Лабораторный практикум по технологии сахара (стр. 5 )

В процессе переработки сахарной свеклы, особенно на стадии дефекации в сильно щелочной среде, моносахариды разлагаются с образованием темноокрашенных продуктов и ряда органических кислот, дающих с известью растворимые и нерастворимые кальциевые соли. Продукты распада редуцирующих веществ, вступая в реакцию с соединениями, содержащими аминогруппу (амиды, аминокислоты), образуют сильноокрашенные соединения (меланоидины), что обуславливает нарастание цветности соков и сиропов на выпарной установке.

Определение содержания редуцирующих веществ в сырье и продуктах сахарного производства осуществляют классическим методом с реактивом Мюллера. Этот метод является видоизмененным и улучшенным по сравнению с методом Офнера. Щелочность реактива Мюллера и концентрация сульфата меди выше, чем в реактиве Офнера, что улучшает условия определения редуцирующих веществ в продуктах с их высоким содержанием, например, в мелассе.

Применение для подкисления уксусной или винной кислот взамен соляной предотвращает посинение оттитрованной жидкости, что позволяет легко устанавливать момент завершения титрования.

Нагревание в этом методе выполняется при строгой постоянной температуре в кипящей водяной бане, что исключает один из главных источников ошибок анализа по методу Офнера. При этом условия анализа в классическом методе подобраны так, чтобы при достаточной скорости процесса окисление сахарозы было минимальным.

Цель анализа – оценить качество сырья и технологии его переработки по содержанию в продуктах редуцирующих веществ.

Принцип метода анализа основан на том, что в щелочной среде, создаваемой реактивом Мюллера, ионы Cu2+ окисляют моносахариды (редуцирующие вещества), восстанавливаясь до Cu+ и образуя в растворе закись меди (гемиоксид меди) Cu2O

C6H12O6 + Cu (OH)2 Û Cu2O + C6H12O7 +2H2O.

глюкоза глюконовая

кислота

Для определения количества образующейся закиси меди, соответствующей содержанию редуцирующих веществ, ее предварительно растворяют уксусной кислотой Сu2O + 2CH3COOH = 2CH3COOCu + H2O и оттитровывают раствором йода. При этом происходит окисление Cu+ до Cu2+

2CH3COOCu + I2 Û (CH3COO)2 Cu + CuI2.

Эта реакция обратима, но в присутствии избытка йода равновесие сдвинуто вправо. Избыток йода, не вошедшего в реакцию окисления меди, определяют титрованием гипосульфитом (тиосульфатом) натрия

I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6.

1 см3 1/30 н. (0,0333 н.) раствора йода соответствует 0,001 г редуцирующих веществ.

Реактивы:

- 25%-ный нейтральный раствор уксуснокислого свинца (250 г в 1 дм3);

- 10%-ный раствор Na2CO3 (100 г Na2CO3 в 1 дм3 дистиллированной воды);

- медьсодержащий реактив (реактив Мюллера) содержит в 1 дм3 35 г CuSO4 ×H2O, 68 г Na2CO3 и 173 г сегнетовой соли;

- раствор йода 1/30 н.(0,0333 н.) (4,231 г I2 и 7 г KI на 1 дм3);

- раствор гипосульфита 1/30 н.(0,0333 н.) (8,3 г Na2S2O3×5H2O на 1 дм3);

- раствор 5 н. уксусной или винной кислоты (300 г ледяной уксусной или 375 г винной кислоты на 1 дм3).

Индикаторы:

- фенолфталеин (1%-ный раствор);

- 0,5%-ный раствор крахмала.

Приборы и материалы:

- технические весы;

- водяная баня;

- бюретка для титрования;

- пипетка: 50 см3.

3.1. Определение содержания редуцирующих веществ в свекле классическим методом

Ход определения

Навеску свекловичной кашки 51,23 г помещают в колбу вместимостью 200 см3, осветляют 8-10 см3 нейтрального раствора уксуснокислого свинца, доливают до метки и помещают в водяную баню на полчаса при температуре 75 ºС. После охлаждения и доведения до отметки фильтруют.

100 см3 фильтрата помещают в колбу вместимостью 200 см3 и, добавив 2-3 капли раствора фенолфталеина, удаляют избыток свинца 10%-ным раствором Na2CO3 (до появления светло-розовой окраски). Затем доливают до метки водой, хорошо взбалтывают и фильтруют. Из фильтрата отбирают 50 см3, соответствующих 6,5 г свеклы, помещают в коническую колбу на 300 см3, нейтрализуют разбавленной уксусной кислотой до обесцвечивания фенолфталеина, доводят его объем до 100 см3 дистиллированной водой, добавляют 10 см3 реактива Мюллера и помещают колбу на 10 мин в кипящую водяную баню. Размер водяной бани и ее нагрев должны быть подобраны так, чтобы кипение не прерывалось при помещении в нее колбы. При этом находящийся в колбе раствор должен быть на 2-3 см ниже уровня воды в бане. Колба не должна касаться дна бани и поэтому ее следует соответствующим образом закрепить или установить на специальную подставку. После кипячения раствор должен иметь голубую или зеленоватую окраску. В противном случае анализ считается испорченным, и его повторяют с меньшим количеством фильтрата (20, 10 см3 и т. д.).

Затем колбу охлаждают под струей холодной воды до комнатной температуры, не взбалтывая содержимого, и добавляют 5 см3 раствора уксусной или винной кислоты, 20 см3 0,0333 н. раствора йода (или более), так, чтобы он был в избытке, перемешивают вращательным движением колбы, закрывают пробкой и выдерживают 2 мин. Затем прибавляют 5 см3 раствора крахмала и оттитровывают избыток йода 0,0333 н. раствором гипосульфита.

Аналогичное титрование выполняют с 50 см3 фильтрата без предварительного нагревания – на холоду (глухой опыт).

Объем израсходованного гипосульфита вычитают из прибавленного йода и таким образом определяют количество йодного раствора, вступившего в реакцию. Из него вычитывают 0,2 см3 как поправку на восстановление, производимое 10 см3 реактива Мюллера, по 0,2 см3 на каждый грамм присутствующей в навеске сахарозы, и количество см3 йодного раствора, пошедшего на глухой опыт.

Поправку на восстановление, производимое 10 см3 реактива Мюллера, следует проверить после его изготовления один раз на глухом опыте, производимом точно так, как описано выше, но на чистой воде.

Содержание редуцирующих веществ определяют из расчета, что 1 см3 0,0333 н. йода соответствует 1 мг редуцирующих веществ.

Пример. На оттитровывание избытка йода израсходовано 12,4 см3 раствора гипосульфита. Расход йодного раствора, вступившего в реакцию, равен 20-12,4=7,6 см3. Количество сахарозы в 6,5 г свеклы при сахаристости свеклы 18,5 % составляет

.

Поправка на редуцирующую способность 10 см3 реактива Мюллера равна 0,2 см3 раствора йода и на глухой опыт – 0,2 см3.

Окончательный расход йодного раствора будет равен

7,6- 0,2 – 0,2 - 0,2 = 7,0 см3, что соответствует содержанию редуцирующих веществ (РВ) в количестве

к массе свеклы.

3.2. Определение содержания редуцирующих веществ в диффузионном соке

Ход определения

Навеску массой 50 г диффузионного сока помещают в колбу вместимостью 250 см3, осветляют 6 см3 раствора нейтрального уксуснокислого свинца, доливают дистиллированной водой до метки, взбалтывают и фильтруют. Отбирают пипеткой 100 см3 фильтрата в колбу на 200 см3, удаляют из него избыток ионов свинца введением раствора соды (до слабо-розового окрашивания на фенолфталеин), доливают до метки, взбалтывают и фильтруют.

Из полученного таким образом фильтрата отбирают 50 см3, соответствующих 5 г сока, и переводят в коническую колбу.

Дальнейшие анализы проводят в соответствии с методикой определения редуцирующих веществ в свекле.

При большом содержании редуцирующих веществ берут меньше фильтрата, но его общий объем доводят дистиллированной водой также до 50 см3.

3.3. Определение содержания редуцирующих веществ в соке II сатурации и сиропе

Ход определения

Определение ведут так же, как при определении редуцирующих веществ в диффузионном соке. Навеска сока II сатурации должна составлять 100 г, а сиропа – 50 г.

3.4. Определение содержания редуцирующих веществ в сахаре - песке и сахаре – рафинаде

Ход определения

Содержание редуцирующих веществ в сахаре-песке и сахаре-рафинаде определяют согласно ГОСТ 12575 – 81 (см. лабораторную работу № 4)

3.5. Определение содержания редуцирующих веществ в мелассе сахарного и сахарорафинадного производств

Ход определения

10 г свекловичной мелассы переводят в колбу на 100 см3, осветляют 10 см3 нейтрального уксуснокислого свинца (250 г в 1 дм3), доливают до отметки, взбалтывают и после двух - трехминутного стояния фильтруют. Отбирают 50 см3 фильтрата в колбу вместимостью 100 см3, прибавляют несколько капель раствора фенолфталеина и 10%-ного раствора соды до щелочной реакции, доливают до отметки дистиллированной водой, перемешивают и фильтруют. Из фильтрата отбирают 20 см3, соответствующих 1 г мелассы, помещают в коническую колбу с плоским дном вместимостью 300 см3. Содержимое колбы нейтрализуют разбавленной уксусной кислотой (при индикаторе фенолфталеине), доводят дистиллированной водой до 100 см3 и, добавив 10 см3 реактива Мюллера, помещают на 10 мин в кипящую водяную баню. При этом должны быть соблюдены условия, указанные при определении редуцирующих веществ в свекле.

После десятиминутного кипячения колбу вынимают из бани и, не взбалтывая, быстро охлаждают до комнатной температуры под струей холодной воды.

Раствор должен иметь голубоватую или зеленоватую окраску. Наличие желтой окраски раствора свидетельствует о недостаточном количестве реактива Мюллера. Опыт повторяют с меньшим количеством фильтрата. После охлаждения добавляют 5 см3 раствора уксусной или винной кислоты и избыток 0,0333 н. раствора йода (20 – 40 см3, в зависимости от количества выделившегося Cu2O). После этого колбу закрывают, перемешивая ее содержимое время от времени вращательным движением. Через 2 мин прибавляют в качестве индикатора 5 см3 0,5%-ного раствора крахмала и титруют 0,0333 н. раствором гипосульфита.

Аналогично, но без подогрева, титруют 20 см3 фильтрата, добавив, согласно методике воду и реактивы (глухой опыт).

Объем израсходованного гипосульфита вычитают из прибавленного йода и, таким образом определяют количество йодного раствора, вступившего в реакцию. Из него вычитают 0,2 см3 как поправку на восстановление, произведенное 1 г сахарозы, содержащейся в 2 г мелассы, 0,2 см3 - на редуцирующую способность 10 см3 реактива Мюллера (эту величину следует проверить один раз, как описано выше, но на чистой воде) и поправку на глухой опыт.