Esta puede o no ser la disciplina científica apropiada para hacer esta pregunta, pero lo intentaré. Con mucho gusto invitaré a los químicos a participar también.
Es hora de aprovechar los arces azucareros en el noreste de EE. UU. una vez más. Básicamente, lo que extraemos de los árboles a través de los grifos es una solución de azúcar que, mediante la ósmosis inversa y la evaporación, produce jarabe de arce. Pero hay una vieja tradición que me ha causado un poco de preocupación. Cuando se cuelgan baldes (un método de recolección moribundo, generalmente las operaciones grandes usan tubos), la savia se recolecta a medida que el día se calienta. Por la noche, y especialmente en las noches muy frías, gran parte de la savia se congela. He notado que muchos productores de savia mayores tiran el hielo, a veces una cantidad considerable, diciendo que lo que queda es agua azucarada más concentrada y que el hielo es agua pura.
Pero no estoy seguro de creer eso. En primer lugar, la mayoría de la savia es una solución de azúcar del 2% al 6%, lo que significa que, al 2%, necesitará aproximadamente 43 galones de savia para producir 1 galón de jarabe. El jarabe se define como > o = 66% de azúcar (sacarosa). Y he visto savia pasar por ósmosis inversa (que entonces tiene aproximadamente un 10% de azúcar), congelándose después de una noche bajo cero.
Con esa introducción inflada, mis preguntas son las siguientes: suponiendo que tiene 1 litro de agua pura, frente a 2% de savia, frente a 10% de savia (supongo que la solución), a qué temperaturas comenzará a congelarse cada solución.
En segundo lugar, cuando cualquiera de estas soluciones se congela, ¿es solo agua pura la que se congela inicialmente? ¿O el hielo es en realidad una mezcla de sacarosa y agua pura? Y si está separando agua pura de la sacarosa, formando una solución más concentrada, ¿a qué temperatura o tiempo (nuevamente, suponiendo 1 litro y una presión atmosférica constante) la solución más concentrada comenzará a congelarse?
Finalmente, muchos baldes y la savia contienen muchas partículas. Esto puede variar desde insectos hasta astillas de madera y pedazos de polvo, suciedad y corrosión. Aunque puede parecer un tema aparte, esto también puede influir en las tasas de congelación y debe tenerse en cuenta al intentar responder a esta pregunta.
El punto es este: no queremos desperdiciar la valiosa sacarosa que proporciona el árbol, pero queremos ser más eficientes en la eliminación del agua de la solución para formar el jarabe. ¿Ayuda con esa eficiencia tirar el hielo que se forma en los cubos durante la noche, o en realidad estamos tirando sacarosa valiosa que podría convertirse en jarabe?
¿Está tirando el hielo que se forma en los cubos durante la noche para ayudar con esa eficiencia, o en realidad estamos tirando sacarosa valiosa que podría convertirse en jarabe?
Hay una manera fácil de probar: tome una muestra del hielo desechado, derrítalo, mida el volumen , evaporarlo hasta que solo queden sólidos, pesar los sólidos y calcular el porcentaje de sólidos disueltos, .
Esto le dará una medida más directa (y más precisa) de cuánto está tirando exactamente que los cálculos teóricos, y es temporada de extracción de jarabe, por lo que debería ser muy conveniente realizar el experimento.
Sospecho que hay algo de azúcar adherido al hielo (ya sea en la superficie o atrapado en bolsas intersticiales que se forman durante la congelación debido a la precipitación de solutos), y este azúcar se perderá en el proceso. Sin embargo, si es rentable con el gasto de energía adicional que de otro modo se requeriría para evaporar el hielo que se desecha dependerá de manera crucial del contenido total de sólidos disueltos. , y el precio de mercado del jarabe de arce.
Si obtiene un número después de evaporar una muestra de hielo, no dude en publicarlo; sería fácil calcular si se trata de un proceso de costo positivo o de costo negativo.
Cada mol de sacarosa en un kilogramo de agua reduciría el punto de congelación del agua en 1,85 grados C, según la ley de Blagden (que es más válida a bajas concentraciones).
El peso molecular de la sacarosa es de 342 gramos/mol.
Entonces, el 2% de sacarosa debe congelarse alrededor de -0.1 C y el 10% de sacarosa -0.5 C.
La congelación fraccionada de uvas aumenta la concentración de azúcar en la producción de eisvien (vino de hielo). Es probable que sea similar para el jarabe de arce. Ciertamente, perdería algo de contenido de azúcar al tirar el hielo. El hielo no es agua pura, solo tiene una menor concentración de azúcar que la fase líquida.
He medido esto con un refractómetro. Este año mi nivel de azúcar ha rondado el 3% por savia. He aislado el hielo y medido su contenido de azúcar y definitivamente es más bajo (alrededor del 2%), por lo que todavía hay una buena cantidad de azúcar en el hielo. Una anécdota interesante es que así elaboraban los nativos americanos su jarabe de arce, quitando el hielo todas las mañanas para purificarlo.
basureroDoofus
Emilio Pisanty
tortuga torben