Тема 2.6. Визначення загальної та активної кислотності План

1. Визначення загальної кислотності шляхом титрування.

2. Одиниці кислотності.

3. Визначення активної кислотності рН-метром.

4. Будова рН- метра, правила користування ним.

Питання, що винесене на самостійну роботу.

5. Колориметричний метод визначення рН.

Кислотність є одним з основних показників, який характеризує якість напівфабрикатів ( пивне сусло, квасне сусло), готової продукції ( пива, квасу, б/а напоїв). Сировина, напівфабрикати і готова продукція бродильних виробництв має кислу реакцію, тільки меляса має слабо лужну реакцію. По збільшенню кислотності судять про їх мікробіологічний стан.

Біохімічні виробництва базуються на протіканні ферментативних процесів. Всі ферментативні процеси при солодопророщуванні, затиранні і бродінні проходять в слабо кислому середовищі, і для кожного з цих процесів необхідні певні умови, в першу чергу температура і активна кислотність середовища.

На активність ферментів впливає окисно-відновний потенціал (ОВП), який характеризує окисно-відновну здібність середовища. Від цього потенціалу залежить стійкість готового пива. Тому важливе значення при оцінці якості сировини, напівфабрикатів і готової продукції має показник загальної і активної кислотності, і окисно-відновний потенціал.

Титрованою(загальною) кислотністю називають загальний вміст кислот у сировині, напівпродуктах і готовій продукції.

Активною кислотністю називають концентрацію іонів водню, тобто водневий показник і позначають рН. В техно-хімічному контролі бродильних виробництв використовують не абсолютну величина, а її від’ємний логарифм.

рН= - lg[H⁺]

рН - водневий показник – це від’ємний десятковий логарифм концентрації іонів водню в розчинах. Це безрозмірна величина.

рН змінюється від 1 до 14.

Якщо рН 1-7 – кисле середовище

Якщо рН від 7 до 14 – лужне

Якщо рН =7 нейтральне

В залежності від галузі виробництва кислотність виражається в різних одиницях. В пивоварному, б\а і у виробництві квасу загальна кислотність виражається в см³ розчину NaOH концентрацією 1 моль/дм³ на 100 см³ досліджуваного розчину.

У спиртовому виробництві титровану кислотність виражають у градусах кислотності °К, що означає кількість в см³ NaOH концентрацією 1 моль/дм³, що пішло на титрування 20 см³ досліджуваного розчину.

В соковому виробництві кислотність виражається в перерахунку на ту кислоту, яка переважає в даному соку, наприклад, на лимонну чи молочну. При цьому користуються перерахунковим коефіцієнтом, тобто використовують грам-еквівалент тієї чи іншої кислоти. Наприклад: 1 см³ розчину NaOH концентрацією 1 моль/дм³ = 0,09 г молочної кислоти або 0,007 г лимонної кислоти.

Методи визначення загальної кислотності.

Загальну кислотність визначають методом титрування в присутності індикатора.

Цей метод заснований на нейтралізації кислот і їх кислих солей, що містяться в досліджуваному розчині, розчином лугу в присутності індикатора – фенолфталеїну.

В техно-хімічному контролі бродильних виробництв в якості індикатора використовують метилоранж( кисле середовище червоний колір; лужне середовище - жовтий), метилчервоний (червоний-жовтий), бромтимолсиній (6,0-7,6-жовтий-синій), фенолфталеїн(8,2-10,0-безбарвний-червоний), лакмус (черво-ний-жовтий).

При визначенні кислотності світлих і прозорих продуктів індикатор добавляють безпосередньо в розчин, а при визначенні темних продуктів ( оцукрена маса, зріла бражка, пиво, квас)- методом виносу краплі. При цьому під час титрування краплю досліджуваного розчину періодично з допомогою скляної палички виносять на фарфорову пластинку і змішують з попередньо нанесеною краплею індикатора.

Хід роботи. Відбирають піпеткою 10 см³ досліджуваного розчину в конічну колбу на 200-250 см³ і титрують розчином лугу NаОН концентрацією 0,1 моль/дм³ в присутності індикатора. По кількості лугу, що пішов на титрування знаходять загальну кислотність.

Кислотність розраховується за формулою

де - кількість лугу, що пішов на титрування, см³;

К – поправочний коефіцієнт до розчину лугу;

а - об’єм досліджуваного розчину, см³;

10 – коефіцієнт перерахунку концентрації лугу з 0,1 моль/дм³ в 1 моль/дм³ ;

100 – коефіцієнт перерахунку на 100 см³ досліджуваного розчину.

Отже, кислотність розраховується за формулою

, см³ розчину лугу NаОН концентрацією 1 моль/дм³ , що пішов на титрування 100 см³ досліджуваного розчину.

Методи визначення активної кислотності.

Використовують два методи визначення активної кислотності: колориметричний і потенціометричний.

Найбільш точним методом визначення активної кислотності є потенціометричний (електрометричний) метод визначення.

Потенціометричний метод.

Суть електрометричного методу полягає у визначенні рН за допомогою рН-приладу, який оснований на вимірюванні різниці потенціалу між двома електродами, яка залежить від концентрації іонів водню в розчині.

На теперішній час в заводських лабораторіях для визначення рН потенціометричним методом користуються рН-метрами марки ЛПУ-01, рН-340, універсальний іономір ЕВ-74.

Перевірку рН-метрів проводять по стандартним буферним розчинам з рН від 1,10 до 9,22, які готуються з реактивів, рекомендованих для рН-метрії і випускаються у вигляді фіксаналів.

Прилад ЛПУ -01 заснований на вимірюванні електрорушійної сили (ЕРС) гальванічного елементу, для якого потенціал одного електрода відомий ( електрод порівняння або стандартний); другий ( досліджуваний або індикаторний). В якості стандартного електрода використовують хлорсрібний, а в якості індикаторного - скляний.

Скляний електрод являє собою скляну трубку з припаяним на кінці шариком з літієвого електродного скла, заповненого 0,1 н. розчином соляної кислоти. ЕРС скляного електрода залежить від концентрації водневих іонів і температури розчину, тому він являється вимірювальним або індикаторним.

Хлорсрібний електрод являється допоміжним . Його виготовляють з срібної проволки, яка покрита тонким шаром хлорида срібла, і занурюють в розчин хлориду калія.

Прилад складається з гальванічного елементу(датчика) і вимірювача. Всі частини датчика змонтовані на штативі. На верхньому кінці штативу закріплений допоміжний хлорсрібний електрод, який заключений в поліетиленовий сосуд. В нижній частині штативу розміщений рухомий столик для установки стакана з досліджуваним розчином, в який поміщають електроди. Скляний електрод і наконечник кріпляться до кронштейну зажимами.

Контакт між скляним і хлорсрібним електродами здійснюється за допомогою наконечника, який являє собою трубку заповнену розчином хлориду калію і закінчується пористою перегородкою.

Витікаючи через перегородку в досліджуваний розчин, хлорид калію запобігає проникненню сторонніх іонів з досліджуваного розчину в допоміжний хлор срібний електрод, тому величина його ЕРС являється постійною величиною.

Вмонтований і третій електрод для контролювання температури.

Керування приладом здійснюється з панелі вимірювання.

Визначення рН проводиться наступним чином. Вмикають в електромережу прилад, щоб він добре нагрівся. Перед початком роботи електроди ретельно промивають дистильованою водою і висушують фільтрувальним папером. Правильність показів приладу перевіряють по буферному розчину з відомим рН. Розчин наливають в стакан і столик підводять під електроди так, щоб вони були занурені в розчин на 2-4 см. Ручною настройкою доводять до показів на табло, які відповідають значенню рН буферного розчину. Потім наливають в окремий стакан дистильовану воду і електроди промивають, витирають фільтрувальним папером, а потім в стакан наливають досліджуваний розчин, опускають електроди і проводять відлік на табло. Вимірявши рН досліджуваного розчину електроди миють дистильованою водою. В неробочому стані електроди повинні знаходитися в дистильованій воді так, як при висиханні змінюється їх характеристика.

Колориметричний метод визначення активної кислотності.

Заснований на тому, що зміна забарвлення різних індикаторів проходить при різних концентраціях водневих іонів( різному значенні рН). Індикатори можна розглядати як слабкі кислоти і основи, в яких недисоційовані молекули мають одне забарвлення, а іони і катіони інше забарвлення.

Індикатори розподіляються на:

• однобарвні (фенолфталеїн) ;

• різнобарвні(метиловий оранжевий).

В бродильних виробництвах досліджувані розчини сильно забарвлені, і тому колориметричний метод визначення рН використовують рідко( перехід забарвлення помітити важко). Для орієнтованих визначень рН можна користуватися універсальним індикаторним папером (рН від 0,3 до 13,6). Для цього смужку індикаторного паперу занурюють в досліджуваний розчин так, щоб він весь змочився розчином. Витягнувши смужку, швидко зрівнюють утворене забарвлення з шкалою, яка додається до набору індикаторного паперу. Тривалість визначення складає біля 1 хв.

Цей метод визначення активної кислотності є орієнтовним.

Література: [1, с. 84-90] ; [2, с.96-108].