Какими физическими свойствами обладает сахар
Эта статья — о химическом веществе. О пищевом продукте см. Сахар.
| Сахароза | |
|---|---|
| Систематическое наименование | (2R,3R,4S,5S,6R)-2-[(2S,3S,4S,5R)-3,4-дигидрокси-2,5-бис(гидроксиметил)оксолан-2-ил]окси-6-(гидроксиметил)оксан-3,4,5-триол |
| Сокращения | α-D-глюкопиранозил-(1,2)-β-D-фруктофуранозид |
| Традиционные названия | свекловичный сахар, тростниковый сахар |
| Хим. формула | C12H22O11 |
| Состояние | Твёрдое, кристаллическое |
| Молярная масса | 342,2965 ± 0,0144 г/моль |
| Плотность | 1,587 г/см³ |
| Температура | |
| • плавления | 186 °C |
| • разложения | 367 ± 1 °F[1] и 320 ± 1 °F[1] |
| Давление пара | 0 ± 1 мм рт.ст.[1] |
| Растворимость | |
| • в воде | 211,5 г/100 мл |
| Рег. номер CAS | 57-50-1 |
| PubChem | 5988 |
| Рег. номер EINECS | 200-334-9 |
| SMILES | OC1C(OC(CO)C(O)C1O) |
| InChI | InChI=1S/C12H22O11/c13-1-4-6(16)8(18)9(19)11(21-4)23-12(3-15)10(20)7(17)5(2-14)22-12/h4-11,13-20H,1-3H2/t4-,5-,6-,7-,8+,9-,10+,11-,12+/m1/s1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N |
| RTECS | WN6500000 |
| ChEBI | 17992 |
| ChemSpider | 5768 |
| NFPA 704 | 1 |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
| Медиафайлы на Викискладе | |
Сахаро́за (сукро́за, тростниковый сахар) C12H22O11, в быту просто сахар, — дисахарид из группы олигосахаридов, состоящий из двух моносахаридов: α-глюкозы и β-фруктозы.
Сахароза является весьма распространённым в природе дисахаридом. Она встречается во многих фруктах, плодах и ягодах. Особенно велико содержание сахарозы в сахарной свёкле и сахарном тростнике, которые и используются для промышленного производства пищевого сахара.
Сахароза, попадая в кишечник, быстро гидролизуется альфа-глюкозидазой тонкой кишки на глюкозу и фруктозу, которые затем всасываются в кровь. Ингибиторы альфа-глюкозидазы, такие, как акарбоза, тормозят расщепление и всасывание сахарозы, а также и других углеводов, гидролизуемых альфа-глюкозидазой, в частности, крахмала. Это используется в лечении сахарного диабета 2-го типа[2].
Физические свойства[править | править код]
В чистом виде — бесцветные моноклинные кристаллы. При застывании расплавленной сахарозы образуется аморфная прозрачная масса — карамель. Сахароза имеет высокую растворимость. Растворимость (в граммах на 100 грамм растворителя): в воде 179 (0 °C) и 487 (100 °C), в этаноле 0,9 (20 °C). Малорастворима в метаноле. Не растворима в диэтиловом эфире. Плотность 1,5879 г/см3 (15 °C). Удельное вращение для D-линии натрия: 66,53 (вода; 35 г/100г; 20 °C). Температура плавления 186℃.
Химические свойства[править | править код]
Не проявляет восстанавливающих свойств — не реагирует с реактивами Толленса, Фелинга и Бенедикта. Не образует открытую форму, поэтому не проявляет свойств альдегидов и кетонов. Наличие гидроксильных групп в молекуле сахарозы легко подтверждается реакцией с гидроксидами металлов. Если раствор сахарозы прилить к гидроксиду меди(II), образуется ярко-синий раствор сахарата меди. Альдегидной группы в сахарозе нет: при нагревании с аммиачным раствором оксида серебра(I) она не дает реакцию «серебряного зеркала», при нагревании с гидроксидом меди(II) не образует красного оксида меди(I). Из числа изомеров сахарозы, имеющих молекулярную формулу С12Н22О11, можно выделить мальтозу и лактозу.
Реакция сахарозы с водой[править | править код]
Если прокипятить раствор сахарозы с несколькими каплями соляной или серной кислоты и нейтрализовать кислоту щелочью, а после этого нагреть раствор, то появляются молекулы с альдегидными группами, которые и восстанавливают гидроксид меди(II) до оксида меди(I). Эта реакция показывает, что сахароза при каталитическом действии кислоты подвергается гидролизу, в результате чего образуются глюкоза и фруктоза:
Реакция сахарозы с гидроксидом меди(II)[править | править код]
Поскольку связь между остатками моносахаридов в сахарозе образована засчет обоих гликозидных гидроксилов, это вещество не обладает восстановительными свойствами. При добавлении раствора сахарозы к осадку гидроксида меди (II) он растворяется; жидкость окрашивается в синий цвет. Но, в отличие от глюкозы, сахароза не восстанавливает гидроксид меди (II) до оксида меди (I).
Природные и антропогенные источники[править | править код]
Содержится в сахарном тростнике, сахарной свёкле (до 28 % сухого вещества), соках растений и плодах (например, берёзы, клёна, дыни и моркови).
Источник получения сахарозы — из свёклы или из тростника, определяют по соотношению содержания стабильных изотопов углерода 12C и 13C. Сахарная свёкла имеет C3-механизм усвоения углекислого газа (через фосфоглицериновую кислоту) и предпочтительно поглощает изотоп 12C; сахарный тростник имеет C4-механизм поглощения углекислого газа (через щавелевоуксусную кислоту) и предпочтительно поглощает изотоп 13C.
Мировое производство в 1990 году — 110 000 000 тонн.
Галерея[править | править код]
Статичное 3D-изображение
молекулы сахарозыКристаллы коричневого
(нерафинированного тростникового) сахара
Примечания[править | править код]
Источник
Теплофизические свойства сахарозы (сахара)
В таблице представлены следующие физические свойства сахара (или сахарозы):
- плотность сахара, кг/м3;
- коэффициент теплового (линейного) расширения (КТР), 1/град;
- удельная (массовая) теплоемкость сахара, Дж/(кг·К);
- теплопроводность, Вт/(м·град);
- температуропроводность, м2/сек.
Свойства указаны для образцов сахарозы, изготовленных уплотнением ее порошка при давлении 50…150МПа. Содержание примесей не превышает 1%. Свойства сахарозы (C12H22O11) изменяются в зависимости от температуры в интервале от 120 до 450К. При нагревании плотность сахарозы уменьшается, а удельная теплоемкость растет. Теплопроводность сахарозы дана при температуре 27°С.
Температура плавления сахара
В таблице приведены значения температуры плавления сахара распространенных типов: глюкоза, мальтоза, сахароза, сахар тростниковый, сахарная пудра, фруктоза.
Температура плавления сахара приведена при нормальном атмосферном давлении. Из таблицы видно, что сахар начинает плавиться при температуре от 104 до 188°С. Самым легкоплавким сахаром является фруктоза — температура ее плавления равна 104°С.
Теплопроводность кристаллической сахарозы
В таблице даны значения коэффициента теплопроводности различных видов кристаллической сахарозы при температуре 20ºС.
Представлена теплопроводность следующих видов сахарозы: порошкообразная, рафинированная, слегка спрессованная, кристаллы сахарозы, сахар-сырец.
Теплоемкость кристаллической сахарозы (сахара)
В таблице указаны значения удельной массовой и молярной теплоемкостей кристаллической сахарозы в интервале температуры от 0 до 90ºС. При нагревании сахарозы ее теплоемкость увеличивается.
Теплофизические свойства сахара-рафинада
В таблице представлены следующие свойства сахара: объемная теплоемкость сахара, температуропроводность, теплопроводность сахара-рафинада
при температурах 343 и 290К (70 и 17ºС). При нагревании сахара его теплопроводность увеличивается.
Физические свойства сахарного песка, плотность сахара
В таблице представлены физические свойства (теплопроводность, температуропроводность) сахарного песка (средние значения и диапазон) при различной плотности сахара (793…910 кг/м3) и его влажности (температура 20ºС).
Насыпная плотность сахара-песка изменяется в широком диапазоне. Необходимо отметить, что размеры кристаллов сахара от 0,25 до 2 мм не оказывают влияния на его насыпную плотность.
Теплопроводность и температуропроводность сахара-песка, как и других зернистых материалов, зависит не только от плотности и температуры, но и от формы и размеров пор слоя, формы и размеров кристаллов, а также способа их укладки.
Плотность, теплоемкость, теплопроводность тростникового сахара-сырца
Представлены такие свойства, как удельная (массовая) теплоемкость сахара, теплопроводность сахара, температуропроводность сахара-сырца при влажности W=0,4% и температуре 31°С в зависимости от плотности (диапазон 600…1000 кг/м3). При увеличении плотности тростникового сахара, растет и его теплопроводность.
Физические свойства сахара распространенных видов
В таблице даны следующие физические свойства сахара: плотность сахаров, коэффициент теплопроводности сахара, удельная (массовая) теплоемкость сахара, температуропроводность сахара в зависимости от температуры (от -5 до 85ºС). Плотность сахаров изменяется в широких пределах. Например, плотность сахарной пудры всего 660 кг/м3, а плотность сахарного песка равна 900 кг/м3. Максимальную плотность имеет сахар-рафинад — она равна 1600 кг/м3.
В таблице представлены свойства следующих сахаров: сахар-рафинад, сахарный песок, сахарная пудра, сахар инвертный.
Физические свойства сахарных материалов
Даны следующие физические свойства сахара и сахарных материалов: плотность сахара, теплопроводность, температуропроводность при температуре 0…20ºС.
В таблице представлены следующие сахарные материалы: монокристалл сахарозы, сахар-рафинад, сахар-песок при свободной укладке и при плотной укладке, сахарная пудра, сахарная пыль.
Источники:
- Гинзбург А. С. Теплофизические характеристики пищевых продуктов. Справочник.
- Шелудяк Ю. Е., Кашпоров Л. Я. и др. Теплофизические свойства компонентов горючих систем.
- Чубик И. А., Маслов А. М. Справочник по теплофизическим характеристикам пищевых продуктов и полуфабрикатов.
Источник
В кулинарно-бытовом отношении сахаром называют сахарозу
– обыкновенный пищевой подсластитель, который получается при переработке
сахарного тростника или сахарной свеклы. Производство сахара в нашей
стране, как и в Европе, практически полностью основано на использовании
сахарной свеклы.
Европейцы знали о сахаре в дикорастущей сахарной свекле еще в
16-м веке, но получить кристаллы сахарозы смоги только в 1747-м
году благодаря исследованиям немецкого химика Маргграфа. После того,
как дальнейшие опыты, производимые в лаборатории Ахарда, обосновали
экономическую целесообразность переработки свеклы, в Силезии появились
заводы по производству сахара. Далее технологию переняли французы
и американцы.
Белый цвет сахара достигается в процессе рафинирования, но при
этом отдельные его кристаллы остаются бесцветными. Многие сорта
сахара содержат разное количество растительного сока – мелассы,
что дает кристаллам различные оттенки белого окраса.
Технология производства сахара
Процесс производства сахара из сахарной свеклы включает несколько
технологических этапов: экстракцию, очистку, выпаривание и кристаллизацию.
Свеклу моют, нарезают стружкой, которую помещают в диффузор для
экстрагирования сахара с помощью горячей воды. Свекловичные отходы
идут на корм скоту.
После чего полученный диффузионный сок, который содержит одержит
около 15% сахарозы, смешивают с известковым молоком для очистки
от тяжелых примесей и пропускают через раствор диоксида углерода,
который связывает вещества, не относящиеся к сахару. После фильтрования
на выходе получают уже очищенный сок – его ждет процедура отбеливания
сернистым газом и фильтрование через активированный уголь. После
выпаривания лишней влаги остается жидкость с содержанием сахара
уже в 50-65%.
Процедура кристаллизации направлена на получение следующего промежуточного
продукта переработки – утфеля (смеси кристаллов сахарозы и мелассы).
Далее чтобы отделить сахарозу, применяют центрифугу. Полученный
на этом этапе сахар требуется высушить. Его уже можно употреблять
в пищу (в отличие от тростникового – процесс производства, которого
на этом этапе не завершается).
Использование сахара
Сахар является непременным ингредиентом многих напитков, блюд,
кондитерских и хлебобулочных изделий. Он – привычная добавка к кофе,
какао и в чай; без него не обходятся кондитерские крема, мороженое,
глазурь и конфеты. Как хороший консервант, белый сахар используется
при варке варенья, изготовлении желе и прочих продуктов из плодов
и ягод. Сегодня белый сахар можно встретить практически везде, даже
там, где встретить его не ожидают. Например, он может оказаться
в обезжиренном диетическом йогурте или сосисках. А также, сахар
применяется в табачном производстве, в кожевенной промышленности
или при изготовлении мясных консервов.
Формы выпуска сахара и особенности его хранение
Белый сахар в продаже бывает в виде сахарного песка и сахара-рафинада
в кусочках. Сахарный песок фасуется в пакеты и мешки разной вместительности,
обычно от одного до пятидесяти килограмм. Мешки применяются плотные
полиэтиленовые, внутри которых дополнительно простилается пленка,
для защиты содержимого от влаги и просыпания кристалликов. Рафинад
фасуется в картонные коробки.
Высокая гигроскопичность белого сахара обуславливает определенные
требования к его хранению. Помещение, где находится продукт, должно
быть сухим, защищенным от перепадов температуры. Хранение его при
повышенной влажности приведет к образованию комков. Сахар обладает
способностью впитывать посторонние запахи, поэтому не следует держать
его рядом с продуктами, обладающими сильными ароматами.
Калорийность
Белый сахар весьма калориен – на сто грамм продукта приходится
почти 400 кКал, причем его состав полностью состоит из
углеводов. Поэтому при диетах рекомендуется ограничивать употребление
этого продукта как в чистом виде (для подслащивания кофе или чая)
так и в виде различных сахаросодержащих напитков, тортов, печенья,
и т.д.
Пищевая ценность в ста граммах (белый сахар-песок):
| Белки, гр | Жиры, гр | Углеводы, гр | Зола, гр | Вода, гр | Калорийность, кКал |
| – | – | 99.8 | 0.1 | 0.1 | 399 |
Сахар-рафинад вследствие более высокой степени очистки лишен в своем
составе золы.
Полезные свойства белого сахара
Состав и наличие полезных веществ
В рафинаде нет никаких дополнительных микроэлементов, это результат
собственно технологии рафинирования для получения максимально очищенного
от любых примесей продукта. Белый сахар-песок содержит незначительное
количество кальция, калия, натрия и железа.
Полезные свойства
Главная особенность белого сахара – это быстрое усваивание организмом
человека. При попадании в кишечник сахароза распадается на фруктозу
и глюкозу,
которые, попадая в кровь, возмещают большую часть энергетических
потерь. Энергия глюкозы обеспечивает метаболические процессы, как
человека, так и животных. В печени при участии глюкозы формируются
особые кислоты – глюкороновые и парные серые кислоты, обеспечивающие
обезвреживание органом токсических веществ, поэтому при отравлениях
или болезнях печени принимают внутрь сахар или вводят в кровь глюкозу.
Функционирование нашего мозга также полностью зависит от метаболизма
глюкозы. Если принимаемая пища не дает организму нужное количество
углеводов, он вынужден получать их, используя для их синтеза белок
мышц человека, или белки других органов.
При недостатке сахара (глюкозы) тонус центральной нервной системы
ухудшается, способность к концентрации внимания падает, ухудшается
противостояние низким температурам. Белый сахар, будучи очень чистым
продуктом, не влияет на микрофлору желудка и кишечника, не оказывает
негативного воздействия на метаболизм. При умеренном употреблении
не станет причиной ожирения,
поэтому он даже безопасней фруктозы или искусственных препаратов-подсластителей.
Сахар оказывает меньшую нагрузку на поджелудочную железу, чем рисовая
каша, пшеничный хлеб, пиво, картофельное пюре. Сахар является хорошим
консервантом, и наполнителем массы; без него не получится молочный
десерт, пирожное, мороженое, спред, джем, желе и варенье. Белый
сахар при нагреве образует карамель, которая применяется в пивоварении,
соусах, газировках.
Продукт обладает антидепрессантными свойствами – съеденный кусок
торта, или просто кусочек рафинада способен снять раздражение, стресс,
депрессивное состояние. При поступлении сахара поджелудочная железа
производит инсулин, а он стимулирует появление гормона счастья –
серотонина. Белый сахар не только готовый продукт, он еще и основа
для целого ряда сладких продуктов – ароматизированных сахаров, коричневого,
быстрорастворимого и мягкого сахара, сиропов, жидкого и помадного
сахара.
Опасные свойства белого сахара
При неумеренном употреблении сахара в чистом виде, также в составе
сладостей и газировок, организм не справляется с его полной переработкой
и вынужден распределять его по клеткам, что проявляется в виде жира.
При этом после «распределения» уровень сахара естественно понижается,
организм снова посылает сигнал о том, что он голоден.
Избыточный вес – частая проблема любителей сладкой пищи в больших
количествах. Регулярно-высокий уровень сахара в крови способен привести
к возникновению сахарного
диабета, так как поджелудочная железа перестает вырабатывать
нужное количество инсулина. Если диабетик прекратит соблюдать строгую
диету, будет бесконтрольно употреблять сладости, последствия могут
быть фатальными.
При усвоении рафинированного сахара организм активно расходует
кальций. Быстрый распад сахара начинается еще во рту человека, что
провоцирует появление кариеса. Особенно опасны современные газировки,
где количество сахара просто огромно. Для недопущения потребления
сахара в избыточных количествах желательно изучать этикетки товаров
в магазинах, отказаться от сладких газировок и добавления в чай
или кофе больших порций белого сахара-песка или рафинада.
Небольшое видео о производстве белого сахара.
Достоверность информации
0
Смотрите также свойства других продуктов:
Источник
Сахароза – органическое вещество с кристаллической решеткой. Другое название — сахар. Это дисахарид, образованный остатками двух моносахаридов — фруктозы и глюкозы.
Узнаем больше о сахарозе, ее строении, формуле, физических и химических свойствах и о том, какую пользу играет она для живых организмов.
Формула и строение сахарозы
Структурная формула – C12H22O11, хотя она происходит от соединения двух простых сахаров, таких как глюкоза и фруктоза.
Два кольца этих сахаров объединены отдельным атомом кислорода, соединенным с двумя атомами углерода в цепочке. Другое расширение атома в молекуле также присутствует, главным образом, в комбинациях кислорода и водорода.
Связь между моносахаридами имеет O-глюкозидный тип. Кроме того, эта связь является дикарбонильной.
Физические свойства
По своим физическим свойствам она обладает сладким вкусом, может кристаллизоваться и растворима в воде.
Когда сахароза достигает желудка, она подвергается кислотному гидролизу и разлагается на части: на глюкозу и фруктозу. Остальная часть сахарозы переходит в тонкий кишечник, где ферментная сахароза преобразует ее в глюкозу и фруктозу.
Подчеркиваются ее специфические свойства в качестве питательного вещества для организма человека: она легко усваивается и не выделяет токсичных веществ. Это означает, что сахароза обладает как свойствами глюкозы, так и свойствами фруктозы, что означает, что она является источником энергии для организма.
Существует множество противоречий по поводу вреда, наносимого потреблением сахарозы, и несколько теорий по этому поводу. Основные дебаты сосредоточены на развитии кариеса, диабета, ожирения, атеросклероза и других патологий.
Интересно, что сахароза является триболюминесцентной, производящей свет механическим действием.
Благодаря низкой температуре плавления 1860С она очень быстро становится жидкой, очень легко прилипает к контейнеру, в котором она находится, может запросто обжечь кожу, если не соблюдать меры безопасности. Температура кипения раствора равна 101,40С.
Основные свойства описаны в таблице:
Физические свойства сахарозы | |
Молярная масса | 342,3 г/моль |
Температура плавления | 1860С |
Растворимость | 211,5 г / 100 мл |
Плотность | 1,587 г/см3 |
Химические свойства
В молекуле сахарозы есть гидроксильные группы. Рассмотрим основные уравнения химических реакций сахарозы.
Реакция гидролиза
Сахароза способна подвергаться гидролизу, во время которого она распадается на моносахариды (глюкозу и фруктозу):
C12H22O11
+ H2O → C6H12O6
+ C6H12O6.
Реакции окисления
Дисахариды, которые сохраняют полуацетальный гидроксил, называются восстанавливающими. Дисахариды без полуацетального гидроксила называются невосстанавлиающими. Сахароза не является альдегидом.
Пример каталитического окисления сахарозы кислородом воздуха:
C12H22O11
+ 12 O2 → 12 CO2 + 11 H2O.
Качественная реакция с гидроксидом меди
Как провести лабораторный опыт:
лабораторное оборудование: пробирка, горелка;
реагенты: водный раствор сахарозы, гидроксид меди (II);
действия: залейте раствор сахарозы в пробирку, добавьте гидроксид меди (II), разогрейте пробирку над горелкой:
C12H22O11
+ 2 Cu (OH)2 → ярко-синее окрашивание;
Замечания: синий осадок не изменил цвет, несмотря на подачу энергии в виде тепла;
Вывод: сахароза не обладает восстановительными свойствами.
Нахождение сахарозы в природе
Она обычно извлекается из сахарного тростника, свеклы или кукурузы.
Сахарный тростник
Другими коммерческими (незначительными) источниками являются сладкий сорго и кленовый сироп.
Получение сахарозы
Сахароза извлекается из сырья, в котором она содержится, а затем очищается и кристаллизуется.
Применение и биологическая роль сахарозы
Широкое применение сахарозы обусловлено ее способностью к подслащению и свойствами функциональной консистенции. По этой причине она важна для структуры некоторых продуктов питания, особенно кондитерских изделий.
Также является вспомогательным компонентом в сохранении пищи, будучи добавкой, широко используемой в приготовлении так называемой нездоровой пищи.
В проросших семенах растений жиры и белки, находящиеся на хранении, превращаются в сахарозу для транспортировки в процессе развития растений.
Главная функция сахарозы в организме человека — она помогает вырабатывать энергию, необходимую для функционирования различных органов.
Источник