CC BY
43
гольных напитков, кондитерских изделий и других
продуктов.
ЛИТЕРАТУРА
1 Гребенюк В. Д., Кошечкина JI. П. Исследование биполярной ионообменной мембраны при высоких плотностях тока // Физико-химическая механика и лио-фильность дисперсных систем. К.: Наукова думка.— 1971.—Вып. 2,—С. 133—136.
2 Купчик М. П., Ворона Л. Г., Пономарев М. И. Электроионитное регулирование концентрации водородных ионов в водной среде. Тезисы докл. Все союзного совещания «Применение электродиализа в мембранно-сорбционной технологии очистки и разделения веществ» Черкассы, ОНИИТЭХИМ, 1984,— С. 152—153.
3 Булатов В. Е., Рудольф В. В. Техника и технология производства пива и безалкогольных напитков.— м.: Лег. и пищ. пром-сть. —1981.— С. 190.
4 Bonmahras М., Davydov V. V., Kiselev А. V Separation of Carbohydrates by Ziqvid Chromatography
on Silicagel, Adding Adsorption modificators to Eluent // Chromatographia.—1982 —V. 15.— № 1 P. 751—756.
5. Архипович H. А., ЧерняковаТ Я. Опред ние количества продуктов дегидратации моносах; дов в виде оксиметилфурфурола и его производны> Сахарн. пром-сть.—1982.— № 3.— С. 45—47
6. Герасимов Я. Н. Курс физической химии Т М.: Химия, 1966.—648 с.
7. Гордон А., Ф о р д Р. Спутник химика / Пер с анг. М.: Мир, 1976.—541 с.
Проблемная научно-исследовательская лаборатория
Отдел тепломассообменных и
химических основ технологии
сахаристых веществ
Химический факультет
Лаборатория адсорбции и газовой
хроматографии Поступила 08 1
664.162.036 + 661 183 !
КИНЕТИКА ГИДРОЛИЗА САХАРОЗЫ ИОНООБМЕННЫМИ СМОЛАМИ
О. П. НАЗАРОВА, Л И ТАНАЩУК
Киевский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт пищевой промышленности
Гидролиз сахарозы с помощью сильнокислотных катионитов, позволяющий получать целевой продукт с желаемой степенью гидролиза, полностью свободный от катализатора, приобрел большое практическое значение. Однако на сегодняшний день еще не все аспекты этого процесса достаточно хорошо изучены.
Целью настоящей работы является исследование кинетики гидролиза сахарозы в условиях гетерогенного катализа ионообменными смолами гелевой структуры отечественного производства КУ-2-4 и КУ-2-8.
Перед проведением исследований ионообменные смолы после предварительной обработки [1] пё-реводили в Н+-форму раствором 5%-ной соляной кислоты в термостатированной колонке и отмывали дистиллированной водой до pH элюата 4,0—4,5 и отрицательной реакции на хлор-ион.
Растворы сахарозы определенной концентрации при заданных условиях пропускали через подготовленную колонку. В отобранных пробах определяли содержание сухих веществ, pH, остаточное количество сахарозы инверсионно-поляриметрическим методом [2].
Скорость гидролиза исследовали в зависимости от марки ионообменной смолы, ее гранулометрического состава, температуры проведения процесса, концентрации сахарозы и удельной нагрузки, определяющей время контакта т
В табл. 1 представлены константы скорости гидролиза сахарозы ионообменными смолами КУ-2-4 и КУ-2-8 в- интервале температур 30—80° С.
Растворы при высоких температурах окрашены в светло-желтый цвет, что обусловлено разложением продуктов гидролиза сахарозы. По-видимому, при высоких температурах получены приближенные значения К, так как продукты распада могут повлиять на значение угла поворота при поляри метрическом определении содержания сахаров
Таблш
К, мин 1
г,° С КУ-2-4 КУ-2-8
содержание сахарозы % .
30 40 50 30 40 50
30 0,0216 0,0226 0,0223 0,0129 0,0129 0,015
40 0,0454 0,0476 0,0476 0,0275 0,0280 0,03С
50 0,0907 0,0950 0,1100 0,0539 0,0557 0,057
60 0,1770 0,1860 0,2150 0,0943 0,1089 0,ilC
65 0,2071 0,2176 0,2515 0,1103 0,1275 0,12£
70 0,2370 0,2690 0,3120 0,1386 0,1579 0,15£
80 0,2980 0,3160 0,3670 0,1628 0,1855 0,187
Из представленных данных видно, что при I ведении гидролиза на ионообменной смоле КУ получены более высокие значения К. Это обусловл меньшей степенью сшивки, что интенсифици[ диффузию молекул сахарозы в геле смолы диффузия сахарозы в ионообменную смолу являе кинетическим контролирующим процесс факто): Величина К уменьшается с увеличением разм частиц смолы (табл. 2), что также обусловь определяющим влиянием диффузии сахар внутрь ионообменной гранулы на скорость гидрол!
Увеличение концентрации сахарозы в интерн 30—50% СВ приводит к незначительному ув<
Таблш
Диаметр фракции, мм К, мин \ t = 65° С, СВ = 4i
КУ-2-4 КУ-2-8
0,63 0,2015 0,1198
0,50 0,2193 0,1257
0,315 0,2304 0,1366
чению значений К (табл. 1), что вполне объяснимо.
Скорость реакции возрастает с увеличением температуры. Температурная зависимость выражается уравнением Аррениуса, согласно которому:
lg К = В-
[1)
где А и В — постоянные
На рисунке показана зависимость 1 от величины,
равной обратной абсолютной температуре Зависимость выражается прямой линией. Из рисунка видно, что гидролиз ионообменными смолами подчиняется этой закономерности Угол наклона этой прямой дает возможность-найти энергию активации Е, кДж/моль:
tga = -
2,3 R
где — газовая постоянная, Дж/К моль.
Обработка экспериментальных данных показывает, что энергия активации при катализе ионообменной смолой КУ-2-4 составляет 68,5 кДж/моль, что соответствует среднему значению между Ей для диффузии сахарозы в зернах ионообменного вещества (около 12,2 кДж/моль) и Ер каталитической инверсии сахарозы в отсутствии диффузион^ ных эффектов (примерно 121 кДж/моль) [3].
Снижение Е по сравнению с гомогенным катализом обусловлено, по-видимому, тем, что концентрация кислоты в смоле во много раз больше, чем концентрация кислоты при гомогенном катализе, что интенсифицирует процесс гидролиза. По этой же причине с возрастанием размера частиц £ снижается (табл. 3), при этом степень сшивки смолы существенного влияния не оказывает
Таблица 3
Диаметр фракции, мм
Е, кДж/моль, t = 30—50° С
КУ-2-4
КУ-2-8
0,63
0,50
0,315
64,107
67,04
73,325
66,202
68,716
75,42
С увеличением температуры энергия активации уменьшается, так как с ростом температуры увеличивается число активных молекул.
Зависимость значений температурных коэффициентов 0 реакции гидролиза сахарозы ионообмен-ником описывается уравнением:
Q = 2,904545—0,025818/. ВЫВОДЫ
(3)
(2)
Определены константы скорости, энергии активации и температурные коэффициенты реакции гидролиза сахарозы сильнокислотными ионообменными смолами в Н+-форме в зависимости от температуры, типа смолы и ее гранулометрического состава.
ЛИТЕРАТУРА
1. Салдадзе К. М., Пашков А. Б., Т и т о в В. С. Ионообменные высокомолекулярные соединения.— М.: Гос. научн.-техн. изд-во хим. лит-ры, 1960.— С. 21.
2. С и л и н П. М., Силина Н. П. Химический контроль свеклосахарного производства.— М.: Пищ.
пром-сть, 1977.— С. 237.
3. R е е d Е. W., Dr ап off Q. G. Lon exchange resin catalysis of sucrose inversion in fixed beds Ind. Engng. Chem. Fundamentals. —1964.— № 3.— S. 304—307.
Проблемная научно-
исследовательская
лаборатория
Поступила 12.06.90
664.126.4.004.4
ИЗМЕНЕНИЕ КАЧЕСТВА ОЧИЩЕННОГО СИРОПА В ПРОЦЕССЕ ХРАНЕНИЯ
Н. И. ШТАНГЕЕВА, Л. С. КЛИМЕНКО, В. А. БОГОМОЛ
Киевский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт пищевой промышленности
В настоящее время в мировой практике широко применяются жидкие сахаропродукты для производства кондитерских- изделий, безалкогольных напитков [4, 5, 6]. Большое место в ассортименте жидкого сахара занимают инвертированные сахаропродукты, благодаря ряду преимуществ инвертно-го сахара по сравнению с чистым раствором сахарозы: меньшей вязкостью, антикристалличиостью и гигроскопичностью [2, 3, 7].
Нами разработан способ получения очищенного, частично инвертированного сиропа с рН=5,0 [1],
предназначенного для использования в кондитерской промышленности и производстве напитков вместо кристаллического сахара в соответствии с ТУ 18 УССР 675—85. В связи с сезонностью свеклосахарного производства для бесперебойного обеспечения указанных отраслей инвертированным сиропом необходимо, чтобы он мог храниться без значительного ухудшения качества в течение в—7 мес. Для определения срока хранения две партии очищенного сиропа Пальмирского сахарного завЬда хранили при комнатной температуре (18- 20°С) в те-
