Цель: в миниатюре произвести все важнейшие про­цессы промышленного способа получения сахара.

Материалы и оборудование: сахарная свекла, оксид кальция, гидроксид меди, серная кислота, вода, химический стакан, колба, фильтровальная бумага, фенолфталеин, терка, электрическая плитка, водяная баня, марля.

1 способ                                                  

Проведение опыта:

 400-500 г сахарной свеклы хорошо промывают и нарезают в виде мелкой стружки или истирают на терке. Свеклу помещают в большой химический стакан, добавляют к ней равное количество горячей воды и смесь нагревают полчаса при 70—80°С. Полученный раствор сливают, а к свекле добавляют новую порцию горячей воды и снова нагревают. Через тот же промежуток времени образовавшийся раствор прибавляют к ранее полученному и ту же операцию проделывают в третий раз. Так, применяя всякий раз чистую воду, удается полнее извлечь сахар из свеклы, чем при од­нократной обработке свеклы большим количеством воды.                                                                           

Полученный сок фильтруют от посторонних примесей через ткань. Готовят известковое молоко из 15 г оксида кальция и до­бавляют его к свекловичному соку. Смесь нагревают в течение 15— 20 мин (на водяной бане). При этом под действием извести про­исходит осаждение органических кислот, белковых и других орга­нических веществ, а сахар остается в виде сахарата в растворе.

Далее раствор фильтруют в другую колбу и пропускают в него Углекислый газ. При этом сахарат разлагается: известь в виде карбоната выпадает в осадок, а сахар в свободном виде остается в растворе. Пропускание углекислого газа продолжают с таким расче­том, чтобы раствор остался слабощелочным (при нанесении кап­ли раствора на фильтровальную бумажку, смоченную фенолфтале­ином, бумажка должна окраситься в бледно-розовый цвет). Это дает гарантию, что несахаристые вещества, находящиеся в соеди­нении с известью, при этом не будут разложены.

Полученный раствор, содержащий иногда до 10% сахара, имеет желтоватый цвет. Обесцвечивают его фильтрованием через свежепрокаленный уголь.

Пробу раствора подвергают гидролизу (кипячение с небольшим количеством H₂S0₄) и открывают глюкозу реакцией с гидроксидом меди (II).

 

2HOСН₂-(СНOH)₄)-СН=O + Cu(OH)₂  —›  2HOСН₂-(СНOH)₄)-СOOH + Cu₂O↓ + 2H₂O

 

Схема 5. « Качественная реакция на глюкозу»

После этого раствор упаривают на водяной бане (желательно в вакууме, чтобы не было подгорания сахара) до уменьшения объема примерно в 5 раз и оставляют кристаллизоваться. Для зат­равки можно бросить в раствор несколько крупинок сахарного песка.

Чтобы получить наиболее чистый продукт, выделившийся са­хар следует перекристаллизовать. Для этого его отделяют от пато­ки, кристаллы растворяют в очень небольшом количестве горячей воды и оставляют в кристаллизаторе до следующего занятия или осторожно выпаривают до образования кристаллов, не доводя при этом раствор до полного обезвоживания.

Принцип конструирования учащимися «производственной установки» заключается в том, чтобы не переливать в работе раство­ры из одной колбы в другую, а последовательно соединить ряд колб, чтобы растворы можно было перекачивать из одного сосуда в другой с помощью пульверизационной груши (пуская их в слу­чае необходимости предварительно на фильтр).

2 способ

Получение сахара из свеклы можно осуществить проще, если процесс извлечения его водой вести при обычной температуре. В таком случае несахаристые вещества в значительной степени удер­живаются волокнами клеток и очистка сока упрощается.

Проведение опыта:

500 г промытой свеклы протирают на терке и затем еще расти­рают в фарфоровой ступке до состояния пасты. Переносят пасту в большую колбу и приливают к ней 500 мл 15-процентного взму­ченного известкового молока. Закрыв колбу пробкой, встряхива­ют содержимое время от времени в течение нескольких часов. При этом происходит одновременно извлечение сахара из свеклы. За­тем отжимают свеклу через ткань, собирая сок в стакан. Выжимки с ткани переносят в ту же колбу, добавляют 300 г воды и через некоторое время вновь отжимают. Обе порции сока соединяют и пропускают в него углекислый газ до полного осаждения извести. Сначала сок фильтруют на установке под вакуумом, а затем, если он имеет желтоватый вид, через слой активированного угля. Этот сок упаривают на водяной бане до уменьшения объема раствора примерно в 5—7 раз и оставляют кристаллизоваться. В качестве затравки в раствор можно поместить несколько крупинок сахар­ного песка.[Цветков Л. А. Эксперимент по органической химии: методика и техника / Пособие для учителей. – М.: Школьная пресса, 2000. – 192 с.]