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

левая полоса имеет яркий черный цвет. Совмещение полос проводят несколько раз до получения устойчиво­ го отсчета в пределах одного-двух делений по шкале прибора. Получают значение т, которое в дальнейшем используют для определения содержания исследуемого вещества по калибровочной кривой или расчетному уравнению.

ЭЛЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

Определение pH

pH растворов определяется электрометрическим ме­ тодом путем измерения потенциала между двумя элек­ тродами. Это измерение проводят специальными прибо­ рами — потенциометрами.

Данный метод основан на следующем принципе. Если опустить в раствор два электрода, то между ними возникает разность потенциалов, поддающаяся измере­ нию. Эта разность зависит от концентрации ионов в растворе. В качестве электродов применяют металлы, водород. В последнем случае используют платиновую пластинку, покрытую платиновой чернью, обладающей свойством поглощать 600-кратное (по объему) количе­ ство водорода.

Абсорбированный водород проявляет себя подобно металлическому электроду. При погружении в раствор, содержащий Н+-ионы, на нем возникает потенциал, который передается платине, причем сама платина как благородный металл на величину этого потенциала не влияет.

В том случае, когда раствор содержит 1 г-экв иони­ зированного водорода в 1 л, абсолютный потенциал во­ дородного электрода равен 0,276 В, и такой электрод

мой концентрацией Н+-ионов, величина потенциала ко­

50

Измеряя разность потенциалов между электродами, определяют Е и по полученному значению по формуле рассчитывают pH.

В общем виде pH = £//(; если же, например, опреде­ ление проводится при температуре 18° С, то формула принимает вид:

pH = £/0,0577.

Нормальный водородный электрод не отличается стойкостью и его трудно изготовить. Поэтому на прак­ тике в качестве электрода сравнения •обычно приме­ няют каломельный и хингидродный электроды, обла­ дающие постоянным потенциалом. Водородный элек­ трод позволяет определять pH растворов в широком диапазоне значений — от 1,5 до 13,3. Хингидронный электрод применим только для анализа сред с величи­ ной pH в пределах 3,0—8,5. В щелочных растворах хингидрон окисляется. В спиртовом производстве, где встречаются только кислые растворы, этот электрод вполне приемлем.

милливольтах и позволяет проводить непосредственный отсчет измеряемой величины.

В pH -метре ЛПУ-01 предусмотрена ручная и авто­ матическая коррекция показаний при измерении темпе­ ратуры контролируемого раствора.

Пределы измерения величины pH от —2 до 14 с диа­ пазонами 2; 2—6; 6— 10; 10— 14.

В датчике pH -метра применена электродная система

51

го времени не ниже 0,02 pH. Время установления пока­

Для измерения величины pH используется электрод­ ная система (рис. 24) со стеклянным электродом, элек­ тродвижущая сила которого зависит от активности ионов водорода в растворе.

52

Стеклянный электрод (рис. 25) представляет собой трубку с напаянным на конус полым . шариком из ли­ тиевого электродного стекла. При погружении электро­ да в контролируемый раствор между поверхностью шарика электрода и раствором происходит обмен иона­ ми, в результате которого ионы лития в поверхност­ ных слоях стекла замещаются ионами водорода, и стеклянный электрод приобретает свойства водородно­ го электрода.

Между поверхностью стекла и контролируемым ра­ створом возникает разность потенциалов, величина ко­ торой определяется активностью ионов водорода в ра­ створе

применяются контактные электроды: внутренний, осу­ ществляющий электрический контакт с раствором, за­

ный электрод), осуществляющий контакт с контроли­ руемым раствором.

Вспомогательный хлорсеребряный электрод (рис. 26) помещен вне контролируемого раствора и соединен с

родкой. Раствор хлористого калия непрерывно просачи­ вается через пористую перегородку, предотвращая про­ никновение из контролируемого раствора в систему электрода посторонних ионов, которые могли бы изме­ нить величину электродвижущей силы электрода (э. д. с.).

Перед определением pH электроды тщательно про­ мывают дистиллированной водой, удаляют с них избы­ ток воды фильтровальной бумагой и опускают в кон­ тролируемый раствор на 30—40 мин. Затем включают прибор с помощью тумблера, установив его в положе­ ние «Включено», при этом загорается контрольная лампочка.

53

жат в пределах погрешностей метода. Если температу­

По окончании работы с прибором электроды должны быть оставлены погруженными, в воду.

При эксплуатации прибора не следует допускать вы­ сыхания стеклянного электрода, так как это может привести к изменению его характеристик.

Вспомогательный электрод периодически пополняется насыщенным при комнатной температуре раствором хлористого калия. В сосуде вспомогательного электро­ да должно всегда находиться небольшое количество

54

кристаллов хлористого калий. В случае образования на электродах пленок их можно удалить промывкой орга­ ническими растворителями, кислотами или щелочами, а затем дистиллированной водой при температуре 20° С.

Для обеспечения правильной работы pH -метра перио­

рам. Если pH контролируемого раствора меняется в не­ больших пределах (2—3), то достаточна проверка при­ бора по одному стандартному буферному раствору. Рекомендуется применять буферный раствор, pH кото­ рого лежит в том же диапазоне измерения, что и pH контролируемых растворов.

6-09-1289—64). Эти реактивы выпускаются в виде фиксаналов. Величина pH их при 20° С приведена ниже.

55

Первая из них является частью анализируемого ве­ щества, входит в его состав в определенных постоянных соотношениях и называется иначе кристаллизационной. Свободная, или гигроскопическая, влага находится в материалах в различной форме и содержание ее непо­ стоянно.

Различают влагу свободную макрокапилляров, кото­ рая смачивает вещество с поверхности и проникает в крупные поры; влагу микрокапилляров, заполняющую поры вещества диаметром менее ІО-5 мм; влагу набу­ хания, или структурную, проникающую путем осмоса внутрь высокомолекулярных мицелл — клетчатки, бел­ ков, крахмала и т. д.; влагу, связанную адсорбционно, удерживаемую поверхностной энергией вещества.

Большинство материалов спиртового производства является коллоидными веществами с высокой степенью раздробленности и благодаря большой поверхности обладает высокой адсорбционной способностью по от­ ношению к воде.

Под истинной влажностью понимают общее содержание влаги (свободной и связанной) в исследуемом ма­ териале. В данном случае для характеристики продукта не имеет значения содержание той или другой формы влаги, важно определить общее ее содержание, после удаления которого тем или иным способом оставался неизменяющийся остаток, называемый сухим веществом исследуемого продукта.

56

В контроле спиртового производства определяют влажность самых различных материалов: зернового сырья, зеленого солода, поверхностной культуры гри­ бов и др. Иногда возникает необходимость определять влажность таких высоковлажных продуктов как раз­ варенная масса, барда.

Влажность зерна является весьма существенным при­ знаком для определения его производственных качеств, так как она непосредственно влияет на его сохранность

иусловия переработки.

Большое значение имеет влажность и при определе­

нии качества зеленого солода, поверхностной культуры плесневых грибов и других полупродуктов.

териала до постоянной массы и электрометрические, ос­ нованные на определении электропроводности.

Определение влажности методом высушивания

Методы высушивания являются наиболее надежны­ ми. Принцип их заключается в том, что определенную навескувещества высушивают до постоянной массы и по разности между начальной массой и| массой сухого остатка находят количество влаги в исследуемом про­ дукте.

Для определения влажности зерна и полупродуктов применяют следующие методы высушивания: метод вы­ сушивания до постоянной массы в шкафу при темпе­ ратуре 105° С; метод высушивания инфракрасными лу­ чами; быстрый метод высушивания при температуре 130° С.

Этим методом определяют влажность в предвари­ тельно размолотом материале, например в помоле зер­ на, муке и другом размельченном материале.

Для отвешивания вещества и последующего высуши­ вания пользуются невысокими широкими стеклянными бюксами (диаметр 5—6 см, высота 4—5 см), снабжен­

57

ными хорошо притертыми крышками. Предварительно определяют постоянную массу бюкса.

Для этого вымытый бюкс помещают в сушильный шкаф на 30 мин при температуре 105° С, затем его ста­

шивание и взвешиванде проводят до тех пор, пока бюкс не приобретет постоянной массы.

В высушенный бюкс отвешивают 2—5 г измельчен­ ного вещества. Высота слоя этого вещества в бюксе не должна превышать 1 см.

Бюкс в открытом виде ставят в сушильный шкаф, предварительно нагретый до 105°С. Рядом с бюксом кладут крышку.

При массовых исследованиях число бюксов должно быть не очень велико (не более 8— 10), так как скоп­ ляющаяся в шкафу влага препятствует высушиванию проб.

Высушивание проводят в течение 4—5 ч, после чего бюкс вынимают из термостата, помещают в эксикатор для охлаждения на 30 мин и взвешивают на аналити­ ческих весах. Затем бюкс с навеской повторно поме­ щают в сушильный шкаф и через 1,0— 1,5 ч повторяют ту же операцию охлаждения и взвешивания. Так посту­ пают до тех пор, пока разница между результатами двух взвешиваний будет не более 0,0005 г. В этом слу­ чае масса вещества считается постоянной.

В некоторых случаях после убывания массы высуши­ ваемого вещества наступает ее увеличение, обусловли­ ваемое наличием окислительных процессов. За постоян­ ную массу тогда принимают последнюю еще убываю­ щую массу.

Таким образом, в результате анализа получают два показателя: массу бюкса и влажного вещества, взятого на высушивание, и массу сухого остатка и бюкса, полу­ ченную после высушивания. Потеря массы в граммах, отнесенная к массе навески, с пересчетом на 100 г ве­ щества, выражает влажность исследуемого продукта

в%.

Влажность вещества w вычисляют по следующей

формуле:

а

58

где b — убыль в массе навески после высушивания, определяемая по разности;

а — масса испытуемого влажного вещества (навеска).

Зная влажность исследуемого продукта, легко опре­

При анализе некоторых влажных продуктов следует иметь в виду, что при измельчении продукта количест­ во влаги в нем может изменяться в результате естест­ венного испарения.

На спиртовые заводы поступает как сухое зерно влажностью до 15%, так и влажное, содержанце влаги в котором в некоторых случаях достигает 18—20%. Такое зерно при помоле всегда теряет часть влаги. Сильно влажное зерно (влажностью более 16%) дает помол неудовлетворительного качества. Поэтому опре­ деление влажности в нем проводят в два приема.

Навеску материала (например, около 20 г зерна) подсушивают в плоской стеклянной чашке в сушильном

ния в эксикаторе оставить стоять в бюксе с открытой

размалывают, берут навеску (около 5 г) и далее анализ ведут, как было описано выше.

59