糖怎么会爆炸

当冰箱门懒洋洋地关上,你在早餐桌上坐下时,蜘蛛网几乎没有从你的脑海中清除。咖啡还在煮,你几乎没有警觉。当您将全麦谷物倒入碗中时,您会阅读报纸,在上面放上牛奶,然后舀上成勺的精制糖。当你从碗里取出最后一点糖时,勺子碰在瓷器的侧面,然后——砰?

糖果大爆炸(为什么可乐加糖会爆炸)

建筑爆炸图像库

听起来像一个令人发指的捏造?它是。但疯狂的是,糖实际上是危险的。不是对消费者,而是对经营炼油厂的人。

2008年 2月 7日,与炼糖有关的鲜为人知的危险突然成为国际关注的焦点,当时位于乔治亚州温特沃斯港的 Imperial Sugar Company炼油厂突然发生剧烈爆炸。消防官员认为,炼油厂内积聚的糖粉点燃并导致了事故[来源:CNN ]。

糖果大爆炸(为什么可乐加糖会爆炸)

佐治亚州消防专员约翰奥克森丁称这次爆炸是他任职 14年来“最严重的工业事故”[来源:路透社]。事实上,爆炸是巨大的。爆炸摧毁了巨大炼油厂的整个部分,暴露了构成工厂骨架和基础的钢梁和混凝土板。七名工人在爆炸中丧生并引发火灾。20名员工因严重烧伤接受治疗;其中 17人处于医学诱导的昏迷状态[来源:休斯顿商业杂志]。

糖粉?糖到底怎么会爆炸,更不用说杀死六个人,撕裂数千吨钢筋和混凝土?在下一页了解我们对糖爆炸的了解。

糖:一种天然的炸药

尽管您通常不会想到它,但糖的特性之一是它是易燃的。任何有过焦糖焦糖焦糖体验的人都可以证明这一点。燃烧的棉花糖是燃烧糖的另一个好例子。问题是,棉花糖不会爆炸。如果他们这样做了,篝火女孩们在野餐后就不得不吃点别的甜点了。那么糖怎么会爆炸呢?

事实证明,糖可燃并没有什么不寻常的地方。事实上,在帝国糖厂灾难发生之前,1980年至 2005年间,美国发生了 281起挥发性粉尘爆炸,造成 119人丧生。这些爆炸是由谷物、木材和其他材料产生的粉尘引起的[来源:化学安全委员会]。

“任何有机材料都可以燃烧,”亚利桑那大学化学教授史蒂夫布朗博士说。但是要发生爆炸,特别是在像糖这样的挥发性粉尘的情况下,还必须涉及一些其他因素。

想象一下,你在一个封闭的房间里,房间里覆盖着一层厚厚的糖粉。你将手拍在桌面上,搅动了一些糖粉并将其散布到空气中。如果您不明智地点燃了一根火柴,并且您可以看到随后的慢动作爆炸,您会注意到看似单一的瞬时爆炸实际上是一系列连锁反应。点燃的火柴点燃的糖尘颗粒会点燃另一个颗粒,依此类推。整个过程由房间内的氧气提供燃料,由于灰尘悬浮在空气中,因此它比放在桌子上时更容易与氧气相互作用。这也是棉花糖不会爆炸的原因;浓稠糖果中的糖没有太多氧气可以与之相互作用[来源:CNN ]。

爆炸的力量取决于封闭的房间。点燃的糖尘颗粒产生的连锁反应产生能量。这会产生压缩并扩大空气的体积。当这种积聚发生的速度快于火焰燃烧时——就像在室内一样——你就会发生爆炸。

第一次爆炸称为一次爆炸,一次爆炸产生的力量可以扰动更多的糖粉,引起二次爆炸。两者可以快速连续发生,而第二次爆炸通常更强大:“有点像,砰-KABOOM!”消防部门安全官员协会的菲尔·乔文解释道。

充满糖粉的房间是否会爆炸还取决于其他几个因素。糖粉颗粒的大小很重要。美国国家消防协会得出的结论是,粉尘颗粒的直径必须为 420微米才能挥发。当然,这听起来很小,但实际上比普通食盐颗粒大四倍多。它也不需要太多的灰尘来构成威胁。NFPA表示,仅 1/32英寸的挥发性灰尘覆盖仅 5%的房间表面积“存在重大爆炸危险”[来源:化学安全委员会]。

精炼过程中产生了如此多的糖尘,很难想象帝国糖厂的悲剧不是由粉尘爆炸引起的。此外,Choven指出,糖厂无法使用传统的加湿方法来处理挥发性粉尘,因为湿糖会弄脏机器。

为什么薄荷糖放入可乐中会爆炸

薄荷糖与可口可乐(健怡)一起食用会爆炸

原理:

网络上最近流传一个影片,把曼陀珠十数个瞬间同时置入可乐瓶内,会造成可乐大量喷出,高度可超过一公尺,十分壮观。这个影片引起网友及学生们的兴趣,也造成曼陀珠族的恐慌,担心食用曼陀珠时,若不经意地同时饮用可乐,两者可能会在胃中反应,产生喷泉效应,伤害身体。

网络上亦流传著曼陀珠使可乐产生喷泉效应的解释,说明大量可乐喷出瓶口的原因,乃是因为曼陀珠包括有阿拉伯胶,此物质会造成可乐中水的表面张力减小,并破坏二氧化碳与水分子间的作用力,使溶於可乐中的二氧化碳,瞬间大量释出,造成可乐瓶内的气体压力骤然上升,而将可乐推排出瓶口,产生喷泉效应。曼陀珠数颗同时放入可乐瓶内,确实会使可乐瞬间产生大量的气体,致使可乐喷射出瓶外。

然而,此喷泉效应主要并非肇因於曼陀珠内阿拉伯胶的存在,致使可乐饮料的表面张力减小。可乐或汽水的制备与生产,乃是利用亨利定律的原理。制备时,将二氧化碳溶入饮用水后,再添加糖类物质及不同口味的调味料,混和而制得。根据亨利定律,在定温下,溶入水中之气体的量,与水面上之气体的分压大小成正比。故调制汽水时,常规以数个大气压的二氧化碳通入水中,使大量的二氧化碳气体得以溶入水。罐装完后的易拉罐汽水,其水面上约有 2~3大气压的二氧化碳。曼陀珠(Mentos)原是荷兰的一种糖果,在1950年代开始销售,当前是由 Perfetti Van Melle公司所生产。曼陀珠的主要成分包括蔗糖(sucrose)、葡萄糖、葡聚糖粒(dextrin)、凝胶、玉米粉、天然口味添加剂及阿拉伯胶。其中,阿拉伯胶是一种含有多醣类阿拉伯酸(arabic acid)及其钙、镁与钾盐之复杂的混合物。阿拉伯胶的存在,是造成曼陀珠具有柔软且黏著口感的主要成分,在类似的糖果产品中,阿拉伯胶的成分可能高达 45%。阿拉伯胶主要取材於生长在南亚与北非之A.arabica类的植物,本身是一种介面活性剂。

事实上,在 4500年前煤灰被制成墨水时,便已知道利用添加阿拉伯胶於墨水中,使煤灰微粒得以悬溶於水中,而不致在短时间内结块,沉积於墨水瓶的底部。西元 1947~1956年间,在巴勒斯坦死海旁库姆(Qumram)的山丘中,发现制作於西元前约 300年至西元前约 50年的圣经古卷。深入的研究发现,当时书写古卷所使用的墨水,便是藉著添加阿拉伯胶,让朱砂(成分为硫化汞HgS)微粒得以长期悬溶於水中,方便西元前数百年间的这些修士们手抄经卷。

这里值得顺便一提的是,死海古卷的发现,止息了长久以来,人们对旧约圣经的经文,可能是后代人物依历史事实杜撰的猜忌,这些猜忌乃是起因於旧约经文中诸多的预言,竟都在后世的历史中,一一如实发生。死海古卷的发现,将现存於世的圣经手抄本年代,提前了约一千年,证实旧约经卷并非后世杜撰而成。

阿拉伯胶既是一种介面活性剂,可以帮助化学性质(极性)相差甚大的煤灰与水互溶,便可能有助於非极性的二氧化碳溶於极性的水中。因此,利用阿拉伯胶来降低水的表面张力,使原本已渐隐的二氧化碳,从可乐或汽水中释出,并无法完整地解释曼陀珠十数颗添加可乐时,会造成可乐喷出瓶口的现象。

如前所述,阿拉伯胶含有钙、镁、钾的阿拉伯酸盐,这些酸盐具有弱碱性。可乐饮料中因为溶有二氧化碳,其在水中生成碳酸,故可乐具有弱酸性。事实上,实验发现可口可乐的 pH值约为 2.5,黑松沙士约为 3.0,而雪碧约为 3.5。当具有碱性的阿拉伯酸盐溶入具有酸性的可乐或汽水饮料时,理论上两者将发生酸碱中和的反应,此反应会释出热量,使水温上升。常规而言,若一瓶易拉罐的可乐瓶在 4℃时的瓶内压力为 1.2大气压,则其在 20℃时的瓶内压力将约为 2.5大气压。因此,置入曼陀珠的可乐,其水温若因酸碱中和反应的进行而上升,则瓶内气体的压力,亦将随之而升高。

欲使上述的酸碱中和反应发生,必须先使足量的阿拉伯胶溶於水中,但事实上阿拉伯胶并不易溶於水。阿拉伯胶在干燥前,可溶於水,但干燥后,将成为柔软的胶质物体,无法渐隐於冷水或热水中。若置於含有稀硫酸的水中,则阿拉伯胶混合物内的多醣分子,会逐渐被分解为蔗糖,致使阿拉伯胶在稀硫酸溶液中,被逐渐分解而消失。阿拉伯胶不易溶於水的事实,不仅使上述的酸碱中和反应,无法有效地在曼陀珠置入可乐瓶内的瞬间,造成可乐大量喷出瓶口,亦不太可能如网络流传之解释所言,在置入曼陀珠时,可乐中水的表面张力瞬间减小,而使其喷出。

置入曼陀珠时,可乐喷出瓶口的现象,其实仍与亨利定律有关。可乐瓶打开后,可乐液面上的二氧化碳分压,会从约 2~3大气压骤然降低至大气中的二氧化碳的分压值(0.00033大气压)。依据亨利定律,在定温下,汽水饮料内可溶入之气体的量,与此气体的分压成正比,故开瓶后,二氧化碳在可乐溶液内的溶入量(渐隐度)将大为降低,亦即开瓶后的可乐溶液,将处於二氧化碳的过饱和状态,溶液本身将极其不稳定。罐装制备时原来已溶入可乐饮料中的二氧化碳,在开瓶后,将逐渐溶出,从瓶口逸逝,以致可乐开瓶数小时之后,将完全失去其美味,变成一瓶平淡无奇的糖水。在干扰源的存在下,处於不稳定状态的过饱和可乐溶液,将更容易回归至稳定的平衡状态。摇晃可乐瓶的操作,对开瓶后的可乐饮料而言,便是一种干扰源,因此摇晃可乐瓶时,可看到许多气泡冒出可乐瓶口。曼陀珠置入可乐瓶内的操作,亦是一种干扰源,会促使开瓶后之过饱和的二氧化碳溶液(可乐),回归到较稳定的状态,而释出二氧化碳。但是,仅将常规固体颗粒置入可乐瓶中,并不是一个有效的干扰源,这可从玻璃球珠置入可乐瓶的试验中得知,此试验所产生之气泡的量相当少,远比沸石置入可乐瓶内所产生的气泡还少。

如前所述,曼陀珠含有玉米粉、糖粒等微细的粒子成分,造成曼陀珠颗粒的表面,在微观世界里极为粗糙。粗糙之固体表面的存在,常有助於反应的加速进行,就如同建筑工地的钢筋,在弯曲处最容易生锈一样,这主要是因为弯曲处的结构被严重破坏,使其表面较为粗糙所致。对开瓶后含有过饱和之二氧化碳的可乐饮料而言,粗糙的固体表面是极佳的干扰源。溶於饮料中之过量的二氧化碳,将在曼陀珠含有微细粒子的颗粒表面上,迅速溶出,产生二氧化碳气体。

另外,曼陀珠置入可乐瓶内时,其表面的玉米粉、糖粒等微小粒子,亦会脱离曼陀珠,进入可乐溶液中,这些微小粒子的表面,在微观世界里亦为粗糙,故可加速二氧化碳气体的溶出。因此,在置入曼陀珠的短时间内,可乐瓶中将生成大量的二氧化碳,以致在瓶口造成喷泉现象。

粗糙固体表面,会使过饱和的二氧化碳加速溶出的事实,可由沸石置入可乐瓶的实验得到证实。沸石是一种不含阿拉伯胶的多孔性粒子,其置入可乐瓶内,却会产生类似曼陀珠置入可乐瓶内的喷泉现象,故微观世界中粗糙的固体表面,应是促使开瓶后的可乐产生喷泉效果的主要原因,与曼陀珠或阿拉伯胶没有直接关系。曼陀珠在口内咀嚼后,进入胃中,其成分中的微粒,将被一层食物液体所包覆,而降低微粒之粗糙表面的反应能力。另外,可乐饮料进入口腔及食道时,不仅因体温使可乐温度上升,且口腔与食道内壁的体液、食道的鳞状上皮细胞、结缔组织和黏膜肌层、以及口腔的吞咽和食道的蠕动,都是处於过饱和状态之二氧化碳饮料的干扰源,使二氧化碳逐渐由饮料中释出,而有打嗝的现象。

故可乐进入胃内与曼陀珠作用时,所产生之二氧化碳气体的量,将远不及影片中所显示的喷泉效应,应该不会把脑袋冲掉的。当然,习惯暴饮大量可乐,并立即吞食多颗曼陀珠者,脑袋也该冲洗一番了

为什么可乐加糖会爆炸

曼妥斯薄荷糖与可口可乐(健怡)

曼陀珠使可乐产生喷泉效应的解释,说明大量可乐喷出瓶口的原因,乃是因为曼陀珠包括有阿拉伯胶,此物质会造成可乐中水的表面张力减小,并破坏二氧化碳与水分子间的作用力,使溶於可乐中的二氧化碳,瞬间大量释出,造成可乐瓶内的气体压力骤然上升,而将可乐推排出瓶口,产生喷泉效应。曼陀珠数颗同时放入可乐瓶内,确实会使可乐瞬间产生大量的气体,致使可乐喷射出瓶外。

然而,此喷泉效应主要并非肇因於曼陀珠内阿拉伯胶的存在,致使可乐饮料的表面张力减小。可乐或汽水的制备与生产,乃是利用亨利定律的原理。制备时,将二氧化碳溶入饮用水后,再添加糖类物质及不同口味的调味料,混和而制得。根据亨利定律,在定温下,溶入水中之气体的量,与水面上之气体的分压大小成正比。故调制汽水时,常规以数个大气压的二氧化碳通入水中,使大量的二氧化碳气体得以溶入水。罐装完后的易拉罐汽水,其水面上约有 2~3大气压的二氧化碳。曼陀珠(Mentos)原是荷兰的一种糖果,在1950年代开始销售,当前是由 Perfetti Van Melle公司所生产。曼陀珠的主要成分包括蔗糖(sucrose)、葡萄糖、葡聚糖粒(dextrin)、凝胶、玉米粉、天然口味添加剂及阿拉伯胶。其中,阿拉伯胶是一种含有多醣类阿拉伯酸(arabic acid)及其钙、镁与钾盐之复杂的混合物。阿拉伯胶的存在,是造成曼陀珠具有柔软且黏著口感的主要成分,在类似的糖果产品中,阿拉伯胶的成分可能高达 45%。阿拉伯胶主要取材於生长在南亚与北非之A.arabica类的植物,本身是一种介面活性剂。

事实上,在 4500年前煤灰被制成墨水时,便已知道利用添加阿拉伯胶於墨水中,使煤灰微粒得以悬溶於水中,而不致在短时间内结块,沉积於墨水瓶的底部。西元 1947~1956年间,在巴勒斯坦死海旁库姆(Qumram)的山丘中,发现制作於西元前约 300年至西元前约 50年的圣经古卷。深入的研究发现,当时书写古卷所使用的墨水,便是藉著添加阿拉伯胶,让朱砂(成分为硫化汞HgS)微粒得以长期悬溶於水中,方便西元前数百年间的这些修士们手抄经卷。

这里值得顺便一提的是,死海古卷的发现,止息了长久以来,人们对旧约圣经的经文,可能是后代人物依历史事实杜撰的猜忌,这些猜忌乃是起因於旧约经文中诸多的预言,竟都在后世的历史中,一一如实发生。死海古卷的发现,将现存於世的圣经手抄本年代,提前了约一千年,证实旧约经卷并非后世杜撰而成。

阿拉伯胶既是一种介面活性剂,可以帮助化学性质(极性)相差甚大的煤灰与水互溶,便可能有助於非极性的二氧化碳溶於极性的水中。因此,利用阿拉伯胶来降低水的表面张力,使原本已渐隐的二氧化碳,从可乐或汽水中释出,并无法完整地解释曼陀珠十数颗添加可乐时,会造成可乐喷出瓶口的现象。

如前所述,阿拉伯胶含有钙、镁、钾的阿拉伯酸盐,这些酸盐具有弱碱性。可乐饮料中因为溶有二氧化碳,其在水中生成碳酸,故可乐具有弱酸性。事实上,实验发现可口可乐的 pH值约为 2.5,黑松沙士约为 3.0,而雪碧约为 3.5。当具有碱性的阿拉伯酸盐溶入具有酸性的可乐或汽水饮料时,理论上两者将发生酸碱中和的反应,此反应会释出热量,使水温上升。常规而言,若一瓶易拉罐的可乐瓶在 4℃时的瓶内压力为 1.2大气压,则其在 20℃时的瓶内压力将约为 2.5大气压。因此,置入曼陀珠的可乐,其水温若因酸碱中和反应的进行而上升,则瓶内气体的压力,亦将随之而升高。

欲使上述的酸碱中和反应发生,必须先使足量的阿拉伯胶溶於水中,但事实上阿拉伯胶并不易溶於水。阿拉伯胶在干燥前,可溶於水,但干燥后,将成为柔软的胶质物体,无法渐隐於冷水或热水中。若置於含有稀硫酸的水中,则阿拉伯胶混合物内的多醣分子,会逐渐被分解为蔗糖,致使阿拉伯胶在稀硫酸溶液中,被逐渐分解而消失。阿拉伯胶不易溶於水的事实,不仅使上述的酸碱中和反应,无法有效地在曼陀珠置入可乐瓶内的瞬间,造成可乐大量喷出瓶口,亦不太可能如网络流传之解释所言,在置入曼陀珠时,可乐中水的表面张力瞬间减小,而使其喷出。

置入曼陀珠时,可乐喷出瓶口的现象,其实仍与亨利定律有关。可乐瓶打开后,可乐液面上的二氧化碳分压,会从约 2~3大气压骤然降低至大气中的二氧化碳的分压值(0.00033大气压)。依据亨利定律,在定温下,汽水饮料内可溶入之气体的量,与此气体的分压成正比,故开瓶后,二氧化碳在可乐溶液内的溶入量(渐隐度)将大为降低,亦即开瓶后的可乐溶液,将处於二氧化碳的过饱和状态,溶液本身将极其不稳定。罐装制备时原来已溶入可乐饮料中的二氧化碳,在开瓶后,将逐渐溶出,从瓶口逸逝,以致可乐开瓶数小时之后,将完全失去其美味,变成一瓶平淡无奇的糖水。在干扰源的存在下,处於不稳定状态的过饱和可乐溶液,将更容易回归至稳定的平衡状态。摇晃可乐瓶的操作,对开瓶后的可乐饮料而言,便是一种干扰源,因此摇晃可乐瓶时,可看到许多气泡冒出可乐瓶口。曼陀珠置入可乐瓶内的操作,亦是一种干扰源,会促使开瓶后之过饱和的二氧化碳溶液(可乐),回归到较稳定的状态,而释出二氧化碳。但是,仅将常规固体颗粒置入可乐瓶中,并不是一个有效的干扰源,这可从玻璃球珠置入可乐瓶的试验中得知,此试验所产生之气泡的量相当少,远比沸石置入可乐瓶内所产生的气泡还少。

如前所述,曼陀珠含有玉米粉、糖粒等微细的粒子成分,造成曼陀珠颗粒的表面,在微观世界里极为粗糙。粗糙之固体表面的存在,常有助於反应的加速进行,就如同建筑工地的钢筋,在弯曲处最容易生锈一样,这主要是因为弯曲处的结构被严重破坏,使其表面较为粗糙所致。对开瓶后含有过饱和之二氧化碳的可乐饮料而言,粗糙的固体表面是极佳的干扰源。溶於饮料中之过量的二氧化碳,将在曼陀珠含有微细粒子的颗粒表面上,迅速溶出,产生二氧化碳气体。

另外,曼陀珠置入可乐瓶内时,其表面的玉米粉、糖粒等微小粒子,亦会脱离曼陀珠,进入可乐溶液中,这些微小粒子的表面,在微观世界里亦为粗糙,故可加速二氧化碳气体的溶出。因此,在置入曼陀珠的短时间内,可乐瓶中将生成大量的二氧化碳,以致在瓶口造成喷泉现象。

粗糙固体表面,会使过饱和的二氧化碳加速溶出的事实,可由沸石置入可乐瓶的实验得到证实。沸石是一种不含阿拉伯胶的多孔性粒子,其置入可乐瓶内,却会产生类似曼陀珠置入可乐瓶内的喷泉现象,故微观世界中粗糙的固体表面,应是促使开瓶后的可乐产生喷泉效果的主要原因,与曼陀珠或阿拉伯胶没有直接关系。曼陀珠在口内咀嚼后,进入胃中,其成分中的微粒,将被一层食物液体所包覆,而降低微粒之粗糙表面的反应能力。另外,可乐饮料进入口腔及食道时,不仅因体温使可乐温度上升,且口腔与食道内壁的体液、食道的鳞状上皮细胞、结缔组织和黏膜肌层、以及口腔的吞咽和食道的蠕动,都是处於过饱和状态之二氧化碳饮料的干扰源,使二氧化碳逐渐由饮料中释出,而有打嗝的现象。

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