Винска киселина: структурна формула, својства, припрема и употреба

Винска киселина припада класи карбоксилних киселина. Ова супстанца је добила име због чињенице да је главни извор њене производње сок од грожђа. Током ферментације ове киселине, киселина се ослобађа у облику слабо растворне калијумове соли. Главна област примене ове супстанце је производња прехрамбених производа.

Општи опис

Винска киселина спада у категорију ацикличних двобазних хидроакида, које садрже и хидроксилне и карбоксилне групе. Таква једињења се такође називају хидроксилним дериватима карбоксилних киселина. Ова супстанца има друга имена:

• диокииантарнаиа;
• тартаре;
• 2,3-дихидроксибутандиојске киселине.

Хемијска формула винске киселине: Ц4Х6О6.

Ово једињење карактерише стереоизометрија, може постојати у 3 облика. Структурне формуле винске киселине приказане су на слици испод.

Најстабилнија је трећа форма (месовиц киселина). Д- и Л-киселине су оптички активне, али смеша ових изомера, узета у еквивалентним количинама, је оптички неактивна. Ова киселина се назива и р- или и-винска (рацемска, грожђана). Изгледа да је ова супстанца безбојни кристали или бели прах.

Локација у природи

Л-винска (РР-винска) и грожђана киселина се налазе у великим количинама у грожђу, производима његове прераде, као иу киселим соковима многих плодова. По први пут ово једињење је изоловано из тартара - седимента, који пада у производњу вина. То је мешавина калијум тартрата и калцијума.

Месичка киселина се не налази у природи. Може се добити само вештачки кухањем у каустичним алкалијама Д- и Л-изомера, као и оксидацијом малеинске киселине или фенола.

Физичке карактеристике

Главне физичке особине винске киселине су:

• Молекуларна тежина - 150 а. м.
• Тачка топљења: о Д- или Л-изомер - 170 ° Ц; о киселина грожђа - 260 ° Ц; о месовинска киселина - 140 ° Ц.
• Густина - 1.66-1.76 г / цм3.
• Растворљивост - 135 г анхидроване супстанце на 100 г воде (на температури од 20 ° Ц).
• Топлина сагоревања - 1096,7 кЈ / (г) мол).
• Специфични топлотни капацитет је 1,26 кЈ / (мол ° С).
• Моларни топлотни капацитет је 0.189 кЈ / (мол ° С).

Киселина је високо растворна у води, док се апсорбује топлота и смањује температура раствора.

Кристализација из водених раствора се одвија у хидратном облику (2Ц4Х6О6) Х20. Кристали имају облик ромбичних призми. За месовичну киселину, они су призматични или љускави. Када се загрева изнад 73 ° Ц, анхидрована форма кристализује из алкохола.

Хемијска својства

Винска киселина, као и друге хидрокси киселине, има сва својства алкохола и киселина. Функционалне групе –ЦООХ и –ОХ могу да реагују са другим једињењима независно или међусобно утичу, што одређује хемијске карактеристике ове супстанце:

• Електролитичка дисоцијација. Винска киселина је јачи електролит од матичних карбоксилних киселина. Д- или Л-изомери имају највећи степен дисоцијације, мезовинска киселина је најмање.
• Формирање киселих и средњих соли (тартрати). Најчешћи од њих су: тартарат и калијум тартарат, калцијум тартарат.
• Стварање метала хелатних комплекса различите структуре. Састав ових једињења зависи од киселости подлоге.
• Формирање естара супституцијом -ОХ у карбоксилној групи.

Када се Л-винска киселина загреје на 165 ° Ц, месовиц и грожђе превладавају у производу, у опсегу од 165-175 ° Ц - грожђана киселина, и више од 175 ° Ц - метавичну киселину, која је жућкаста смола.

Када се загреје на 130 ° Ц, грожђана киселина у мешавини са хлороводоничном киселином се делимично претвара у месовичну киселину.

Својства соли

Међу карактеристикама соли винске киселине су:

• Киселинска калијумова со КХЦ4Х4О6 (калијум хидротартрат, каменац): о слабо растворљив у води и алкохолу; о таложи се при продуженом излагању; о има облик безбојних малих кристала, чији облик може бити ромбичан, квадратни, шестерокутни или правоугаони; о релативна густина - 1,973.
• Калцијум винска киселина ЦаЦ4Х4О6: о изглед - ромбични кристали; о слабо растворљив у води.
• Просечна калијумова со К ₂ Ц ₄ Х ₄ 0,5 Х ₂ О, кисела калцијумова со ЦаХ ₂ (Ц ₄ Х ₄ О ₆ ) ₂ - добра растворљивост у води.

Синтхесис

Постоје 2 врсте сировина за производњу винске киселине:

• Винска креч (производ из прераде комина, седиментног квасца, отпад од производње алкохолног пића од винског материјала);
• калијум хидротартрат (настао у младом вину током хлађења, као и током концентрације сока од грожђа).

Акумулација винске киселине у грожђу зависи од њене разноликости и климатских услова у којима је узгајана (у хладнијим годинама формира мање).

Винска вапна се прво очисти од нечистоћа испирањем водом, филтрацијом, центрифугирањем. Калијум хидрат се меље у кугличним млиновима или дробилицама до величине честица од 0.1-0.3 мм, а затим се прерађује у креч у реакцији измене таложења користећи хлорид и калцијум карбонат.

Пријем винске киселине се производи у реакторима. Прво се у њу улије вода након прања гипсане слузи, затим се напуни каменац брзином од 80-90 кг / м ³ . Ова маса се загрева на 70-80 ° Ц. У њу се додају калцијум хлорид и млечно вапно. Распадање каменца траје 3-3,5 сати, након чега се суспензија филтрира и опере.

Из тартаратне киселине настаје распадање Х2С04 у реактору од киселоотпорног челика. Маса се загрева на 85-90 ° Ц. Вишак киселине на крају процеса се неутралише кредом. Киселост раствора не сме бити већа од 1,5. Затим се раствор винске киселине упари и кристализује. Растворени гипс се таложи.

Област примене

Употреба винске киселине углавном је повезана са прехрамбеном индустријом. Његова употреба доприноси повећању апетита, повећава секреторну функцију желуца и панкреаса и побољшава процес варења. Раније се винска киселина нашироко користила као средство за закисељавање, али је сада замењена лимунском киселином (укључујући и производњу вина у преради веома зрелог грожђа).

Диацетил ацетат се користи за побољшање квалитета хлеба. Захваљујући употреби, повећавају се порозност и запремина мрвице, као и период складиштења.

Главне области примене винске киселине су због својих физичко-хемијских својстава:

• регулатор киселости и киселости;
• антиоксидант;
• конзерванс;
• катализатор за решавање воде са водом у органској синтези и аналитичкој хемији.

У прехрамбеној индустрији, супстанца се користи као адитив Е334 у таквој храни као:

• пецива, колачићи;
• конзервирана храна од поврћа и воћа;
• желе и џемови;
• алкохолна пића, лимунада.

Метавинска киселина се користи као стабилизатор, адитив за спречавање замућења вина, шампањца и каменца.

Производња вина и варење

Укус вина зависи од садржаја винске киселине. Када је премала, испада да је неукусна. Ово се често види у грожђу које се узгаја у топлим климама. Уз високу концентрацију супстанце, пиће постаје сувише опорок.

Винска киселина се додаје сладовини ако је њен ниво нижи од 0,65% за црвена вина и 0,7-0,8% за бела вина. Подешавање се врши пре ферментације. У почетку се ради на прототипу, затим се супстанца додаје у сладовину у малим порцијама. Ако је винска киселина у сувишку, извршите хладну стабилизацију. Иначе, кристали се таложе у боцама вина за продају.

У производњи пива, киселина се користи за прање култивисаног квасца из дивљине. Посљедња инфекција пива је узрок њеног замрачења и брака. Додавањем и мале количине винске киселине (0,5-1,0%) неутралишу се ти микроорганизми.