Зависимость скорости процесса гидролиза протопектина от температуры Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

28

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 2—3, 1ШІ

Аррениуса. С помощью метода наименьших квадратов получено соотношение:

*g=5,04 • 10 6 exp (—19950/RT). (11)

ВЫВОДЫ

1. Процесс роста кристаллов моногидрата глюкозы из водных растворов протекает с кинетическим контролем.

2. Скорость роста линейно зависит от избыточной концентрации глюкозы.

3. Температурная зависимость константы скорости описывается уравнением Аррениуса.

ЛИТЕРАТУРА

1. Жарова Е. Я., Л а дур Т. А., Малы же в А. А.,

Шамборант Г. Г. Производство кристаллической глюкозы из крахмала.— М.: Пищ. пром-сть,

1967,—238 с.

2. Садовый И. Е. Зависимость скорости кристаллизации глюкозы от основных физико-химических факторов//Журн. прикл. химии.— 1953.— 26.— № 9.— С. 949.

3. Петрушевский В. В., Архипович Н. А. Затравка кристаллов при кристаллизации гидратной глюкозы.— М.: ЦИН'ГИпищепром, 1969.— 16 с.

4. Петрушевский В. В. Удельная поверхность кристаллов гидратной глюкозы//Сахарная пром-сть.— 1975,— № 2.— С. 68.

5. Петрушевский В. В., Трубаровская Л. К.

Форма и характер роста кристаллов глюкозы//Крах-малопаточная пром-сть.— М.: ЦНИИТЭИпищепром,

1969.— Вып. 5.— С. 6—9.

6. Г у л ю к Н. Г. Научное обоснование и разработка усовершенствованной и новой безотходной технологии глюкозы: Дис. ... докт. техн. наук.— М., 1984.— 334 с.

7. Von. D. Schliephake. Bestimmung der Dichte wapriger

Glucoselosungen // Starke.— 1965.— 17.— № 2,—

S. 44.

8. Технология крахмала и крахмалопродуктов/Под рЯ

Н. Н. Трегубова.— М.: Пищ. пром-сть, 1970.— С. 570.

9. Литуновский Н. П., Тодес О. М. Кинетика роста кристаллов в области, лимитируемой скоростью диффузии//Ж>рн. техн. физики.— 1953.— 23.— № 7,— С. 1 125.

10. А к с е л ь р у д Г. А. Массообмен в системе твердое тело — жидкость.— Львов:— Изд-во Львовскд го ун-та, 1970.— 182 с.

11. Д аде н ко в а М. Н., Жмыря Л. П., Дани-лейко В. М., Бурдукова Р. С. Коэффициенты взаимной диффузии в системе глюкоза — вода//Изв, вузов СССР, Пищевая технология.— 1973.— № 5,— С. 124.

12. Крыльский Д. В. Физико-химические свойстм насыщенных водно-глюкозно-фруктозных растворов: Материалы 2-й научно-практической конференции моло| дых ученых и специалистов Воронежского технологического института по актуальным проблемам Продовольственной программы, посвященной XXVII съезду КПСС.— Воронеж, 1986.— С. 89.

13. Штерман В. С., Жигалов М. С., Нестерова И. Н. Уравнения вязкости чистых глюкозных растворов//Сахарная пром-сть.— 1987.— № 5.— С. 49.

Кафедра физической и

коллоидной химии Поступила 12.10.89

664.292.093.К

ЗАВИСИМОСТЬ СКОРОСТИ ПРОЦЕССА ГИДРОЛИЗА ПРОТОПЕКТИНА ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ

В. Л. ПОГРЕБНАЯ, М. К АЛТУНЬЯН Краснодарский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт

Протопектин в растительных тканях образует межклеточное вещество, склеивающее отдельные клетки. При нагревании в кислой среде происходит гидролиз протопектина с обрлшванием растворимого пектина [1].

Нами исследована зависимость константы скорости процесса гидролиза, мин, протопектина яблочных выжимок от температуры t. Кинетику гидролиза протопектина изучали в среде кислот: фосфорной, серной, соляной, азотной, уксусной рН-3 при ^ 40, 50, 60, 70, 80, 90° С. Концентрацию образовавшегося пектина определяли карбозольным методом [2]. Ранее было установлено, что скорость гидролиза протопектина протекает по уравнению

/, °С

Константа скорости гидролиза, мин

уксусной соляной фосфор- ной серной азотной

40 0,021 0,019 0,034 0,023 0,013

50 0,027 0,021 0,037 0,035 0,030

60 0,028 0,029 0,041 0,039 0,039

70 0,044 0,029 0,054 0,043 0,042

80 0,056 0,052 0,076 0,058 0,051

90 0,063 0,056 0,077 0,067 0,068

одного порядка. Константы скорости приведен)! в табл. 1.

Зависимость константы скорости химического процесса от температуры описывается уравнением Аррениуса:

й\пК/йТ = Е/ЯТ,

где Еа — энергия активации, Дж/моль, которая рассчитана по программе 20 [3] на ЭВМ «Электроника МК-61». Совокупность пар опытных данных: у — константа скорости, х — температура гидролиза описывается функцией:

In К = In С —

RT'

Таблица 1 где ]п д- _ |п у> ]п С = Гп а, Е — b

п у In а — RT

Ьх,

■ х.

Данная программа обеспечивает минимум среднего квадрата ошибки:

.1 .-I .-I

а2 = (1 /п) [ 2 у}— а 2 (/,- — Ь 2 ху,}

1'=*1

где х-и у{ — пары опытных данных; п — число пар опытных данных; ст2 — средний квадрат ошибки Экспериментальные данные зависимости 1п К = = /(1/7") для растворов кислот: 1 — соляной, 2-

укс^ной, 3 — се] приведены на энергии активаци|

Кислоты

Соляная

Уксусная

Серная

Азотная

Фосфорная

I

Как видно из т| активации соответа в азотной кислоте, активации в уксусю объясняется тем, 41 и фосфорной кислот лотными остатками групп в молекулах 1 наиболее быстро буд! кислоты. Для выяс гидролиза протопеки представляется инте| и энтальпию активаш Согласно теории а! Эйринга скорость пр экспоненциальной фо{

і

где х — транс!я,иссиЯ

ХНОЛОГИЯ, № 2—3, 1990

:нование и разработка безотходной техноло-хн. наук.— М., 1984.—

^ сіег ОісШе \vapriger ■ 1965.— 17.— № 2,—

їлопродуктов/Под ред. юм-сть, 1970.— С. 570. а. е с О. М. Кинетика цитируемой скоростью - 1953,— 23 — № 7,—

Іассообмен в системе >в:— Изд-во Львовско-

і р я Л. П., Д а н и-Р. С. Коэффициенты глюкоза — вода//Изв. (гия,— 1973.— № 5.—

э-химические свойства іуктозньїх растворов: (ой конференции моло-оронежского техноло-ным проблемам Прощенной XXVII съезду

о в М. С., Несте-гги чистых глюкозных 1987,- № 5,— С. 49.

I Поступила 12.10.89

^ 664.292.093.8

ЮЛИЗА

\

ут

горости приведены

юсти химического вается уравнением

Т,ж-/моль, которая rfa ЭВМ «Электро-опытных данных: мпература гидро-

Гп а — Ьх,

Ь, рт - х.

і минимум средне-

-ь 2 ХіУі], t= I

|х; п — число пар квадрат ошибки, риеимости Гп К = ]/ — соляной, 2 —

уксусной, 3 — серной, 4 — азотной, 5 — фосфорной приведены на рисунке, рассчитанные значения энергии активации — в табл. 2.

Таблица 2

Констан-

Кислоты Еа, Дж/моль та интегрирования, In С

Соляная 8451,871*0,013 5,609

Уксусная 20325,739*0,093 5,750

Серная 17334,451*0,008 5,592

Азотная 27810,687*0,016 5,771

Фосфорная 19469,957*0,085 5,490

Как видно из таблицы, наибольшая энергия

К xR T Ж ;

кШ' ' '

i.'T

ропия активации, Дж/моль- К; АЯ+ — энтальпия активации, Дж/моль; N0 = 6,02 • 1 023 — число Аво-гадро; /г =6,6-1 О-27 — постоянная Планка; /? — универсальная газовая постоянная.

Принимая трансмиссионный коэффициент равным единице, рассчитываем энтропию и энтальпию активации. Энтропия активации равна:

АН+ — Еа — ЯТ.

Число столкновений молекул рассчитывается по формуле:

Я -

Значение энтропии активации, не равное единице, свидетельствует о том, что мономолекулярная реакция гидролиза протопектина протекает с разрывом связей в макромолекулах, соединенных с целлюлозой, сахаром, ионами кальция и магния, остатками фосфорной кислоты. Отрицательный знак энтропии активации указывает на то, что при гидролизе протопектина активированный комплекс теряет две степени свободы — поступательную и вращательную [4].

Таблица 3

Кислоты Atft, Дж/моль ASt, Дж/моль • К Число столкновений, с-1

Соляная 5239,871 — 132,811 0,935-10е

Уксусная 17113,739 — 97,376 4,861 • 109

Серная 14122,451 — 110,016 3,036-108

Азотная 24598,687 — 32,668 9,690-Ю10

Фосфорная 16257,957 100,878 1,492-108

активации соответствует гидролизу протопектина в азотной кислоте, примерно одинаковые энергии активации в уксусной и фосфорной кислоте. Это объясняется тем, что при диссоциации уксусной и фосфорной кислот ионы водорода связаны с кислотными остатками и образование карбоксильных групп в молекулах пектина затруднено. Гидролиз наиболее быстро будет проходить в среде соляной кислоты. Для выяснения механизма активации гидролиза протопектина в среде различных кислот представляется интересным рассчитать энтропию и энтальпию активации.

Согласно теории абсолютных скоростей реакции Эйринга скорость процесса можно представить в экспоненциальной форме:

I +■

Значения ДЯ+, А5+, 5 приведены в табл. 3. Механизм гидролиза в среде различных кислот не одинаков, о чем свидетельствуют значения энтропии активации. Наибольшую энергию следует ожидать в среде серной кислоты, что подтверждается экспериментом.

ВЫВОДЫ

1. Для процесса гидролиза протопектина сухих яблочных выжимок величина энергии активации в кислых средах соответствует £HNOi > £сн с00н > > -^н.ро, > ^h.so, > £hci> т- е- чем больше Еа, тем меньше скорость химической реакции.

2. Величина энтропийного фактора не одного порядка, следовательно, механизм процесса гидролиза протопектина в среде различных кислот не одинаков.

ЛИТЕРАТУРА

1. Церевитин Ф. В. Химия и товароведение свежих плодов и овощей.— М.: Госторгиздат, 1949.— С. 82—157.

2. А р а с и м о в и ч В. В., Б а л т а г а С. В., Пономарева Н. П. Методы анализа пектиновых веществ, гемицеллюлоз и пектолитических ферментов в плодах.— Кишинев: Наука, 1970.— 84 с.

3. Герасимов Я. И. Курс физической химии.— М.: Химия, 1973,— С. 41.

4. Цветков А. Н., Епанченко В. А. Прикладные программы для микроЭВМ.— М.: Финансы и статистика. 1984.— 175 с.

где х — трансмиссионный коэффициент; А5 1 —энт- Кафедра неорганической химии Поступила 12.10.88