ĆWICZENIE NR 4 Ocena jakościowa destylatów – praktyka 1

ĆWICZENIE NR 4
Ocena jakościowa destylatów – praktyka
ĆWICZENIA LABORATORYJNE
Ocena jakościowa destylatów
Zapoznanie się z jakością i rodzajami zanieczyszczeń roztworów etanolowych
pochodzących z różnych surowców rolniczych.
1. Zawartość ekstraktu
Określenie zawartości ekstraktu pozornego
Zacier odfermentowany przesączyć do cylindra Nesslera i usunąć CO2 poprzez mocne
wstrząsanie zawartości. Następnie ustalić temperaturę pomiaru (20C), powoli zanurzyć
areometr Brixa i odczytać (menisk górny) zawartość ekstraktu [Bx].
Określenie zawartości ekstraktu rzeczywistego
Odmierzyć dokładnie pipetą 50 ml przefiltrowanego zacieru odfermentowanego (20C),
przenieść ilościowo do kolby destylacyjnej o pojemności 250 ml, dodać 50 ml wody
destylowanej i zmontować zestaw do destylacji prostej. Destylację prowadzić do momentu
odebrania dokładnie 50 ml destylatu (kolba miarowa). Próbę w kolbie pozostawić do
oznaczania zawartości etanolu. Pozostałość po destylacji przenieść ilościowo do kolby
miarowej o pojemności 50 ml, dopełnić wodą destylowaną do kreski, wymieszać,
doprowadzić temperaturę do 20C i zmierzyć zawartość ekstraktu za pomocą refraktometru
[Bx].
2. Oznaczanie kwasowości
Odmierzyć
do
zlewki
20
ml
przesączonego
zacieru.
Próbę
miareczkować
potencjometrycznie 1M NaOH do momentu pełnego zobojętnienia. Ilość ml 1M NaOH
zużyta do zmiareczkowania wyraża kwasowość zacieru w stopniach Delbrücka [D].
3. Oznaczanie zawartości etanolu
Destylat w kolbie miarowej uzyskany w poprzednim ćwiczeniu przenieść na pryzmat
refraktometru Abbego odczytać współczynnik refrakcji i z odpowiednich tablic zawartość
alkoholu w % obj.
1
Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej
www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt
ĆWICZENIE NR 4
Ocena jakościowa destylatów – praktyka
4. Otrzymywanie destylatu rolniczego
Pozostałą część zacieru oddestylować tak, aby uzyskać spirytus o mocy około 40% obj.
Podczas destylacji mierzyć temperaturę par alkoholu.
Ocena jakościowa spirytusów
5. Oznaczanie zawartości alkoholu etylowego (metoda z użyciem piknometru)
Czysty i suchy piknometr zważyć na wadze analitycznej (z dokładnością do czwartego
miejsca po przecinku), następnie napełnić go wodą destylowaną o temperaturze 20C,
dokładnie wytrzeć do sucha i wstawić do termostatu (20C). Po ustaleniu temperatury
wewnątrz cieczy piknometr dopełnić, wytrzeć do sucha i zważyć na wadze analitycznej
(0,0001 g). Po opróżnieniu piknometr przepłukać badanym roztworem, napełnić (badany
roztwór o temperaturze 20C) i ponownie zważyć na wadze analitycznej po wcześniejszym
termostatowaniu i wytarciu. Na podstawie uzyskanych wyników oznaczyć gęstość
analizowanej próby (d) wg zależności:
d
m1  m 0  A
m2  m0  A
m0 – masa piknometru pustego [g],
m1 – masa piknometru z badaną próbą [g],
m2 – masa piknometru z wodą [g],
A – poprawka na ważenie w powietrzu, która jest równa 0,0012 (m2 – m0), przy czym 0,0012
to gęstość powietrza.
Zawartość alkoholu etylowego odczytać z odpowiednich tablic alkoholometrycznych i
wyrazić w [% obj.].
6.
Oznaczanie czasu odbarwiania roztworu manganianu(VII) potasu – próba Langa
Oznaczenie jest wskaźnikiem ogólnej czystości spirytusu pod względem zawartości
związków redukujących.
Metoda polega na reakcji związków redukujących zawartych w badanej próbie z
roztworem manganianu(VII) potasu i pomiarze czasu, w którym następuje zrównanie barwy
badanej próby z barwą wzorca.
Do probówki o pojemności 15–20 ml wprowadzić 10 ml badanej próby i termostatować
przez 15 min w łaźni wodnej o temperaturze 20C. Następnie dodać 1 ml manganianu(VII)
2
Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej
www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt
ĆWICZENIE NR 4
Ocena jakościowa destylatów – praktyka
potasu (0,2 g/l), zamknąć probówkę korkiem, wymieszać zawartość i ponownie wstawić do
łaźni wodnej. Równocześnie do innej probówki wprowadzić próbę wzorcową [mieszanina
wodnych roztworów chlorku kobaltu(II) i chlorowodorku żelaza(III)], umieścić w łaźni
wodnej i odnotować czas.
Obserwować na białym tle zmianę zabarwienia roztworu. Czas zrównania się barwy
próby badanej z barwą roztworu wzorcowego przyjąć jako koniec oznaczenia [min.].
7.
Oznaczanie
zawartości
metanolu
(metoda
kolorymetryczna
z
kwasem
chromotropowym)
Oznaczenie polega na utlenieniu alkoholu metylowego do aldehydu mrówkowego przy
udziale KMnO4 (A), a następnie reakcji (B) aldehydu z kwasem chromotropowym (1).
Dochodzi do sprzężenia dwóch cząsteczek tego kwasu z aldehydem mrówkowym (2) i
utlenienia z wytworzeniem barwnego kompleksu (3), którego intensywności zabarwienia
ocenia się fotometrycznie.
3 CH3OH + 2 KMnO4
3 HCHO + 2 MnO2 +
SO3 -
2
+ HCHO
HO
HO3S
SO3H
HO
- H2O
HO
OH
CH2
OH
HO
SO3 -
(A)
2 KOH
SO3H
HO3S
(1)
(2)
(B)
+ O2, - H2O
SO3H
HO
HO3S
O
CH
OH
HO
SO3H
HO3S
(3)
3
Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej
www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt
ĆWICZENIE NR 4
Ocena jakościowa destylatów – praktyka
Do oddzielnych probówek ze szlifem wprowadzić po 1 ml badanych prób,
doprowadzonych wcześniej do stężenia dokładnie 5% etanolu, oraz wzorce metanolu o
stężeniach: 0%, 0,002%, 0,004%, 0,006%, 0,008%, 0,010%. Do każdej probówki dodać po
0,5 ml roztworu KMnO4 (30 g/l) w celu utlenienia metanolu do aldehydu mrówkowego,
wymieszać i pozostawić na 15 min. Po tym czasie dodać 0,3 ml dwusiarczanu(IV) sodu
Na2S2O5 (100 g/l), spłukując dokładnie ścianki probówek i starannie wymieszać.
Dwusiarczan(IV) sodu powoduje rozkład i odbarwienie nadmiaru KMnO4 pozostałego w
roztworze. Statyw z probówkami umieścić w łaźni z lodem. Do bezbarwnego roztworu w
probówkach dodać po 5 ml wymrożonego roztworu kwasu chromotropowego, zakryć
korkami i ostrożnie wymieszać. Następnie lekko uchylić korki i wstawić statyw do łaźni
wodnej o temperaturze 70C na 20 min. Po tym czasie szybko schłodzić próby do
temperatury 20C i zmierzyć absorbancję przy długości fali 570 nm. Po wykreśleniu krzywej
wzorcowej z równania regresji dokonać odczytu zawartości metanolu w badanych próbach.
Wynik wyrazić w g metanolu na 100 cm3 spirytusu 100%.
8.
Oznaczanie kwasowości
Oznaczenie polega na zobojętnieniu związków o charakterze kwaśnym obecnych w
badanej próbie przez miareczkowanie mianowanym roztworem wodorotlenku sodu, wobec
fenoloftaleiny.
Odmierzyć pipetą do kolby kulistej (250 ml) 50 ml badanej próby i 50 ml wody
destylowanej, wrzucić kilka kawałków porcelany, połączyć z pionowo ustawioną chłodnicą
kulkową, ustawić w łaźni wodnej i łagodnie ogrzewać przez 0,5 godz. w celu usunięcia CO 2 z
próby. Następnie zabezpieczyć wylot chłodnicy rurką z wapnem sodowanym (wapno
sodowane wiąże CO2 z powietrza, podczas stygnięcia roztworu), szybko schłodzić kolbę i jej
zawartość zmiareczkować 0,1M roztworem NaOH wobec fenoloftaleiny.
UWAGA: Zwartość kolby po miareczkowaniu przeznaczyć do oznaczenia zawartości
estrów.
4
Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej
www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt
ĆWICZENIE NR 4
Ocena jakościowa destylatów – praktyka
Kwasowość spirytusu (x) obliczyć ze wzoru:
x
0,006  a  1000  100
Vp  b

12  a
b
– objętość 0,1M roztworu NaOH zużytego do miareczkowania [cm3],
– moc badanego spirytusu [% obj.],
– objętość próby spirytusu = 50 cm3,
– współczynnik przeliczeniowy NaOH na kwas octowy,
– przeliczenie na 1 dm3,
– przeliczenie na alkohol 100%.
a
b
Vp
0,006
1000
100
9. Oznaczanie zawartości estrów ogółem (metoda miareczkowa)
Oznaczenie polega na zmydleniu estrów za pomocą wodorotlenku sodu i
odmiareczkowaniu jego nadmiaru roztworem kwasu chlorowodorowego.
RCOOR' + NaOH → RCOONa + R'OH
(C)
NaOH + HCl → NaCl + H2O
(D)
Do próby pozostałej z oznaczania kwasowości dodać ściśle określoną ilość (10 ml)
0,1M NaOH. Kolbę podłączyć do chłodnicy zwrotnej i utrzymywać w stanie wrzenia (łaźnia
wodna) przez 1 godz. (następuje zmydlenie estrów zawartych w próbie). Następnie
zabezpieczyć wylot chłodnicy rurką z wapnem sodowanym, ochłodzić kolbę, dodać 10 ml
0,1M roztworu kwasu chlorowodorowego i jego nadmiar odmiareczkować 0,1M NaOH.
Zawartość estrów (x) obliczyć ze wzoru:
x
V
M
0,0088
Vp
1000
100
10.
0,0088  V  1000  100
M  Vp

8,8  V  2
[g/l spirytusu 100%]
M
– objętość 0,1 M NaOH użyta do zmydlania estrów [ml],
– moc spirytusu [% obj.],
– współczynnik przeliczeniowy roztworu NaOH na octan etylu,
– objętość próby spirytusu = 50 ml,
– przeliczenie na 1l,
– przeliczenie na alkohol 100%.
Oznaczanie zawartości fuzli ogółem (metoda kolorymetryczna z odczytem
fotometrycznym)
Oznaczenie polega na reakcji alkoholi fuzlowych z aldehydem salicylowym i kwasem
siarkowym(VI), a następnie fotometrycznym określeniu intensywności barwy powstałego
kompleksu.
5
Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej
www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt
ĆWICZENIE NR 4
Ocena jakościowa destylatów – praktyka
Do oddzielnych kolb stożkowych ze szlifem odmierzyć po 10 ml badanych prób oraz
roztworów wzorcowych 2-metylo-propan-1-olu o określonym zakresie stężeń (0; 0,001;
0,005; 0,01; 0,02; 0,03; 0,05; 0,07; 0,09 g/l) i mocy zbliżonej do mocy badanych prób
(odpowiednie rozcieńczenia). Następnie dodać do każdej kolby 1 ml etanolowego roztworu
aldehydu salicylowego o stężeniu 1%, wymieszać i dodać po 20 ml stężonego kwasu
siarkowego(VI). Kolby zamknąć, wymieszać i odstawić na 10 min w temperaturze
pokojowej, a następnie umieścić w termostacie (20C) na 20 min. Po tym czasie należy
szybko zmierzyć absorbancję roztworów przy długości fali  = 560 nm.
Na podstawie dokonanych pomiarów wykreślić krzywą wzorcową i dokonać odczytu
zawartości fuzli w badanych próbach, wykorzystując równanie regresji liniowej. Wynik
podać w gramach alkoholu izobutylowego na 1 l próby w przeliczeniu na 100% alkohol.
6
Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej
www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt