_n. Але не зважаючи на подібність складу, властивості крохмалю та целюлози дуже відрізняються. Пояснюється це значними відмінностями у складі та будові молекул.

Порівняльна характеристика крохмалю та целюлози.

Характеристика	Крохмаль	Целюлоза
Агрегатний стан	Білий порошок	Біла волокниста маса (вата)
Розчинність у воді	Не розчиняється в холодній воді, у гарячій утворює колоїдний розчин.	Не розчиняється у воді.
Склад	(С6Н10О5)n	(С6Н10О5)n
Відносна молекулярна маса	М = 172n, де n - від кількох сотень до кількох тисяч	М = 172n, де n – від десятків до сотень тисяч
Мономер	α-глюкоза	β-глюкоза
Будова полімерного ланцюга	Лінійна, розгалуджена	Лінійна
Біологічна роль	Поживна речовина для рослин, тварин і людини	Не засвоюється в організмі людини, «будівельний матеріал» для рослин.

Утворена у результаті фотосинтезу глюкоза накопичується в плодах, листі та стеблах рослин у формі крохмалю та целюлози. Найбільше крохмалю містять картопля (до 22%), зерна пшениці та кукурудзи (до 70%), зерна рису (до 80%).

Целюлоза є основою клітинної оболонки вищих рослин, її масова частка у деревині складає 50%. Високий вміст целюлози у волокнах льону та конопель. Прикладами практично чистої целюлози є волокна бавовни, папір та медична вата. Наприклад волокна бавовни на 98% складаються з целюлози.

Хімічні властивості крохмалю та целюлози.

1) Крохмаль та целюлоза як полісахариди під час гідролізу утворюють моносахарид глюкозу:

(С₆Н₁₀О₅)_n + nH₂O → nC₆H₁₂O₆

Гідроліз крохмалю відбувається ступінчато:

(С₆Н₁₀О₅)_n + nH₂O → (C₆H₁₀O₅)_m → m C₁₂H₂₂O₁₁ → n C₆H₁₂O₆

крохмаль декстрини мальтоза глюкоза

Крім того крохмаль та целюлоза проявляють специфічні, тільки їм притаманні властивості.

2) Взаємодія крохмалю з йодом. Під час дії спиртового розчину йоду на крохмаль виникає характерне темно-синє забарвлення. Ця реакція є якісною на крохмаль, тобто дозволяє його виявити серед інших речовин або у продуктах харчування ( картопля, хліб і т.д.).

3) Горіння целюлози. Целюлоза, на відміну від крохмалю, дуже добре горить:

(С₆Н₁₀О₅)_n + 6nO₂ → 6nСО₂ + 5nН₂О

4) Термічний розклад целюлози. При нагріванні целюлози без доступу повітря утворюються метиловий спирт, ацетон, оцтова кислота та інші органічні речовини.

Застосування крохмалю та целюлози.

Застосування крохмалю.

1) Крохмаль – основний вуглевод їжі людини ; безпосередньо він , подібно до жирів , організмом не засвоюється . Гідроліз крохмалю під дією ферментів починається при пережовування їжі в роті , продовжується в результаті гідролізу , всмоктується в кров і надходити до печінки , а звідти – до всіх тканин організму .

Надлишок глюкози відкладається в печінці у вигляді високомолекулярного вуглеводу глікогену , що знову гідролізується до глюкози в міру витрачання її в клітинах організму.

2) У харчовій промисловості реакцій гідролізу крохмалю використовується для одержання глюкози й патоки ( також ця реакція застосується й у лікеро - горілчаній промисловості ) .

Якщо процес гідролізу не доводить до кінця , то в результаті виходить густа солодка маса – суміш декстринів і глюкози - патока , яка використовується в кондитерській справі.

3) Декстрини , які одержують з крохмалю , використовують як клей .

4) Крохмаль застосовується для накрохмалювання білизни : під дією нагрівання гарячого праскою він перетворюється на декстрини , що склеюють волокна тканини й утворюють щільну плівку , яка охороняє тканину від швидкого забруднення . Крім того , це полегшує наступне прання , оскільки часточки бруду , зв’язані з декстринами , значно легше змиваються водою .

5) Крохмаль іде на виробництво етилового спирту . У цьому випадку спочатку його піддають гідролізу під дією ферменту , що міститься в солоді , а продукт гідролізу потім зброджують у присутності дріжджів у спирт .

Етиловий спирт , що йде на промислові потребі ( синтез каучуку) , одержують синтетичним шляхом з етилену й гідролізом целюлози .

Застосування целюлози .

1) Целюлоза в складі деревини завдяки своїй механічній міцності використовується в будівництві , з неї виробляють різного роду столярні вироби .

2) У вигляді волокнистих матеріалів ( бавовни , льону, конопель ) целюлоза використовується для виготовлення ниток , тканин , канатів .

3) Виділена з деревини ( звільнена від супровідних речовин ) целюлоза йде на виготовлення паперу .

4) З естерів целюлозі виготовляють нітролаки , кіноплівку , медичний колодій , штучне волокно й вибухові речовини .

5) Сучасні науки розглядають целюлозу як перспективну сировину для отримання вуглеводів та інших цінних органічних речовин . Це досягається методами біотехнології , яка розглядає використання ферментів ( біохімічних каталізаторів ) .

Отримані таким чином продукти , поки що , мають порівняно невисоку вартість , але у майбутньому до нафти , природного газу та кам’яного вугілля додасться ще й біомаса .