Фізичні та хімічні властивості цукру і методи їх дослідження

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ  УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТОРГОВЕЛЬНО-

ЕКОНОМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

 

Кафедра інженерно-технічних  дисциплін 

Кафедра товарознавства та експертизи продовольчих товарів

 

 

 

 

 

 

КУРСОВА РОБОТА

з фізичних і хімічних методів дослідження

сировини і матеріалів на тему

“Фізичні  та хімічні властивості цукру  і методи їх

 дослідження”

 

 

 

студентки 1 курсу 5 групи

товарознавчого факультету

Зьомби Руслани Анатоліївни

 

Наукові керівники: професор Найденко В.І. та доцент Федоренко П.В.

 

 

 

 

КИЇВ 2005

 

 

ЗМІСТ

Вступ

Розділ 1. Огляд літератури

1. Класифікація
1. Цукор-пісок...............................................................................4
2. Цукор-рафінад..........................................................................5

Розділ 2. Фізичні властивості цукру і методи дослідження

2.1. Фізичні властивості  цукру............................................................7

2.2. Фізичні методи  дослідження

2.2.1. Поляриметричний  метод дослідження цукру....................8

2.2.2. Методи визначення електропровідності...........................15

Розділ 3. Хімічні властивості  цукру та методи їх дослідження

3.1. Хімічні властивості........................................................................16

3.2. Хімічний метод  дослідження........................................................19

Зміст використаної літератури................................................................26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

 

Цукор є джерелом енергії, яка потрібна для життєдіяльності людини, цінним смаковим продуктом, консервантом. Він легко і швидко застосовується клітинами організму, необхідний для нормального функціонування печінки, мозку, живлення м'язів, особливо серцевого. Споживання цукру повинно бути в розумних межах і становити 10-30 % загальної кількості калорій (при середній 15-20%). Для людей, зайнятих важкою фізичною працею, спортом, добове споживання цукру може досягати 100-120 г. Часте використання цукру і солодощів у значній кількості призводить до систематичного перезбудження ісулярного апарату підшлункової залози, може бути причиною його розладу, значно підвищує ризик розвитку діабету, а також карієсу зубів, гіпертонії, атеросклерозу.

У більшості розвинутих країнах  промислове споживання цукру становить  більше половини всього обсягу його використання, а у Франції, ФРН, Японії досягає 65-80 %. Цукрова промисловість в Україні є найбільшою серед харчових галузей, що переробляють сільськогосподарську сировину.

Понад третини світового виробництва  цукру направляється на зовнішній  ринок. Світова торгівля цукром здійснюється як на основі укладення спеціальних угод, так і на “вільному” світовому ринку, частка якого за останні роки становила 70-80 % обсягу торгівлі цукром.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розділ 1 Огляд літератури

1.1. Класифікація

Цукор може бути у двох видах: цукор-пісок і цукор-рафінад.

1.1.1. Цукор-пісок

Технологічна схема  виробництва цукру-піску включає  такі операції: очищення буряків від  домішок, одержання бурякової стружки, одержання дифузійного соку, очищення дифузійного соку (дефекація, сатурація, сульфітація, фільтрація), загущення соку, очищення і варіння сиропу, одержання утфелю, центрифугування і пробілювання, сушіння цукру-піску.

Дифузійний сік містить,крім сахарози, значну кількість розчиних нецукрів. Найпростішим і найдешевшим способом очищення є обробка дифузійного соку вапном (дефекація) з наступним виділенням надлишку останього вуглекислим газом (сатурація). Під час попередньої дефекації (0,25-0,3% СаО) відбувається коагуляція колоїдних речовин, реакції нейтралізації, зсідання солей деяких кислот, утворення напівсахарату кальцію. При основній дефекації (2-2,5 % СаО) намагаються розкласти аміди кислот, солей амонію, редукуючих і пектинових речовин, провести омилення жиру. З підвищенням лужності утворюється менше барвників за рахунок редукуючих цукрів і аміносполук.

Сатурація забезпечує перетворення гідроксиду кальцією в карбонат кальцію, який випадає в осад. На додатково  зарядженій поверхні свіжоутворених кристалів  СаСО₃ адсорбуються  різні нецукри, які несуть негативний заряд.

Сульфітація - це обробка цукрових розчинів діоксидом сірки SO₂. В основному сульфітують фільтрований сік другої сатурації і суміш сиропу з клеровкою. Мета сульфітації - знебарвлення барвників шляхом їх відновлення і перетворення в лейкоз’єднання, блокування карбонільних груп, альдегідів і кетонів для запобігання утворенню барвників.

Одержаний білий цукор  має певний відтінок, зумовлений в  основному продуктами меланоїдиноутворення і фенолвмістимих комплексів. Колір  цукру певною мірою залежить від  розмірів кристалів.Дрібні кристали мають більшу відображаючу можливість, а тому вони здаються білішими.

Густина кристалів сахарози - 1,5879 г/см³, температура плавлення - 188 ⁰С. Насипна маса цукру-піску - близько 850-900 кг/м³,розміри кристалів - від 0.2 до 2,5 мм.

Цукор-пісок повинен бути сипучим, а в цукрі-піску промислової переробки допускаються грудки, що розсипаються при легкому надавлювані. Розчин має бути прозорим, без будь-яких нерозчинних осадів, механічних або інших побічних домішок. Смак передбачено солодкий, без сторонніх присмаків і запаху як у сухому цукрі, так і в його водному розчині (10 г цукру-піску у 100 см³ дистильованої води). Колір цукру-піску повинен бути білим, в цукрі для промислової переробки допускається жовтуватий відтінок.

Цукор-пісок відрізняється  від цукру-піску для промислової переробки за мінімальною масовою часткою сахарози відповідно 99,75 і 99,55 %, граничною масовою часткою редукуючих речовин 0,050 і 0,065, золи- 0,04 і 0,05, вологи 0,14 і 0,15%. Кольоровість цукрру-піску донускається  до 0,8 умовних одиниць або 104 одиниці оптичної густини, а цукру-піску для промислової переробки відповідно 1,5 і 195.

В цукрі-піску встановлені  допустимі рівні ртуті, міді, свинцю, кадмію, цинку, миш’яку, а також пестицидів.

 

1.1.2. Цукор-рафінад

 

Цукор-рафінад відрізняється від цукру-піску більшою чистотою. Вміст домішок в ньому не більш як 0,1 %. Основною сировиною для виробництва цукру-рафінаду є цукор-пісок, а на деяких заводах також рідкий цукор 2-го сорту чи тростинний цукорсирець.

Цукоровий сироп фільтрують і піддають адсорбційному очищенню. Для надання кристалам рафінованого цукру-піску світло-голубого відтінку (1,5 г речовини на 2 т утфелю).

Загущення сиропу проводять  при якомога більш високому розрідженні  у ваккум-апараті. Кристали цукру  у перенасиченому цукровому розчині заводять за допомогою тонко подрібненої рафінадної пудри. Утворені кристали відділяють від міжкристального відтоку і пробілюють клерсом (насичений розчин цукру у воді). Міцність цукру-рафінаду залежить від кількості клерсу, що залишився на поверхні кристалів цукру.

Цукор-рафінад випускають у вигляді цукру-піску рафінованого, цукру-рафінаду пресованого колотого, у дрібному фасуванні, рафінадної пудри, пресованого швидкорозчиного.

Цукор-пісок рафінований відрізняється  від цукру-піску більш вираженою білизною, чіткістю граней, більш високою, як і весь цукор-рафінад масовою часткою сахарози - не нижче як 99,9 % сухої речовини, більш низькою масовою часткою редукуючих речовин - не вище як 0,03% сухої речовини і дуже низькою масовою часткою вологи - до 0,1%. Цукор-пісок рафінований виробляють з такими розмірами кристалів, мм: дрібний - від 0,2 до 0,8, середній - від 0,5 до 1,2, крупний - від 1,0 до 2,5.

Рафінадну пудру виробляють у вигляді  тонко подрібнених кристалів  розміром не більш як 0,2 мм.

Сахарозу для шампанського випускають кристалами розміром від 1,0 до 2,5 мм.

 

1.2. Хімічний склад цукру

У цукрі-піску нормується у перерахунках на суху речовину мінімальна масова частка сахарози, яка становить 99,75 %, максимальна масова частка редукуючих речовин – 0,05 %, золи – 0,03, вологи – 0,14% і кольоровість не вище за 0,8 умовних одиниць.

Цукор-пісок рафінований відрізняється  від цукру-піску більш вираженою  білизною, чіткістю граней, як і весь цукор-рафінад, масовою часткою сахарози – не нижче як 99,9 % сухої речовини, більш низькою масовою часткою редукуючих речовин – не вище як 0,03 % сухої речовини і дуже низькою масовою часткою вологи – до 0,1 %.

Цукор-сирець містить 92-97 % сахарози, 0,4-2 % редукуючих речовин, 0,4-0,6 % золи і в  невеликій кількості інші речовини. Кольоровість його досягає 30-80 од.

 

 

Розділ 2. Фізичні властивості цукру і методи дослідження

 

2.1. Фізичні  властивості цукру 

Масова частка вологи цукру-піску, упакованого у м’які спеціалізовані контейнери, а також призначеного для тривалого зберігання, при відвантажені повинна бути не вищою за 0,1 %.

Визначають також запах сухого цукру і його водного розчину. Для цього ними заповнюють на 3/4 об’єму чисті скляні банки з притертими пробками без будь-якого сторонього запаху. Потім банки закривають пробками, притримують 1 год при температурі (20+2) ⁰С і відразу після відкривання продки запах на рівні краю банки.

Для визначення частоти  розчину 10 г цукру розчиняють, перемішують  скляною паличкою, у 100 см³ дистильованої води,температура якої (70+10) ⁰С у склянці з гладкими прозорими стінками. Прозорість розчину встановлюють у світлі, що проходить. Наявність нерозчиних домішок зумовлює матову поверхню кристалів цукру-піску і каламуть розчинів.

Обмежується вміст токсичних  елементів і пестицидів у цукрі-піску і цукрі-рафінаді, що на повинен перевищувати допустимі рівні, встановлені відповідно до медико-біологічних вимог і санітарних норм якості продовольчої сировини і харчових продуктів.

Для визначення чистоти  розчину 10 г цукру розчиняють, перемішуючи скляною паличкою, 100 см³ дистильованої води, температура якої (70+10) ⁰С у склянці з гладкими прозорими стінками. Прозорість розчину встановлюють у світлі, що проходить. Наявність нерозчинних домішок зумовлює матову поверхню кристалів цукру-піску і каламуть розчинів.

 

 

 

2.2. Фізичні методи дослідження

 

2.2.1. Поляриметричний метод дослідження цукру

Метод визначення сахарози

 

Цей стандарт поширюється  на цукор-пісок, цукор-рафінад, цукор-сирець і установлює метод визначення сахарози.

Вимоги цього стандарту є обов’язковими.

Підготовка до випробування

1. Приготування свинцевого оцту

300 г ацетату свинцю Pb(CH₃COO)₂ *3H₂O розтирають у порцеляновій ступці з 100 г оксиду свинцю PbO та 100 см³ дистильованої води. Порцелянову ступку з сумішшю вміщують на киплячу водяну банню і нагрівають,перемішуючи, до того часу, поки початково жовта маса не набуде білого чи біло-рожевого кольору.Потім під час перемішування, додають частинами 300 см³ гарячої дистильованої води і переводять суміш у бутель.Операцію повторяють кілька разів.залежно від місткості бутля.Заповнений бутель залишають у теплому місті на 2-5 днів, зрідка перемішуючи розчин дерев’яною паличкою.

Після освітлення розчин  фільтрують.Відфільтрований  розчин зберігають у щільно закоркованих бутлях.

Свинцевий оцет повинен мати сильнолужну реакцію на лакмус і слабколужну на фенолфталеїн.

Густина розчину повинна  бути ρ₂₀ =1205-1240 кг/м³ ,вміст свинцю в перахункау на PbO повинен складати (100 + 2) кг/м³ .

Приготовлений розчин свинцевого оцту не повинен стикатися з діоксидом вуглецю(СО₂).

2. Приготування розчину соновного сульфату алюмінію

До 122 г основного сульфату алюмінію додають 1000 см³ дистильованої води, залишають на добу і потім ретельно перемішують.

3. Перед початком вимірювання необхідно перевірити шкалу цукрометра за допомогою кварцової пластинки з відомим значенням поляризації для даного джерела світла.Вимірювання проводять за температури (20,0 +0,5) ⁰С.Якщо вимірювання за цієї температури неможливо провести, значення поляризації світла кварцової пластинки « Z _t » обчислюють за формулою:

 

де 0,00014 - постійне число;

              Z₂₀  - значення поляризації світла кварцової пластини за темтератури 20 ⁰С;

              t-температура вимірювання, ⁰С.

У разі використання цукрометра з  кварцовим компенсаційним клином температуру його та пластини, а також показання цукрометра при встановленій трубці не визначають.

 

 

Проведення  випробування

 

1.У нейзільберовій чашці зважують 26 г цукру з похибкою + 0,001 г (цукор-рафінад попередньо швидко подрібнюють у порцеляновій ступці), розчиняють невеликими порціями дистильованої води і лійкою переводять у чисту суху мірну колбу місткістю 100 см³ .Цукор розчинюють легким обертанням колби.