Sucrose-Erhitzung: Verbrennung, Schmelzen & Zersetzung erklärt

Überblick

Wenn Saccharose (C12H22O11) schnell erhitzt (d. h. verbrannt) wird, verbrennt sie vollständig. Die Kohlenstoffatome reagieren mit Sauerstoff zu Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O). Wenn Saccharose allmählich in der Luft erhitzt wird, durchläuft sie einen komplexen Prozess vom Schmelzen bis zur Zersetzung.

Schmelzen

Zunächst, bei allmählicher Erhitzung, schmilzt Saccharose zu einer klaren Flüssigkeit und zerfällt in Glukose (C6H12O6) und Fruktose (C6H12O6).

Zersetzung

Wenn die Temperatur steigt, beginnen die Glukose- und Fruktosemoleküle Wasser zu verlieren (dehydrieren) und dann beginnen die Bindungen zwischen den Kohlenstoffatomen zu brechen. Das Brechen der Kohlenstoffbindungen im Molekül ist teilweise oxidativ und teilweise degradativ.

Oxidation

Oxidation ist eine Reaktion, bei der die Atome in einem Element Elektronen verlieren und die Valenz des Elements entsprechend erhöht wird. Die Glukose- und Fruktosemoleküle, die bei der ersten Erhitzung von Saccharose entstehen, reagieren in einer Oxidationsreaktion miteinander, um Caramelan (C12H18O9), Caramelen (C36H50O25) und Caramelin (durchschnittliche Molekülformel C125H188O80) zu bilden.

Degradation

Degradation ist der Abbau einer Verbindung in Stufen, wobei gut definierte Zwischenprodukte entstehen. Die Degradationsprodukte aus dem Erhitzen von Saccharose umfassen Diacetyl (2,3-Butandion) und Maltol sowie viele Ester, Lactone und Furane.

Karamellisierung

Karamellisierung tritt während der Zersetzung auf. Die gebildeten Moleküle lösen sich in der geschmolzenen Saccharose und erzeugen einen klaren, hellbraunen Sirup. Wenn die Erhitzung fortgesetzt wird, wird es zu einer weiteren Zusammensetzung zu einer bitter schmeckenden Mischung kommen.

Endprodukt

Weiteres Erhitzen weit über die Karamellisierung hinaus wird Kohlenstoff produzieren, der mit Spuren von Zersetzungsprodukten verunreinigt ist.