2.4. Определение кислотности

Активную кислотность в сусле определяют с помощью pH-метра, а титруемую кислотность – титрованием лабораторного сусла 0,1 н. раствором гидроксида натрия.

Приборы и реактивы: установка для титрования; коническая колба вместимостью 100 см³; 0,1 н. раствор гидроксида натрия; фенолфталеин; рН-метр.

Ход определения. При определении титруемой кислотности в коническую колбу вместимостью 100 см³ помещают 10 см³ лабораторного сусла, добавляют 40 см³ воды и три-четыре капли раствора фенолфталеина и титруют раствором гидроксида натрия концентрацией 0,1 моль/дм³ до появления слабо-розовой окраски, которая сохраняется в течение 30 с. Если окраска исчезает раньше, то проводят дополнительное титрование.

Темное сусло цветом выше 3 ц.ед. предварительно разбавляют водой в соотношении 1:3.

Кислотность сусла (X, см³) рассчитывают по количеству израсходованного раствора гидроксида натрия концентрацией 1 моль/дм³ на 100 см³ сусла по формуле

Х = V K₁ K₂, (2.2)

где V – объем раствора гидроксида натрия концентрацией 0,1 моль/дм³, израсходованный на титрование, см³; K₁ – коэффициент поправки рабочего раствора гидроксида натрия; K₂ – коэффициент разбавления темного сусла (K₂ = 4).

Для обеспечения стандартной кислотности пива кислотность сусла не должна превышать (ориентировочно) следующих величин (кубический сантиметр 1 н. раствора гидроксида натрия на 100 см³ сусла): для 11 %-го – 2,3; для 12 %-го – 2,4; для 13 %-го – 2,7; для 14 %-го – 3,0; для 18 %-го – 4,6.

Активную кислотность измеряют на pH-метре по методике, изложенной в паспорте, прилагаемом к прибору. Правильность работы рН-метра проверяется по буферному раствору с рН 4,0, приготовленному из фиксаналов, предназначенных для приготовления образцовых буферных растворов, например 0,05 моль/дм³ раствора гидрофталата калия (KС₈Н₅О₄).

Активную кислотность определяют рН-метром в сусле, получаемом при фильтровании затора через бумажный фильтр. В отечественной методике и методике МЕВАК определение рН производят аналогично.

рН влияет на осаждение белков при кипячении, на растворимость горьких веществ, содержащихся в хмеле, на ферментативное расщепление при брожении, а также на цвет сусла и пива. Значение рН затора должно находиться в пределах 5,5...5,6. Отклонение от этой величины в щелочную сторону, наблюдаемое обычно при работе на карбонатной воде, свидетельствует о необходимости подготовки воды для затирания. Охмеленное готовое сусло имеет рН 5,3...5,5.

2.5. Определение содержания углеводов

2.5.1. Определение редуцирующих сахаров методом Бертрана

К редуцирующим сахарам относятся моносахариды и полисахариды, содержащие свободную карбонильную группу (или свободный гликозидный гидроксил). Сахара, которые дают реакции с оксидами металлов (медью или висмутом), называют восстанавливающими (редуцирующими).

В основе химических методов определения сахаров лежит окисление свободной карбонильной альдегидной или кетонной группы сахаров оксидами металлов, которые при этом восстанавливаются. Для количественного определения сахаров широко используют окисление моносахаридов слабыми окислителями, например щелочными растворами оксидов металлов. При этом происходит фрагментация молекулы моносахарида, а соответствующий оксид металла, восстанавливаясь, образует закись (в случае меди). Определяя ее количество, можно по специальным таблицам рассчитать количество имеющегося в растворе сахара. Особенно широко для определения количества сахаров применяют щелочной раствор оксида меди, называемый реактивом Фелинга. Фелингову жидкость восстанавливают все моносахариды и полисахариды, содержащие свободную карбонильную группу. Основную часть сбраживаемых сахаров пивного сусла составляет мальтоза, образующаяся при гидролизе крахмала. Так как в молекуле мальтозы есть свободный гликозидный гидроксил, она восстанавливает фелингову жидкость.

В процессе затирания солода стремятся накопить мальтозу в количестве, достаточном для достижения концентрации алкоголя, требуемой стандартом для того или иного сорта пива. В зависимости от сорта пива содержание мальтозы в сусле колеблется от 65 до 80 % экстракта сусла. В сусле темных сортов ее содержится меньше (65...70 %), а в сусле светлых сортов – больше (75…80 %).

Чаще всего определяют мальтозу методом Бертрана, основанным на окислении сахаров фелинговой жидкостью, которая представляет собой смесь двух растворов – сернокислой меди (I) и сегнетовой соли и едкого натра (II).

Сущность метода заключается в следующем. Смешивая оба раст-вора Фелинга, получают осадок гидрата оксида меди, который, вступая во взаимодействие с сегнетовой солью, образует комплексное соединение меди. При кипячении с редуцирующими сахарами оно окисляет сахар, а медь при этом восстанавливается и выпадает в осадок в виде оксида меди красного цвета. Осадок отфильтровывают, промывают и растворяют в присутствии серной кислоты в растворе железоаммонийных квасцов. Количество образовавшегося сульфата железа определяется титрованием перманганатом калия. Умножая количество (в кубических сантиметрах) перманганата калия, пошедшего на титрование, на его титр, определенный по меди, рассчитывают количество меди (в миллиграммах) и по таблицам находят соответствующее содержание сахара. Количество углевода в пробе должно быть от 1 до 100 мг, оптимально 40...60.

Приборы и посуда: конические колбы вместимостью 100 и 250 см³; пипетки на 100 см³; электрическая плитка; прибор для фильтрования, состоящий из колбы Бунзена и фильтра с пористой перегородкой N1 или N2; бюретка вместимостью 25 см³; стеклянные палочки.

Реактивы: жидкость Фелинга, состоящая из растворов Фелинга I (40 г перекристаллизованного медного купороса растворяют в воде и объем доводят до метки в мерной колбе вместимостью 1 дм³) и Фелинга II (200 г сегнетовой соли и 150 г едкого натра растворяют в воде и объем доводят до метки в мерной колбе на 1 дм³); раствор перманганата калия концентрацией 4,98 г/дм³ (можно использовать 0,1 н. раствор перманганата калия); железоаммонийные квасцы (100 г железоаммонийных квасцов растворяют в воде, добавляют 200 см³ серной кислоты плотностью 1,84 и объем доводят водой до 1 дм³); вода дистиллированная.

Ход определения. Вначале сусло разбавляют в 25 раз, для чего в мерную колбу на 250 см³ вносят 10 см³ сусла и содержимое доливают дистиллированной водой до метки. Метод Бертрана, по которому определяют содержание редуцирующих сахаров, базируется на свойстве веществ, имеющих карбонильную группу (>С=О), окисляться раствором Фелинга, состоящим из двух компонентов (I и II).

При проведении анализа для окисления редуцирующих сахаров в коническую колбу на 200...250 см³ отмеряют по 20 см³ I и II растворов Фелинга, а затем 20 см³ пивного сусла, разбавленного в 25 раз. Содержимое колбы перемешивают, нагревают до кипения и кипятят точно 3 мин. Снимают колбу с огня, дают в течение 1...2 мин осесть осадку и надосадочную жидкость отфильтровывают на стеклянном фильтре со слоем асбеста толщиной 1 см в колбу Бунзена. Фильтруемую жидкость сливают на фильтр медленно по стеклянной палочке. Оставшийся в колбе осадок промывают 30...60 см³ горячей воды, которую тоже сливают в фильтр. Фильтр с осадком переносят в другую чистую колбу Бунзена. Фильтрование осадка (оксида меди) осуществляют при слабом разрежении.

Не рекомендуется переносить осадок на фильтр, так как он образует слой, с трудом поддающийся последующему растворению.

Когда жидкость отфильтрована, к осадку прибавляют немного горячей воды и дают осесть, а жидкость сливают через фильтр. Следует следить за тем, чтобы осадок гемиоксида меди на фильтре и в колбе все время оставался покрытым жидкостью, иначе произойдет его окисление кислородом воздуха.

Затем осадок растворяют сульфатом железа или железоаммонийными квасцами. Для этого отмеривают 20 см³ этого реактива и приливают его в коническую колбу с осадком, в результате чего образуется раствор синевато-зеленого цвета. Полученный раствор переносят на фильтр для растворения оставшегося там осадка. Когда весь осадок на фильтре растворится, колбу Бунзена подключают к вакуум-насосу и раствор переводят с фильтра в колбу. Коническую колбу промывают 25...30 см³ холодной воды, которую добавляют к раствору в колбе Бунзена. Промывание повторяют пять-шесть раз. Затем жидкость в колбе титруют раствором перманганата калия до появления розовой окраски, не исчезающей в течение 30 с.

Спустя некоторое время розовая окраска исчезает, но это во внимание не принимается. Для титрования применяют 0,1 н. раствор перманганата калия, 1 см³ которого соответствует 6,36 мг меди. Небольшое количество перманганата расходуется на окисление реактивов.

Параллельно с основным анализом проводят определение поправки на реактивы, для чего вместо 20 см³ раствора сусла используют 20 см³ дистиллированной воды. Поправку выражают в сантиметрах кубических раствора перманганата калия и вычитают из количества перманганата калия, пошедшего на титрование сусла в основном опыте. Полученную разность между этими числами умножают на титр перманганата калия по меди, который равен 10, т. е. 1 см³ раствора перманганата калия, израсходованного на титрование, соответствует 10 мг меди, и получают количество меди (в миллиграммах), восстановленной сахаром. При использовании 0,1 н. раствора перманганата калия его титр по меди будет равен 6,36 мг меди.

В табл. 1 приложения приведено соотношение между медью и мальтозой (в миллиграммах) при определении редуцирующих веществ. По числу кубических сантиметров перманганата (с учетом правки на реактивы) находят количество меди, а затем содержание сахара во взятом объеме исследуемого раствора или в 100 г продукта.

Кроме мальтозы, в сусле имеются другие редуцирующие вещества (сахара и несахара), которые также восстанавливаются реактивом Фелинга. Поэтому результаты прямого определения редуцирующей способности сусла обозначают термином «сырая» мальтоза.

При принятом разбавлении содержание «сырой» мальтозы в неразбавленном сусле (грамм в 100 см³) вычисляют по уравнению

, (2.3)

где а – количество мальтозы в 20 см³ разбавленного сусла.

Пример. Для анализа взято 20 см³ пивного сусла, разбавленного в 25 раз. На его титрование израсходовали 8,85 см³ раствора перманганата калия, титр которого по меди равен 10 мг. Поправка на реактивы 0,1 см³. Количество меди, восстановленной сахарами, (8,85 – 0,1) 10 = 87,5 мг. По табл. 1 приложения интерполяцией находим, что 87,5 мг меди соответствует 80,3 мг мальтозы. Отсюда содержание «сырой» мальтозы (грамм в 100 см³ исходного сусла)

.