Определение рН вина, сока (активной кислотности)

Определение кислотности вин и соков потенциометрическим методом имеет важное значение для пищевой технологии.

По величинам общей (титруемой) и активной кислотности на всех этапах производства можно судить о качестве сырья и продукции, ре­жиме ее хранения.

Все кислоты в водных растворах распадаются (диссоциируют) на ионы водорода и кислотного остатка. Так сильные кислоты (Н₂SO₄, HCl) диссоциируют почти полностью с высокой степенью диссоциации, а слабые (винная, лимонная, яблочная, уксусная и др.) в очень ма­лой степени, чаще выражаемой константой диссоциации.

Для сильных кислот в водных растворах диссоциация практически необратима:

HCl H⁺ + Cl^-

или

Н₂О + Н⁺ Н₃О⁺

α (степень диссоциации) = число распавшихся молекул ×100

общее число молекул (в %)

 

Для слабых кислот диссоциация обратима (равновесие):

СН₃СООН Н⁺ + СН₃СОО ^–

К _{СН3СООН} = [Н⁺] × [СН₃СОО ^–]

[СН₃СООН] = 1,7 × 10^-5

 

В отличие от общей титруемой кислотности, обусловливаемой совместным присутствием сильных и слабых кислот в вине, соке, активная кислотность выражается концентрацией лишь сильных диссоциированных кислот и определяется непосредственно как рН объекта.

В свою очередь, рН раствора отражает не всю номинальную кон­центрацию растворенных сильных кислот "С_н+", а лишь концентрацию их подвижных ионов "Н⁺" "α _Н", называют активной.

Поэтому активная концентрация сильных кислот, выражаемая рН, оказывает влияние на степень кислотности ("силу кислотного вкуса") вина и соков гораздо больше, чем даже высокое содержание слабых кислот.

Из слабых кислот (лимонная, яблочная и др.) наибольшей кислотностью обладает винная кислота.

рН вина, выражающий его активную кислотность, определяют по по­казаниям потенциометра (рН-метра), иономера.

Потенциометр включен в общую схему с электродами стеклянным (I рода) и хлорсеребрянным (II рода), погружаемыми в образец иссле­дуемого вина.

 

Выполнение работы

Приборы: Потенциометр (рН-метр), иономер, электроды - хлорсеребряный (сравнения) и стеклянный (индикаторный).

Посуда: I. Стаканчик на 50 см³.

II. Мерный цилиндр на 50 см³.

Реактивы: буферный раствор, рН = 4,01.

Подготовка прибора

Включают рН-метр тумблером в электросеть и после 30 мин прог­ревания настраивают шкалу рН (верхняя шкала прибора) по буферному раствору с рН около 4 (для кислотного диапазона).

Техника определения

Электроды промывают дистиллированной водой, следы ее удаляют фильтровальной бумагой и погружают электроды в стакан на 50 см³ со стандартным буферным раствором; переключатель "Виды работ" ус­танавливают в положение "рН", переключатель пределов измерения устанавливают на диапазон рН 2-6.

Рукояткой "Настройка по буферному раствору" устанавливают стрелку шкалы на значение рН стандартного буферного раствора, (например, рН = 4,01) и проверяют устойчивость показаний в диапазоне 2÷14 рН.

Затем выливают буферный раствор, промывают электроды и стакан дистиллированной водой, ополаскивают их образцом исследуемого вина,.наливают 25 см³ вина в стакан и погружают электроды. Вначале уста­навливают переключателем пределов измерения широкий диапазон из­мерения рН 2-14, приблизительно оценивают значение рН по показаниям стрелки и после установки переключателем узкого диапазона рН 2-6 фиксируют точное значение рН.

Работа № 9.2.

Потенциометрическое определение титруемой кислотности вина (сока)

Величина титруемой кислотности вина, соков, плодов и ягод зави­сит от общего содержания в них свободных сильных и слабых кислот и их кислых солей. Такая кислотность определяется титрованием щелочью образца вина, сока, водной вытяжки плодов (ягод), либо с помощью индикатора (визуально), либо потенциометрически.

Потенциометрический метод позволяет титровать и устанавливать точку эквивалентности даже сильно окрашенных: объектов (вин, соков), когда применение обычных кислотно-основных индикаторов (фенолфталеина, метилоранжа к др.) невозможно. Благодаря этому потенциометрический метод получает все более широкое применение в заводских аналитических лабораториях.

При титровании щелочью кислот вина (сока) происходит как кислот­но-основное взаимодействие (увеличение рН вина), так и окислительно-восстановительные реакции (восстановление вина и уменьшение его по­тенциала).

Рис. 8 Кривые титрования кислот вина (сока).

 

Каждую из этих реакций можно выразить графически в виде соответствующей кривой титрования – кривой изменения рН или кривой изменения потенциала Е.

 

Точки эквивалентности каждой из них, лежащие на серединах скачков титрования, при пересечении кривых совмещаются в одну, что и соответствует практическим результатам (см. рис.8).

Действительно, независимо от метода фиксации точки эквивалентности, ее положение относительно оси абсцисс должно быть неизменно, т.к. на нейтрализацию кислот исследуемого образца затрачивается строго определенный объем титранта (щелочи).

Измерение потенциометром либо значений Е, либо значений рН и последующее графическое построение любой из двух кривых приводит к нахождению точки эквивалентности и объема израсходованной щелочи (см. рис.8).

По найденному объему щелочи рассчитывают по правилу эквивалентов концентрацию кислот в объекте, а затем и общую кислотность.

Применение хингидронного электрода дает возможность измерять более широкий диапазон значений Е, что повышает точность графическо­го определения объема титранта, а значит и общего результата.

Титруемую кислотность вин выражают либо в г/дм³ (промилле) в пересчете на винную кислоту, либо в г-экв/дм³ всех кислот вина, в том числе органических.

Значение потенциала вина в ходе его титрования порциями щелочи определяют по показаниям нижней шкалы потенциометра (милливольтмет­ра) ЛПУ - 01.

Выполнение работы

Потенциометр включен в общую электросхему с электродами - хингидронннм (I рода) и хлорсеребряным (II рода), погруженными в обра­зец исследуемого вина, помещенный на магнитную мешалку. На отдель­ном штативе закреплена бюретка с 0,1 н.раствором щелочи для титро­вания вина.

Приборы:

1. Потенциометр ЛЛУ-01, электроды - хлорсеребряный (сравнения), хингидронный (индикаторный).

2. Электромагнитная мешалка.

Реактивы:

0,1 н.водный раствор NаОН.

Посуда:

I. Стакан для титрования на 150 см³

2. Мерный цилиндр на 50 см³

3. Пипетка на 10 см³

4. Бюретка на 25 см³ или на 50 см³

Техника определения

В стакан для титрования отмеряют пипеткой 10 см³ вина (сока), 50 см³ дистиллированной воды и раствор нагревают до кипения для удаления углекислоты во избежание повышенного расхода щелочи на титрование.

Охладив раствор, опускают в стакан мешалку для перемешивания, добавляют туда на кончике ножа хингидрон, опускают электроды и ставят стакан на магнитную мешалку; включают последнюю и приступают к титрованию вина (сока) 0,1 н раствором NаОН, приливая его из бюретки по 0,5 см³. После каждого прибавления порции щелочи для выравнивания концентрации раствор перемешивают в течение 0,5 мин., после чего снимают показания прибора в мВ. После резкого скачка потенциала добавляют еще несколько порций раствора NаОНпо I см³ и ведут титрование до показания прибора 200 мВ.

Результаты титрования вносят в таблицу 1.

Таблица 1

Данные для построения кривой титрования в координатах Е-V

V – объем щелочи (см³)

Е – показания прибора (мВ)

 

По полученным данным строят кривую титрования (рис.7.) в следующих координатах: на оси ординат откладывается разность потенциалов в мВ, а на оси абсцисс число см³ раствора NаОН (его получают путем суммирования отдельных порций по 0,2 см³). Примерный вид кривой потенциометрического титрования приведен на рис.7.

Количество см³ щелочи, пошедшее на титрование, определяется гра­фически.

Для этого к кривой титрования в точках перегиба А и Б строят касательные, параллельные друг другу. Восстанавливают между ними перпендикуляр ВБ находят его середину (точка Е) и проводят через нее прямую, параллельную двум касательным, до пересечения с кривой-титрования в точке D. Из точки D опускают перпендикуляр DМ на ось абсцисс. Отрезок прямой СМ равен количеству см³ щелочи, пошедшей на титрование.

Расчет

Так как I см³ 0,1н раствора щелочи соответствует 0,0075 г винной кислоты, то титруемая кислотность рассчитывается по формуле:

А = 0,75× а × в,

где А - содержание винной кислоты, г/дм³;

а - количество см³ 0,1 н раствора щелочи, пошедшее на титрование

10 см³ вина (по графику);

в - поправочный коэффициент к величине нормальности щелочи (в случае точно 0,1 н раствора в = 1).

При выражении результатов определения в г-экв/дм³ кислотность вычисляется по формуле:

В = 0,0001 × а × в × 100 = 0,01× а × в.

 

Рис.7 Кривая потенциометрического титрования кислот вина (сока).

где ВВ₁ и ГГ₁ – касательные к точкам перегиба кривой.

Подготовка прибора

Включают прибор в электросеть, переключатель «Виды работ» устанавливают в положение 200÷ +1400 МВ и после 30 мин прогревания приступают к титрованию вина.

 

ИОНОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА

Ионометрический метод анализа основан на прямом измерении электродвижущей силы (ЭДС) в системе, зависящей от концентрации потенциалопределяющего иона и относится к потенциометрическим методам анализа.

Ионоселективным электродом (ИСЭ) называется электрод, потенциал которого определяется преимущественно активностью одного единственного иона и слабо зависит от активности других, мешающих ионов.

Чувствительным элементом любого электрода является селективная мембрана, разность потенциалов (концентрационная разность потенциалов) по обе стороны которой линейно зависит от логарифма активности потенциалопределяющего иона в соответствии с уравнением Нернста. Конструктивно ИСЭ подобны рН – электродам.

Широкое применение при анализе пищевых продуктов получил нитрат-селектиновый электрод. Токсичность нитратов вызвана тем, что в живом организме нитраты превращаются в нитриты, которые способны взаимодействовать с гемоглабином крови, превращая его в неактивную форму метагемоглабина.

 

РАБОТА № 10