Статья по химии "Сахарная история"

Сахарная история

Сорокина Светлана Александровна, преподаватель

ГБПОУ СПО «Сызранский политехнический колледж»

Сахар — пищевой продукт, занимающий важное место в рационе человека, так как энергия, которую человек затрачивает, восполняется в том числе и за счет Сахаров.

      Без сахара чашки чая не выпить, компота не сварить, пирога не испечь... Так  говорим мы о постоянном и давнишнем спутнике нашего стола. И каков на самом деле его «возраст»? Оказывается, свекловичный сахар известен людям не так уж давно. Только в 1747 г. немецкий химик Андреас Маргграф открыл, что в свекле присутствует сахар, а фабричное производство свекловичного  сахара было налажено еще позже — в начале XIX века.

Куда старше по возрасту тростниковый сахар.  

В древнеиндийском эпосе «Рамаяна», рассказывающем о войне богов, есть такие строки: 
«На плетево идет тростник иной. 
Но ценен сахарный самим собой». 

   Когда двадцать три века назад воины Александра Македонского вступили на землю Индии, то среди прочих чудес этого края их поразило белое твердое вещество  сладкого вкуса, которое индийцы употребляли в пищу. Узнав, что это застывший сок какого- то местного тростника, один из соратников полководца писал, что в Индии есть  растение, которое дает мед без пчел...

Спустя некоторое время диковинный  продукт попал в Китай. Там его тоже назвали медом, каменным медом. Египтяне же  называли его иначе — индийской солью.

Об индийском происхождении сахара напоминает и его название, одинаково  звучащее почти на всех языках. В самом деле: сахар — так говорят по-русски, Zucker — по- немецки, sugar — по-английски, sucre — по- французски. Не меняется картина и на Вое- токе: у персов сахар зовется шакар, у  арабов — суккар.

Не надо быть лингвистом, чтобы  почувствовать общее происхождение этих слов. Их корень восходит к древнеиндийскому слову sakkhara (сакхара).

Вместе с сахаром в одной стране за  другой приживалось и его название — только каждый раз оно приспосабливалось к  особенностям нового языка.

Итак, родина сахара, или точнее —  сахарного тростника — Индия. Древняя индийская

легенда рассказывает, что однажды бог Ишвар подарил радже Субандье — правителю Бенареса — маленькое семечко, из которого вырос сахарный тростник. Из него люди и стали добывать сладкий сок для еды.

Ну, а как древние индийцы превращали этот сок в сахар? Какими методами они  пользовались для очистки и сгущения сока?  Этого мы, к сожалению, не знаем. Впрочем,  другая легенда утверждает, что в былые времена индийские волшебницы снимали готовый  сахар с рога молодой луны!

Жаль, конечно, что в наши времена  такой простой способ сахарного производства недоступен... И существующая технология — довольно сложный процесс.

Свекловичный корень содержит в среднем 18 процентов сахара. Но кроме сахара в нем есть и целый ряд ненужных примесей.

Избавиться от них — вот главная задача, возникающая после того, как на сахарном заводе из свекловичной стружки извлекли сок (его называют обычно диффузионным, по самой операции извлечения — диффузии).

Сок этот выглядит на первых порах далеко не аппетитно; это продукт темнобурого  цвета, с неприятным запахом и привкусом. Для его очистки используются известь и  углекислый газ — продукты, получаемые при  обжиге известняка.

На любом сахарном заводе можно  увидеть печь, в которой идет процесс обжига. Здесь под действием высокой  температуры известняк (углекислый кальций)  распадается на два простых химических  соединения: СаСОз известняк  = СаО + С0₂  (известь и углекислый газ)

Полученную известь взбалтывают с водой и в виде известкового молока добавляют к

диффузионному соку. В присутствии извести белки и  некоторые окрашенные вещества сока 

свертываются и выпадают в осадок. То же самое  происходит и с органическими кислотами: они  образуют с кальцием нерастворимые соли. Вот только один пример подобной реакции:

СООН                                     СОО

                + Са(ОН)₂                              Са   + 2Н₂О

СООН                                     СОО

   Теперь освободиться от осадка не  представляет большого труда.

Сам сахар тоже реагирует с известью: он образует с нею так называемые сахараты.

Но эти соединения (моно- и дисахараты) в воде растворимы и не смешиваются с  осажденными примесями.

Наступает следующий этап в  производстве сахара — теперь надо избавиться от  излишка извести и заодно освободить сахар из «известкового плена».

Свекловичный сок насыщают углекислым газом, который связывает известь и образует

нерастворимый мел. Заодно освобождается и сахар. Происходит это так:

Са(ОН)₂ + СО₂       СаСО₃ + Н₂О

С₁₂Н₂₂О₁₁∙СаО  + СО₂         СаСО₃ + С₁₂Н₂₂О₁₁

 сахарат                               мел           сахароза

 кальция

   Однако даже после обработки сока  известью и углекислым газом в нем остается еще немало красящих веществ. Обесцветить сок полностью помогает сернистый ангидрид (SO₂). Операция эта называется  сульфитацией от латинского названия серы — Sulfur.

Сернистый ангидрид, растворяясь в воде,  образует сернистую кислоту. Та окисляется в

серную кислоту и выделяет свободный  водород. В нем-то все и дело! Водород связывает хромофоры — цветообразующие группы  окрашенных веществ, и сами вещества 

становятся бесцветными. Теперь остается подвергнуть сок  фильтрации, выпарке и увариванию. И  из  сгустившегося сока начинает  выкристаллизовываться сахар. Кристаллы отделяют от  маточного раствора, пробеливают и сушат.

     Промышленное производство сахара стало возможным с конца XVIII в., когда появились паровые машины. Например, первые вакуум-аппараты были созданы в 1813г., мешочные фильтры — в 1824 г., выпарные аппараты, работающие под разрежением, и фильтр-прессы — в 1850г., диффузионная батарея — в 1864 г., центрифуги — в 186,7 г., сушилки для сахара — в 1878 г., упаковочные машины — в 1891 г. Первое упоминание в исторических документах о появлении на Руси кристаллического сахара, ввозившегося с «заморскими товарами», появилось в 1273 г. Из-за высокой цены сахар много лет был предметом роскоши и одно время его продавали в аптеках эквивалентно массе серебра. Спрос на него сильно возрос с середины XVIII в., когда в России начали употреблять чай, который быстро стал национальным напитком. В 1718 г. купец Павел Вестов получил от царя Петра I разрешение на строительство заводов по переработке привозного тростникового сахара-сырца. П. Вестову было поручено вырабатывать сахар, качество которого не должно было уступать заграничному, и продавать по цене не выше рыночной.

     Первый завод начал работать в 1719 г. в Санкт-Петербурге на Выборгской стороне. В этот год было получено 600 пудов сахара-рафинада (1 пуд = 16,38 кг), а уже в 1779 г. пять заводов Санкт-Петербурга произвели 77 150 пудов белого сахара. К концу XVIII в. в Санкт-Петербурге, Москве и вблизи этих городов работали десятки сахарных заводов. Однако расходы на покупку дорогостоящего импортного сахара-сырца тяжелым бременем ложились на бюджет государства, поэтому в России усиленно вели поиски местных источников для получения сахара. Первое указание на возможность использования белой свеклы как сырья для получения кристаллического сахара встречается в книге «Описание растений Российского государства с их изображением», изданной в 1786 г. Белая свекла была издавна известна русским людям как огородная и кормовая культура.

    В России важную роль в создании технологии и промышленного производства свекловичного сахара сыграл Яков Степанович Есипов. В 1799—1801 гг. он в своем имении в селе Никольском Подольской округи Московской губернии разработал оригинальную технологию получения сахара из свеклы с очисткой свекловичного сока известью. В начале 1802 г. Я. С. Есипов сообщил, что получил 82 кг белого сахара из 250 кг сахара-сырца, выработанного из свеклы. Так был получен первый русский кристаллический сахар.