Методы исследования сырья и продуктов растительного происхождения (теория и практика). Учебное пособие

что в материалах растительного происхождения всегда присутствуют белки, продукты их гидролиза и фосфаты, обладающие большой буферной способностью. Известно, что если к буферному раствору начать прибавлять даже сильную кислоту, то до определенного периода его рН не изменяется. Нарастание кислотности в растительном сырье в процессе его роста и переработки происходит за счет накопления слабых органических кислот, образующихся как при биохимических превращениях углеводов и белков, так и вследствие жизнедеятельности кислотообразующих бактерий. При прибавлении же к буферному раствору слабых кислот сдвиг рН происходит гораздо медленнее и разница между титруемой и активной кислотностью получается значительной. Поэтому в производственном контроле определение титруемой кислотности имеет важное значение. Так, например, по величине кислотности судят о биологической чистоте производственных сред, определяют кислотность готовой продукции и ее соответствие требованию стандартов и т. д.

Кислотность выражается в разных единицах и для определения конца титрования используют разные индикаторы. В производствах солода, пива, кваса, фруктовых вод кислотность выражают в см3 1 моль/дм3 раствора щелочи на 100 см3 анализируемой жидкости или на 100 г экстракта, или на 100 г сухих веществ при анализе твердых продуктов (зерна, солода), конец титрования определяют по фенолфталеину. В производстве спирта кислотность принято выражать в градусах. 1о соответствует 1 см3 1 моль/дм3 раствора щелочи, пошедшего на титрование 20 см3 анализируемой жидкости с индикатором метиловым красным (в производстве спирта из зернокартофельного сырья) или бромтимоловым синим (в производстве спирта из мелассы).

Иногда кислотность выражают в процентах или граммах той или иной кислоты, преобладающей в исследуемом материале, на 100 см3 продукта. В этом случае для пересчета кислотности используют эквивалент данной кислоты по щелочи. Например, 1 см3 1 моль/дм3 раствора щелочи эквивалентен 0,09 г молочной, 0,075 г винной, 0,064 г лимонной, 0,06 г ук-

131

сусной, 0,049 г серной, 0,0365 г соляной кислоты. Например, в ликеро-водочном производстве кислотность принято выражать в граммах лимонной кислоты на 100 см3 изделия.

Сущность методов определения титруемой кислотности заключается в титровании определенного объема жидкости 0,1 н. раствором щелочи. Конец титрования определяется тремя методами: при помощи соответствующего индикатора, по достижении раствором заданного значения рН (электрометрическое титрование).

Титрование с применением индикаторов

Большинство полупродуктов и готовой продукции бродильного производства более или менее интенсивно окрашены. Поэтому для повышения точности определения принят способ титрования с периодическим выносом капель титруемой жидкости на белую пластинку, на которой их смешивают с каплей раствора индикатора, и по изменению его цвета устанавливают конец титрования. С той же целью используют не 1 моль/дм3, а 0,1 моль/дм3 раствор щелочи (иногда

0,01 моль/дм3).

В контроле производства пива в качестве индикатора применяют особо приготовленный красный фенолфталеин, содержащий следы щелочи. До тех пор, пока в титруемом растворе имеются кислоты, они при смешивании с каплями индикатора нейтрализуют содержащуюся в нем щелочь и фенолфталеин обесцвечивается. В полностью оттитрованном растворе цвет индикатора не изменяется.

Электрометрическое титрование

Электрометрическое, или потенциометрическое, титрование основано на резком изменении потенциала индикаторного электрода вблизи точки эквивалентности (точки конца титрования ТКТ) при прибавлении к раствору небольшого количества титрующего реагента. Потенциометрическое титрование выполняют, используя специальные приборы (рН-

132

метры, титраторы, потенциометры и др.). ТКТ можно определять, титруя раствор или до заданного значения рН, или до момента, когда стрелка гальванометра перестает отклоняться либо изменяет направление отклонения. Обычно применяют первый способ, используя рН-метры.

Значение рН, принимаемого за ТКТ, выбирают в зависимости от рН перехода окраски индикатора, используемого при обычном титровании. Если при обычном титровании применяется фенолфталеин, то титрование заканчивают при рН 8,5, бромтимоловый синий – при рН 7,3, лакмус – при рН 7,0, метиловый красный – при рН 6,3 и т. д.

При электрометрическом титровании с одинаковой точностью можно определять кислотность как бесцветных, так и темно-окрашенных растворов.

Как отмечалось выше, вследствие высокой буферности производственных сред между рН и титруемой кислотностью нет постоянного соотношения. Электрометрическое титрование позволяет найти истинное соотношение между титруемой и активной кислотностями и при необходимости исправления рН рассчитать потребное количество кислоты для доведения рН до заданного значения.

Лабораторная работа № 1. Определение титруемой кислотности пивного сусла и пива

Цель работы: освоить колориметрический метод определения титруемой кислотности пивного сусла и пива.

Оборудование и материалы: конические колбы вме-

стимостью 150-200 см3, пипетка вместимостью 50 см3, бюретка вместимостью 25 см3, фарфоровая пластинка, стеклянные палочки; 0,1 моль/дм3 раствор гидроксида натрия, красный фенолфталеин, пивное сусло.

133

Проведение анализа

Пиво перед определением освобождают от диоксида углерода взбалтыванием или нагреванием в течение 30 мин при 40 оС, затем охлаждают до 20 оС.

В коническую колбу вместимостью 150 – 200 см3 пипеткой отмеривают 50 см3 сусла или пива и титруют 0,1 моль/дм3 раствором щелочи до тех пор, пока 4 капли сусла (пива), помещенные на фарфоровую пластинку, при смешивании с 2 каплями красного фенолфталеина не перестанут его обесцвечивать. Объем щелочи, см3, израсходованной на титрование пива, умножают на 0,2 и получают кислотность пива

вединицах кислотности (ед. к.).

Вэтом методе применяется 0,1 моль/дм3 раствор гидро-

ксида натрия и свежеприготовленный раствор фенолфталеина. Для этого к 20 см3 дистиллированной воды (освобожден-

ной от углекислоты кипячением) прибавляют 10 капель спиртового раствора фенолфталеина (1 г фенолфталеина в 100 см3

этилового спирта с объемной долей 96 %) и 4 капли 0,1 моль/дм3 раствора гидроксида натрия.

Лабораторная работа № 2. Определение титруемой кислотности мелассного сусла и бражки

Цель работы: освоить колориметрический метод определения титруемой кислотности мелассного сусла и бражки.

Оборудование и материалы: фарфоровые чашки вме-

стимостью 100 см3, пипетки вместимостью 20 см3, фарфоровые пластинки; стеклянные палочки; раствор щелочи концентрацией 0,1 моль/дм3; раствор бромтимолового синего, бражка.

Проведение анализа

В фарфоровую чашку пипеткой отмеривают 20 см3 сусла или бражки и, помешивая палочкой, по каплям прибавляют 0,1 моль/дм3 раствора щелочи. Через каждые 4 – 5 капель ще-

134

лочи стеклянной палочкой выносят каплю титруемой жидкости на фарфоровую пластинку, добавляют каплю индикатора и наблюдают за окраской. Конец титрования устанавливают по появлению синевато-зеленой окраски. Кислотность (в градусах) рассчитывают по формуле

Х = а / 10,

где а – объем 0,1 моль/дм3 раствора щелочи, пошедшего на титрование, см3.

Пример. На титрование 20 см3 сусла пошло 3,15 см3 0,1 моль/дм3 раствора щелочи. Кислотность сусла

Х = 3,15 : 10 = 0,32 град.

Лабораторная работа № 3. Определение титруемой кислотности спиртованных соков и морсов

Цель работы: освоить элекрометрический метод определения титруемой кислотности соков и морсов, а также изучить устройство и принцип действия рН-метра.

Оборудование и материалы: рН-метр; бюретка вме-

стимостью 25 см3; конические колбы вместимостью 100 см3; пипетки вместимостью 10 см3; 0,1 моль/дм3 раствора гидроксида натрия; химический стакан вместимостью 100 см3, магнитная мешалка, спиртованные соки, морсы.

Проведение анализа

Стандартным индикатором для определения кислотности этих продуктов является бромтимоловый синий.

Пипеткой отмеряют 5 см3 изделия и вносят в стакан для титрования. Туда же прибавляют 20 – 25 см3 дистиллированной воды и контролируют значение рН с помощью рН-метра. Затем прибавляют равными порциями титрант по 0,2 – 0,3 см3 из микробюретки. При внесении каждой порции титранта раствор тщательно перемешивают. Конец титрования – при достижении раствором рН 8,3.

135

Кислотность сока (в см3 1 моль/дм3 щелочи на 100 см3 анализируемого изделия).

К = V · 10 / V1,

где V – объем 0,1 моль/дм3 раствора щелочи, пошедшего на титрование, см3; V1 – объем сока, взятого для анализа, см3.

Кислотность сока в пересчете на лимонную кислоту (в г на 100 см3 испытуемого образца).

К = V · 0,0064 · 100 / V1 ,

где 0,0064 – массовое количество лимонной кислоты, соответствующее 1 см3 0,1 моль/дм3 раствора щелочи, г.

Контрольные вопросы

1.Что такое общая и активная кислотность и что характеризуют эти понятия?

2.Какие методы определения активной кислотности различают?

3.Какова сущность электрометрического метода определения рН?

4.Каково устройство и принцип действия индикаторных электродов и электродов сравнения?

5.Каково устройство и принцип действия рН – метра ЛПУ – 01?

6.Какова сущность колориметрического метода определения кислотности?

7.Какова характеристика индикаторов для определения

рН?

8.Каков принцип метода определения рН при помощи индикаторов?

9.Какова характеристика методов определения титруемой кислотности?

10.На чем основан метод электрометрического титрования?

136

138