Kolik kyseliny citronové na invertní cukr?

Toto není téma o převracení/nepřevracení – o tom se zde bavíme [Mash made from inverted sugar: but it’s cool!] Všechny ty mnohé názory a nefunkční kopie na toto téma vedou k jedinému jednoduchému závěru – pokud kolona, pak nemá smysl převracet, i škodit – protože výtěžnost lihu po inverzi bude menší, a pokud se na destilaci použije jednoduché zařízení, pak je tu bod – rozdíl v chuti konečného produktu po druhé destilaci je cítit dobře. Příklad si můžete přečíst zde [První měsíční svit pro začátečníky od úplné nuly]Invertní cukr má jednu nevýhodu – proces produkuje karcinogenní látku furfural. A čím déle bude proces trvat, tím více se toho bude vyrábět. Pokud tedy dojde k rozhodnutí o invertním cukru, pak je nutné najít bod, kdy je inverze již dokončena, aby nedošlo k většímu poškození, než je nevyhnutelné. Na základě tohoto sdíleného materiálu Daniil [zpráva #13454702] potvrzuje závěr, že čím méně času je cukr invertován, tím méně je škodlivý. Proto je nutné hledat optimální poměr kyseliny, teploty a času.

Při hledání optimálního poměru Gregory S sdílel(a) odkaz [zpráva #13455015] na téma, kde je podrobně popsán proces inverze http://www.homebrewer.ru/. ie-saxara.2831/ a je zveřejněn zajímavý nomogram.
Zduplikuji zde text práce s nomogramem.
Skrytý text Invertující sacharóza.

Invertovat zdroj:
– sacharóza (třtinový cukr, řepný cukr)

Inverzní produkty:
– glukóza
– fruktóza

Co je inverze sacharózy?

Inverze stolního cukru je reakce hydrolýzy molekuly sacharózy v kyselém prostředí nebo za přítomnosti enzymu s obecným názvem – hydroláza, jejímž výsledkem je vznik molekuly glukózy a molekuly fruktózy.
V tomto případě se kyselina nespotřebovává, ale působí pouze jako katalyzátor.

Jedná se o reakci molekuly sacharózy s molekulou vody se zvýšením hmotnosti konečných produktů, takže z 95 gramů sacharózy se získá 100 gramů invertního cukru.
Také invertní cukr je při teplotách do 40 °C o něco sladší než sacharóza díky fruktóze.

K invertování sacharózy se používají kyseliny, a to jak doma, tak ve výrobě.
Můžete použít jakoukoli kyselinu, pokud vás tento proces zajímá pouze z hlediska chemických zkušeností, ale pro získání potravinářského produktu je lepší omezit se na následující seznam kyselin:

Kyselina mléčná
Vzorec: C3H6O3
Molární hmotnost: 90,1 g / mol
Hustota: 1,225 XNUMX g/cm³
K1 = 1,38 x 10-4

Kyselina citronová
Vzorec: C6H8O7
Molární hmotnost: 192,1 g / mol
Hustota: 1,66 XNUMX g/cm³
K1 = 7,447 x 10-4

Kyselina ortofosforečná
Vzorec: H3PO4
Molární hmotnost: 97,9 g / mol
Hustota: 1,88 XNUMX g/cm³
K1 = 1,1 x 10-2

Kyselina sírová
Vzorec: H2SO4
Molární hmotnost: 98,1 g / mol
Hustota: 1,84 XNUMX g/cm³

*K1 – disociační konstanta pro první krok.

Tyto kyseliny jsou zajímavé tím, že jsou netěkavé, první dvě jsou potravinářské, poslední dvě tvoří při reakci s uhličitanem vápenatým (křídou) špatně rozpustnou sraženinu, která je navíc netoxická.
Poté můžete sirup ze sedimentu filtrovat nebo dekantovat.
Proto se doporučuje používat tyto kyseliny.

Série je postavena se zvyšující se účinností shora dolů.
Hydrolytická reakce bude probíhat nejpomaleji s kyselinou mléčnou a nejrychleji s kyselinou sírovou.

Čím vyšší je teplota směsi a čím nižší je pH, tím rychleji probíhá hydrolytická reakce.
Pomocí nomogramu snadno určíte množství invertované sacharózy.
K tomu potřebujete znát teplotu, pH sirupu a dobu trvání procesu.
текст

Graf ukazuje příklad s tečkovanou čarou, který ukazuje 60% rozklad sacharózy při +70 °C, pH – 2,4, doba procesu 120 minut.
Stačí tedy vypočítat pH, abychom určili, jak dlouho nám bude trvat, než dosáhneme určitého procenta inverze sacharózy, nebo na základě požadovaného pH vypočítat množství kyseliny.

Definujme pojmy, které potřebujeme pro výpočty.
Molekulová hmotnost je hmotnost molekuly vyjádřená v atomových hmotnostních jednotkách.
Molární hmotnost je hmotnost látky v gramech, číselně se rovná molekulové hmotnosti, měřeno v g/mol.
Molární koncentrace je poměr množství rozpuštěné látky (v molech) k objemu roztoku v litrech.
Disociační konstanta (referenční hodnota) – typ rovnovážné konstanty, která charakterizuje tendenci objektu disociovat (rozdělit se) reverzibilně na částice.
[H+] – koncentrace vodíkových iontů v mol/l.

Na příkladu kyseliny sírové tyto veličiny objasníme.
Vzorec kyseliny sírové je H2SO4,
Molekulová hmotnost – 1*2+32*1+16*4 = 98 (atomové hmotnosti jsou převzaty z tabulky D.I. Mendělejeva)
Molární hmotnost – 98g/mol
Molární koncentrace je 1 mol/l, což je 98 gramů kyseliny na litr roztoku.
Disociační konstanta je jedna, protože je to silná kyselina.

Jak zjistit koncentraci vodíkových iontů?
Molekula kyseliny sírové disociuje podle vzorce:
H2SO4=2H+ + SO4-

To znamená, že z jednoho molu kyseliny sírové se získají 2 moly vodíkových iontů.
Ukazuje se, že molární koncentrace vodíkových iontů je dvojnásobkem molární koncentrace kyseliny sírové.
A pokud je v litru roztoku 98 g kyseliny, což se rovná jednomu molu, pak jsou v tomto roztoku 2 moly vodíkových iontů. [H+] = 2 mol/l

Hodnota pH se vypočítá pomocí vzorce: pH= – log [H+]dostaneme, pH = – log [2] = – 0,3 (wow, velmi kyselý roztok)

Ačkoli máme tendenci si myslet, že pH je v rozmezí od 0 do 14, může jít i za tento rozsah.

Abyste pochopili, kolik molů kyseliny je třeba rozpustit, když znáte pH, musíte zvýšit 10 na sílu indikátoru pH se záporným znaménkem.
10 na -(-0.3) mocninu, to znamená, 10 na 0.3 mocninu se rovná 2 mol.

Pojďme vyřešit tento problém:
Kolik gramů kyseliny sírové musí být v litru roztoku, aby bylo dosaženo pH=2?

řešení:
1. Najděte počet molů vodíkových iontů
10 na mocninu -2 se rovná 0,01 mol
2. Je-li 1 mol kyseliny sírové 98 gramů, pak 0,01 je 0,98 g, ale protože počet molů iontů
Pokud je vodíku dvakrát více, pak je kyseliny dvakrát méně, to znamená 0,49 g.

Ukazuje se, že k přípravě roztoku s pH = 2 potřebujeme vzít 0,49 g. kyseliny sírové na 1 litr roztoku.

—————————————————————————————————————————————
U slabých kyselin je třeba vzít v úvahu disociační konstantu.
Proto pro ně bude koncentrace vodíkových iontů vypočtena podle vzorce
[H+] = druhá odmocnina součinu Kd a molární koncentrace.

Pojďme vyřešit tento problém:
Jakou hodnotu pH získáme, pokud je v litru roztoku 10 g kyseliny citrónové?

1. Zjistíme, kolik krtků tvoří 10 gramů. kyselina citrónová.
Molární hmotnost kyseliny citronové je 194 g/mol, což znamená 10 g. to je 0,05 mol.
2. Ukazuje se, že máme 0,05 molární roztok.
3. Kyselina citronová se disociuje ve třech krocích, ale nás zajímá pouze ten první, od
druhý a třetí jsou mnohem menší a budeme je zanedbávat.
Kd = 7,447⋅10−4, což znamená [H+] =√7,447⋅10−4*0,05 = 0,006

4. Podle výpočtového vzorce pH= – log [H+] = 2.2

Když víme, jak zjistit pH, můžeme použít nomogram a určit, za jak dlouho při dané úrovni pH dosáhneme určitého stupně inverze cukru.

Poznatky aplikujeme na proces inverze cukru.
Když se 2g kyseliny citronové rozpustí v litru roztoku, získáme pH = 2,5.
Předpokládejme, že ji budeme ohřívat ve vodní lázni na 95°C, aby nám nevznikl karamel.

Na základě nomogramu zjistíme, že za těchto podmínek je nutné roztok zahřívat 55-60 minut.

Je také nutné počítat s tím, že v případě slabých kyselin příliš silný cukerný roztok sníží stupeň disociace kyselin, a tím změní vypočtené údaje směrem ke zvýšení pH.

Mini recepty na invertní cukr.

S kyselinou citronovou:
Cukr – 500 g
Voda – doplňte objem na 1000 ml
Kyselina citronová – 2 g
Teplota – 95°C (vodní lázeň)
Doba ohřevu – 60 min.

S kyselinou sírovou:
Cukr – 500 g
Voda – doplňte objem na 1000 ml
Kyselina sírová – 0,15 g
Křída (na hašení kyseliny) – 0,2 g
Teplota – 95°C (vodní lázeň)
Doba ohřevu – 60 min.

V procesu hašení kyseliny se vytvoří 0,21 g síranu vápenatého (sádra).

V budoucnu můžete sirup odpařit na požadovaný stupeň karamelizace nebo až 70%, aniž byste jej přivedli ke karamelizaci.

Chcete-li použít nomogram, musíte nejprve určit pH sirupu. Protože Nejdostupnější kyselinou je kyselina citrónová, a tak jsem své výpočty provedl na základě ní. Pokud chcete použít jiné kyseliny, můžete provést výpočty pomocí výše uvedené metody.
Pro stanovení pH roztoku používám vzorec uvedený v metodě. Pro větší pohodlí jsem jej vložil do mash kalkulátoru od Abettoru, odpovídající téma je zde [Brazh calculator] Pokud ve své práci používáte jiné excelové soubory, můžete použít hotový vzorec a vložit jej na místo, které potřebujete – “ =-LOG(ROOT(7,447*DEGREE(10 ;-4)*((A/(((B/1,61)+B)/1000))/194)))“, kde:
A = buňka s hmotností kyseliny citrónové vg.
B = buňka s hmotností cukru v g.
B = kyveta s objemem vody v ml.

Jakmile je stanoveno pH roztoku, lze zvolit teplotu sirupu. Nejjednodušší je použít bod varu. Různá množství cukru vedou k různým koncentracím sirupu a jeho bod varu se bude lišit. Deska je přiložena o zdroji zde [příspěvek #13457429].

Nyní, když známe pH sirupu a jeho bod varu, můžeme použít nomogram – je to snadné: vyberte teplotu vlevo, označte ji tečkou a poté označte bod pH vašeho roztoku na sousední stupnici a nakreslete přímku přes tyto body na střední stupnici.
Z bodu na střední stupnici nakreslete přímku buď přes požadované procento inverze, nebo přes požadovanou dobu inverze (měřítka vpravo od středu).
Tímto způsobem získáte výstupní data o čase a procentech inverze.

Například při poměru 1 kg cukru k 520 ml vody a 0,8 g kyseliny citrónové bude pH sirupu 2,8 a doba úplné inverze bude 42 minut varu sirupu (t* varu 102,5 * C pro 55% sirup) a dalším varem pouze přidává škodlivé látky.

Po provedení řady výpočtů byla získána zajímavá tabulka, ze které vyplývá, že dostatečná, a tedy optimální doba pro inverzi je 15 minut varu pro sirup s pH 2,5. K získání podobného sirupu používám při převracení následující poměr (20 l rmutu):
1000 ml vody
4300 gr cukr
10 gr. kyselina citrónová. – není to moc. protože následně se sirup zředí dalšími 16 litry vody (na 20 litrů rmutu) a pH rmutu se rovná 2,85.

Proces inverze je jednoduchý: nalijte vodu do nádoby, přidejte cukr, zahřejte. Před inverzí je sirup šedý a skládá se z malých bublinek. Jakmile se sirup začne vařit, tzn. dosáhne návrhové teploty – přidá se kyselina citrónová. Okamžitě dojde k prudké reakci, takže potřebujete buď hlubokou nádobu s vysokými stěnami (sirup má tendenci utíkat), nebo pár minut stálého míchání, dokud reakce neustane. Teplotu trochu snížíme a udržujeme požadovanou dobu. Během 15-20 minut (za výše uvedených podmínek pH=2,5 t=110*C – odhadovaný čas 13 minut) získá sirup slámovou barvu a stane se zcela průhledným. Navrhovaná technika „drop into water“ [zpráva #13454674] potvrzuje, že po vypočteném čase se chování sirupu ve vodě přestává měnit, což také potvrzuje konec inverze.

18.04.2019. Aktualizovaná kalkulačka

Kalkulačka Marsh 3.1.xls 48.5 Kb
Kalkulačka 3_2.xls 23.0 Kb
Kalkulačka Marsh 3.xls 48.5 Kb

Poslední vyd. 18. dubna 19, 13:36 od scif

Inverzní cukr na kaši je štěpení molekul sacharózy na dva monosacharidy (glukózu a fruktózu). Můžete to udělat sami doma. Nyní pojďme zjistit, proč je potřeba invertní cukr a jak jej správně připravit.
Kvasinky používané k přípravě rmutu nejsou schopny zpracovat řepný ani třtinový cukr v čisté formě. Enzym invertáza, syntetizovaný kvasinkovou houbou, nejprve rozloží molekulu cukru na molekuly fruktózy a glukózy, načež vzniklé monosacharidy proniknou dovnitř houby. Zde dochází ke fermentaci. Obrácením cukru tak přebíráme část práce droždí.

Výhody a nevýhody

Invertní cukr má pozitivní i negativní účinky na konečný produkt.

Výhody:

Vůně alkoholických nápojů se mění, charakteristická pivní vůně chybí. A to je velmi důležité při přidávání ovoce, bobulí a složek obsahujících škrob do kaše.
Fermentační proces probíhá rychleji, namísto obvyklých 5 dnů – 2 nebo 3 dny
Moonshine vyrobený z invertovaného cukru má méně vedlejších produktů z kvasinkových hub
Bezpečnější je kaše s invertním cukrem. Pod vlivem vysokých teplot se ničí bakterie umístěné na povrchu cukru.

Nevýhody:

Konečný produkt je méně.
Pro převrácení je nutné vytvořit vysokou teplotu, což vyžaduje další čas.
Moonshine ze sirupu obsahuje oxymethylfurfural, látku klasifikovanou jako možný nebo potenciální karcinogen. Je důležité si uvědomit, že dodržením správných teplotních podmínek se lze vyhnout vzhledu furfuralu.

Jak vařit

Recept je celkem jednoduchý. K přípravě invertního cukrového sirupu je třeba připravit cukr, vodu a kyselinu citronovou. Důležitým bodem je správně vypočítaná dávka všech výše uvedených složek. Na 1 kg cukru musíte vzít 400 až 550 ml čisté vody a 4-5 gramů kyseliny citrónové. Již na základě zkušeností si každý sám určí přesné množství potřebných produktů.

Musíte invertovat cukr v několika fázích:

Připravte nádobí. Nádoba musí být hluboká, protože během procesu vaření dochází k velkému oddělení pěny a nekovů, protože interakce kovu a kyseliny je extrémně nežádoucí. Postačí obyčejná smaltovaná pánev.
Ohřejte požadovaný objem vody na teplotu 80 °C Pro přesné měření úrovně ohřevu vody musíte použít domácí teploměr.
Za stálého míchání vody pomalu nasypte všechen cukr.
Připravený sirup vařte 10 minut, dokud nezíská nažloutlý odstín a jednotnou konzistenci.
Přidejte kyselinu citronovou. Je důležité si uvědomit, že se nepodílí na hydrolýze, je katalyzátorem a v jeho přítomnosti probíhá proces separace sacharózy rychleji. Můžete jej předem naředit v malém množství horké vody. Nezáleží na tom, zda přidáte nebo nalijete kyselinu citronovou, je důležité to dělat velmi pomalu. Příliš rychlé přidání může způsobit nežádoucí reakci, která se projeví náhlým pěněním a vystříknutím tekutiny z nádoby.
Na mírném ohni přiveďte teplotu invertního sirupu na 80 °C, přikryjte pokličkou a vařte 1 hodinu. Není nutné přesně dodržovat časový rámec. Například B. A. Ustinnikov, autor vědeckých prací o výrobě alkoholu, doporučuje vařit cukrový sirup po dobu 30 minut. Někteří specialisté prodlužují dobu na 1,5–2 hodiny. Doba, po kterou byl sirup vařen, ovlivňuje jeho organoleptické vlastnosti (chuť, barva, vůně). Experimentováním s inverzí si každý musí samostatně určit, co má nejraději a zvolit optimální dobu ohřevu.
Vypněte teplo a nechte vychladnout na 30°C. Nyní je invertní sirup připraven.

Neutralizace kyseliny

Optimální pH mladiny je 4,0–4,5. Pokud překročíte dávkování kyseliny citronové, zvýší se i pH. V důsledku toho bude rmut s invertním cukrem déle kvasit, což povede ke vzniku další vedlejší mikroflóry. To je nežádoucí pro měsíční svit a jiné alkoholické nápoje. Jedlá soda pomůže vytvořit podmínky pro fungování kvasinkových hub.

Algoritmus pro neutralizaci přebytečné kyseliny:

Na 1 gram kyseliny citronové je třeba vzít 1,25 sody zředěné malým množstvím vody
Pomalu nalijte roztok jedlé sody do obráceného sirupu.

Poprvé po přidání sody se pěna oddělí, po které je invertní cukr považován za připravený. Měsíčníci mají často otázku, zda je možné nesnížit hladinu kyselosti. Neutralizace kyseliny je volitelný krok. Faktem je, že ne každý má pH metr a je nemožné určit pH podle vzhledu, chuti nebo vůně. Pak se musíte připravit na to, že měsíční svit s invertním cukrem při vysoké kyselosti bude trvat déle, protože fermentace bude probíhat pomalu.