Анализ этилового спирта. Часть 1

Цель работы: изучить методики определения основных физико-химических показателей качества спирта этилового ректификованного, спирта-сырца, спирта этилового питьевого 95 %-го.

Аппаратура и реактивы:

- лабораторная посуда, пипетки;

- набор ареометров, пикнометры;

- -электроплитка, термометр на 150 ⁰С;

- 0,1 н раствор гидроксида натрия;

- концентрированная серная кислота;

- анилин, ледяная уксусная кислота;

- основной раствор КMnO₄;

- дистиллированная вода;

- титровальная установка.

 

Задание 1 По лекциям, справочной и нормативной литературе изучить требования, предъявляемые к качеству этилового спирта из пищевого сырья [2-12]

Этиловый спирт выделяют из бражки путем перегонки его на брагоректификационном аппарате. Полученный продукт с объемной долей спирта около 90%, со своеобразным запахом и вкусом носит название спирта этилового-сырца, так как содержит в большом количестве раз­личные примеси (альдегиды, эфиры, высшие спирты, кислоты). Кроме летучих примесей в спирте-сырце находятся азотсодержащие вещества (амины, аминокислоты, аммиак), серосодержащие (сероводород, серни­стый ангидрид, сульфокислоты). Могут присутствовать карбоновые соединения (следы кротонового альдегида и акролеина), терпены.

Содержание летучих примесей, сопутствующих спирту-сырцу, за­висит от сырья, использованного для его производства.

Спирт-сырец предназначается для изготовления этилового ректифи­кованного спирта путем освобождения от избытка примесей. Полученный этиловый ректификованный спирт с содержанием воды около 4% и с не­большим количеством примесей представляет собой бесцветную прозрачную жидкость без посторонних частиц, с запахом, характерным для конкретного наименования этилового ректификованного спирта, выработанного из пищевого сырья, без привкуса и запаха посторонних веществ.

В зависимости от количественного содержания примесей в этиловом ректификованном спирте различают следующие его сорта: «Альфа», «Люкс», «Экстра», «Базис», высшей очистки и 1-го сорта.

Качество этилового ректификованного спирта должно соответст­вовать требованиям действующего ГОСТ Р 51652-2000 «Спирт этило­вый ректификованный из пищевого сырья. Технические условия».

Качество спирта этилового-сырца должно соответствовать требо­ваниям действующего ГОСТ Р 52193-2003 «Спирт этиловый-сырец из пищевого сырья. Технические условия».

Качество спирта этилового питьевого должно соответствовать тре­бованиям действующего ГОСТ Р 51723-2001 «Спирт этиловый питьевой 95%-ный. Технические условия».

Отбор проб

Анализ качества спирта проводят в объединенной пробе.

Объединенную пробу спирта составляют из точечных проб, отби­раемых несколько раз пробоотборником равными порциями из верхнего, среднего и нижнего слоев цистерны. Объем точечных проб должен быть не менее 0,2 дм³. Точечные пробы спирта помещают в чистую стеклян­ную емкость, ополоснутую тем же спиртом, и тщательно перемешивают.

Объем объединенной пробы должен быть не менее 2,0 дм³. Пробу разливают в четыре чистые бутылки вместимостью 0,5 дм³, предвари­тельно ополоснутые тем же спиртом, и закрывают плотно пригнанными, с прокладкой из пергаментной бумаги корковыми или полиэтиленовы­ми пробками.

Две бутылки с объединенной пробой опечатывают сургучной печа­тью или пломбируют и сохраняют до окончания срока реализации спир­та для проведения анализов в случае разногласий в оценке качества.

Две оставшиеся бутылки с частью объединенной пробы спирта ис­пользуют для проведения физико-химического и органолептического анализов.

 

При выполнении лабораторной работы подгруппа делится на бригады, каждая из которых анализирует разные образцы этилового спирта из пищевого сырья.

 

Задание 2 Определение объемной доли этилового спирта (концентрации)

Объемную долю этилового спирта определяют ареометрическим или пикнометрическим методами согласно действующему ГОСТ 3639-79 «Растворы водно-спиртовые. Методы определения концентрации этилового спирта».

Допускается определять объемную долю этилового спирта с применением автоматических электронных приборов, включенных в Госу­дарственный реестр средств измерений.

 

Задание 3 Определение чистоты

Метод основан на реакции окисления посторонних или избыточно­го количества сопутствующих органических примесей в ректификован­ном спирте (альдегидов, эфиров, высших спиртов, кислот) концентриро­ванной серной кислотой. Чем больше содержится этих примесей в спир­те, тем интенсивнее окрашивается смесь спирта с кислотой. При отсут­ствии посторонних примесей или при содержании сопутствующих при­месей, не превышающем нормативное количество, реакционная смесь остается бесцветной.

Проведение анализа

10 см³ анализируемого спирта помещают в мерную колбу вмести­мостью 50 см³ и быстро, в три-четыре приема при постоянном помеши­вании добавляют 10 см³ концентрированной серной кислоты особой чистоты. Полученную смесь тотчас же нагревают на электроплитке при постоянном вращении колбы до тех пор, пока не появятся пузырьки, выходящие на поверхность жидкости с образованием пены. Этот про­цесс должен длиться 30-40 с с момента начала нагревания. Для этого открытая площадь обогреваемой части электроплитки должна быть около 3 см², а остальная обогреваемая часть покрыта асбестом.

Содержимое колбы охлаждают, переливают в пробирку с пришли­фованной пробкой и сравнивают окраску смеси с окраской спирта, а затем с окраской серной кислоты, которые помещены в аналогичные пробирки в равных количествах.

Результат анализа считают положительным, если окраска смеси совпадает с окраской испытуемого спирта и серной кислоты при про­смотре сверху вниз в направлении оси пробирки на белом фоне при дневном свете или освещении лампами дневного света.

 

Задание 4 Определение наличия фурфурола

Фурфурол образуется во время перегонки бражки в результате подгорания клетчатки или воздействия на нее кислот.

Обладая высокой температурой кипения (160-162 °С), фурфурол при ректификации спирта собирается в основном в хвостовых погонах, фурфурол является самой вредной для организма примесью спирта.

Метод определения основан на реакции взаимодействия фурфурола с анилином в присутствии ледяной уксусной кислоты с образованием окрашенных растворов.

Проба на фурфурол определяется в ректификованном спирте, по­лученном из зерно-картофельного сырья, согласно действующему ГОСТ Р 51710-2001 «Спирт этиловый. Метод определения фурфурола» В ректификованном спирте, полученном из сахаросодержащего сырья, также в спирте-сырце проба на фурфурол не определяется.

Проведение анализа

В пробирку вместимостью 25 см³ с пришлифованной пробкой по­мешают 10 см³анализируемого спирта, добавляют 0.5 см³ свежеперегнанного анилина и 2 см³ ледяной уксусной кислоты. Пробирку закры­вают пробкой, ее содержимое перемешивают и выдерживают при ком­натной температуре 20 мин.

Если в течение 20 мин раствор остается бесцветным, то он не со­держит фурфурола. Появление светло-розового окрашивания указывает на наличие фурфурола.

 

Задание 5 Определение окисляемости

Проба на окисляемость основана на раскислении перманганата ка­лия некоторыми примесями, содержащимися в спирте, вследствие чего изменяется окраска раствора. Проба с КМп0₄ наиболее чувствительна к непредельным альдегидам (акролеину и кротоновому альдегиду), при­сутствие которых в спирте даже в минимальных концентрациях ускоря­ет реакцию раскисления в несколько раз.

Подготовка к анализу

Раствор перманганата калия массовой концентрации 0,02 г/100 см³ готовят из основного раствора перманганата калия.

Основной раствор перманганата калия: навеску перманганата ка­лия массой (10,000±0,001) г. взвешенную на лабораторных весах высо­кого класса точности, переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм³, приливают около 500 см³ бидистиллированной воды (или свежепрокипяченной и охлажденной дистиллированной воды) и содержимое колбы помешивают до полного растворения навески. Объем раствора доводят до метки бидистиллированной или свежепрокиняченной дистиллиро­ванной водой при температуре (20±0,2)°С, перемешивают и выдержи­вают в темном месте в течение суток.

Рабочий раствор перманганата калия массовой концентрации 0,02 г/100 см³ готовят из основного раствора: в мерную колбу вмести­мостью 100 см' помешают 2 см³ основного раствора перманганата ка­лия, доводят объем до метки бидистиллированной или свежепрокипяченной и охлажденной дистиллированной водой при температуре (20±0,2) °С и перемешивают.

Перед использованием полученного раствора проводят проверку его концентрации по раствору щавелевой кислоты концентрации 0,01 моль/дм³. Для этого в коническую колбу вместимостью 100 см³ вносят 40-50 см³ бидистиллированной воды, приливают 10 см³ раствора щавелевой ки­слоты концентрации 0.01 моль/дм³ и 5 см³ серной кислоты, разбавлен­ной в соотношении 1:4. Раствор перемешивают, нагревают до темпера­туры (60+5) °С, титруют рабочим раствором перманганата калия до сла­бо-розовой окраски, не исчезающей при нагревании.

На титрование должно быть израсходовано 15,8 см³ рабочего рас­твора марганцовокислого калия массовой концентрации 0.020 г/100 см³.

Если расход раствора марганцовокислого калия меньше или боль­ше указанного объема, то концентрацию раствора корректируют, добав­ляя необходимое количество основного раствора марганцовокислого калия или бидистиллированной воды соответственно.

Пример. Проверяем концентрацию рабочего раствора пермангана­та калия. На титрование 10 см³ раствора щавелевой кислоты молярной концентрации 0,01 моль/дм³ израсходовали 16,3 см³ раствора перманга­ната калия массовой концентрации 0,02 г/100 см³ вместо 15,8 см³.

15,8 см³ раствора перманганата калия массовой концентрации 0,02 г/100 см³ содержат 0,00316 г КМп0₄, а 16,3 см³ раствора будет содержать 0,00316·16,3/15,8 = 0,00326 г. КМп0₄.

Следовательно, для получения раствора надлежащей концентрации

не хватает 0,00326 - 0,003 16 = 0,0001 или 0,0001·1000/16,3=0,00613 г/дм³.

Таким образом, для получения раствора надлежащей концентрации

следует добавить 0,00613/0,00316= 1,94 см³ основного раствора перманганата калия молярной концентрации 0,1 моль/дм³.

Проведение анализа

В цилиндр вместимостью 50 см³ с пришлифованной пробкой нали­вают до метки анализируемый спирт. Цилиндр со спиртом погружают в водяную баню с постоянно поддерживаемой температурой (20±0,2) °С с та­ким расчетом, чтобы уровень воды превышал уровень спирта в цилиндре, и выдерживают не менее 10 мин, чтобы спирт принял температуру (20+0,2) °С. Затем к спирту приливают 1 см³ раствора перманганата калия массовой концентрации 0,020 г/100 см³, закрывают цилиндр пробкой, со­держимое перемешивают и снова погружают в водяную баню с температу­рой (20+0,2) °С.

Цилиндр с содержимым выдерживают в бане до тех пор, пока красно-фиолетовая окраска смеси, постепенно изменяясь, не достигнет окраски эталона.

После этого цилиндр вынимают из водяной бани и сравнивают ок­раску анализируемого спирта с окраской эталона, помещенного в ци­линдр одинакового размера и качества стекла. Сравнение проводят пу­тем просмотра через толщу раствора сверху вниз. Время совпадения окраски принимают за окончание реакции окисления и выражают в ми­нутах. Полученный результат не должен быть ниже нормативного зна­чения, приведенного в ГОСТ Р 51652-2000 «Спирт этило­вый ректификованный из пищевого сырья. Технические условия».

Задание 6 Сделать выводы по проделанной работе, ответить на контрольные вопросы

Вопросы для контроля:

1. Назовите требования, предъявляемые к качеству спирта-сырца, спирта этилового ректификованного из пищевого сырья,

2. Назовите сорта спирта этилового ректификованного. В чем состоят этих сортов?

3. Расскажите, что характеризует показатель окисляемости спирта и как он определяется.

4. Какие существуют методы определения содержания этилового спирта в водно-спиртовых растворах?

5. Каким образом определяется наличие фурфурола в спирте?

 

 

Лабораторная работа №8