O‘zbekiston oliy va o‘rta maxsus ta’lim vazirligi

Ishlab chiqarishning nazariy asoslari

Kraxmal saqlovchi xom ashyoni pishirishda uning tarkibiga kiruvchi kraxmal, oqsillar va sellyuloza bo‘kadi. Bo‘kish deb qattiq polimerning suyuqlikni yutishi hisobiga hajmining oshishiga aytiladi. Bo‘kish darajasi ko‘p jihatdan haroratga bog‘liq.

Donlarning bo‘kishi bir tekisda bormaydi: dastavval jarayon tez borsa, so‘ngra sekinlashadi. Birinchi bosqichda suv dondagi kapilyarlarni osonlik bilan to‘ldiradi. So‘ngra donning qobig‘i orqali suv diffuziyalanadi. Natijada suv donning ichiga tezroq kiradi. Turli donlarning bo‘kishi turli tezlik bilan boradi.
Kraxmalning suvdagi suspenziyasining qovushqoqligi harorat ko‘tarilganda suv qovushqoqligi kamaygani uchun dastavval kamayadi. So‘ngra kraxmal kleystrlangandan so‘ng haroratni oshirish kraxmal eritmasi qovushqoqligining pasayishiga olib keladi.
Kimyoviy o‘zgarishlar
Pishirishda kraxmal dastavval kleystrlanadi. So‘ngra erigan holatga o‘tadi. Kraxmal donlarining bo‘kish jarayoni kleystrlanish bilan bir vaqtda boradi, degan taxminlar mavjud. Ayrim tadqiqotchilarning fikricha, kleystrlanish vaqtida kraxmalning katta molekulalari parchalanadi. Tadqiqotchilarning ayrimlari kraxmalning kleystrlanishi fosforning efir ko‘priklari gidrolizi bilan boradi, deb hisoblaydilar.
Keyingi vaqtlarda ayrim tadqiqotchilar kraxmalning kleystrlanishini vodorod bog‘lari nazariyasi bilan tushuntirmoqdalar. Ma’lumki, qizdirganda suvdagi vodorod bog‘lari uziladi. Xuddi shunday, qizdirish kraxmal molekulasidagi vodorod bog‘larini zaiflashtiradi. Qizdirish orqali berilgan energiya kraxmaldagi gidroksil guruhi va bog‘langan suv molekulalari orasidagi vodorod bog‘larini uzadi. Natijada eritmaning qovushqoqligi pasayadi.
Xom ashyoni pishirishda suv va issiqlik ta’sirida kraxmalning ozroq miqdori kislotali va fermentativ gidroliz natijasida dekstrin, maltoza, glyukoza hosil qilib gidrolizlanadi.
Kraxmal saqlovchi xom ashyoda qandlardan, asosan, saxaroza, glyukoza va fruktoza bo‘ladi; pishirish vaqtida ozroq miqdorda maltoza hosil bo‘ladi.


Pishirilgan massani qandlashtirish.
Kraxmal (C_6H10O₅)_n – donachalar holida o‘simlik doni, tuganaki va ildizida zahira polisaxaridi sifatida yig‘iladi. Bug‘doy donida 75 % gacha, makkajo‘xorida – 72 %, sholida – 80 %, kartoshkada – 25 % gacha kraxmal bor. Kartoshka eng arzon material bo‘lgani uchun undan sanoatda kraxmal olish uchun foydalaniladi. Yodning kaliy yodidagi eritmasi bilan kraxmal ko‘k rang beradi va bu reaksiya uni (spirt sanoatida kraxmalning qay darajada gidrolizlanganligini) aniqlashda qo‘llaniladi. Kraxmal donachalari ikkita komponentdan: amiloza va amilopektindan tashkil topgan. Ularni kislotali muhitda gidrolizlaganda glyukoza hosil bo‘ladi. Bundan har ikkala polimer ham poliglyukozid ekanligi to‘g‘risida xulosa qilish mumkin.

Yod bilan amiloza va amilopektin har xil rang beradi: amilopektin – qo‘ng‘ir, amiloza – ko‘k. Kraxmal qaytaruvchanlik xossasiga ega emas.



Kraxmalni suvda 60-80ºC haroratgacha qizdirganda kleysterlanadi. Bu jarayon amilopektinning bo‘kishi va kleysterlanishi tufayli ro‘y beradi.
Tarkibida 10-20 % suv bo‘lgan kraxmalni tezlik bilan qizdirilganda u parchalanib dekstrinlarni hosil qiladi. Kam dekstrinlangan kraxmal suvda eriydi va qaytaruvchanlik xossasiga ega.
Spirtli bijg‘ish.
Spirtli bijg‘ish quyidagi umumiy reaksiya orqali ifodalanadi:
C₆H ₁₂O₆ = 2CH₃CH₂OH + 2CO₂
Ushbu jarayon ham murakkab o‘zgarishlar orqali amalga oshadi va 234 kJ/mol miqdorida energiya ajraladi. Ushbu energiyaning faqatgina 25 % makroergik bog‘lar ko‘rinishida to‘planadi.
Nafas olish va spirtli bijg‘ish jarayonlari bir-biri bilan chambarchas bog‘liq bo‘lib, u yoki bu jarayonning ustun kelishi muhitda kislorod mavjudligiga bog‘liq. Biroq, aksariyat organizmlarda uglevodlarning aerob parchalanishi boradi.
Nafas olish jadalligi deb vaqt birligi ichida organizmni ma’lum miqdordagi chiqargan karbonat angidridining milligramda ifodalangan qiymatiga aytiladi. Masalan, don nafas olishining jadalligi deganda dondagi 100 g quruq moddaning bir kecha-kunduzda ajratib chiqargan karbonat angidridining milligram miqdori tushuniladi. Don turli qismlarining nafas olish jadalligi turlicha. Murtakda namlik miqdori yuqori bo‘lgani uchun u jadalroq nafas oladi.
Donning nafas olish jadalligi, asosan, namlik va haroratga bog‘liq. Harorat ortishi bilan nafas olish jadalligi ham ortadi. Harorat qiymati 55ºC bo‘lganda nafas olish jadalligi maksimumgacha etadi. Haroratning ushbu qiymatdan ortishida oksidlanish-qaytarilish fermentlarining inaktivatsiyasi tufayli nafas olish jadalligi pasayadi va, nihoyat, batamom to‘xtaydi. Nafas olish jarayonining minimal qiymati don namligi kritik ko‘rsatgichdan ortmaganda va iloji boricha past harorat bo‘lganda kuzatiladi.
Nafas olish jarayonining umumiy tenglamasidan ko‘rinib turibdiki, yutilgan bir hajm kislorodga bir hajm karbonat angidridi ajralib chiqishi kerak. Ya’ni, nafas olish koeffitsienti deb nomlangan CO₂/O₂ nisbat qiymati birga teng. Muhitga havo kelishi chegaralanganda va sezilarli ravishda anaerob nafas olish boshlanganda nafas olish koeffitsienti qiymati ortadi. Nam donni saqlanganda rivojlanishlari uchun qulay sharoit yaratilganligi tufayli aerob mikroorganizmlar rivojlanadi. Natijada ushbu koeffitsient qiymati kamayadi.
Monoqandlarning achitqilar tomonidan bijg‘itilishi uchun sharbatning asosiy qismi bijg‘ish uskunalariga yuboriladi. Dondan tayyorlangan sharbatning bijg‘ishi jarayonida muhitdagi dekstrinlarning gidrolizi davom etadi. Bijg‘iyotgan sharbat brajka deb ataladi. Bijg‘ish jarayoni tugagach undagi spirt haydalib qoldiq suyuqlikning hajmi kolbada distillangan suv bilan ko‘rsatgich chizig‘igacha to‘ldirilib, saxarometr bilan o‘lchangan zichlik haqiqiy quruq moddalar deb ataladi. Bu ko‘rsatgich hamma vaqt shartli zichlikdan katta bo‘ladi.
To‘la bijg‘igan brajkadan spirtning (spirt-suvli eritmada ham) hajmiy foizdagi miqdorini bijg‘igan brajka (etil spirtning ham) quvvati deb ataladi.
Bijg‘iyotgan bo‘tqaning quvvati bijg‘ish jarayonida osha borishi sababli bo‘tqadan spirt olib ketilishining haqqoniy kattaligi brajkaquvvati va hosil bo‘layotgan karbonat angidridining miqdoriga bog‘liq bo‘ladi.
Tajribalar karbonat angidridi bilan chiqib ketadigan spirtning o‘rtacha miqdori uning umumiy hajmining 0,8%-ini tashkil etishini ko‘rsatgan.
Zavodlarda spirt tarelkali yoki nasadkali (masalan, rashig xalqalari) maxsus ushlagichlarda suv bilan ushlab qolinadi. Tarelkali spirtushlagichlar tuzilishi bo‘yicha kolonnali brajkahaydovchi uskunalarga o‘xshash bo‘lib, odatda, ulardagi tarelkalar soni 8 dan oshmaydi. Metall panjarali yoki Rashig halqali spirtushlagichlar kam uchraydi. Barcha spirtushlagichlar teskari oqim prinsipi bilan ishlaydi: karbonat angidridi ushlagichning pastidan, suv esa yuqorisidan pastga qarab harakat qiladi. Suv oqimini shunday boshqarish lozimki, spirtushlagichdan chiqayotgan aralashmada spirt miqdori 1,7 % h. dan oshmasin. Spirt quvvati oshishi bilan spirt bug‘larining absorbsiyasi kamayadi.
Yupqa pardali kondensatsiya turidagi spirtushlagich samarasi yuqoriroq. Ushlagich sovutilgan gaz holatidagi spirt bug‘larini suvning yupqa qavati tomonidan absorsiyalanishi prinsipi asosida ishlaydi. Suv yupqa parda shaklida yuqoridan pastga qarab, spirt bug‘lari esa qarama-qarshi tomonga qarab harakat qiladi. Natijada panjarali tarelkalarda spirt bug‘larining suvda to‘la kondensatsiyalanishining sodir bo‘lishi ta’minlanadi.
Bijg‘igan bo‘tqaning uchuvchan qismi, asosan, suv va etil spirtidan iborat. SHuning uchun bijg‘igan bo‘tqadan spirtni haydash jarayonini etanol va suvning binar aralashmasi sifatida qaraladi. Uchuvchan moddalarning bug‘ va suyuq fazadagi tarkibi orasidagi bog‘lanish D.P. Konovalov va M.S. Vrevskiylar qonuni bilan aniqlaniladi.
Aralashma komponentlarining uchuvchanligi bug‘lanish koeffitsienti bilan tavsiflanadi. Bug‘lanish koeffitsienti (K) deb fazalar muvozanat holatida berilgan moddaning bug‘ fazadagi konsentratsiyasi (Y) ning suyuq fazadagi konsentratsiyasi (X) ga nisbatiga aytiladi.
Bijg‘igan bo‘tqaning uchuvchan qismi, asosan, suv va etil spirtidan iborat. SHuning uchun bijg‘igan bo‘tqadan spirtni haydash jarayonini etanol va suvning binar aralashmasi sifatida qaraladi. Uchuvchan moddalarning bug‘ va suyuq fazadagi tarkibi orasidagi bog‘lanish D.P. Konovalov va M.S. Vrevskiylar qonuni bilan aniqlaniladi.
Binar sistemalarning muvozanat holatdagi fazalari tarkibi D.P. Konovalov tomonidan o‘rganilgan va ikkita qonun taklif etilgan.
Konovalovning birinchi qonuni quyidagicha: «Eritma bilan muvozanatda bo‘lgan bug‘ doim o‘zida shunday komponentni ortiqcha ushlaydi-ki, bunda eritmaga shu komponentdan qo‘shilganda uning harorati pasayadi». Masalan, etil spirt-suv
sistemasini ko‘ramiz. Agar suyuq fazaga spirt qo‘shilsa sistemaning qaynash harorati pasayadi. Konovalovning birinchi qonuniga asosan bunday eritma qaynash vaqtida bug‘ fazasi spirt bug‘lari bilan boyiydi.
Etil spirt-suv sistemasi azeotrop aralashmalarga misol bo‘ladi. Normal bosimda suyuq fazadagi spirtning konsentratsiyasi 95,97 % mas. ga teng bo‘lsa, bug‘ tarkibidagi spirtning konsentratsiyasi ham 95,97 % mas. ga to‘g‘ri keladi. Ya’ni normal bosimda spirt va suvning azeotrop aralashmasi bo‘ladi.
Konovalovning ikkinchi qonuniga ko‘ra, muvozanat egri chizig‘i dioganalni azeotrop aralashmaning tarkibiga mos keladigan nuqtada kesadi. Normal bosimda bu nuqta qaynash haroratining 78,15ºCqiymatiga mos keladi. Normal bosimda suvning qaynash harorati 100ºC bo‘lsa, etil spirtning qaynash harorati 78,3ºC. Demak, azeotrop aralashmaning qaynash harorati toza suv va toza spirtning qaynash haroratidan past bo‘ladi.
Ko‘rilayotgan sistemada bosimning o‘zgarishi bilan sistema muvozanatining o‘zgarishi yuz beradi, natijada bug‘ fazasining muvozanat tarkibi o‘zgaradi. Bu o‘zgarishning mohiyatini aniqlash uchun M.S. Vrevskiy tomonidan ikkita qonun taklif etilgan:
1. Ikki komponentli aralashmaning qaynash harorati (yoki bosimi) oshirilganda bug‘ning tarkibida bug‘lanishi uchun katta energiya talab qiluvchi komponentning nisbiy miqdori ortadi.
2. Bug‘ining uchuvchanligi maksimumga ega bo‘lgan eritmalarning harorati (yoki bosimi) oshirilganda azeotrop aralashmalarda bug‘lanishi uchun katta energiya sarfini talab qiluvchi komponentning nisbiy miqdori ortadi. Bug‘ining uchuvchanligi
minimumga ega bo‘lgan eritmalarning qaynash harorati oshirilganda azeotrop aralashmada bug‘lanishi uchun kam energiya talab qiluvchi komponentning nisbiy miqdori ko‘payadi.
M.S. Vrevskiy qonuniga ko‘ra, etil spirti-suv aralashmasi uchun suyuqlikdagi spirtning konsentratsiyasi kam bo‘lganda (21 % molgacha) sistemadagi bosim kamayishi bilan bug‘ tarkibidagi suv miqdori ortadi, spirtning suyuqlikdagi konsentratsiyasi yuqori bo‘lganda (21 % moldan katta) bosim kamayishi bilan bug‘ tarkibidagi spirt miqdori ortadi.
Azeotrop aralashmalarda esa sistemadagi bosim kamayishi bilan ulardagi spirt miqdori ko‘payadi. Bosimning ayrim minimum qiymatidagi azeotrop nuqtasi yo‘qolib ketadi va haydash natijasida suvsiz spirt olish mumkin bo‘ladi.
Rektifikatsiya deb bir-biridan uchuvchanliklari bilan farq qiluvchi suyuqliklar aralashmasini komponentlarga yoki fraksiyalarga ajratishga aytiladi. Rektifikatsiya bir-biriga qarama-qarshi oqimda harakatlanuvchi bug‘ va suyuqlik oqimi – flegma – orasida ikki tomonlama boradigan massa va issiqlik almashinuvi bilan amalga oshiriladi.
Kontakt qurilmalar (tarelka, nasadka) bug‘ va suyuqlikdan iborat oqimlarning maksimal darajada ta’sirlashuvi uchun sharoit yaratib beradi. Ushbu ikki oqimda modda va energiya almashinuvi borishi uchun ular miqdor qiymatlari bir-biriga teng bo‘lmasligi lozim. Bug‘ va suyuqlik oqimlarining ta’sirlashuvi tufayli boradigan massa va issiqlik almashinuvi natijasida miqdoriy tengsizlik kamayadi. So‘ngra oqimlar bir-biridan ajraladi va jarayon ushbu ikki oqimning qo‘shni bosqichida boshqa suyuqlik va mos ravishda boshqa bug‘ oqimi bilan ta’sirlashuvi bilan davom etadi.
Kolonna yuqori qismidan chiqadigan bug‘ni maxsus issiqlik almashinish uskunasi – deflegmatorda qisman kondensatsiyalanishidan hosil bo‘lgan flegma kolonnaga spirt konsentratsiyasini oshirib beruvchi suyuqlik sifatida qaytariladi.
Spirtni qo‘shimchalardan tozalashda ko‘p komponentli aralashmalarni ajratishga to‘g‘ri keladi. Buning uchun bir necha birin-ketin ishlovchi rektifikatsiya kolonnalari ishlatiladi. Bunda har bir kolonna o‘ziga kelib tushayotgan aralashmani bir yoki bir necha engil uchuvchan komponentdan iborat bo‘lgan distillyat va qoldiq – bir yoki bir necha qiyin uchuvchan komponentdan iborat bo‘lgan suyuqlikka ajratadi.
Etil spirti-suv binar aralashmasida atmosfera bosimi ostidagi fazalar muvozanati V.N. Stabnikov va O.G. Muravskayalar tomonidan o‘rganilgan. Ularning natijalari asosida fazalar muvozanati grafigi quriladi. Ushbu grafik rektifikatsiya jarayoni va rektifikatsiya kolonnalari ishini tahlil qilishda qo‘llaniladi. Ayrim paytlarda yuqorida aytilgan muvozanat holatini analitik usulda ifodalashga ehtiyoj tug‘iladi.