Определение общей кислотности

Сырье, полуфабрикаты и готовая продукция бродильных производств имеют кислую реакцию; только меласса обычно имеет слабощелочную реакцию. Кислотность принято выражать в кубических сантиметрах нормального раствора щелочи, идущей на нейтрализацию кислот в 100 см³ или 100 г продукта.

В спиртовом производстве кислотность выражают в градусах кислотности, т.е. числом кубических сантиметров нормального раствора щелочи, необходимым для нейтрализации 20 см³ раствора; при этом 1 см³ нормального раствора щелочи, израсходованный для нейтрализации 20 см³ раствора, соответствует 1 градусу кислотности. Кислотность пива выражают в кубических сантиметрах нормального раствора щелочи, идущих для нейтрализации 100 см³ пива. Общую кислотность определяют титрованием в присутствии индикатора. В технохимическом контроле бродильных производств в качестве индикаторов применяют метилоранж, метилкрасный, бромтимоловый синий, фенолфталеин, лакмус. Характеристика этих индикаторов приведена ниже.

Таблица 6 – Характеристика индикаторов

	Зона перехода окраски (рН)	Изменение цвета
Метилоранж	3,0 - 4,4	Красный – желтый
Метил красный	4,4 - 6,2	Красный – желтый
Лакмус	5 – 8	Красный – синий
Бромтимоловый синий	6,0 – 7,6	Желтый – синий
Фенолфталеин	8,2 – 10,0	Бесцветный - красный

При определении кислотности светлых и прозрачных продуктов берут определенное количество исследуемого раствора, прибавляют несколько капель индикатора и титруют нормальным или 0,1н раствором щелочи до изменения окраски. Для определения кислотности темных продуктов (осахаренная масса, зрелая бражка и другие) определенный объем исследуемого раствора титруют щелочью, в процессе титрования время от времени берут каплю исследуемого раствора на фарфоровую пластинку, добавляют индикатор, перемешивают стеклянной палочкой и наблюдают за окраской. По количеству пошедшей на титрование щелочи находят общую кислотность.

Аппаратура и реактивы. Лабораторная мельница; сито № 08; конические колбы на 100-150 см³; стеклянные пластинки размером 20х20; 0,1н раствор NаОН; 1% раствор фенолфталеина; красный фенолфталеин (к 20 см³ дистиллированной воды прибавляют 10 капель 1% фенолфталеина и 4 капли 0,1н NаОН, раствор готовится ежедневно).

Определение кислотности по болтушке (ГОСТ 10844) /8/

Метод основан на титровании суспензии размолотого зерна 0,1н раствором щелочи в присутствии фенолфталеина. При титровании щелочь связывается не только перешедшими в раствор кислыми веществами, но и веществами частиц муки, вследствие чего кислотность по болтушке получается несколько завышенной. Результаты в большой степени зависят от тонкости помола, поэтому его обязательно проверяют.

Ход определения. Из среднего образца зерна отбирают 50 г ячменя, очищают от сорной примеси (испорченные зерна оставляют) и размалывают на мельнице так, чтобы все размолотое зерно проходило при просеивании через металлотканое сито № 08. Муку помещают на стеклянную пластинку, перемешивают, распределяют ровным слоем так, чтобы после придавливания другой пластинкой слой муки получился не толще 3-4 мм. Удалив верхнее стекло, отбирают не менее чем из 10 мест 5 г муки и взвешивают с точностью до ±0,01 г. Навеску переносят в сухую коническую колбу на 100-150 см³, добавляют 50 см³ дистиллированной воды (сначала небольшими порциями до полного смачивания), хорошо перемешивают до исчезновения комочков, после чего смывают со стенок частицы муки водой. В болтушку добавляют 5 капель 1% раствора фенолфталеина и титруют при взбалтывании 0,1 н раствором щелочи до появления отчетливого розового окрашивания, не исчезающего при стоянии в течение 1 минуты.

Если болтушка имеет интенсивную окраску, то готовят еще одну болтушку из этой пробы ячменя и при титровании сравнивают изменение цвета с начальным цветом болтушки.

Кислотность (в градусах) рассчитывают по формуле

, (13)

где а – объем 0,1н. раствора щелочи, пошедший на титрование, см3;

К – поправочный коэффициент к титру 0,1н раствора щелочи;

н – навеска муки, г;

100 – коэффициент пересчета на 100 г ячменя;

10 – коэффициент пересчета 0,1н раствора щелочи в 1 н раствор.

За фактическую кислотность принимают среднее арифметическое из двух параллельных определений, расхождение между которыми не должно превышать (0,20.

Определение титруемой кислотности в сусле и пиве

Пиво перед определением освобождают от диоксида углерода, взбалтыванием или нагреванием в течение 30 минут при 400С, затем охлаждают до температуры 200С.

Ход определения. В коническую колбу на 150-200 мл пипеткой отмеривают 50 мл сусла или пива и титруют 0,1н 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.

Кислотность х (в мл 1 н раствора щелочи на 100 мл жидкости) рассчитывают по формуле

 EMBED Equation.3 , (14)

где а – объем 0,1н раствора щелочи, пошедший на титрование, см3;

б – объем сусла (пива), взятый на титрование, мл;

10 – коэффициент пересчета 0,1н. раствора щелочи в 1 н раствор.

Пример. На титрование 50 мл сусла израсходовано 10,2 мл 0,1 н раствора щелочи. Кислотность сусла х = (10,2 (100): (50 (10) = 2,04 мл 1 н раствора щелочи на 100 мл сусла.

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. При реакциях нейтрализации индикаторными могут служить различные электроды (сурьмяный, стеклянный и др.), потенциалы которых зависят от рН. В качестве электродов сравнения наиболее часто используют каломельный и хлорсеребряный электроды. Потенциометрическое титрование выполняют, используя специальные приборы (рН-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 7,0, метиловый красный – при рН 6,3 и т.д.

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

Ход определения. В химический стаканчик отмеривают пипеткой 25 мл пива или сусла, после чего его титруют при непрерывно работающей мешалке 0,1 н раствором щелочи, наблюдая за перемещением стрелки гальванометра. В начале титрования раствор щелочи прибавляют небольшими порциями, а по мере приближения к значению рН 8,5 – по каплям. По окончании титрования снимают отсчет по шкале бюретки. Кислотность рассчитывают по предыдущей формуле.

Определение активной кислотности (рН) в сусле и пиве

Электрометрический метод определения рН

Метод основан на том, что при погружении электрода в раствор происходит обмен ионов между электродом и раствором, вследствие чего на электроде возникает потенциал, величина которого зависит от концентрации водородных ионов в растворе. Его можно измерить, если составить гальванический элемент из электрода, потенциал которого хотят измерить (индикаторный электрод), и вспомогательного электрода с известным потенциалом (электрод сравнения).

В настоящее время в качестве индикаторного применяют стеклянный и сурьмяный электроды, а в качестве электродов сравнения – хлорсеребряный и каломельный.

Определение рН при помощи рН-метра ЛПУ-0,1

Принцип работы прибора основан на измерении ЭДС гальванического элемента, составленного из стеклянного (индикаторного) и хлорсеребряного (вспомогательного) электродов. Шкала прибора градуирована в единицах рН и милливольтах. Пределы измерения рН от 2 до 14. Для повышения точности измерения прибор имеет четыре диапазона с узкими интервалами значений рН. В этих интервалах погрешность прибора не превышает (1%; в интервале рН 2-14 – не выше (2,5% от диапазона измерений.

Прибор (рисунок 11) состоит из гальванического элемента (датчика) и измерителя. Все части датчика собраны на штативе. На верхнем конце штатива укреплен проточный вспомогательный электрод, помещенный в полиэтиленовый сосуд. В нижней части штатива имеется подвижный столик для установки стакана с исследуемым раствором и электродами. Электрический контакт между двумя электродами осуществляется через столбик насыщенного раствора хлорида калия, вытекающего из полиэтиленового сосуда по резиновой трубке и стеклянному наконечнику в исследуемый раствор. Раствор хлорида калия медленно (20 мл в сутки) вытекает через пористую перегородку наконечника, предотвращая таким образом проникновение посторонних ионов из исследуемого раствора в сосуд с вспомогательным электродом. Необходимо следить, чтобы в трубке электрода не было пузырьков воздуха, нарушающих контакт. Стеклянный электрод и наконечник крепятся к кронштейну зажимами. В комплекте датчика имеется электролитический контакт для измерений рН в растворах объемом до 1 мл.

На панели измерителя (рисунок 12) находится шкала, показывающая 5 значений рН: от 2 до 4, от 2 до 6, от 6 до 10, от 10 до 14 и от 2 до 14, а также шкала для измерения ЭДС. На панель выведены также все ручки управления прибором.

Рисунок 11 – Схема РН-метра ЛПУ-01

1-стеклянный электрод;

2-панель измерительного прибора;

3-проточный вспомогательный электрод;

4-наконечник с пористой перегородкой

Рисунок 12 – Панель рН-метра ЛПУ-01 1-рукоятка переключения «Виды работ»; 2-гнездо подключения датчика; 3-переключатель пределов измерений; 4-ручка настройки по буферному раствору; 5 - контрольная лампочка; 6-шкала; 7 - тумблер включения; 8-рукоятка компенсатора температуры

После прогрева прибора приступают к его настройке по стандартным буферным растворам с известным значением рН.

Буферные растворы готовят из специальных фиксоналов. Для настройки берут буферный раствор, рН которого близок к предполагаемому рН исследуемого раствора. Буферный раствор наливают в стакан на 200 мл, столик на штативе отводят влево, стакан подставляют под электроды, поворачивают столик и опускают на него стакан. Столик устанавливают на такой высоте, чтобы электроды были погружены в раствор на глубину 2-4 см, переключатель пределов измерений ставят против нужного диапазона измерений и через 0,5-1 минуту ручкой настройки по буферному раствору стрелку на шкале подводят к делению, соответствующему значению рН буферного раствора.

Измерение рН исследуемого раствора проводится в последовательности, принятой при настройке прибора. Если рН раствора совершенно неизвестен, то сначала производят ориентировочное определение, ставя переключатель пределов измерений в положение «2-14» и снимая отсчет по шкале, градуированной в единицах рН от 2 до 14. Затем, не меняя раствора, переключатель устанавливают на отметку найденного диапазона рН и отсчет снимают по соответствующей шкале.

В перерывах работы электроды держат в дистиллированной воде, так как при высыхании изменяется их характеристика. При появлении пленок на электродах их промывают органическими растворителями, растворами кислот и щелочей, а затем дистиллированной водой.

Погрешность прибора по стандартным буферным раствора не выше 0,02 рН, а чувствительность не ниже 0,01 рН.

Проверку нового прибора или нового стеклянного электрода проводят по буферным растворам в первые несколько дней ежедневно, а в последующем – раз в неделю.

В производственном контроле приборы используют для определения не только рН, но и титруемой кислотности методом электрометрического титрования.

Перед началом работы электроды тщательно промывают дистиллированной водой и высушивают фильтровальной бумагой. К гнезду 2 при помощи штекера подключают датчик, прибор включают в сеть, тумблер 7 ставят в положение «Включено» (при этом загорается контрольная лампочка) и прибор прогревают 30 минут. Рукоятку переключения «Виды работ» устанавливают в положение «рН», а рукоятку компенсатора температуры – на нужное значение температуры. Измерения проводят при температуре 20-30⁰С, так как при этой температуре отклонения в значениях рН лежат в пределах погрешности прибора.

Активная кислотность в солоде оказывает большое влияние на ферментативные процессы при затирании и рН в заторе обычно составляет 5,5-5,6.

рН сусла так же, как и затора, обуславливается ионами водорода, переходящего из сырья, а также химическим взаимодействием катионов и анионов воды и сусла.

В охмеленном сусле активная кислотность находится в пределах 5,3-5,5.