Технология бродильных и сахаристых производств. Лабораторный практикум. Учебное пособие

результате химических превращений, происходящих в производственных растворах, например, при термическом разложении сахарозы. Некоторые продукты распада моносахаридов (красящие вещества, альдегиды, кислоты) также обладают редуцирующими свойствами.

Небольшая массовая доля(0,05-0,08 %) РВ всегда содержится в сахарной свёкле. В долго хранившейся свёкле их значительно больше, а в испорченной, в подмороженной и затем оттаявшей свёкле может оказаться 0,5 % и более.

Тростниковый сахар-сырец также содержит редуцирующие вещества - их массовая доля от 0,4 до 1,0 %, а в низкосортном - до 2 %. При неудовлетворительном хранении массовая доля РВ может возрасти до 4,0-4,5 % к массе сырца.

Основная масса РВ сосредоточена в плёнке межкристального раствора. Они состоят примерно на 98 % из глюкозы и фруктозы, причём на долю глюкозы приходится 60 %, а на долю фруктозы –

40 %.

В концентрированных сахарных растворах при -пере работке сахара-сырца при длительном нагревании идёт большое нарастание цветности в результате реакции меланоидинообразования. При этом, чем выше массовая доля РВ в растворе, тем быстрее нарастает цветность.

Таким образом, повышенное содержание редуцирующих

также в других полупродуктах ведёт к появлению ошибки в

41

результате поляриметрического определения массовой доли сахарозы, поскольку РВ проявляют оптическую активность.

Для определения количества образовавшейся закиси меди Cu2O, соответствующего содержанию редуцирующих веществ, её предварительно растворяют уксусной или винной кислотой:

Cu2O + 2CH3COOH = 2CH3COOCu + H2O.

Затем добавляют избыточное количество раствора йода. При этом происходит окисление Cu+ до Cu2+ по реакции:

2CH3COOCu + J2 = (CH3COO)2Cu + CuJ2.

Эта реакция обратима, но в присутствии избытка йода равновесие реакции сдвинуто вправо. Избыток йода, не вступившего в реакцию окисления , определяютмеди титрованием раствором гипосульфита натрия:

J2 + 2Na2S2O3 = 2NaJ + Na2S4O6.

42

Используют 0,033 моль/дм3 растворы йода и гипосульфита натрия, так как согласно приведённым уравнениям реакции, 1 см3 0,033 моль/дм3 раствора йода соответствует 0,001 г РВ.

В расчёте массовой доли РВ и при выполнении анализа нужно учесть, что в реакционной среде протекают или могут протекать побочные процессы:

–разложение части сахарозы при кипячении раствора с образованием РВ;

–частичное разложение реактива Мюллера при кипячении

свыделением Cu2O;

–окисление йодом не толькоCu+, но и некоторых других веществ, находящихся в растворе;

проводить. Избежать заметного влияния окисляющего действия кислорода воздуха помогает соблюдение определённых мер предосторожности: при кипячении и после него раствор нельзя

интенсивности нагревания. В связи с этим должны строго соблюдаться условия проведения анализа, в частности перед добавлением реактива Мюллера анализируемую пробу раствора нейтрализуют, следят за ,темчтобы продолжительность кипячения в водяной бане составила строго10 мин ± 5 с, а при погружении колбы в водяную баню кипение воды в ней не прекращалось.

43

Порядок выполнения работы

Взвешивают 20 г сахара-сырца в нейзильберовой чашке на технических весах, растворяют горячей дистиллированной водой, переводят в мерную колбу емкостью100 см3, охлаждают под краном и термостатируют в течение 20 мин. Осветляют 2 см3 нейтрального раствора уксуснокислого свинца(250 г в 1 дм3), доливают дистиллированной водой до метки, взбалтывают и после трехминутной паузы фильтруют в химический стакан емкостью около 150 - 200 см3.

Отбирают пипеткой 50 см3 фильтрата в мерную колбу емкостью 100 см3, прибавляют 2-3 капли раствора фенолфталеина

из капельницы и 10 %-ный раствор соды (Na2CO3) из бюретки до появления слабо-розовой окраски для удаления из раствора избытка ионов свинца. Доводят содержимое колбы до метки дистиллированной водой, взбалтывают и после пятиминутной паузы фильтруют в химический стакан емкостью150 - 200 см3 для отделения осадка углекислого свинца.

Пипеткой отбирают 20 см3 фильтрата, соответствующие 2 г сахара-сырца, помещают в коническую колбу емкостью 300 см3 и нейтрализуют содержимое колбы1-2 каплями разбавленной уксусной кислоты (1:1) из капельницы до исчезновения слаборозовой окраски. Затем добавляют мерным цилиндром80 см3 дистиллированной воды для получения общего объема жидкости в колбе 20 + 80 = 100 см3.

Прибавляют в коническую колбу из бюретки 10 см3 реактива Мюллера, перемешивают и помещают колбу на 10 мин в заранее подготовленную кипящую водяную баню. При этом должны быть соблюдены следующие условия:

-колбу ставят на фарфоровую подставку, расположенную на дне бани;

-находящийся в погруженной колбе раствор должен быть на 2-3 см ниже уровня воды в бане;

44

После десятиминутного нагревания колбу вынимают из бани и, не взбалтывая, быстро охлаждают под струей холодной воды до комнатной температуры. Раствор в колбе должен иметь голубоватый или зеленоватый оттенок над выпавшим осадком закиси меди. В противном случае анализ повторяют с половинным количеством фильтрата (т. е. с 10 см3, что соответствует

1г сахара-сырца).

Кохлажденному раствору добавляют5 см3 5 моль/дм3 раствора уксусной кислоты и25 - 20 см3 1/30 моль/дм3 раствора

Контрольный опыт. Берут такой же объём фильтрата исследуемого продукта, как и в рабочем опыте, и проводят все те же операции с добавлением аналогичных объемов реактивов, исключив нагревание раствора в водяной бане при температуре кипения.

Массовую долю редуцирующих веществ определяют в процентах к массе сахара-сырца из расчета, что 1 см3 1/30 моль/дм3 йодного раствора соответствует1 мг редуцирующих веществ в эквиваленте инвертного сахара.

П р и м е р. Для нагревания с реактивом Мюллера взято 20 см3 фильтрата, что соответствует 2 г сахара-сырца. Прибавлено 25 см йодного раствора, израсходовано 7 см3 раствора гипосульфита.

Поправка на восстановительную способность сахарозы: ((2,0 × 95)/100) × 0,2 = 0,38 см3,

45

ограничивает содержание в нём РВ)?

5. На чём основано определение редуцирующих веществ

дуемом продукте при использовании метода Мюллера? Какие поправки необходимо учитывать в расчёте?

Лабораторная работа № 7.

АНАЛИЗ САХАРА - СЫРЦА

46

стандарта. Основными показателями являются: массовая доля сахарозы и солей кальция, влажность, оптическая плотность (цветность).

нейзильберовая чашка.

Теоретические сведения

Тростниковый сахар-сырец представляет собой продукт переработки стеблей сахарного тростника в виде отдельных

47

Таблица 2

Средний химический состав тростникового сахара-сырца

Порядок выполнения работы

1. Определение массовой доли сахарозы. Определение про-

водят в соответстии с ГОСТ12571-98 массовым поляриметрическим методом.

В стаканчике взвешивают на аналитических весах26,0 г сахара с погрешностью ±0,001 г, растворяют небольшими порци-

48

ями тёплой дистиллированной воды и с помощью воронки переводят в чистую сухую мерную колбу вместимостью100 см3. В эту же колбу добавляют по каплям раствор свинцового уксуса(не более 4 см3) до тех пор, пока не прекратится выпадение новых

порций осадка. Затем в мерную колбу приливают дистиллированную воду (обязательно ополаскивают горловину колбы) в таком объёме, чтобы уровень раствора не доходил20 мм до метки. Колбу с раствором помещают на 15 мин в термостат для достижения температуры (20±0,1) оС. Пену, образовавшуюся на поверхности раствора, удаляют каплей смеси спирт+эфир. Раствор доливают дистиллированной водой до метки, перемешивают и фильтруют через двойной бумажный фильтр. Первые порции фильтрата (примерно 10 см3) отбрасывают.

Поляриметрическую кювету ополаскивают фильтрованным раствором и наполняют так, чтобы не образовались пузырьки воздуха. Сахариметром проводят не менее пяти измерений и вычисляют среднее арифметическое значение.

Массовую долю сахарозы в пересчёте на сухое вещество (чистоту сахара Ч, %) вычисляют по формуле

Ч = 100×Р , 100-W

где Р – показание сахариметра (среднеарифметическое значение измерений), %; W – массовая доля влаги в сахаре сырце, %.

2. Определение коэффициента (фактора) безопасности.

Показателем способности сахара-сырца к хранению является не само содержание влаги, а её количественное отношение к несахарам, так называемый коэффициент(фактор) безопасности Кб, который определяется по формуле

где W – массовая доля влаги в сахаре-сырце, %; СХ – массовая доля сахарозы в сахаре,-сырцеопределённая массовым поляриметрическим методом (показание сахариметра), %.

Коэффициент безопасности не должен превышать0,333, так как в противном случае наступает опасность изменения качества

49

хранящегося сахара-сырца. Безопасным считается сахар-сырец с величиной Кб меньше 0,25.

3. Определение цветности. Определение проводят в соот-

плотности исследуемого раствора сахара-сырца относительно эталонного, оптическая плотность которого принимается за нуль.

В качестве эталонного раствора применяют дистиллированную воду. Пробу сахара-сырца массой50 г взвешивают с погреш-

ностью ± 0,1 г и помещают в коническую колбу вместимостью 200 см3, наливают 100 см3 дистиллированной воды и взбалтывают. Колбу помещают на водяную баню температурой около50 оС, растворяют сахар-сырец в течение не более 30 мин. Раствор

или перлит из расчета 1 % к массе сухих веществ раствора. Используют кювету длиной0,5-2,0 см. Кювету сравнения

заполняют дистиллированной водой. Оптическую плотность измеряют на фотоэлектроколориметре, применяя светофильтр с длиной волны света 420 и 560 нм (см. работу № 4). Перед измерением кювету три раза ополаскивают исследуемым раствором, после чего заливают раствор в кювету и фотоэлек-

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое тростниковый сахар-сырец? Его химический состав.

2. Каковы требования ГОСТ 52305Р -2005 к качеству тростникового сахара-сырца?

50