Ako analyzovať obsah kalórií v cukre oproti splende pomocou bombovej kalorimetrie?

Zaujímalo vás niekedy, či je Splenda skutočne nekalorické sladidlo, ako sa uvádza? Tento článok poskytuje konkrétne pokyny na vykonanie bombového kalorimetrického experimentu a analýzu výsledkov na stanovenie kalorického obsahu čistého trstinového cukru (sacharózy) oproti Splende (sukralóze).

Bombová kalorimetria pri konštantnom objeme je proces, ktorý sa používa na stanovenie energie spaľovacích reakcií. Konštantný objem procesu obmedzuje energiu vyrobenú v reakcii na výlučne premenu na tepelnú energiu. Tepelná energia alebo entalpia (H) reakcie je daná pomocou

∆H = ∆U (T, V)+∆ (PV) (rovnica I 0,1)

V ktorej vnútorná energia U je funkciou teploty a objemu, Δ (PV) je zmena tlaku a objemu. Pretože energia je v izolovaných systémoch zachovaná, celkový ΔU = 0, ale U je stavová funkcia, čo znamená, že sa spolieha iba na počiatočný a konečný stav.

∆U = 0 = ∆U_f- 〖∆U〗 _i

z čoho vyplýva

〖∆U〗 _f =-〖∆U〗 _i (rovnica I 0,2)

kde

∆U_f = C_P (T_f-T_i) (rovnica I 0,3)

v ktorom C_P je špecifické teplo systému. Pomocou týchto informácií a zákona ideálneho plynu na vyjadrenie Δ (PV) ako RΔ (nT) môže byť entalpia reakcie vyjadrená ako

∆H_i = 〖-C〗 _P (T_f-T_i)+ RT_i ∆n (rovnica I 0,4)

kde Δn je zmena počtu mólov plynu z produktov na reaktanty.

(Pozri obrázok I 0,1: Bombová kalorimetrická bomba) ¹

(Pozri obrázok I 0,2: Kompletné zariadenie s bombovou kalorimetriou.) ¹

V tomto experimente sa AH troch rôznych látok, sukralózy, sacharózy a kyseliny benzoovej, bude merať pomocou vyššie uvedeného nastavenia bombovej kalorimetrie.

(Pozri obrázok I 0,3: Molekulárne štruktúry: sacharózy, sukralózy a kyseliny benzoovej)

Analýza kyseliny benzoovej sa používa ako kalibrácia zariadenia. Cukor a Splenda ™ sú bežnými sladidlami v potravinách. Splenda ™ je v porovnaní s cukrom inzerovaná ako bezkalorické sladidlo, takže v tomto experimente bude analyzovaný kalorický výkon spaľovania oboch materiálov. Predpokladá sa, že Splenda ™ vydáva menej energie ako cukor, ale nie nulové kalórie.

Diskusia

Na dokončenie tohto experimentu sa analyzujú tri chemické reakcie. Spaľovanie kyseliny benzoovej,

2 C7H6O2 (s) + 15 O2 (g) → 14 CO2 (g) + 6 H20 (l);

spaľovanie sacharózy,

C12H22O11 (s) + 12 O2 (g) → 12 CO2 (g) + 11 H20 (l);

a spaľovanie sukralózy,

C12H19O8Cl3 (s) + 12 O2 (g) → 12 CO2 (g) + 8 H20 (l) + 3 HCl (l).

Účelom tohto experimentu bolo určiť kalorimetrický výkon spaľovania Splenda ™ (alebo sukralózy) oproti sacharóze. Splenda ™ sa inzeruje ako nekalorické sladidlo, ale experimentálne výsledky naznačujú, že sukralóza má približne 2,5-násobok kalorimetrického výstupu sacharózy alebo trstinového cukru. Vzhľadom na veľkú chybu v týchto hodnotách však mohol byť kalorický obsah sukralózy nanajvýš polovičný ako obsah cukru. Literatúra na túto tému naznačuje, že kalorický obsah sukralózy by mal byť relatívne rovnaký ako cukor 0,1. Štruktúra je hlavným rozdielom medzi týmito dvoma zlúčeninami, sacharózou a sukralózou, a preto je logické predpokladať, že molekulárna štruktúra je významným faktorom. v energii spaľovania zlúčeniny a spaľovacom teple. Rôzne väzby s rôznymi energie energie väzby sa pri spaľovacích reakciách lámu, takže nie je ďaleko k hypotéze, že hodnoty ΔH a ΔE medzi týmito dvoma látkami sa budú do určitej miery líšiť. Mnoho ľudí hovorí, že si všimnú rozdiel v chuti sladidla Splenda ™ oproti alternatíve čistého cukru, zatiaľ čo veľký počet ostatných nesúhlasí a vôbec nepozoruje žiadny chuťový rozdiel. Členenie týchto látok v procese konzumácie je rôzne a pravdepodobne má za následok tento rozdiel v chuti.