Hur man analyserar kaloriinnehållet i socker mot Splenda med bombkalorimetri?

Har du någonsin undrat om Splenda verkligen är ett sötningsmedel utan kalorier som det annonseras för att vara? Denna artikel ger specifika instruktioner om hur man utför ett bombkalorimetriexperiment och analyserar resultaten för att bestämma kaloriinnehållet i rent rörsocker (sackaros) kontra Splenda (sukralos).

Bombkalorimetri vid konstant volym är en process som används för att bestämma energin vid förbränningsreaktioner. Den konstanta volymen av processen begränsar den energi som produceras i reaktionen enbart omvandlas till värmeenergi. Värmeenergin, eller entalpi (H), av en reaktion ges av

∆H = ∆U (T, V) + ∆ (PV) (Ekvation I 0,1)

I vilken den inre energin, U, är en funktion av temperatur och volym, är Δ (PV) förändringen i tryck och volym. Eftersom energi bevaras i isolerade system är den totala ΔU = 0, men U är en tillståndsfunktion, vilket innebär att den endast förlitar sig på initial- och sluttillstånden.

∆U = 0 = ∆U_f- 〖∆U〗 _i

vilket innebär

〖∆U〗 _f = - 〖∆U〗 _i (ekvation I 0,2)

var

∆U_f = C_P (T_f-T_i) (ekvation I 0,3)

där C_P är systemets specifika värme. Med användning av denna information, och den ideala gaslagen för att uttrycka A (PV) som RΔ (nT), kan reaktionens entalpi uttryckas som

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

där Δn är förändringen i antal mol gas från produkter till reaktanter.

(Se figur I 0,1: Bomb Calorimeter bomb) ¹

(Se figur I 0,2: Komplett apparat för bombkalorimetri.) ¹

I detta experiment kommer ΔH för tre olika ämnen, sukralos, sackaros och bensoesyra, att mätas med ovanstående bombkalorimetrisättning.

(Se figur I 0,3: Molekylära strukturer av: sackaros, sukralos och bensoesyra)

Analysen av bensoesyra menas som en kalibrering av apparater. Socker och Splenda ™ är vanliga sötningsmedel i maten. Splenda ™ annonseras som ett sötningsmedel utan kalori jämfört med socker, så i detta experiment kommer kaloriproduktionen från förbränningen av båda materialen att analyseras. Det antas att Splenda ™ ger mindre energi än socker, men inte noll kalorier.

Diskussion

Det finns tre kemiska reaktioner som analyseras för att slutföra detta experiment. Förbränningen av bensoesyra,

2 C7H6O2 (s) + 15 02 (g) → 14 C02 (g) + 6 H2O (l);

förbränning av sackaros,

C12H22O11 (s) + 1202 (g) → 12 C02 (g) + 11 H2O (1);

och förbränning av sukralos,

C12H19O8Cl3 (s) + 12 O2 (g) → 12 CO2 (g) + 8 H2O (l) + 3 HCl (l).

Syftet med detta experiment var att bestämma den kalorimetriska effekten av förbränningen av Splenda ™ (eller sukralos) kontra sackaros. Splenda ™ marknadsför sig som ett sötningsmedel utan kalorier, men de experimentella resultaten tyder på att sukralos har cirka 2,5 gånger den kalorimetriska effekten av sackaros eller rörsocker. Men med tanke på det stora felet i dessa värden, kunde kalorihalten i sukralos ha varit högst hälften av sockret. Litteratur om ämnet indikerar att kalorihalten i sukralos bör vara relativt samma som socker 0,1 Strukturen är den primära skillnaden mellan de två föreningarna, sackaros och sukralos, därför är det logiskt att anta att molekylstrukturen är en signifikant faktor i föreningens förbränningsenergi och förbränningsvärme. Olika band med olika bindningsenergier bryts i förbränningsreaktionerna, så det är inte långt att hypotesera att Ah- och AE-värdena mellan de två substanserna kommer att skilja sig något. Många säger att de märker en skillnad i smaken av Splenda ™ sötningsmedel jämfört med det rena sockeralternativet, medan ett stort antal andra inte håller med och inte märker någon smakskillnad alls. Nedbrytningen av dessa ämnen i konsumtionsprocessen är annorlunda och leder troligen till denna skillnad i smak.