Лабораторная работа № 2 методы определения массовой доли сухих веществ

Цель работы: освоить ареометрические, пикнометрические и рефрактометрические методы определения концентрации сухих веществ растворах. Изучить устройство сахаромера и рефрактометра. По полученным результатам дать оценку методам определения сухих веществ в растворах.

Теоретические сведения

Определение концентрации сухих веществ в сырье, полупродуктах и готовой продукции бродильных производств имеет большое практическое значение. По этому показателю судят о качестве сырья и полноте его использования в ходе технологического процесса. Определение сухих веществ выполняется быстро, поэтому является удобным методом контроля производства.

Под концентрацией сухих веществ понимают количественное содержание этих веществ в испытуемом материале. В условиях производства количество растворенных сухих веществ выражают в массовых (г на 100 г раствора) или массово-объемных (г на 100 см³ раствора) процентах. Различают истинные и видимые сухие вещества.

Истинные сухие вещества наиболее точно определяют высушиванием продукта до постоянной массы. Ввиду длительности и трудности определения истинных сухих веществ, в бродильной промышленности повсеместное распространение нашли методы приблизительного определения растворенных сухих веществ. Из них наиболее часто употребляются методы, основанные на определении плотности или показателя преломления анализируемого продукта. Например, по плотности водного раствора сахарозы находят процентное содержание сахарозы в этом растворе.

Если же в растворе, кроме сахарозы, имеются какие-нибудь несахара, они будут повышать плотность раствора. В этом случае полученное количество сахарозы будет завышенным по сравнению с действительным ее содержанием в растворе. Так как несахара и сахароза влияют на плотность раствора по-разному, то по найденной плотности нечистого сахарного раствора находят не истинный процент сухих веществ в растворе (сумму сахарозы и несахаров), а величину, близкую к нему – содержание видимых сухих веществ. Обычно видимое содержание сухих веществ бывает больше истинного. Чем чище раствор, тем меньше разница между истинными и видимыми сухими веществами. Для растворов химически чистой сахарозы эта разница исчезает.

Методы, основанные на определении плотности раствора

Плотностью вещества (объемной массой) называется отношение массы m данного вещества к его объему V. Плотность вещества обозначается символом ρ и измеряется в кг/м³: p = m / V.

Плотность – величина постоянная, характеризующая данное вещество. Для удобства работы определяют не абсолютную, а относительную плотность вещества, представляющую собой отношение плотности исследуемого вещества к плотности стандартного вещества. В качестве стандартного вещества для жидких продуктов принимают воду при температуре 20 ^оС и давлении 1,03 ∙ 10⁵ Па. Относительная плотность вещества является безразмерной величиной. Для нахождения относительной плотности исследуемой жидкости достаточно определить массы исследуемого вещества и воды, находящиеся в одном и том же объеме, и полученные значения разделить.

Относительная плотность вещества изменяется в зависимости от температуры исследуемого и стандартного веществ, поэтому ее всегда обозначают с соответствующими индексами.

Если вещество тяжелее воды (например, сахароза), плотность его водного раствора увеличивается с увеличением концентрации растворенного вещества, и наоборот, плотность раствора спирта уменьшается с увеличением концентрации спирта. Таким образом, по плотности раствора можно судить о концентрации вещества в нем. На основании экспериментальных работ и эмпирических расчетов составлены таблицы, в которых приведены концентрации растворов различных веществ в зависимости от плотностей этих растворов.

Плотность определяют, пользуясь специальными приборами: пикнометрами, гидростатическими весами или ареометрами-денсиметрами.