Основні складові соку що надходять на вапнування

У розчині: сахарозі, гідроксид кальцію, натрію, моносахариди, аніони кислот що з кальцієм утворюють зачині солі, аміди, ВМС та продукти їх розкладання.

В осаді: карбонат кальцію, коагулят ВМС, солі кислот що утворюють з кальцієм малорозчині сполуки.

Мета основного вапнування: підвищення термостійкості соку шляхом розкладання у лужному соку моносахридів, показником термостійкості соку, є приріст його забарвленості за одиницю часу при високій температурі. Менший приріст забарвленості буде з меншою термостійкістю. Це дає змогу одержувати високоякісні сиропи та білий цукор, що відповідає вимогам стандарту.

Проведення основного вапнування

У сік після попереднього вапнування, додається вапно у кількості 1,7 - 1,9 % СаО від маси буряків. Загальна кількість вапна складає 2.5 - 3% від маси буряків в залежності від їх маси.

Вапно вводиться в сік у вигляді вапняного молока. Розчинність залежить від концентрації сахарози та температури. З підвищенням температури розчинність вапна зменшується. Завдання полягає втому що розклад амідів, з утворенням іншої кількості кислот і барвних речовин.

Сік з вапном подається на І або ІІ ступінь теплого чи холодного. Тривалість 5-6 хв. Після теплого або холодного вапнування сік нагрівається до температури 80-90°С і подається на гаряче вапнування. гідроксид Са схильний до утворення перенасичених розчинів і тому концентрація досягнена при теплому, тому під час гарячого буде тривалою. Тривалість ІІ ступеню – 10 - 12хв. Цього часу досить для повного розкладання та гідролізу амідів. Гідроліз буде проводитись далі, тому тривалість основного вапнування визначається часом для повного розкладання Нцр.

При збільшенні тривалості є небезпека переходу в сік ВМС осаджених під час попереднього вапнування. Сік після основного надходить на карбонізацію.

хімічні реакції

Під час основного вапнуванні високій лужності проходять реакції сахарози та моносахаридів, амідів, солей амонію, білків та пектинових речовин. При цьому утворюються аніони кислот які мають добру розчинність і утворюють барвні речовини що у своїй більшості теж є аніонами кислот. Наслідком хімічних реакція під час основного вапнування - є підвищення ВМС, солей Са та його забарвлення.

Реакції за участю сахарози

Сахароза - дуже слабка кислота, що дисоціює в лужному середовищі і з підвищенням лужності зростає величина дисицейованих до недисецьованих. З підвищенням рН зменшується концентрація 2 зарядних іонів Са. Ці комплекси утворюються за механізмом утворення сахарозатів Са.

Реакції за участю солей амонію

Солі амонію реагують з гідроксидом Са і при цьому утворюють гідроксид амонію, що розкладається з виділенням аміаку, при цьому в соці залишається еквівалентна кількість солей амонію кількості солей Са 2NH4Cl+Ca(OH)2-2NH4OH+CaCl

реакції за участю моносахаридів

моносахариди за певних умов - інертний цукор, що є еквімолекулярною суміщають продуктів розкладу сахарози. Фруктоза в лужному середовищі має вищу реакційну здатність ніж глюкоза і тому в соці не може бути рівні кількості глюкози та фруктози. Окрім глюкози та фруктози редукувальну здатність мають арабіноза та галактоза. З дисахаридів редукувальну здатність має мелібіоза. Також здатність відновлювати Фелігову рідину мають продукти що утворюються під час розкладання моносахаридів - це глюконова та арабанова кислоти та формальдегід.

У дифузійному соці на інертний цукор припадає 99% редукувальних речовин. моносахариди в лужному середовищі мають 2 типи реакції:

1. Реакції без розриву основного вуглецевого ланцюга.

2. Розрив ланцюга.

до І типу відносять сахаразатів, глюкозатів Са.

(C6H12O6)2-+2H+Ca2++2ОН--СаС6Н10О6+Н2О

Подальша дія лугу призводить до молекулярних перетворень. Вони полягають в тому що той чи інший моносахариди у слабо лужному середовищі навіть при кімнатній температурі частково перетворюється на інший близький за будовою. Так на приклад глюкоза перетворюється на фруктозу та манозу!

Гліцериновий альдегід і діоксиацетон шляхом відщеплення води переходять у метил гліоксаль, який за умов високої лужності перетворюється на молочну кислоту. При низьких температурах метилгліоксаль розчіплюється з утворенням оцтової та мурашиної кислоти.

Реакція за участю моносахаридів та азотовмісних сполук.

Розкладання моносахаридів при високих температурах в лужному середовищі окрім утворення аніонів кислот є джерелом барвних речовин. Або продукти термічно лужного розчеплення редукувальних речовин. Але ці барвні речовиниможуть бути одержані лише в модельних розчинах моносахаридів.

Продуктами реакції взаємодії з аміносполуками під час нагрівання є меланоїдини, ця реакція - реакція Майярда, вона до кінця невивчена і проходить через ряд проміжних етапів. У реакціях меланоїдинових утворень беруть участь не лише моносахариди та азотовмісні сполуки, а і продукти їх розчеплення. Припускається що розчеплення, а в густих продуктах безпосередньо моносахариди і азотовмісні сполуки. Наслідком утворення меланоїдинів є забарвленість, запах та смак. Будова та властивості меланоідинів залежать від вихідних реагентів та умов утворення. Ця реакція широко використовується в інших харчових технологіях, тому що колір пива, кип’яченого молока, квасу, смажених м’ясних виробів та інших основується на реакції меланоїдино утворення. Утворення барвних речовин в продуктах цукрового виробництва спричиняють також пектинові речовини, а точніше продукти їх гідролізу. В основному це галактуронова кислота. Крім того утворення барвних речовин приймають участь нуклеїнові кислоти та бетаїн.

Реакції за участю амідів.

Аміди амінокислот в соку що надходять на основне вапнування представлені глутаміном, амідом альфааміноглутарової кислоти, а також аспарагіном який є амідом аміноянтарної кислоти та оксаміном. В клітинному соці буряків їх знаходиться відповідно 0,1; 0,01; 0,4 від маси соку. В умовах лужного середовища та високої температури, аміди гідролізують. Глутамін гідролізує на глутамінову кислоту з виділенням аміаку. Частина кислоти зазнає циклізації і перетворюється на піролідон, карбонову кислоту. Глутамінова і піролідон С кислоти з Са утворюють розчині сполуки.

Реакції за участю білків.

У дифузійному соці що подається на вапнування містяться ті білки що були вимиті під час екстрагування сахарози з буряковоі стружки з розірваних клітин. Денатурація та осадження цих білків почалося під час вапнування дифузійного соку.

Під час основного вапнування значення рН соку досягає максимальних величин 12.2 -12.3 за цих величин рН певна кількість білків з осаду буде переходити в сік тобто проходять зворотні реакції що мали місце під час попереднього вапнування. В наслідок лужної деструкції білків, ланцюг молекули розривається по характерних для них зв’язках -СО-NH- . При цьому можуть утворюватися ланцюги різної довжини, поліпептиди, олігопептиди та амінокислоти. За 20 хв при температурі 80 С і вмісті вапна 2% СаО від масу соку розчіплюються 2% білків. Білок що є ВМС практично повністю осаджується 2 зарядним іоном Са, пептиди за цих умов не осаджуються що є причиною зростання вмісту азоту в соці. продукти взаємодії - меланоїдини.

Аніони амінокислот з Са утворюють добре розчині солі які частково адсорбуються в процесі І карбонізації, а решта доходить до меляси. Негативною дією меланоїдинів є зниження швидкості фільтрування соку та підвищення забарвленості товарного цукру.