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

80

Если шейка ареометра покрыта жиром и не смачи­ вается жидкостью, то вокруг нее образуется воронкооб­ разное углубление и силы поверхностного натяжения будут выталкивать ареометр кверху (рис. 36, б). В этом случае получаются отсчеты выше действительных.

Проверка ареометров. Проверку правильности по­ казаний ареометров проводят двумя способами: 1) пу­ тем сличения показаний проверяемого ареометра с пока­

ареометра и термометр. П о­ казания ареометров должны совпадать. Ртутный шарик

термометра должен находиться в середине жидкости. Сравнивать показания ареометров можно лишь после

ставляют три точных раствора сахарозы в дистиллиро­ ванной воде. В каждом растворе определяют показа­ ния сахарометра. Затем в растворах определяют содер­ жание сахарозы поляриметрическим методом (оба при­ бора градуированы по сахарозе и данные анализа должны совпадать).

При отсутствии поляриметра показания сахарометра проверяют пикнометрически, т. е. полученный раствор сахарозы взвешивают в пикнометре, узнают относитель­ ную плотность и по табл. 5 приложения находят отве­ чающее этой массе содержание сахарозы, а затем срав­ нивают его с данными, полученными при определении сахарометром.

81

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕВОДОВ

Химические методы, основанные на редуцирующих свойствах сахаров

Основными методами определения содержания угле­ водов, получившими широкое применение в контроле различных пищевых производств, являются методы, ос­ нованные на редуцирующих свойствах сахаров, т. е. их восстанавливающей способности, которая обусловлена наличием свободной карбонильной группы в молекуле сахаров. Редуцирующими свойствами обладают все про­ стые сахара (моносахариды), а также некоторые диса­ хариды, например мальтоза. Поскольку в полупродуктах спиртового производства содержатся как простые, так и сложные углеводы (крахмал, сложные декстрины, оли­ госахариды), то для определения общего их содержа­ ния необходимо предварительно провести гидролиз сложных углеводов и превратить их в простые редуци­

рующие сахара.

Гидролиз сложных углеводов. При полном гидро­ лизе сложные углеводы (полисахариды) реагируют с водой и превращаются в глюкозу. В общем виде гид­ ролиз протекает по уравнению

стве, не достаточном для полного расщепления слож­ ной молекулы, превращаются в две или несколько мо­ лекул менее сложных углеводов, которые в свою очередь

строения, поэтому необходимо подбирать такие условия,

ства, колеблется в сусле от 1400 до 2200 и в бражке от 720 до 900.

Олигосахариды, присутствующие в полупродуктах,

82

содержат в молекуле от 2 до б остатков глюкозы. Превращение сложных углеводов в глюкозу, минуя промежуточные стадии, можно изобразить следующими

уравнениями:

СіаНмОц + Н20 —»2CeH12Oe гидролиз мальтозы, мол. масса 342,30;

(СвН10О5)4 + 4Н20 —» 4С6Н120 6 гидролиз тетрасахарида, мол. масса 648,58;

(СвН10О6)7 + 7Н20~^ 4С6Н12Ов гидролиз декстрина, мол. масса 1134,98;

(СвН10О5)н + 14НоО—» 14СвНХ20 6 гидоолиз декстрина, мол. масса 2269,96.

Отсюда видно, что одна массовая часть глюкозы от-

содержание глюкозы необходимо умножить на коэффи­

дят пентозаны (СбНвОДп и пентозы — арабиноза и кси­ лоза (С5Н10О5).

Сложные пентозаны в процессе гидролиза превра­ щаются в арабинозу и ксилозу по следующему урав­ нению:

(С5Н80 4)„ + «Н20 ^ С5Н10О5 (смесь арабинозы и ксилозы).

Для пересчета пентоз в пентозаны найденное содер­ жание пентоз умножают на коэффициент 0,88, кото­ рый вытекает из соотношения их молекулярных масс:

С5Ң А /С 5Н10О5 = 132/150 = 0,88.

После гидролиза сложных углеводов в гидролизатах

водяной ба'Не в течение 2 ч; в 18%-ном растворе сер­ ной кислоты при кипячении в течение 5 мин; в 1%-ном

83

растворе серной кислоты при нагревании в водяной бане при температуре 70°С в течение 5 мин; в 1%-ном раст­ воре соляной кислоты при нагревании в шкафу при 70° С

мерную колбу на 100 мл, добавляют 20 мл разбавлен­ ной (1 ; 5 по объему) серной кислоты. Содержимое кол­

84

бы перемешивают осторожным вращением, нагревают до кипения и кипятят 5 мин.

К раствору после кипячения добавляют 30—40 мл дистиллированной воды, быстро охлаждают до 20° С и доводят объем жидкости до 100 мл.

Отбирают 20 мл полученного разбавленного гидро­ лизата в мерную колбу на 100 мл, смешивают с 20 мл дистиллированной воды, добавляют одну каплю раст­ вора метилоранжа и нейтрализуют 6%-ным раствором щелочи (5,5—5,7 мл).

Описанные условия гидролиза применяют главным образом при анализе сред, содержащих мальтозу, оли­ госахариды и декстрины. В условиях гидролиза эти углеводы количественно превращаются в глюкозу без ее разложения и реверсии.

входит фруктоза (тростникового сахара, фруктозидов),

2,5% НС1. В водяную баню опускают термометр и на­ гревают воду в ней до 75—80° С. Затем в баню опуска­ ют колбу с исследуемым раствором и при температуре

р а с т в о р е НС1 в т е ч е н и е 24 ч проводят следующим образом: берут 100 мл полупродукта, помещают в мер­ ную колбу на 200 мл, добавляют 4,2 мл 25%-ного раствора НС1, закрывают пробкой с обратным холо­ дильником и колбу с содержимым помещают в термо­ стат с температурой 70° С, где выдерживают в течение

24ч.

После выдержки колбу вынимают из термостата,

жидкость охлаждают до 20° С, доводят объем до метки и определяют сахара.

Такой гидролиз применим для анализа смеси, со­ стоящей из легко гидролизующихся углеводов типа

85

В фелинговой жидкости медь находится в виде ком­ плексной соли, которая растворима в воде и образует ион

/СНСОО'

Си

\снСОО'

В растворе медь уже не осаждается. Комплексный ион при кипячении реагирует с карбонильной группой сахаров; при этом освобождается окись меди, которая в момент выделения, отдавая кислород на окисление сахаров, восстанавливается, превращаясь в нераствори­ мую в воде закись меди — Си20 красного цвета

Как видно из реакции, калий-натрий виннокислый непосредственного участия в процессе восстановления сахарами окиси меди не принимает, его роль сводится лишь к растворению осадка гидрата окиси меди.

87

При применении фелинговой жидкости реакция окисления углеводов за счет кислорода окиси меди про­ текает сложно, в несколько отдельных этапов, с образо­ ванием различных продуктов окисления. Кроме того, под влиянием щелочности фелинговой жидкости ис­ следуемые сахара успевают в небольшой степени разло­ житься и, наконец, сама фелингова жидкость при на­ гревании частично разлагается и образуется небольшое количество закиси меди. Вследствие этого полной про­ порциональности между взятым для анализа количе­ ством сахара и количеством образовавшейся закиси меди нет.

Реакция не подчиняется стехиометрическим соотно­ шениям, поэтому при определении приходится пользо­ ваться специальными таблицами, составленными чисто опытным путем. Для составления таблиц готовят мо­ дельные растворы сахаров, проводят реакцию их окис­ ления в строго определенных условиях (температура, длительность нагревания, концентрация реактива, сте­ пень его щелочности, соотношение реагирующих ве­ ществ и т. д.) и определяют количество закиси меди, образовавшееся под действием определенного количе­ ства сахара. На основании полученных данных состав­ ляют таблицу, которой пользуются при определении са­ хара методом Бертрана. Необходимо помнить, что такая таблица применима только для вполне определенных ус­ ловий опыта. Всякое отступление от этих условий влечет за собой получение искаженных результатов. Поэтому при анализе необходимо тщательно следить за пра-. вильностью выполнения всех условий определения са­ харов.

Количество -закиси меди определяют объемным ме­ тодом. При этом закись меди переводят в более устой­ чивую окисную соль под действием сернокислой окиси железа в присутствии серной кислоты; при этом экви­ валентное количество окисной соли железа переходит в закисную.

Для проведения этой реакции осадок закиси меди растворяют в кислом растворе железоаммонийных квас­ цов. Реакция идет по уравнению

С'і.,0 -■- Fe2 (S();1).j (NH4)2S04 -f- H2S04 —

= 2CUS0 4 + H20 + (FeS04)2 (NH4)2S04.

88

Закисную соль железа определяют путем окисления перманганатом, которым оттитровывают полученный раствор закисного железа:

5 (FeS04)2 (NH4)2S04 + 2KMn04 + 8H2S04 =

= 5Fe2 (S04)3 (NH4)2S04 + K2S04 + 8H20 + 2MnS04.

Последнее уравнение показывает, что 10 атомов же­ леза эквивалентны двум молекулам перманганата. Из предыдущего же уравнения следует, что 2 атома железа соответствуют 2 атомам Си, из чего ясно, что 10 атомов меди также будут соответствовать двум молекулам пер­ манганата.

Перманганат готовят с содержанием его 4,98 г/л (см. приложение); в 1 мл такого стандартного раствора со­ держится 0,00498 г перманганата.'

Определим, какое количество меди соответствует

раствора перманганата, израсходованное на титрование, устанавливают количество меди, восстановленной саха­ ром, и по этому количеству по таблицам определяют со­ держание сахара в растворе, взятом на проведение ре­ акции окисления сахара.

Для обеспечения большой точности анализа при оп­ ределении сахара применяют более разбавленные раст­ воры перманганата — например, содержащие 2,5 г/л. В таком случае расход окислителя на титрование увели­ чивается и точность анализа повышается.

Применяя более разбавленные растворы перманга­ ната, при расчете вводят поправочный коэффициент, при помощи которого расход перманганата приводят к объе­ му раствора перманганата, принятой в методике кон­ центрации.

89