Иониты, применяемые в пищевой промышленности

Тип	Функци-ональные группы	Емкость г-экв/кг	Области применения
Катиониты Аниониты –SO3Н –СOOH -N(CH3)3, –NH2,=NH3,0–7,0 6,0–10,0 2,5–5,0Производство молока и сахара, очистка воды от положительно заряженных примесей, умягчение воды, производство пищевых кислот и пектина. Разделение аминокислот, улавливание пищевых кислот, обесцвечивание сахарорафинадных растворов. Очистка воды от отрицательно заряженных примесей, понижение кислотности молока.

Иониты различного класса применяют в пищевой промышленности для химическою анализа пищевых продуктов (табл. 6.2). Иониты широко используют для очистки воды и для удаления различных примесей, содержащихся в жидких пищевых массах и полупродуктах. Например, для тщательного удаления красящих веществ свекловичного и тростникового соков на заключительной стадии обработки применяют иониты. Первоначально сок пропускают через катионит для удаления одновалентных и двухвалентных катионов (K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ и др.). Ионный обмен происходит по схеме (6.20). Катионит поглощает катионы, отдавая при этом раствору ионы Н⁺. При помощи анионного обмена, который протекает по схеме (6.21), улавливают анионы Сl^–, SO^2-₃, SO^2-₄ и др., а в раствор переходят анионы анионита.

Ионный обмен имеет место в почве, и ее ионообменная емкость является одной из характеристик, определяющих ценность почвы.

Почва представляет собой сложную дисперсную систему, в состав которой входят высокодисперсные частицы размером от 0,001 до 0,2 мкм. Они образуют коллоиды почвы и своеобразный почвенный комплекс. В его состав входят нерастворимые в воде алюмосиликатные, органические и органоминеральные соединения (глина, гумус), которые формируют своеобразный ионит. Благодаря огромной поверхности почвенный комплекс обладает повышенной адсорбционной и ионообменной способностью, главным образом катионообменной. Катионообменные свойства являются основной причиной поступления в почву и удержания в ней многих важных для питания растений катионов. Например, при поглощении ионов кальция и магния, которые необходимы для развития растений, ионный обмен протекает по следующей схеме:

Ca²⁺[...]^2– + 2H⁺ → H₂⁺ [...]^2– + Ca²⁺. (6.22)

Почвенный Растение Почвенный Растение комплекс комплекс

↑

Ca²⁺

Почвенный раствор

Кислые и щелочные почвы неблагоприятны для развития растений. Поэтому кислотность почвы, т.е. величина рН, является важнейшим ее показателем. Если в нейтральных почвах ионообменную емкость почвенного комплекса определяют катионы Ca²⁺ и Mg²⁺, а в кислых – Al³⁺ и Н⁺, то для щелочных почв катионный обмен обусловлен ионом Na⁺. Подкисление почв происходит за счет выделения корнями растений ионов водорода, угольной и органических кислот.

Для бедных почв (подзол, суглинок) обменная емкость недостаточна для проявления ионообменных свойств и составляет 0,05 – 0,2 г-экв/кг. В черноземных почвах (их ионообменная способность 0,6 – 0,8 г-экв/кг) осуществляется ионный обмен за счет ионов Са²⁺ и Mg²⁺.

Путем известкования можно возродить плодородие кислых почв, к которым относятся и торфяные почвы, так как их ионообменные свойства определяются катионом Н⁺. Для придания этим почвам необходимых свойств производят их известкование или обработку аммиачной селитрой.

H₂⁺ [...]^2– + Ca(OH)₂ → Ca²⁺[...]^2– + 2H₂O,

Н⁺[...]^– + NH₄OH → NH₄⁺ [...]^– + H₂O. (6.23)

Торф Торф

Торф приобретает катионы Ca²⁺ и , которые затем усваиваются растениями в результате ионного обмена [см. схему (6.22)]. Известкование почв можно проводить путем введения кальциево-магниевых карбонатных пород (известняков, доломитов и др.).

Таким образом, ионообменные адсорбционные процессы не только широко применяются в различных отраслях промышленности, но и имеют прямое отношение к урожайности сельскохозяйственных культур и качеству растительного сырья.