Химия отрасли

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ХИМИЯ ОТРАСЛИ Лабораторный практикум Издательство Иркутского государственного технического университета 2007 Рецензент: канд. хим. наук, доцент ИрГТУ Е.А.Привалова Химия отрасли. Лаб. практикум. Составитель Евстафьев С.Н. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ. – 2007 – 65 с. Приведены методики, применяющиеся при технохимическом контроле

качества сырья, полуфабрикатов и готовой продукции пивоваренного, ликероводочного, винодельческого и безалкогольного производств. Практикум предназначен для студентов специальности 260204 «Технология бродильных производств и виноделие» в рамках освоения дисциплины «Химия отрасли». Печатается по решению редакционно-издательского совета Иркутского государственного технического университета

Введение Важнейшим элементом в решении задачи выпуска продукции высокого качества является технохимический контроль производства, заключающийся в проверке исходного сырья и материалов при поступлении на производство, в период хранения и переработки, а также в оценке качества готовой продукции. Технохимический контроль направлен на улучшение качества продукции, внедрение рациональных технологий, соблюдение норм расхода сырья и материалов, снижение их потерь.

Настоящий практикум является руководством для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Химия отрасли», проводимых с целью закрепления теоретических знаний и приобретения практических навыков в проведении необходимых анализов по контролю производства. Лабораторный практикум по характеру и содержанию работ подразделяется на пять разделов: контроль качества сырья, контроль качества пива, контроль качества водки, контроль качества вина и виноматериалов, контроль качества безалкогольных напитков и минеральных

вод. Он охватывает основные разделы дисциплины «Химия отрасли» и включает 14 лабораторных работ. В начале раздела или перед началом лабораторной работы дается введение, в котором поясняется сущность данного этапа контроля, а также излагаются основные теоретические положения, необходимые для выполнения работы. Приводится цель работы, необходимое оборудование и реактивы, методика проведения работы и контрольные вопросы. Порядок выполнения лабораторных работ Студенту необходимо заблаговременно подготовиться к вы¬полнению

работы, глубоко изучить соответствующий теоретиче¬ский материал по лекциям или учебникам, а также по лаборатор¬ному практикуму, познакомиться с нормативно-технической документацией по теме. При этом студент должен усвоить состав и свойства изучае¬мого объекта, сущность биохимических и физико-химических превращений в ходе технологических процессов его переработки или получения; цель работы, важность определяемых в работе показателей и их влияние на качество перерабатываемого сырья, полуфабрикатов

и готовой продукции, методику проведения рабо¬ты и принципы, положенные в основу определения того или ино¬го показателя, устройство прибора или установки. Вопросы, возникающие при самостоятельной подготовке к работе, студент должен выяснить у преподавателя, ведущего лабораторный практикум. В начале занятия преподаватель путем опроса выясняет подготовленность студентов к работе. Студенты, допущенные к работе, приступают к ее выполне¬нию в соответствии с методикой,

изложенной в практикуме. Работая в лаборатории, студенты обязаны неукоснительно соблюдать правила техники безопасности, правила личной и производственной гигиены. К работе приступают, надев санитарную одежду (халат). На всех рабочих местах должен быть порядок. По оконча¬нии лабораторного занятия посуду необходимо немедленно вы¬мыть, приборы отключить, реактивы поставить на соответствую¬щее место.

Все данные, получаемые в ходе работы (показания прибо¬ров, расчеты и др.) заносятся в рабочую тетрадь, обрабатываются и заносятся в сводную итоговую таблицу, после анализа которых делаются соответствующие выводы. На следующем занятии студент сдает преподавателю оформ¬ленный отчет (в рабочей тетради) по выполненной работе. В отчете должны быть указаны цель работы, краткое описание устройства приборов или установ¬ки, подробный расчет определяемых величин, анализ полученных данных и соответствующие выводы.

Каждую выполненную и оформленную работу студент защищает у преподавателя и по¬лучает зачет. Раздел I. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СЫРЬЯ Лабораторная работа № 1 Определение содержания крахмала в ячмене Крахмал самая важная составная часть экстракта ячменя, определяющая его производственную и экономическую ценность. Хороший пивоваренный ячмень должен содержать 58–65 % крахмала. Обычно, чем больше в ячмене содержится крахмала, тем выше выход экстракта.

Разница между содержанием крахмала в ячмене и его экстрактивностью находится в пределах 10–20 %. Основным методом, применяемым для определения содержания крахмала, является поляриметрический метод Эверса, суть которого заключается в гидролизе крахмала до сахаров при кипячении в растворе соляной кислоты. Одновременно происходят образование декстринов и частичный переход в раствор оптически активных веществ, таких как пентозаны и белки. После осаждения белков с помощью молибдата аммония раствор сахаров поляризуют.

Точность определения крахмала зависит от степени измельчения зерна. Приборы: сахариметр; водяная баня; широкогорлая колба на 100 см3; пипетки на 1 и 25 см3; весы технические; лабораторная мельница. Реактивы: 1,124 % –ный раствор соляной кислоты: 24,9 см3 соляной кислоты относительной плотности 1,19 разбавляют дистиллированной водой до 1 дм3; 14,5 %-ный раствор молибдата аммония. Ход анализа. Навеску 5 г тонко измельченного зерна (помол должен проходить

через сито с отверстиями 0,5 мм; на сите может оставаться лишь небольшое количество шелухи) помещают в широкогорлую мерную колбу емкостью 100 см3 с 25 см3 раствора 1,124 %-ной соляной кислоты. Перемешиванием достигают полного смачивания муки, комков допускать нельзя. Доливают еще 25 см3 того же раствора соляной кислоты, смывая им частицы муки со стенок горла колбы. Колбу помещают на кипящую водяную баню, причем первые 3 минуты содержимое колбы размешивают круговым

движением. Колба должна быть погружена в баню до самого горлышка. Через 20 минут нагревания из содержимого колбы берут пробу на анализ содержания крахмала (йодная проба). В случае положительного результата нагревание продолжают в течение 15 минут. После чего, вынув колбу из водяной бани, вливают в нее 35–40 см3 холодной дистиллированной воды и содержимое колбы охлаждают до 20 °С, затем добавляют 2 см3 14,5 %-ного раствора молибденовокислого аммония, колбу

доливают до метки водой, энергично взбалтывают и фильтруют через складчатый фильтр в сухую колбу, первые порции фильтрата перефильтровывают. Поляризацию надо производить немедленно. Отсчет делают не менее 3–х раз, для вычислений берут среднее арифметическое. Содержание крахмала (С, в % на воздушно-сухое вещество) рассчитывают по формуле: V . α . 100 C = – , [α]D . l . S где:

V – объем колбы, взятой для анализа (100 см3); α – угол вращения, град.; [α]D – удельное вращение испытуемого вещества (181,5 для ячменя); l – длина поляризационной трубки (0,94 дм); S – навеска ячменя, г. При использовании поляриметра с линейной шкалой формула приобретает следующий вид: V . α . 100 C = – . 0,3468 , [α]D . l . S где: 0,3468 – коэффициент перехода от линейной шкалы поляриметра к круговой.

Содержание крахмала (С1, в % на сухое вещество) рассчитывают по формуле: С . 100 С1 = – , 100 – w где: С – содержание крахмала на воздушно-сухое вещество, %; w – влажность зерна, %. Контрольные вопросы: 1. Крахмал. Его строение, состав и свойства. 2. Кислотный гидролиз крахмала. Недостатки метода. 3. Крахмалистость ячменя, значения этого показателя для производства солода и пива.

4. Принципы поляриметрического метода определения крахмалистости ячменя. Лабораторная работа № 2 Определение пленчатости зерна Пленчатостью называют количество мякинной оболочки, выраженное в процентах от общей массы зерна. Толщина (количество) мякинной оболочки ячменя, кроме чисто химического влияния на состав полученного сусла и пива, оказывает влияние на рентабельность переработки того или другого сорта ячменя.

Чем меньше оболочка, тем больше выхода экстракта можно ожидать от ячменя. Тонкокожие ячмени содержат 6 –7 % мякинной оболочки, толстокожие – 10 % и выше. Кроме того, толстая пленка содержит больше дубильных и горьких веществ, понижающих качество пива. Мякинная оболочка ячменя прочно приклеена к ядру пектиновыми веществами и, чтобы снять их, нужно сначала растворить эти вещества. Для определения пленчатости пользуются методами

Омарова (обработка горячей щелочью) и Люффа (обработка слабым раствором аммиака). Метод Люфа Приборы и реактивы: конические колбы на 100–150 см3; водяная баня; стеклянная или фарфоровая чашка; 5 %-ный раствор аммиака. Ход анализа. Взвешивают на аналитических весах 50 зерен ячменя, переносят их в толстостенную склянку емкостью 100–150 см3, снабженную хорошо притертой стеклянной или плотной резиновой пробкой, приливают 10см3 5%-ного раствора аммиака, завязывают пробку тонкой проволокой или

шпагатом и помещают склянку в водяную баню, нагретую до 80 °С, так глубоко, чтобы вода снаружи склянки стояла несколько выше внутреннего уровня. Температуру 80 °С поддерживают 1 час, после чего сливают аммиачный раствор с зерен. Зерна высыпают в стеклянную или фарфоровую чашку и осторожно сдирают с них оболочку, сначала прилегающую к зародышу спинную часть, а затем брюшную. Оболочку высушивают при 105 °С в течение 3 часов и взвешивают.

При пересчете необходимо иметь в виду, что во время обработки аммиаком оболочка теряет в среднем 1/12 часть своего веса. Расчет пленчатости в % на воздушно–сухое вещество ведут по формуле: где: а – масса сухих пленок, г; m – масса 50 зерен ячменя. Расчет пленчатости в % на сухое вещество ведут по формуле: где: w – влажность ячменя, %. Контрольные вопросы: 1. Строение зерна ячменя; 2. Оболочка зерна, ее состав;

3. Влияние пленчатости на качество ячменя и пива. Лабораторная работа № 3 Определение содержания пентозанов в зерне Пентозаны относятся к высшим углеводам, которые при гидролизе дают пентозы (арабинозу, ксилозу). В ячмене содержание пентозанов колеблется от 7 до 12 %. Значение пентозанов в технологии пивоварения очень большое – из этого резерва черпаются вещества для

повышения выходов экстракта. Определение основано на образовании фурфурола при действии соляной кислоты на пентозаны (метод Толленса). Оборудование: установка для атмосферной перегонки; двугорловая круглодонная колба на 300–500 см3; цилиндр, мерная коническая колба на 500 см3, делительная воронка. Реактивы: 12 %-ный раствор соляной кислоты, смесь анилина и уксусной кислоты (3 : 2), флороглюцин, дистиллированная вода. Ход анализа:

Собирают установку для атмосферной перегонки. В качестве перегонной колбы используют двугорловую круглодонную колбу, к которую вставлена делительная воронка с двумя метками 30 и 60 см3. В качестве приемника служит мерный цилиндр с метками 30 и 60 см3. В перегонную колбу отвешивают 2,8–3,2 г размолотого ячменя, приливают 100 см3 12 %-него раствора соляной кислоты и нагревают колбу до 140–150°С. Нагревание обычно рекомендуется вести в чашках со сплавом

Вуда или Розе, но можно вести его просто на асбестовой сетке при кипении жидкости с таким расчетом, чтобы в течение 10–15 минут в приемнике скопилось 30 см3 дистиллята. Как только в приемнике накопится 30 см3 дистиллята, приемник освобождают, сливая дистиллят в приемную колбу с меткой 400 см3, и закрывают ее пробкой. В перегонную колбу через делительную воронку приливают порцию соляной кислоты в количестве 30 см3. Повторяют операцию, примерно, десять раз и прекращают дистилляцию,

когда капля дистиллята перестанет окрашивать в малиновый цвет кусочек фильтровальной бумаги, смоченной смесью анилина и уксусной кислоты, взятых в пропорции 3:2. К дистилляту прибавляют растворенный в нескольких миллилитрах 12 %-ного раствора соляной кислоты флороглюцин, которого берут двойное количество (по весу) от предполагаемого по расчету количества фурфурола (0,3г). Содержимое приемной колбы доливают 12 %-ным раствором соляной кислоты до метки 400 и хорошо размешивают.

Через 3 часа проверяют полноту осаждения по реакции с уксуснокислым анилином; окрашивания не должно быть, в противном случае добавляют еще некоторое количество флороглюцина, через 3 часа вновь определяют полноту осаждения и оставляют отстаиваться в течение ночи. Выпавший зеленовато-черный осадок собирают на высушенном и взвешенном фильтре, промывают, примерно, 150 см3 дистиллированной воды (операцию фильтрования и промывания можно вести при некотором разрежении).

Отфильтрованный осадок, поместив его с фильтром в бюкс, высушивают при 98–100 °С в течение 3,5 – 4 часов и после охлаждения в эксикаторе взвешивают. По полученной массе осадка, пользуясь диаграммой Приложения 1, находят количество пентозанов во взятой навеске и пересчитывают его на 100 г сухого вещества. Контрольные вопросы: 1. Дайте характеристику пентозанам: строение, состав, свойства. 2. Какие моносахариды получаются при гидролизе пентозанов?

3. Напишите уравнения химических реакций превращения пентозанов в фурфурол. Лабораторная работа № 4 Определение аминного азота в мелассе Аминный азот представлен в растительном сырье аминокислотами, пептидами и белками, которые являются источником азотного питания дрожжей, и содержание их в процессе брожения заметно снижается. В результате их превращений под действием дрожжей образуются высшие спирты.

При термической обработке аминокислоты и пептиды, вступая во взаимодействие с сахарами, образуют меланоидины, альдегиды и другие продукты, оказывающие существенное влияние на качество конечной продукции. Химизм процесса при определении аминного азота медным способом сводится к следующему. При взаимодействии натриевой соли аминокислоты с суспензией фосфата меди образуется окрашенная в синий цвет хорошо растворимая комплексная медная соль аминокислоты:

Фосфорная кислота связывается боратным буфером, и реакция идет до конца. В фильтрате после отделения избытка фосфата меди оказываются лишь медные соли аминокислот (за исключением цистина, медная соль которого нерастворима), и, следовательно, по количеству меди, перешедшей в фильтрат, можно определить со¬держание аминокислот. При добавлении к фильтрату концентрированной уксусной кислоты, последняя вытесняет из медной соли более слабую аминокислоту: (H2N -

СН2 - СОО)2Сu + 2СН3СООН 2H2N - СН2 - СООН + (СН3СОО)2 Сu Под действием йодоводородной кислоты, образовавшейся из йодида калия в ки¬слой среде, ион меди со степенью окисления +2 восстанавливается, образуется нерас¬творимый йодид меди (I) и свободный йод: 2(СН3СОО)2Сu + 4 HI 2CuI + 4СН3СООН + 12 Вследствие нерастворимости йодида меди (I) в слабокислой среде этот процесс также идет до конца. Таким образом, количество выделившегося свободного йода эк¬вивалентно

количеству медных солей аминокислот. Концентрацию свободного йода определяют титрованием выделившегося йода раствором гипосульфита: 2Na2S2O3 + I2 2NaI + Na2S4O6 гипосульфит тетратионат натрия По уравнению реакции 0,5 моль выделившегося йода соответствует 1 мо–ль меди, который в свою очередь эквивалентен 28 г аминного азота. С другой стороны, 0,5 моль йода реагирует с одним грамм-эквивалентом гипосульфита.

Следовательно, один грамм-эквивалент гипосульфита соответствует 28 г аминного азота. Отсюда 1 см3 0,01н раствора гипосульфита отвечает 0,28 мг аминного азота. Умножением величины 0,28 мг на затраченный объем 0,01н раствора гипосуль¬фита (минус контроль) получают количество миллиграммов аминного азота во взятом, объеме (10 см3) испытуемого раствора. После этого делают пересчет на весь объем рас¬твора в колбе и сравнивают найденное количество аминного

азота с тем, что должно быть в 2 см3 исследуемого раствора мелассы: 0,28 . V . 12.5 С = – , m где: V – объем гипосульфита, пошедший на титрование; 12,5 – коэффициент разбавления; m – масса мелассы на 100 г раствора. Оборудование: фильтры бумажные, колбы мерные на 25 см3 (2 шт.), пипетки с меткой на 1, 2 и 10 см3, бюретки прямые с краном на 25 или 50 см3, воронки для фильтрования, колбы конические на 100 см3 (4 шт.

), цилиндр мерный с носиком на 10 см3. Реактивы: раствор хлорида меди (II): 27,3 г в 1 дм3 раствора; раствор фосфата натрия: 68,5 г Na3PO4 •12H2O в 1 дм3 раствора или 64,5 г Na2HPO4•12H2O растворяют в 500 см3 дистил¬лированной воды, из которой кипячением удален СО2, и добавляют 7,2 г NaOH с по¬следующим доведением объема раствора до 1 дм3 дистиллированной водой; боратный буферный раствор;

28,6 г тетрабората натрия растворяют в 750 см3 воды, добавляют 50см3 1н раствора соляной кислоты и доводят водой до 1 дм3; рН=8,8; суспензия фосфата меди: смешивают один объем раствора хлорида меди (II) с двумя объемами раствора фосфата натрия и приливают два объема боратного буфера, суспензию готовят только перед работой в необходимом объеме; тимолфталеин: 0,25 %-ный в этиловом спирте (50 %-ом); 0,1н раствор

Na2S2O3•5H2O (из этого раствора разбавлением готовится 0,01 н раствор, титр которого устанавливают по точному раствору 0,01 н йода калия); крахмал (1 %-ный), йодид калия (10 %-ный), уксусная кислота (конц.), гидроксид на¬трия (0,5 н), меласса (13 %-ный раствор). Ход анализа. В мерную колбу на 25 см3 берут 2 см3 исследуемого раствора мелассы, добавляют 2 капли тимолфталеина и по каплям 0,5н раствор гидроксида на¬трия до слабоголубого окрашивания (рН раствора 10,2).

После этого добавляют 10 см3 суспензии фосфата меди, хорошо перемешивают. При исчезновении осадка следует добавить еще 5 см3 суспензии. Раствор в колбе доводят до метки водой, тщательно пе¬ремешивают многократным переворачиванием колбы и отфильтровывают избыток фосфата меди через плотный фильтр. Фильтрат должен быть совершенно прозрачным. Этого добиваются многократным фильтрованием.

Из фильтрата пипеткой берут две пробы по 10см3 в конические колбы для титрования, подкисляют 0,4 см3 концентриро¬ванной уксусной кислоты, добавляют 6–8 см3 10%-ного раствора йодида калия и выде¬лившийся йод титруют 0,01н раствором гипосульфита. Крахмал в количестве 1–2 см3 (20–40 капель) на 100 см3 раствора добавляют в тот момент, когда титруемый раствор примет соломенно-желтую окраску. Титрование продолжают до исчезновения поя¬вившейся после добавления раствора крахмала синей окраски.

Ставят контрольное определение, в котором вместо мелассы берут такой же объем воды. Количество гипосульфита, затрачиваемое на контрольный раствор, вычи¬тают из такового в опыте. Контрольные вопросы: 1. Белки. Их строение состав и свойства; 2. Содержание азотистых веществ в ячмене. Их роль в пивоварении; 3. Химизм процесса определения аммиачного азота медным способом.

Раздел 2. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПИВА Завершающим этапом технологического контроля производства пива является оценка качества готового продукта, которая осуществляется по органолептическим и физико–химическим показателям. Главнейшими показателями качества пива как напитка являются прозрачность, цвет, вкус, аромат, хмелевая горечь, пенообразование. Все эти свойства пива определяются в процессе дегустации. К физико–химическим показателям пива относят массовую долю сухих веществ в начальном сусле, массовую

долю спирта и действительного экстракта, кислотность, цветность, массовую долю двуокиси углерода (для бутылочного пива), стойкость пива, время дображивания. Лабораторная работа № 5 Определение горьких веществ в пиве Вкус пива относят к органолептическим показателям. Горький вкус пива вызван в основном горькими веществами хмеля, а также дубильными веществами как хмеля,

так и оболочки солода и несоложенных злаков. Горькие вещества хмеля представлены мягкими и твердыми смолами. Мягкие смолы – это α–кислота (гумулон), β–кислота (лупулон), мягкие α– и β–смолы, γ–кислота (гумулион), σ–кислота (гулупон), а также β–фракция (сумма β–кислот и мягких смол). Твердые смолы разделяют на γ– и σ–смолы.

Среди горьких веществ наибольшая доля приходится на α–кислоту. При сушке и хранении хмеля она окисляется и полимеризуется с образованием мягкой α–смолы, а при более глубоком окислении – твердой смолы. При кипячении сусла α–кислота превращается в изо–α–кислоту, обладающую большей горечью и растворимостью в воде. В составе β–кислот преобладает лупулон, который при кипячении сусла остается в хмелевой дробине.

При окислении превращается в β–смолы, растворимые в сусле и пиве. α-кислоты изо–α-кислота R: изобутил (гумулон); изопропил (когумулон); втор–бутил (адгумулон) Растворимость мягких смол в сусле выше, чем кислот, из которых они образованы. Твердые смолы, образующиеся при окислении кислот, обладают незначительной горечью, только σ–твердая смола имеет грубую горечь и хорошо растворима в сусле и пиве.

В процессе получения пива часть горьких веществ теряется из–за их адсорбции на дрожжах и при всплытии на пузырьках СО2. Лишь 20–40 % исходных горьких веществ присутствует в пиве. Растворителем горьких веществ в пиве также, как и в сусле, служит хлороформ, причем надо отметить, что из всего комплекса горьких веществ α-горькая кислота (гумулон) при рН пива обладает наибольшей растворимостью и во много раз превосходит в этом отношении β-горькую кислоту (лупулон).

Оборудование: колбы на 75, 100 и 1000 см3, делительные воронки на 100 и 1000 см3, центрифуга, пипетка, бумажный фильтр, эксикатор, сушильный шкаф. Реактивы: раствор серной кислоты, хлороформ, безводный сернокислый натрий. Ход анализа: Пиво предварительно освобождают от главной массы углекислоты взбалтыванием и фильтрованием. Для чего пиво в количестве 250-400 см3 наливают в колбу емкостью около 1 дм3 и при комнатной температуре взбалтывают его, закрыв горло сосуда ладонью и приоткрывая сосуд, время от времени,

пока прекратиться ощущение давления изнутри. Непрозрачное пиво следует отфильтровать. 400 см3 (V) пива помещают в колбу со стеклянной притертой пробкой емкостью 750 – 1000 см3, подкисляют их 5 см3 разведенной серной кислоты и добавляют 50 см3 хлороформа. Колбу устанавливают в «трясучку» и содержимое подвергают энергичному встряхиванию в течение 30 минут, после чего переливают его в делительную воронку емкостью 500—750 см3 и дают в течение нескольких часов

отслоиться водной части от хлороформенной. Образовавшуюся хлороформенную эмульсию для разрушения подвергают центрифугированию в течение 10 – 15 минут при 2000 – 3000 об/мин. Водную часть в центрифужных пробирках тщательно декантируют, а прозрачный хлороформенный экстракт, отстоявшейся на дне пробирок, отсасывают пипеткой, просовывая копчик ее через слой светло-серой массы, скопившейся над хлороформом, и собирают его в делительную воронку на 80 – 100 см3.

После 5–10-минутного отстаивания хлороформенный слой собирают в колбочку емкостью 100 – 150 см3 с притертой стеклянной пробкой. В колбочку предварительно помещают около 15 г безводного сернокислого натра для сушки хлороформенного экстракта. Содержимое колбочки в течение 5 – 10 минут перемешивают, после чего хлороформенный экстракт фильтруют через небольшой бумажный фильтр. 30 см3 (V1) фильтрата отбирают пипеткой в предварительно взвешенную круглодонную колбочку емкостью

около 75 см3. Хлороформ отгоняют под вакуумом на кипящей водяной бане до полного его удаления. Колбочку с остатком выдерживают 1 час в эксикаторе (лучше в вакуум-эксикаторе с водоотнимающим веществом) и взвешивают. Допускается отгонка хлороформа без вакуума на водяной бане при 65–70 °С, а остаток в круглодонной колбе можно подвергать сушке в сушильном шкафу при 70 °С в течение 1 часа. Содержание горьких веществ (Х) в граммах в 1 дм3 пива находится по формуле: где: m – вес остатка в

колбе после отгонки хлороформа, в г; V – объем пива, взятого для анализа, в см3; V1– объем фильтрата для анализа, в см3 Нормально в пиве содержится около 0,03-0,09 г горьких веществ в 1 дм3. Контрольные вопросы: 1. Чем обусловлен горьких вкус пива? 2. Горькие вещества хмеля и их превращения в процессе получения пива; 3. Перечислите свойства α–кислот; 4. Сущность метода определения содержания α–кислот.

Лабораторная работа № 6 Определение спирта, действительного экстракта и расчет сухих веществ в начальном сусле Содержание массовой доли спирта и действительного экстракта находят дистилляционным или рефрактометрическим методами. Дистилляционный метод основан на отгонке спирта из навески пива и определении относительной плотности дистиллята и остатка пива после отгонки. Оборудование: весы аналитические с наибольшим пределом взвешивания 200 г; баня водяная; шкаф сушильный;

пикнометр, установка для атмосферной перегонки. Реактивы: калия бихромат; кислота серная; спирт этиловый ректификованный; хромовая смесь: 1,2 г бихромата калия растворяют в 100 см3 серной кислоты. Освобождение пива от двуокиси углерода. 250-300 см3 пива наливают в колбу вместимостью 1000 см3, доводят температуру до 20 °С, затем встряхивают, закрыв колбу ладонью, периодически приоткрывая ее, до тех пор, пока прекратится ощущение давления изнутри. Встряхивание повторяют два-три раза с интервалом в 5 мин.

Непрозрачное пиво фильтруют через бумажный фильтр. 6.1. Определение массовой доли спирта В сухую круглодонную колбу взвешивают 100 г пива, предварительно освобожденного от двуокиси углерода. Добавляют 50 см3 дистиллированной воды. Затем колбу соединяют с холодильником и отгоняют 70–80 см3 пива в предварительно взвешенную приемную колбу, установ¬ленную в сосуд с холодной водой. В приемную колбу предварительно наливают 5–10 см3 дистиллированной

воды. После отгонки к содержимому приемной колбы добавляют дистиллированной воды до массы жидкости 100 г (равной массе взятого пива) и перемешивают. Определение относительной плотности: Пикнометр, тщательно вымытый хромовой смесью и дистиллированной водой и вы¬сушенный до постоянной массы, взвешивают с точностью до четвертого десятичного зна¬ка. Его наполняют бидистиллятом с температурой 19-21 °С немного выше метки, закрывают пробкой и погружают

водяную баню с температурой (20,0±0,2) °С так, чтобы уровень воды в бане был немного выше уровня воды в пикнометре. Через 20-30 мин, не вынимая пикнометр из бани, при температуре 20 °С устанавливают уровень воды в нем так, чтобы нижний край мениска находился на одном уровне с меткой. Избыток воды в пикнометре отбирают полоской фильтровальной бумаги. Внутреннюю поверхность гор¬ловины пикнометра выше метки тщательно вытирают фильтровальной бумагой.

Пикнометр закрывают пробкой, вынимают из бани, досуха вытирают сухим поло¬тенцем и взвешивают с точностью до четвертого десятичного знака. Наполнение пикнометра водой, установку уровня воды в нем и взвешивание прово¬дят 3-4 раза, пока разница по массе будет не более 0,0030 г. Вычисляют среднее арифме¬тическое значение массы пикнометра с водой. Затем пикнометр освобождают от воды, ополаскивают 2-3 раза испытуемым раство¬ром (раствор дистиллята)

и заполняют им пикнометр чуть выше метки. Термостатирование, установку уровня раствора и взвешивание пикнометра проводят описанным выше способом при температуре 20 °С. Проводят не менее двух параллельных опре¬делений. Относительную плотность раствора дистиллята (d) вычисляют по формуле: где m – масса пикнометра с раствором дистиллята, г; m1– масса пикнометра, г; m2– масса пикнометра с дистиллированной водой, г.

Массовую долю спирта в процентах в зависимости от относительной плотности рас¬твора дистиллята определяют по табл. 1 Приложения 2. Если масса дистиллята отличается от массы пробы пива, значение, найденное по табл.1, умножают на поправочный коэффициент (К), вычисленный по фор¬муле: где m4 – масса дистиллята, г; m5 – масса пива, г. 6.2. Определение массовой доли действительного экстракта Остаток после отгонки спирта доводят в колбе дистиллированной водой до массы 100 г, перемешивают и определяют

плотность пикнометром при температуре (20,0 ± 0,2) °С. Относительную плотность раствора остатка после отгонки спирта (d1) вычисляют по формуле: где m3 – масса пикнометра с раствором остатка после отгонки спирта, г. Массовую долю действительного экстракта в процентах в зависимости от относи¬тельной плотности раствора остатка после отгонки спирта определяют по табл. 2

Приложения 2. Если масса разбавленного остатка отличается от первоначальной массы пробы пива, значение, найденное по табл. 2, умножают на поправочный коэффициент (К1), вычислен¬ный по формуле: где m6 – масса разбавленного остатка после отгонки спирта, г. Вычисление проводят до второго десятичного знака. Расхождение между результа¬тами двух параллельных определений одной и той же пробы пива при доверительной ве¬роятности Р = 0,95 по абсолютной величине не должно превышать в процентах:

0,06 — для массовой доли спирта, 0,03 — для массовой доли действительного экстракта. За окончательный результат испытания принимают среднее арифметическое резуль¬татов двух параллельных определений и выражают целым числом с одним десятичным знаком. 6.3. Расчет сухих веществ в начальном сусле Массовую долю сухих веществ в начальном сусле (m9) в процентах вычисляют по формуле: где m7 –массовая доля спирта в пиве, %; m8 –массовая доля действительного экстракта

в пиве, %; 2,0665 – масса экстракта, расходуемая на получение 1 г спирта, г; 1,0665 – масса веществ, удаляющихся при брожении с получением 1г спирта, г. Вычисление проводят до второго десятичного знака с последующим округлением до первого десятичного знака. Расхождение между результатами двух определений одной и той же пробы в разных лабораториях при доверительной вероятности Р = 0,95 по абсолютной величине не долж¬но превышать 0,3 %.

Контрольные вопросы: 1. По каким показателям оценивается качество пива? 2. Какие показатели качества пива определяются физико–химическими методами анализа? 3. Какие методы используются для определения содержания спирта и действительного экстракта? 4. На чем основан дистилляционный метод определения содержания спирта? Раздел 3. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ВОДКИ Оценка качества водки осуществляется по органолептическим и физико–химическим

показателям. Органолептический анализ включает оценку цвета, аромата и вкуса водки. К физико–химическим показателям относят крепость, щелочность, массовые концентрации альдегидов, сивушного масла, сложных эфиров и объемную долю метанола (см. Приложение 4). Лабораторная работа № 7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИКО–ХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВОДОК 7.1. Определение крепости

Метод основан на измерении объемной доли этилового спирта ареометром для спир¬та в дистилляте, полученном после предварительной перегонки спирта из анализируемого изделия. Диапазон измерения объемной доли этилового спирта 0-100%. Метод может быть использован для определения содержания спирта в пиве, вине, водке и ликероводочных изделиях. Оборудование: установка для атмосферной перегонки, ареометр.

Проведение анализа. 250 см3 водки, отмеренной мерной колбой соответствующей вместимости при температуре 20 °С, помещают в перегонную колбу вместимостью 500 см3. Мерную колбу ополаскивают два-три раза дистиллированной водой, сливая ее содержимое в перегонную колбу с таким расчетом, чтобы объем дистиллированной воды не превышал 60-100 см3. Приемником для сбора дистиллята используют ту же мерную колбу, которой отмеривали анализируемую водку.

В приемник наливают 10-15 см3 дис¬тиллированной воды и погружают узкий конец стеклянной трубки холодильника для по¬лучения водяного затвора. Затем приемную колбу помещают в баню с холодной водой или льдом и начинают перегонку. После заполнения приемной колбы примерно наполовину ее опускают так, чтобы конец трубки холодильника не погружался в дистиллят. Конец трубки холо¬дильника ополаскивают 5 см3 дистиллированной воды и продолжают перегонку без вод¬ного затвора. После заполнения приемной колбы дистиллятом на 4/5 объема перегонку

прекраща¬ют. Колбу с дистиллятом доливают дистиллированной водой немного ниже метки и вы¬держивают в течении 20-30 мин при температуре 20 °С в водяной бане. Затем содержимое приемника доводят до метки дистиллированной водой и тщатель¬но перемешивают. Для измерения концентрации этилового спирта дистиллят наливают в стеклянный цилиндр осторожно по стенке цилиндра во избежание появления пузырьков воздуха.

Цилиндр с дистиллятом помещают в водяную баню температурой 20 °С, в цилиндр опускают термометр и арео¬метр и выдерживают в течение 10 мин, не допуская изменений тем¬пературы. При этом ареометр берут за верхний конец стерж¬ня, свободный от шкалы, опускают в дистиллят, по¬гружая его до тех пор, пока до предполагаемой отметки ареометрической шкалы не останется 3–4 мм, затем оставляют ареометр в по¬кое. По истечении 3 мин снимают отсчет показаний ареометра.

Ареометр должен плавать в дистилляте, не касаясь стенок цилиндра. Отсчет показаний ареометра проводят по нижнему краю менис¬ка с точностью до 0,2 наименьшего деления. Дистиллят не выливать Он будет использован при выполнении анализа по п.п. 7.2 – 7.6. 7.2. Определение щелочности Щелочность водки определяют химическим ацидиметрическим методом и титриметрическим методом с применением потенцио¬метра.

Ацидиметрический метод основан на титровании определенного объема водки ра¬створом соляной кислоты до получения нейтральной реакции, ус¬танавливаемой по индикатору. Реактивы: раствор соляной кислоты концентрации 0,1 моль/дм3; индикатор. Проведение анализа. Испытуемую водку в количе¬стве 100 см3 помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3 и титруют ее в присутствии раствора метилового красно¬го раствором соляной кислоты концентрации 0,1моль/дм3

до перехода желтого оттенка раствора в розовый. По объему ра¬створа соляной кислоты, пошедшего на титрование, судят о ще¬лочности водки. За окончательный результат анализа принимают среднее ариф¬метическое результатов двух параллельных определений, которое округляют до первого десятичного знака. 7.3. Определение массовой концентрации альдегидов Массовую концентрацию альдегидов в водке определяют с по¬мощью типовых спиртовых растворов или фотоэлектроколориметрическим

методом. Фотоэлектроколориметрический метод основан на измерении оптической плотности испытуемого раствора после реакции при¬сутствующих в анализируемой водке альдегидов с пирогаллолом А в сернокислой среде. Реактивы: концентрированная серная кислота; 0,1 %-ный раствор пирогаллола А. Оборудование: фотоэлектроколориметр КФК-3. Проведение анализа. Водки, содержащие сахар, и водку «Посольская» перед анализом предварительно

подвергают перегонке по методике, изложенной в п.7.1. Полученный дистиллят используют для определения массовой концентрации альдегидов. В пробирку с пришлифованной пробкой вносят 2 см3 концент¬рированной серной кислоты, затем осторожно по стенке пробирки приливают 5 см3 анализируемой водки или ее дистиллята и 1,5 см3 0,1%-ного раствора пирогаллола А, не допуская смешивания этих растворов.

Пробирку закрывают пробкой, ее содержимое энергич¬но перемешивают и выдерживают в кипящей водяной бане в тече¬ние 5 мин. Затем пробирку помещают в проточную холодную воду или в баню со льдом и охлаждают до комнатной температуры. Образовавшуюся в результате проведенной реакции окраску ра¬створа измеряют на фотоэлектроколориметре в кюветах с толщи¬ной поглощающего свет слоя 10 мм при светофильтрах с длиной световой волны 440 нм по сравнению с дистиллированной водой.

Полученную величину оптической плотности используют для расчета количества альдегидов (мг/дм3 безводного спирта) по градуировочному графику, построенному по стандартным ра¬створам ацетальдегида или по расчетному уравнению, выведенному на основании градуировочного графика (см. Приложение 3). Расчетное уравнение имеет вид: Сал = AD – A1; где Сал – массовая концентрация альдегидов, мг/дм3 безводного спирта;

А и А1 — расчетные коэффициенты, полученные экспериментально; D — опти¬ческая плотность. Расчетные коэффициенты в формуле необходимо опреде¬лять для каждой марки фотоэлектроколориметра и партии исполь¬зуемого пирогаллола А. Для этого следует построить градуировочный график зависимости оптической плотности от содержания аль¬дегидов в водке. Построение градуировочного графика.

Для по¬строения градуировочного графика используют типовые спиртовые растворы (стандартные образцы) с содержанием альдегидов (ацетальдегида) 2; 3; 4 и 10 мг в 1 дм3 безводного спирта. Проводят колориметрическую реакцию этих растворов с раствором пирогаллола А по вышеописанной методике. Полученные после колориметрирования значения оптических плотностей откладывают на оси ординат, а соответствующую этим значениям массовую концентрацию альдегидов – на оси абсцисс.

Оптическую плотность каждого раствора определяют не менее трех раз и из полученных значений находят среднее арифметическое. Зависимость между оптической плотностью и количеством аль¬дегидов в анализируемых растворах на градуировочном графике должна быть прямолинейной. 7.4. Определение массовой концентрации сивушного масла Сивушное масло представляет собой смесь н–пропилового, изобутилового и амиловых спиртов.

По внешнему виду оно представляет собой прозрачную жидкость без механических примесей от светло–желтого до красно–бурого цвета. Массовую концентрацию сивушного масла в водке определяют визуально с помощью типовых спиртовых растворов (стандартных эталонов) или фотоэлектроколориметрическим методом, который основан на измерении оптической плотности анализируемого раствора, полученного пос¬ле реакции присутствующих в водке высших спиртов (сивушного масла) с салициловым альдегидом в присутствии серной кислоты.

Реактивы: концентрированная серная кислота; 1,0 %-ный раствор салицилового альдегида. Оборудование: фотоэлектроколориметр КФК-3. Проведение анализа. Концентрированную серную кис¬лоту в объеме 10см3 вносят в пробирку с пришлифованной пробкой, осторожно по стенке пробирки приливают 5 см3 испытуемой водки с таким расчетом, чтобы не произошло смешивания обеих жидко¬стей, а образовалось два слоя. Затем приливают 0,7 см3 1 %-ного спиртового раствора салицилового

альдегида, пробирку закрывают пробкой, содержимое энергично перемешивают и выдерживают в кипящей водяной бане в течение 10 мин, отмечая время по секундо¬меру. Затем пробирку погружают в проточную холодную воду или водяную баню со льдом для быстрого охлаждения реакционной смеси до комнатной температуры. Интенсивность образовавшейся в результате проведенной реакции желтой окраски измеряют не позд¬нее чем через 5 мин на фотоэлектроколориметре любой марки при светофильтре

с длиной световой волны 540 нм в кюветах с толщи¬ной поглощающего свет слоя 20 мм, а затем сравнивают с дистилли¬рованной водой. Обработка результатов. Для расчета массовой концен¬трации сивушного масла в водке следует внести поправ¬ку на присутствующие в нем альдегиды, также реагирующие с сали¬циловым альдегидом. Для этого из полученного после колориметрирования значения оптической плотности следует вычесть значе¬ние расчетной оптической плотности, соответствующее тому количеству альдегидов, которое

определено в анализируемой водке по графику или вычислено по уравнению (см. п. 7.3). Эти значения расчетных опти¬ческих плотностей приведены в таблице: Расчетные значения оптической плотности для определения поправки на содержание сивушного масла в водке Массовая концентрация альдегидов в водке в пересчете на уксусный, мг/дм3 безводного спирта Расчетные значения оптической плотности по фотоэлектроколориметрам

КФК-2 и КФК-3 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 10,0 0,010 0,015 0,020 0,025 0,040 0,050 0,060 0,075 0,080 0,085 0,090 0,100 0,110 Величину оптической плотности, полученную после вычитания расчетной оптической плотности (поправка на альдегиды), исполь¬зуют для расчета количества сивушного масла (мг/дм3 безводного спирта) по градуировочному графику, построенному по стандартным ра¬створам сивушного масла или по расчетному уравнению, выведенному на основании градуировочного графика. Расчетное уравнение имеет вид:

Сс.м. = КD – K1, где Сс.м. – массовая концентрация сивушного масла, мг/дм3 безводного спирта; К и К1 — расчетные коэффициенты, полученные экспериментально; D — опти¬ческая плотность. Расчетные коэффициенты в формуле необходимо опреде¬лять для каждой марки фотоэлектроколориметра, исполь¬зуемого в работе. Для этого следует построить градуировочный график зависимости оптической плотности от содержания сивушного масла.

Построение градуировочного графика. Для по¬строения градуировочного графика используют стандартные ра¬створы, содержащие сивушное масло (смесь изоамилового и изобутилового спиртов (3:1)) в пересчете на безводный спирт в следующем количестве: 2; 3; 4; 8; 10 и 15 мг в 1 дм3. Проводят колориметрическую реакцию указанных стандартных растворов с 1%-ным спиртовым раствором салицилового альдегида по методике, приведенной выше. По полученным после колориметрирования величинам оптических

плотностей и массовой кон¬центрации сивушного масла в анализируемых стандартных раство¬рах строят градуировочный график, откладывая на оси абсцисс мас¬совую концентрацию сивушного масла, а на оси ординат—опти¬ческую плотность, соответствующую каждому содержанию сивушного масла в анализируемом растворе. Определение проводят не менее трех раз и из полученных значе¬ний находят среднее арифметическое. Полученный градуировочный график используют для вычисления массовой концентрации сивушного масла в

анализиру¬емом растворе по величине оптической плотности. 7.5. Определение массовой концентрации сложных эфиров Массовую концентрацию сложных эфиров в водке определяют фотоэлектроколориметрическим методом, который основан на измерении интенсивности окраски, полученной в процессе реакции хлорида железа с гидроксамовой кислотой, образующейся в результате взаи¬модействия сложных эфиров испытуемой водки с гидрохлоридом

гидроксиламина: Гидроксамовая кислота с железом образует комплексное соединение. Реактивы: раствор гидрохлорида гидроксиламина концентрации 0,05моль/дм3: навеску гидрохлорида гидроксиламина массой 69,6 г растворяют в дистиллированной воде в мерной колбе вместимостью 500 см3, объем доводят до метки и перемешивают; раствор NaOH концентрацией 3,5моль/дм3: навеску NaOH массой 70,01 г растворяют в дистиллированной воде в мерной колбе вместимостью 500 см3, объем доводят

до метки и перемешивают; раствор хлорида железа (III) концентрации 0,1 моль/дм3; раствор соляной кислоты концентрации 4 моль/дм3; раствор этилацетата в этиловом ректификованном спирте: к навеске этилацетата массой 25,0 г, взвешенной в склянке с пришлифованной пробкой, приливают небольшое количество этилового ректификованного спирта концентрацией 96,4 % об. сортов «Люкс» или «Экстра». Полученный раствор количественно переносят в мерную колбу на 500 см3, куда предварительно наливают 50

см3 этилового спирта сортов «Люкс» или «Экстра». Объем склянки доводят спиртом до метки и перемешивают. Оборудование: фотоэлектроколориметр КФК-3. Подготовка к анализу. Перед определением массовой концентрации сложных эфиров в водках, содержащих сахара, име¬ющие свободные альдегидную или кетонную группу (глюкоза, фруктоза, лактоза и др.), предварительно следует проводить пере¬гонку, которую осуществляют по методике, изложенной в п.7.1.

Приготовление раствора реакционной смеси. Перед проведением анализа готовят раствор реакционной сме¬си путем смешивания равных объемов раствора гидрохлорида гидроксиламина и раствора гидроксида натрия, учитывая, что на про¬ведение анализа одного образца испытуемого спирта расходуется 12 см3 смеси. Полученную смесь перемешивают и используют для анализа не позднее чем через 6 ч с момента приготовления. Проведение анализа. Для проведения анализа требует¬ся приготовить испытуемые растворы

А и Б. В две конические колбы вместимостью 50 см3 вносят по 6 см3 ре¬акционной смеси. Затем в первую колбу приливают 3 см3 раствора соляной кислоты и перемешивают в течение 1 мин. Содержимое этой колбы именуют раствором Б, а содержимое второй колбы – раствором А. В обе колбы приливают по 18 см3 анализируемой водки и одно¬временно осторожно перемешивают круговыми движениями в те¬чение 2 мин. Во вторую колбу с раствором

А приливают 3 см3 раствора соляной кислоты и также перемешивают в течение 1 мин. В обе колбы добавляют по 3 см3 раствора хлорида железа и одно¬временно перемешивают их содержимое вышеописанным образом в течение 1 мин. Интенсивность образовавшейся окраски анализируемого ра¬створа А измеряют в сравнении с раствором Б в кюветах с шириной рабочей грани 50 мм при светофильтре с длиной световой волны 540 нм. Полученную величину оптической плотности используют для расчета содержания сложных

эфиров (Cэф, в мг/дм3 безводного спирта) по градуировочному графику, построенному по стандартным ра¬створам этилацетата или по расчетному уравнению, выведенному на основании градуировочного графика. Расчетное уравнение имеет вид: Cэф = D•100/ 0,0256•C , где D – оптическая плотность; 0,0303– постоянный коэффициент, полученный экспериментально; С– объемная доля этилового спирта в испытуемом образце водки, %.

Построение градуировочного графика. В пять мерных колб вместимостью 200 см3 вносят соответственно 1; 2; 4; 6 и 8 см3 основного стандартного раствора этилацетата, объем доводят до метки этиловым спиртом сорта «Люкс» или «Экстра» и переме¬шивают. Получают рабочие стандартные растворы. Полученные растворы используют для проведения реакции по вышеописанной методике. Оп¬тическую плотность растворов измеряют в тех же условиях.

Одновременно проводят реакцию по приведенной методике с образцом этилового ректификованного спирта (безэфирного), ис¬пользованного для приготовления стандартных растворов этилаце¬тата. Из значений оптических плотностей, измеренных после колориметрирования рабочих стандартных растворов, вычитают опти¬ческую плотность, полученную после колориметрирования без¬эфирного образца этилового спирта. В результате получают значе¬ния оптических плотностей, соответствующие содержанию слож¬ных эфиров 2,5; 5; 10; 15

и 20 мг/дм3. На основании полученных данных строят градуировочную кри¬вую, откладывая по оси абсцисс количество сложных эфиров в мил¬лиграммах, а по оси ординат — соответствующую величину опти¬ческой плотности. 7.6. Определение объемной доли метилового спирта Объемную долю метилового спирта в водке определяют визуаль¬но с помощью типовых спиртовых растворов или фотоэлектроколориметрическим методом, основанным на измерении интенсивности окраски в результате взаимодействия динатриевой соли хромотроповой кислоты

(1,8–диокси-нафталин–3,6–дисульфокислота ) с формальдегидом, образующимся в результате окисления метилового спирта, содержащегося в испытуемой водке, перманганатом калия. Реактивы: раствор перманганата калия с массовой долей 1 %: навеску перманганата калия массой 5,0 г растворяют в 150 см3 дистиллированной воды в мерной колбе на 500 см3. Объем доводят до метки и перемешивают. Полученный раствор выдерживают в темноте в течение 2 суток; раствор

динатриевой соли хромотроповой кислоты с массовой долей 10 %: навеску динатриевой соли хромотроповой кислоты массой 25 г растворяют в 15 см3 дистиллированной воды в мерной колбе вместимостью 25 см3, объем доводят водой до метки и перемешивают; 20 %- ный раствор сульфита натрия; кон¬центрированная серная кислота. Оборудование: фотоэлектроколориметр КФК-3. Проведение анализа. В пробирку с пришлифованной пробкой вносят по 2 см3 раствора перманганата калия

и испытуемой водки. Содержимое пробирки пере¬мешивают и выдерживают при комнатной температуре в течение 3 мин. Затем вносят 0,4 см3 20%-ного раствора сульфита натрия для обесцвечивания реакционной смеси и 4 см3 кон¬центрированной серной кислоты. Смесь тотчас же перемешивают и пробирку помещают в водяную баню с холодной водой. После ох¬лаждения смеси до комнатной температуры (около 2 мин) в пробирку вносят по 0,1 см3 раствора динатриевой соли хромотропо¬вой кислоты, содержимое перемешивают и пробирку помещают в

кипящую водяную баню на 5 мин. Далее пробирку охлаждают в бане до комнатной температуры и измеряют оптическую плотность раствора при светофильт¬рах с длиной световой волны 540 нм в кюветах с толщиной поглоща¬ющего свет слоя 10 мм. По полученной оптической плотности с использованием градуировочного графика определяют объемную долю метанола. Построение градуировочного графика. Для построения графика используют стандартные типовые растворы с известным содержанием метилового спирта:

0,03; 0,05 и 0,13 % в 1 дм3 безводного спирта. Фотоэлектрометрический анализ этих растворов проводят аналогично выше описанному. По полученным результатам строят градуировочный график, от¬кладывая по оси абсцисс объемную долю метилового спирта (%), а по оси ординат — оптическую плотность. Результаты исследований по п.п. 7.1-7.6 необходимо свести в таблицу и используя таблицу Приложения 4 сделать аргументированное заключение о качестве исследуемого образца водки.

Контрольные вопросы: 1. По каким показателям оценивается качество водок? 2. Дайте характеристику методам определения основных физико–химических показателей качества водок. Раздел 4. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ВИНА И ВИНОМАТЕРИАЛОВ Технохимический контроль качества вина включает как органолептическую оценку его качества, так и определение нормируемых физико–химических показателей, к которым относят: концентрацию спирта, сахаров, титруемых

кислот, летучих кислот, диоксида серы, тяжелых металлов, приведенный экстракт и т.д. Технохимическому контролю подвергается вся винодельческая продукция на всех стадиях технологического процесса. Контроль состоит в определении компонентов, входящих в сусло и вино, и заключении об их влиянии на качество вина. Лабораторная работа № 8 Определение массовой концентрации сахаров в вине и виноматериалах Определение сахара в вине относится к числу основных, так как содержание сахара характеризует тип вина

и его вкусовые особенности. Обычно в вине и винограде определяют содержание инвертного сахара. Иногда необходимо определять глюкозу и фруктозу в отдельности, а также сахарозу. Глюкозу, фруктозу и их смесь относят к группе восстанавливающих (редуцирующих) сахаров, обладающих восстанавливающим действием в медно-щелочном растворе. Массовую концентрацию редуцирующих сахаров определяют прямым методом.

Метод основан на восстановлении инвертным сахаром, содержащимся в анализируемом изделии, оксида меди (II) до оксида меди (I). Определенный объем раствора Фелинга установленной концентрации титруют раствором анализируемого изделия, в котором предварительно проведена инверсия сахара, до полного восстановления оксида меди (II) в оксид меди (I). Диапазон измерения концентраций сахара 0–60,0 г/100 см3.

Реакции, лежащие в основе этого определения, можно выразить схемой: Оборудование: весы аналитические, секундомер, электроплитка, баня водяная, эксикатор, колбы мерные на 50, 100, 200, 250, 1000 см3, пипетки на 5, 10, 20, 25 см3, колбы конические, бюретки 25-50 см3 с делениями 0,1 см3, цилиндры. Реактивы: медь (II) сернокислая 5-водная, калий-натрий виннокислый 4-водный, сахароза ч. д. а кислота соляная, гидроокись натрия, фенолфталеин, метиленовая синь (индикатор), кальций

хлористый обезвоженный чистый, сахар-рафинад, вода дистиллированная. Приготовление раствора Фелинга I: взвешивают 69,39 г перекристаллизованной сернокислой меди, помещают в колбу вместимостью 1000 см3 , добавляют 500-700 см3 дистиллированной воды, перемешивают и фильтруют. Приготовление раствора Фелинга (II): взвешивают 346 г виннокислого калия-натрия и переносят в колбу вместимостью 1000 см3 . Затем растворяют при слабом нагревании в 400-500 см3 дистиллированной воды.

Приготовление раствора гидроокиси натрия: взвешивают 103,2 г гидроокиси натрия, растворяют в 200 см3 дистиллированной во¬ды. Полученный раствор переливают в колбу с виннокислым калием-натрием. Раствор в колбе вместимостью 1000 см3 доводят до метки дистиллированной водой и фильтруют. Приготовление раствора метиленовой сини (индикатор) с массовой долей метиленовой сини 1 %: взвешивают 1,0 г метиленовой сини, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3 и растворяют в 50 см3 дистиллированной

воды. Раствор доводят до метки дистилли¬рованной водой. Приготовление раствора гидроокиси натрия с массовой долей 20 %: 200 г гидроокиси натрия растворяют дистиллированной водой в мерной колбе на 1000 см3. Приготовление раствора фенолфталеина с массовой долей 1% в растворе с концентрацией спирта 70%: 1,0 г фенолфталеина растворяют в 100 см3 ректификованного спирта с концентраци¬ей 70 % по объему.

Подготовка к испытанию. Титр смеси растворов Фелинга I и II устанавливают следующим образом: сахарозу ч.д.а. или сахар рафинад, измельченный в пудру, выдерживают 2-3 дня в эксика¬торе над хлористым кальцием. Навеску сахарозы или сахарной пудры 2-2,5 г тщательно смывают через воронку в мерную колбу вместимостью 250 см3 дистиллированной водой в объеме 50 см3. После растворения сахарозы в колбу добавляют 3 см3 соляной кислоты (плотность 1,19 г/см3), проводят

инверсию сахарозы в течении 5 мин при температуре 67-70 °С. С инвертированным раствором проводят реакцию с Фелинговой жидкостью. Реак¬цию проводят три раза и берут среднее значение результатов, по которому вычисляют титр (Т) Фелинговой жидкости по формуле: Т = V • m3/250 где V - объем раствора инвертного сахара, пошедший на титрование, см3; m3 - масса навески сахарозы или сахарной

пудры в г; 250 - объем колбы в см3. Ход анализа Проведение инверсии. Испытуемое изделие разбавляют дистиллированной водой в соответствии с таблицей. Разведение вина в зависимости от содержания в нем сахара Массовая концентрация сахара, г/100 см3 Объем испытуемого изделия, см3 Вместимость колбы, см3 До 5 — — 16-12 20 50 13-24 20 100 25-30 25 200 31-50 10 100 51-60 20 250 25 см3

разбавленного вина отмеривают пипеткой в мерную колбу вместимостью 100 см3. К раствору прибавляют 25 см3 дистиллированной воды, прилива¬ют 3 см3 соляной кислоты и содержимое колбы при частом перемешивании нагревают на водяной бане в течение 5 мин при температуре 67-70 °С. После этого раствор быстро ох¬лаждают и нейтрализуют раствором гидроокиси натрия с массовой долей 20 % в присутст¬вии фенолфталеина. После проведения инверсии и нейтрализации содержимое колбы при температуре 20

°С доводят дистиллированной водой до метки и перемешивают. Проведение испытаний. В коническую колбу 150-200 см3 отмеривают по 10 см3 растворов Фелинга I и II и нагревают до кипения (отмерять пипетками с резиновыми грушами!). Затем из бюретки с пришлифованным краном осторожно и посте¬пенно приливают инвертированный раствор до тех пор, пока синий цвет кипящей смеси не исчезнет почти полностью.

После этого к смеси добавляют 2-5 капель раствора метиленовой сини с массовой долей 1 % и, не прекращая кипения, продолжают приливать ис¬пытуемый раствор по каплям пока цвет кипящей смеси не прейдет в красный или оранже¬вый. Продолжительность кипения не должна превышать в течение всего титрования 3 минут, после чего отмечают количество израсходованного на титрование сахарного рас¬твора, которое считают ориентировочным. Затем проводят повторное титрование, но к смеси растворов

Фелинга I и II в колбу нагревания добавляют на 0,5-1,0 см3 испытуемого раствора меньше, чем пошло на первое титрование. Смесь в колбе кипятят 2 мин и, не прекращая кипячение, добавляют 3-5 капель рас¬твора метиленовой сини. Затем приливают из бюретки по 2-3 капли испытуемого раство¬ра, давая смеси после каждого прибавления кипеть 2-3 сек до тех пор, пока синяя окраска в колбе не исчезнет и смесь не примет красную или оранжевую окраску. После этого от¬мечают количество израсходованного на титрование раствора.

Массовую концентрацию сахара (С3) в пересчете на сахарозу в г/100 см3 испытуемого раствора вычисляют по формуле: С3 = Т •100•n/ V1 где T - титр раствора Фелинга I и II; п - коэффициент разведения; V1- общий объем испытуемого раствора, пошедший на титрование и добавленный в ре¬акционную смесь, см3 . Массовую концентрацию сахара (С'з) в пересчете на инвертный сахар в г/100 см3 ис¬пытуемого раствора вычисляют по формуле:

С'з = Т •100 • n •1,05/ V1 где 1,05 - коэффициент перевода сахарозы в инвертный сахар. За окончательный результат испытания принимают среднее арифметическое резуль¬татов двух параллельных определений, допускаемые расхождения между которыми не должны превышать 2.5%. Контрольные вопросы: 1. Какие углеводы относят к редуцирующим сахарам? 2. Дайте характеристику состава и свойств редуцирующих сахаров.

3. Методы качественного и количественного определения представителей редуцирующих сахаров. 4. На чем основан прямой метод определения массовой концентрации сахаров? 5. Будет ли положительной реакция с растворами Фелинга для крахмала, сахарозы и мальтозы? Лабораторная работа № 9 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМНОЙ ДОЛИ ЭТИЛОВОГО СПИРТА В ВИНЕ (химический метод) Этиловый спирт является основным продуктом виноделия.

Это характер¬ный для вина компонент, влияющий на его аромат и вкус. Этиловый спирт образуется в результате спиртового брожения виноградного сусла из сахаров. Из 1 г сахаров образуется 0,59–0,64% об. спирта. Для расчетов принят выход спирта 0,6%. Выход спирта зависит от исходного содержания сахаров в сусле, длительности брожения, расы дрожжей. В столовых винах этиловый спирт яв¬ляется фактором микробиальной стабильности.

Содержание этилового спирта в вине несколько снижается при его выдерж¬ке вследствие реакций окисления и этерификации, а также при технологичес¬ких обработках. Для обеспечения требуемой крепости и формирования типа проводят спиртование этиловым спиртом крепленых и столовых (типа хереса) вин. Объемная доля – это количество этилового спирта (см3), содержащегося в 100 см3 вина. Эта величина измеряется при температуре 20 °С и обозначается в процентах.

Объемная доля спирта в винах различных типов варьирует от 9 до 20 % об. Принцип метода. Метод основан на окислении спирта дихроматом калия в присутствии азотной кислоты до уксусной кислоты. Избыток дихромата калия оттитровывают после добавления йодида калия раствором тиосульфата натрия Оборудование: установка для атмосферной перегонки; мерная коническая колба на 300 см3 с широким горлом (приемник); круглодонная колба на 100 см3; мерный цилиндр объемом 25 см3; бюретка объемом 50

см3 с ценой деления 0,1 см3. Реактивы. Раствор хромата калия: 67,445 г К2СrO4 растворяют в воде и доводят объем до 1 дм3; азотная кислота концентрированная; раствор йодида калия: 300 г KI растворяют в воде, добавляют 100 см3 0,1 М раствора NaOH, доводят объем до 1 дм3; раствор тиосульфата натрия: 86,194 г Na2S2O3 5H2O растворяют в воде, добавляют 100 см3 0,1

М раствора NaOH и доводят до 1 дм3; раствор крахмала: 10 г растворенного в небольшом количестве воды крахмала вводят порциями в 500 см3 воды и кипятят, пока раствор не станет прозрачным, после охлаждения добавляют 500 см3 воды, в которой предварительно растворили 20 г KI и 10 см3 0,I M раствора NaOH. Ход анализа. Собирают установку для атмосферной перегонки. В коническую кол¬бу-приемник помещают 10 см3 ра¬створа хромата калия и 25 см3 концен¬трированной

HNO3 (в кислой среде хромат калия количественно переходит в дихромат). В перегонную колбу наливают 12 см3 воды, 1 см3 исследуемого вина и бросают 1-2 кусочка пемзы или пористого стекла для равномерного кипения. При содержании спирта в пробе больше 14 % об. вместо 1 см3 вина берут 0,5 см3. Для определения небольших количеств спирта (меньше 1,2 % об.) вместо 1 см3 берут 10 см3 исследуемой жидкости и добавляют вместо 12 только 3 см3 воды. При введении исследуемой жидкости в перегонную колбу

пипетка должна быть погружена в воду. Конец аллонжа погружают в приемную жидкость. Жидкость в перегонной колбе должна через 30 сек. закипеть, а еще через 30 сек. должны появиться капли дистиллята. Через 3-4 мин вынимают аллонж из дистиллята, промывают его водой и дистиллят разбавляют водой (приблизительно 300 см3). К дистилляту добавляют 10 см3 раствора KI и титруют раствором тиосульфата натрия до изменения окраски от коричневой до желтоватой.

Добавляют 10 см3 крахмала и титруют до появления светло-голубой окраски. Расчет. Объемную долю спирта (С, % об.) определяют по уравнению С= 15,21 – 0,507 V, где 15,21 –максимально определяемое количество спирта, соответствующее 0 см3 раствора Na2S2O3, % об.; 0,507 – изменение концентрации спирта, соответствующее 1 см3 раствора Na2S2O3 % об.; V – количество раствора Na2S2O3 ·5H2O, пошедшее на титрование, см3.

Если для анализа вместо 1 см3 образца брали 0,5 см3, то результаты опре¬деления умножают на 2. Соответственно, если объем пробы увеличивали в 10 раз или меньше, результат делят на кратность увеличения. Рекомендуется рабо¬тать в области концентраций спирта от 0 до 14% об когда на титрование рас¬ходуется от 30 до 2,4 см3 Na2S2O3. Контрольные вопросы: 1. Методы определения объемной доли этанола в спиртных напитках; 2. Спиртовое брожение виноградного сусла.

Факторы, влияющие на выход спирта; 3. На чем основано определение объемной доли спирта в вине химическим методом? 4. Причины снижения содержания спирта при выдержке вина. Лабораторная работа № 10 Определение массовой концентрации летучих кислот в вине Летучие кислоты являются показателем качества вина, обусловленным со¬держанием в нем алифатических одноосновных кислот с числом углеродных атомов от 1 до 9. Основным представителем летучих кислот вина является ук¬сусная,

составляющая 90 % от их общего содержания. Она образуется как вто¬ричный продукт спиртового брожения сусла. Содержание летучих кислот ли¬митируется, так как они придают винам неприятный вкус и запах, и в высоких концентрациях свидетельствуют о микробиальных заболеваниях. Вина с повы¬шенным содержанием летучих кислот могут быть исправлены путем сбражи¬вания на мезге и обработки осадочными дрожжами. Концентрация летучих кислот не должна превышать в белых винах 1,2 г/дм3, в красных

- 1,5 г/дм3. Принцип метода заключается в отгонке летучих кислот паром и определе¬нии их содержания в дистилляте титрованием гидроксидом натрия в присутствии фенолф¬талеина. Оборудование. Установка для дистилляции паром, состоящая из парообра¬зователя, перегонной колбы, холодильника и приемника. Можно ис¬пользовать аппараты разных конструкций, удовлетворяющие следующим тре¬бованиям: из пара или воды, поступающих в перегонную колбу, должна быть удалена углекислота в такой степени,

чтобы при добавлении к 250 см3 конден¬сата 0,1 см3 0,1 М раствора NaOH в присутствии 2 капель 1% раствора фенол¬фталеина появлялась розовая окраска, не исчезающая в течение 10 с; при пере¬гонке водного раствора уксусной кислоты в дистиллят должно переходить ее не менее 99,5%. При перегонке 1 М раствора молочной кислоты в дистилляте не должно обнаруживаться более 0,5% этой кислоты.