Это может быть или не быть подходящей научной дисциплиной, чтобы задать этот вопрос, но я попытаюсь. Я с радостью приглашу химиков присоединиться.
Пришло время снова собирать сахарные клены на северо-востоке США. То, что мы, по сути, извлекаем из деревьев через краны, — это раствор сахара, который с помощью обратного осмоса и испарения производит кленовый сироп. Но есть старая традиция, которая меня немного беспокоит. Когда ведра подвешивают (умирающий метод сбора, обычно на крупных предприятиях используют трубки), сок собирают по мере того, как день прогревается. Ночью и особенно в очень холодные ночи большая часть сока замерзает. Я заметил, что многие старые производители сока выбрасывают лед, иногда значительное количество, говоря, что осталась более концентрированная сахарная вода, а лед — чистая вода.
Но я не уверен, верю ли я в это. Прежде всего, большая часть сока представляет собой раствор сахара с содержанием сахара от 2% до 6%, а это означает, что при 2% вам понадобится примерно 43 галлона сока для производства 1 галлона сиропа. Сироп определяется как > или = 66% сахара (сахароза). И я видел, как сок проходит через обратный осмос (который тогда составляет около 10% сахара), замерзая после ночи при температуре ниже нуля.
С этим раздутым вступлением мои вопросы заключаются в следующем: если у вас есть 1 литр чистой воды, против 2% сока, против 10% сока (решение, которое я предполагаю), при каких температурах каждый раствор начнет замерзать.
Во-вторых, когда любой из этих растворов замерзает, замерзает ли изначально только чистая вода? Или лед на самом деле представляет собой смесь сахарозы и чистой воды? И если он отделяет чистую воду от сахарозы, образуя более концентрированный раствор, то при какой температуре или времени (опять же, при условии, что 1 литр и постоянное атмосферное давление) более концентрированный раствор начнет замерзать?
Наконец, многие ведра и сок содержат много частиц. Это может варьироваться от жуков до древесной стружки и кусочков пыли, грязи и коррозии. Хотя это может показаться отдельной темой, это также может влиять на скорость замораживания и должно быть принято во внимание при попытке ответить на этот вопрос.
Дело вот в чем: мы не хотим выбрасывать ценную сахарозу, которую дает дерево, но мы хотим более эффективно удалять воду из раствора для образования сиропа. Помогает ли выбрасывание льда, который образуется в ведрах за ночь, с этой эффективностью, или мы на самом деле выбрасываем ценную сахарозу, которую можно было бы превратить в сироп?
Выбрасывание льда, который образуется в ведрах за ночь, помогает повысить эффективность, или мы на самом деле выбрасываем ценную сахарозу, которую можно было бы превратить в сироп.
Есть простой способ проверить: возьмите образец выброшенного льда, растопите его, измерьте объем. , выпарить его до тех пор, пока не останутся только твердые вещества, взвесить твердые вещества и вычислить процент растворенного твердого вещества, .
Это даст вам более прямое (и более точное) измерение того, сколько именно вы выбрасываете, чем теоретические расчеты, и сейчас сезон разлива сиропа, поэтому проводить эксперимент должно быть очень удобно.
Я подозреваю, что некоторое количество сахара прилипает ко льду (либо на поверхности, либо в промежуточных карманах, которые образуются во время замораживания из-за осаждения растворенных веществ), и этот сахар будет потерян в процессе. Тем не менее, будет ли это конкурентоспособным по стоимости с дополнительными затратами энергии, которые в противном случае потребовались бы для испарения выбрасываемого льда, будет в решающей степени зависеть от общего содержания растворенных твердых веществ. и рыночная цена кленового сиропа.
Если вы получите номер после испарения образца льда, не стесняйтесь публиковать его; было бы легко рассчитать, является ли этот процесс положительным или отрицательным с точки зрения затрат.
Каждый моль сахарозы в килограмме воды понизил бы температуру замерзания воды на 1,85 градуса по Цельсию в соответствии с законом Благдена (который более справедлив при низких концентрациях).
Молекулярная масса сахарозы составляет 342 г/моль.
Таким образом, 2%-ная сахароза должна замерзнуть при -0,1°С, а 10%-я сахароза - при -0,5°С.
Фракционная заморозка винограда увеличивает концентрацию сахара при производстве айсвиена (ледяного вина). Это, вероятно, похоже на кленовый сироп. Конечно, вы потеряете часть содержания сахара, когда будете выбрасывать лед. Лед — это не чистая вода, просто концентрация сахара в нем ниже, чем в жидкой фазе.
Я измерил это с помощью рефрактометра. В этом году мой уровень сахара был около 3% для сока. Я изолировал лед и измерил его содержание сахара, и оно определенно ниже (около 2%), поэтому во льду все еще содержится достаточное количество сахара. Интересный анекдот заключается в том, что именно так коренные американцы делали свой кленовый сироп, снимая лед каждое утро для очистки.
Мусорный контейнерDoofus
Эмилио Писанти
Тортуга Торбен