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

Допустим, например, что при анализе сахарного раствора на титрование пошло 8,5 мл раствора перман­ ганата концентрацией 2,5 г/л. Этот раствор в 2,5 : 4,98 = ==0,502 раз слабее стандартного, которого на титрова­

42,7 мг. По этому количеству и определяют по табл. 1

провождающееся образованием закиси меди и выпаде­ нием ее в осадок; фильтрование выпавшей закиси меди; аналитическое определение закиси меди; нахождение по особым таблицам количества сахара, соответствующего найденному количеству закиси меди; проведение рас­ чета.

Для окисления сахара в коническую колбочку ем­ костью 150 мл наливают 20 мл раствора, содержащего

см. в приложении, стр. 333).

Смесь перемешивают и нагревают на пламени газо­ вой горелки до кипения, что должно продолжаться не более 3—4 мин, после жидкость кипятят ровно 3 мин. Началом кипения считается тот момент, когда пузырьки пара поднимаются не только из середины колбочки, но и по краям ее.

Нагревание следует проводить на железной асбесто­ вой сетке с круговым вырезом в центре диаметром 5— 6 см. Колба должна стоять на краях этого выреза, что­ бы дно ее было открыто для интенсивного нагревания. Когда раствор закипит, пламя немного уменьшают и сле­ дят за тем, чтобы кипение было равномерным и жид­ кость не очень пенилась.

По истечении 3 мин колбочку быстро снимают с огня, дают осесть осадку за 1—2 мин и наблюдают окраску раствора над осадком закиси меди (она должна оста­ ваться синей или голубовато-синей). Обесцвечивание раствора указывает, что взятой меди не хватило для

90

реакции окисления сахара. В таком случае определе­ ние необходимо повторить, причем исследуемый раст­ вор нужно разбавить и взять на определение меньше са­ харов.

Если анализ был проведен правильно и после реак­ ции оставался некоторый избыток окисной меди, то про­ водят фильтрование в горячем состоя­ нии через асбестовый или стеклянный фильтр (рис. 38) под вакуумом, кото­ рый создают при помощи водоструй­ ного или масляного насоса.

При фильтровании жидкость из колбочки осторожно декантируют с осадка и промывают осадок горячей водой. Промывные воды также осто­ рожно сливают с осадка в фильтро­ вальную трубку. Осадок промывают до исчезновения щелочной реакции в промывных водах.

При фильтровании нужно следить за тем, чтобы слой закиси меди в фильтровальной трубке и в колбочке все время был покрыт жидкостью, иначе возможны потери закиси меди вследствие окисления ее кислородом боздуха.

После промывания колбу для от­ сасывания заменяют другой или, вы­ лив из нее жидкость, несколько раз тщательно ополаскивают дистиллиро­ ванной водой, после чего определяют объемным методом количество выпав­ шей закиси меди. Для этого промытый осадок растворяют, добавляя в кол­

бочку с осадком 20 мл железоаммонийных квасцов (спо­ соб приготовления раствора квасцов см. в приложении, стр. 333). Полученную синевато-зеленую жидкость сли­ вают на фильтр, через который фильтровали осадок за­ киси меди, для растворения частичек меди, попавших на него. При этом включают вакуум и осторожно стеклян­ ной палочкой перемешивают осадок для более быстрого растворения. Когда растворение заканчивается, вклю­ чают насос и раствор отсасывают в чистую колбу Бун­ зена, а коническую колбочку и фильтр промывают не-

91

сколькими порциями дистиллированной воды до исчез­ новения кислой реакции.

Раствор и промывные воды выливают на фильтр и собирают в колбу для отсасывания. Затем фильтр сни­ мают и жидкость в колбе титруют раствором перман­ ганата до появления розовой окраски.

Параллельно в тех же условиях проводят определе­ ние поправки на реактивы, беря вместо испытуемого раствора 20 мл дистиллированной воды. Поправку вы­ ражают в миллилитрах раствора перманганата и при вычислении результатов вычитают ее из числа милли­ литров перманганата, пошедших на титрование испы­ туемого раствора. Поправка вводится в связи с тем, что в применяемых реактивах, особенно в железоаммоний­ ных квасцах, содержатся, хотя и в небольшом количе­ стве, вещества, способные окисляться перманганатом. Число миллилитров раствора перманганата, израсходо­ ванного на титрование, умноженное на поправочный ко­ эффициент, дает количество закиси меди, восстанов­ ленной сахаром. По этому количеству (по табл. 1 при­ ложения) определяют содержание сахара во взятой пробе. Умножая найденную величину на коэффициент разбавления, находят содержание углеводов в иссле­ дуемом растворе.

Расчет ведут по уравнению (Су в г/100 мл)

100 — пересчет на 100 мл раствора;

1000 — перевод мг в г.

После упрощения уравнение примет вид:

Пример. На анализ взято 100 мл гидролизата бражки. Гидролиз проведен в 100 мл 2,5%-ного раствора соляной кислоты. Гидролизат разбавлен до объема 200 мл. На титрование испытуемого раствора израсходовано 12,4 мл перманганата, поправочный коэффициент которого равен 0,502. Поправка на реактивы 0,1 мл.

Истинный расход стандартного раствора перманганата на титро­ вание закиси железа (12,4—0,1)0,502=6,17 мл, что соответствует 61,7 мг меди.

92

По табл. 1 приложения находим, что 62,8 мг меди восстанавли­ ваются под действием 32 мг глюкозы, а 60,9—31 мг. Из этих дан­ ных интерполяцией находим, что 61,7 мг меди восстановится под

ции устанавливают по индикатору — метиленовой сини, который прибавляют в конце кипячения.

Исследуемый сахарный раствор приливают непо­ средственно в колбочку с реактивом Фелинга, в количе­ стве, несколько меньшем требующегося для полного восстановления меди, и дотитровывают этим же иссле­

нии, стр. 334). Это делают для того, чтобы в ходе реак­ ции не образовалось красного осадка закиси меди, при­ сутствие которой затрудняет установление конечной точки титрования.

При нагревании глюкоза вступает в реакцию с фе­ линговой жидкостью: образуется закись меди, которая реагирует с желтой кровяной солью с образованием растворимой комплексной соли и осадок СигО не вы­ падает.

Как только вся медная окненая соль фелинговой жидкости израсходуется, глюкоза начинает реагировать с индикатором — метиленовой синью.

Первая капля сахарного раствора восстановит кра­ ситель в бесцветное лейкосоединение, синяя окраска раствора перейдет в желтую и конец реакции хорошо устанавливается.

В данном методе, как и во всяком другом с исполь­ зованием в качестве окислителя фелинговой жидкости,

93

окисление сахаров не подчиняется стехиометрическим

соотношениям, что связано с самой природой фелинговой жидкости.

£При основном титровании создаются более

£стабильные условия. Основная масса са­ хара кипятится с растворами Фелинга

£исключает его обратное окисление кисло­ родом воздуха и превращение в исходный

£полупродукт разбавляют дистиллированной водой таким образом, чтобы в 100 мл его

на газовой горелке или электроплитке. Пламя горелки регулируют с таким расчетом ,чтобы продолжительность нагревания до начала кипения не превышала 2 мин. Как только жидкость начнет кипеть, замечают время и кипя­ тят раствор 0,5 мин, затем добавляют одну каплю рас­ твора метиленовой сини, энергично кипятят в течение 3—4 с и прибавляют по каплям испытуемый раствор из микробюретки с Z -образным наконечником (рис. 39). Жидкость в такой бюретке не нагревается.

Когда синяя окраска раствора исчезнет и кипящая жидкость приобретет слабо-желтый цвет, титрование за­

94

канчивают и проводят отсчет израсходованного сахар­ ного раствора.

Основное титрование проводят с целью установления истинного расхода испытуемого сахарного раствора. Берут такое же количество рабочих растворов, как и при предварительном титровании, но добавляют сразу почти все количество сахарного раствора, найденное при предварительном титровании, за вычетом 0,2—0,1 мл.

После этого кипятят раствор 0,5 мин, добавляют одну каплю метиленовой сини и титруют, прибавляя раствор по каплям через каждые 3—4 с. Каждое определение должно длиться в общей сложности около 3 мин: нагре­ вание смеси 2 мин, кипячение- и титрование— 1 мин. Соблюдение данного режима строго обязательно.

После титрования отсчитывают количество израсходо­ ванного сахарного раствора и по табл. 3 приложения находят содержание в нем сахара. Умножая полученные данные на коэффициент разведения, получают содержа­ ние сахаров в исследуемом растворе.

Пример. На определение взят раствор, содержащий ориентиро­ вочно от 0,50 до 1,25 г сахара в 100 мл. Раствор разбавлен вг 25 раз.

Для основного титрования было добавлено 3 мл разбавленного раствора, на титрование пошло 0,2 мл. Общий расход разбавленно­ го сахарного раствора 3,0+0,2=3,2 мл. В табл. 3 приложения нахо­

Описанный микрометод удобно применять при одно­ временном анализе одного-двух растворов. При массо­

товление описано в приложении, стр. 337). Дотитровывание проводят стандартным раствором глюкозы и рас­ чет ведут по уравнению.

Ход определения. В коническую колбочку на 50— 70 мл отбирают 2,5 мл испытуемого раствора, в кото­ ром должно быть не более 0,15% редуцирующих углево-

95

дов, добавляют 2,5 мл дистиллированной воды, 5 мл I и 5 мл II растворов Фелинга.

Колбу с реакционной смесью помещают на электро­ плитку, доводят до кипения и проводят предварительное титрование стандартным раствором глюкозы, как опи­ сано выше, и отсчитывают количество израсходованного раствора. После этого проводят основное титрование, на

раствора глюкозы, сколько пошло на предварительное титрование, за вычетом 0,10—0,15 мл. Затем к раствору добавляют такое количество дистиллированной воды, чтобы в сумме с раствором глюкозы получилось 2,5 мл (например, на предварительное титрование реакционной

ровывают раствором глюкозы, как описано выше. После реакции отмечают количество раствора глюкозы, израс­ ходованное на титрование, и определяют углеводы (Су) по уравнению

„( F - V T) 0 A n

ляной кислотой в течение 2,5 ч. На гидролиз взято 50 мл бражки. Полученный гидролизат разбавлен до 100 мл. Из разбавленного раствора взято 2,5 мл для определения сахаров.

На титрование пошло 0,95 мл стандартного раствора глюкозы, медно-щелочной фактор которого равен 10,5. Коэффициент разбав-

100-100

л е н и я л = ~ 5 0 ^ 5 _ = 8 ()- Содержание углеводов в исследуемой бражке

Су = (10,5 — 0,95)0,1-80 = 0,764 г/100 мл.

1 0 0

Изложенные выше методы определения сахаров с применением фелинговой жидкости обладают следую­ щими недостатками.

96

1.Необходимо иметь два раствора Фединга и сме­ шивать их только перед употреблением.

2.На точность метода влияют нередуцирующие угле­ воды, если сахара определяют в их присутствии, под действием которых образуется некоторое количество за­ киси меди.

3.Сложная фильтрация через стеклянный фильтр

под вакуумом и растворение в растворе трехвалентного железа (метод Бертрана) требуют времени и определен­ ных навыков.

4.Быстрое окисление закиси меди кислородом воз­ духа, что требует тщательности и внимания при прове­ дении промывания осадка и его растворения в квасцах.

5.Необходимость особенно тщательного соблюде­ ния принятых условий реакции во избежание искажения результатов.

6 . Влияние на ход окисления аминокислот и глице­

рина, содержащихся в полупродуктах спиртового про­ изводства.

Следует, однако, указать, что при точном соблюде­ нии всех условий и тщательном проведении анализа ана­ литик всегда получает точные данные.

Несмотря на недостатки, метод окисления сахара фелинговой жидкостью с определением закиси меди перманганатным способом широко распространен в конт­ роле различных пищевых производств. Это один из точ­ ных методов определения редуцирующих углеводов; расхождение между параллельными определениями не превышает 0,3% отн.

жидкостью, но после реакции определяют йодометриче­ ски образовавшуюся закись меди;

3) окисление сахара проводят йодом.

Метод, основанный на йодометрическом определе­ нии двухвалентной меди, не вступившей в реакцию с са-

харом после их окисления фелинговой жидкостью.

Двухвалентная медь реагирует с йодистым калием по уравнению

2CuS04 + 4KJ = Cu2J2 + 2K2S04 -f J2.

В результате реакции образуется одновалентная йо­ дистая медь и свободный йод, который титруют гипо­

сульфитом:

доводят жидкость в колбе до кипения, отмечают время и кипятят ровно 10 мин. После этого отсоединяют кол­ бу от холодильника и быстро охлаждают ее содержи­

98

25 мл медно-цитратного раствора и 25 мл дистиллированной воды.

Разность между количеством гипосульфита, затрачен­

2J2 + 2Н20 = 4HJ + 0 2;

2CU20 -f- 0 2 == 4CuO;

CuO + 2HJ = CuJ2 + H20;

2CUJ2 Cu2J2 -j- J2.

Закисную медь переводят в раствор соляной кисло­ той. Последняя реакция обратима, но в присутствии избытка йода она идет справа налево, что обеспечивает