Завдання:

1. Ознайомитися з поляриметричним методом визначення масової частки цукрози і будовою цукрометра.

2. Практично визначити кількість цукрози в різних розчинах на цукрометрі.

12.1 ПРИЛАДИ І УСТАТКУВАННЯ:

- Цукрометр СУ-2 (СМ-2) в комплекті з трубками поляризаційними.

- Досліджувальні речовини.

- Ваги технічні з рівновагами.

- Мірні колби для розчинів.

- Дистильована вода.

- Тканина не ворсяна.

- Фільтрувальний папір.

12.2 ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ПОЛЯРИМЕТРИЧНИЙ МЕТОД

Поляриметричний метод базується на вимірюванні кута повороту площини поляризації при проходженні поляризованого світла через оптич­но активні речовини. Оптичною активністю володіють різні органічні сполуки, які мають в молекулах асиметричні атоми вуглецю: амінокислоти, вуглеводи, органіч­ні кислоти.

В залежності від направлення обертання площини поляризації, утворе­ною оптично активною речовиною, розрізняють право- и лівообертаючі оптично активні речовини. Правообертаючі оптично активні речовини - цукроза, глюкоза, мальтоза; лівообертаючі - фруктоза.

Кут обертання площини поляризації пропорційний довжині шляху, пройденого променем в активному середовищі, а також концентрації оптично активної речовини, якщо ця речовина знаходиться в розчиненому стані.

Для кожної оптично активної речовини важливою характеристикою являється питома обертаюча здатність - кут обертання площини поляриза­ції розчину оптично активної речовини, в 100 см³ якої місти­ться 100 г речовини, при товщині шару розчину 1 дм. Звичайно питоме обертання визначають при температурі 20°С, використовуючи жовте світ­ло натрієвого полум'я і позначають символом , де l - лінія натріє­вого полум'я.

Питоме обертання цукрози чисельно рівне = 66,53°. Знаючи питоме обертання досліджуваної речовини , товщину ша­ру розчину ( ) і кут повороту площини поляризації ( ), можна знайти концентрацію розчину (г /100 мл. ) :

С = 100а / (12.1)

В ряді галузей харчової промисловості - цукрової, кондитерської, крохмально-патокової і ін. - поляриметричним методом визначають вміст вуглеводів у сировині, напівфабрикатах, готових виробах і вторинних продуктах виробництва.

3. Принцип дії і будова цукрометра

Цукрометр призначений для визначення процентного вмісту цук­ру в розчині поляриметричним методом. Метод визначення заснований на здатності цукрових розчинів обертати площину поляризації. Прилад допускає вимірювання в межах від - 40 до +100° S ( в міжнародній цукровій шкалі). Чутливість приладу - 0.05° шкали, точність відліку за допомогою ноніусу – 0,1 , допустима погрішність - (± 0,1°). Градуювання шкали виконано при температурі 20°С. Цукрометр має просту (одинарну) клинову компенсацію (рис.12.1).

Користуючись цукрометром, можна визначити масову частку цукро­зи (у % ) в різних цукровмісних об'єктах, наприклад, цукрі-піску, мелясі, сиропі. Для цього відважують нормальну наважку продукту і готовлять розчин в мірній колбі на 100 см³(мл), доводять дистильованою водою температурою 20°С до контрольної позначки. При використанні поляризуючої трубки 200 мм шкала цукрометру покаже процентний вміст цукрози в досліджу­ваному продукті.

1 – електролампа (потужність 15 Вт); 2 – матове скло; 3 – жовтий світлофільтр; 4 – конденсорна лінза; 5 – ніколь-поляризатор; 6 – поляриметрична трубка; 7 – кварцевий компенсатор; 8 – ніколь-аналізатор: 9 – лінзи об’єктива; 10 – окуляр; 11 – нерухомий лімб; 12 – ноніус; 13 – спостерігач.

Рис.12.1 Будова оптичної схеми цукрометра

Світло від електролампи 1 проходить через матове скло 2, замість якого в оптичну систему може бути введений світлофільтр 3 з кольорового скла. Світловий потік проходить через конденсорну лінзу 4, попадає в поляриза­тор 5 і виходить з нього лінійно поляризованим. За поляризатором 5 сто­ять два захисних скла, між ними в оптичну систему приладу встановлюють поляриметричну трубку 6 з досліджуваним розчином. Далі поляризований світловий потік проходить кварцевий компенсатор 7, який складається з трьох клинів: рухомого кварцевого, скляного контрклину і нерухомого кварцевого клину. Кварцевий компенсатор компенсує обертання площини поляризації, спричинене досліджуваним розчином. За компенсатором установлений аналізатор 8, котрий вияв­ляє зміщення площини поляризації, визване досліджуваним розчином. Зорова труба складається з двохлінзового об'єктиву 9 і окуляру 10, розміщеного таким чином, що вихідна грань поляризатора 5 знаходиться в її фокусі. За допомогою зорової труби, обладнаної лімбом 11 і ноніусом 12, можна в збільшеному вигляді роздивитися лінію розділу поля зору приладу і точно визначити оптичну активність аналізуємого розчину.

В цукрометрі (рис.12.2) застосована міжнародна цукрова шкала °S.

100° цієї шкали відповідає 34,62° круговим градусам поляриметра (одиниця лінійної шкали цукрометра відповідає 0,3462° круговим градусам поляриметра). Цукрометр показує 100° тоді, коли в ньому поляризують при температурі 20° С в поляриметричній трубці довжиною 200 мм.; розчин, який містить в 100 мл. 26 г. хімічно чистої попередньо висушеної цукрози. Наважка 26,00 г. називається нормальною наважкою, а поляриметрична трубка для розчину довжиною 200 мм нормальною трубкою.

1 – лупа в оправі для відліку показників по шкалі; 2 – зорова труба; 3 – гільза; 4 – рукоятка для переміщення рухомого кварцового клина і сполученої з ним шкали; 5 – колонка; 6 – чавунна основа; 7 - траверса; 8 – рухлива рамка зі скляним світлофільтром і матовим склом; 9 – патрон із лампочкою; 10 –освітлювальний вузол; 11 – камера для поляриметричних трубок; 12 – квадрат гвинта конуса; 13 – вузол конуса; 14 – вимірювальна головка.

Рис.12.2 Цукрометр СУ – 2