книги из ГПНТБ / Рухлядева А.П. Технохимический контроль спиртового производства

АПРУХЛЯДЕВА

ТЕХНО­

ХИМИЧЕСКИЙ

КОНТРОЛЬ

СПИРТОВОГО

ПРОИЗВОДСТВА

Мо с к в а

«ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ» 1974

ОТ АВТОРА

Хорошо поставленный контроль производства яв­ ляется основным условием рационального ведения тех­ нологического процесса, обеспечивающего максималь­ ное использование сырья и получение повышенного вы­ хода высококачественной продукции.

Это имеет особое значение для спиртовой промыш­ ленности, перерабатывающей ценное пищевое сырье, так, как в технологии спирта за последние годы произо­ шли коренные изменения и усовершенствования.

Процессы разваривания, осахаривания, ведения дрожжей и брожения основаны на непрерывных про­ цессах с применением новых физико-химических и

бов для осахаривания крахмала взамен солода, при­ менения антибиотиков для борьбы с инфекцией и т. д. Технологическая схема ректификации спирта также резко изменилась, она обеспечивает получение спир­ та высокого качества — спирта высшей очистки и экстра.

В этих условиях к контролю производства на спирто­ вых заводах предъявляются новые повышенные требо­ вания в смысле полноты охвата основных узлов техно­ логического процесса, требующих наблюдения, быстрых

иточных анализов сырья и полупродуктов.

Всвязи с этим возникает нужда в современном ру­ ководстве по химическому контролю, основанному на новых методах исследования и всесторонне охватываю­ щему все стадии производства.

За последние годы были разработаны новые методы анализа сырья и полупродуктов спиртового производст­ ва, усовершенствованы и уточнены некоторые из при­ меняемых методов. В основу новых методов положены

3

Г л а в а I

ФИ ЗИ КО -ХИ М И ЧЕСКИ Е МЕТОДЫ АНАЛИ ЗА

ИИХ ТЕО РЕТИ ЧЕСКИ Е ОСНОВЫ

Всовременном контроле производства для анализа сырья и полупродуктов в основном применяются физи­

Н. С. Курнакова, Л. Пастера и многих других ученых. За последнее десятилетие значение этих методов

чрезвычайно возросло вследствие значительных успе­ хов, достигнутых в теоретическом обосновании зависи­ мости между строением вещества и его физическими свойствами,

Ваналитической химии используются различные

свойства сложных систем для определения их состава. В контроле спиртового производства используются следующие физико-химические методы: оптические, электрометрические и химические.

Оптические методы анализа основаны на использо­ вании оптических свойств анализируемого вещества. На их основе базируются многие методы, применяемые в контроле производства для анализа сырья и полупро­ дуктов. К ним относятся:

1) поляриметрический метод, основанный на свойст­ ве органических веществ, в молекуле которых имеется асимметрический атом углерода, вращать плоскость поляризационного луча;

2) фотоэлектроколориметрический метод, основанный на измерении количества света, поглощенного исследуе­ мым окрашенным раствором;

3) рефрактометрический метод, основанный на изме­ рении коэффициента преломления света исследуемым

5

веществом. Частным случаем этого метода является интерферометрический метод, основанный на определе­ нии разности показателей преломления сред при помо­ щи интерференции света, которая возникает при сло­ жении световых волн с постоянным смещением фаз от источника света.

К электрометрическим .методам анализа относятся методы, использующие электрохимические свойства ис­ следуемых веществ. Различают потенциометрический метод, основанный на измерении потенциалов, возни­ кающих между исследуемым раствором и погруженным в него электродом, и кондуктометрический, основанный на измерении электропроводности исследуемого ра­ створа.

К химическим методам анализа относятся методы, основанные на различных химических свойствах ана­ лизируемых объектов: способности окисляться или вос­ станавливаться; нейтрализоваться под влиянием кислот или щелочей; взаимодействовать с различными реакти­ вами с образованием специфических продуктов реак­ ции и т. д.

ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

Поляриметрический метод

Основы метода. Из электромагнитной теории света известно, что колебания обыкновенного светового луча происходит во всех плоскостях, перпендикулярных его направлению.

При прохождении обыкновенного луча света через некоторые кристаллы их решетки способны пропускать лучи только определенного направления колебания. По выходе из кристалла колебания луча будут происхо­ дить только в одной плоскости; такой луч называется полностью прямо поляризованным лучом.

Плоскость, в которой происходят колебания луча, называется плоскостью колебаний поляризованного лу­ ча, а плоскость, перпендикулярная ей, — плоскостью поляризации.

Поляризация светового луча наблюдается при явле­ ниях его преломления или отражения. Некоторые ве­ щества при прохождении через них поляризованного луча обладают свойством поворачивать плоскость его колебаний, а равно и плоскость поляризации. Такие

6

вещества называются оптически активными, или опти­ чески деятельными.

Оптическая активность веществ обусловлена особен­ ностями их строения. Так, оптическая активность твер­

в растворенном или газообразном состояний. Их опти­ ческая активность обусловлена особенностями строения молекул. К этой категории веществ относятся главным образом органические вещества. Оптическая актив­ ность органических веществ обусловливается асиммет­ ричным строением их молекул, в которой имеется асимметрический атом углерода. Асимметрическим ато­ мом молекулы является такой, у которого ко всем че­

реть навстречу лучу) и против нее. В связи с этим раз­ личают правовращающие (по часовой стрелке) вещест­

будет вращать плоскость поляризации. Плоскость по­ ляризации вышедшего луча оказывается повернутой на некоторый угол, называемый углом поворота плоскости поляризации.

Поляриметрические исследования ведут при помощи

7

Когда они установлены так, что их плоскости поляри­ зации взаимно параллельны, то лучи света проходят через них (рис. 1, а). Если же анализатор повернуть на 90° (рис. 1, б) так, чтобы цх плоскости поляризации

V I— ;

/ r t z r

а

Рис. 1. Поляризация луча:

не смогут пройти через анализатор, так как лучи, про­ шедшие через поляризатор, будут иметь плоскость ко­ лебаний, перпендикулярную плоскости пропускания лу­ чей анализатора. В этом случае света за анализатором не обнаруживается; принято говорить, что при, этом анализатор и поляризатор установлены «на темноту».

Если же между анализатором и поляризатором, по­ ставленными в такое положение, поместить раствор оптически активного вещества (рис. 1, в), то за анали­ затором появится свет. Это связано с тем, что луч, вы­

8

колеблется в плоскости пропускания лучей анализато­ ра и, следовательно, может пройти через него. Для то­ го чтобы вторично достигнуть темноты, необходимо по­ вернуть анализатор так, чтобы плоскость его стала перпендикулярной плоскости MN, т. е. на некоторый угол ß.

Таким образом практически может быть определен угол поворота плоскости поляризации. Величина этого угла зависит от толщины слоя раствора, через который проходит поляризованный луч света, концентрации ра­ створа и индивидуальных свойств данного оптически активного вещества. Эти свойства, строго определенные для каждого вещества, характеризуются показателем удельного вращения.

Под удельным вращением понимают угол поворота плоскости поляризации (выраженный в дуговых граду­

вещества, температуры, длины волны (цвета) поляри­ зованного луча, природы растворителя и концентрации активных веществ в растворе.

Поляризованный луч света при прохождении через оптически активное вещество дает расходящийся пучок лучей различного цвета. Это явление называется вра­ щательной дисперсией (рассеиванием) света и объяс­ няется тем, что оптически активное вещество повора­ чивает плоскость поляризации каждого из составных лучей спектра на разные углы. Чем короче длина вол­ ны, тем на больший угол отклоняются лучи. Сильнее всего отклоняются фиолетовые лучи, обладающие наи­

Ниже представлены величины удельного угла враще­

9