Определение массовой концентрации сахаров в вине методом Бертрана

Лабораторная работа  Тема «Определение массовой концентрации сахаров в вине методом Бертрана»

Сущность метода. Метод Бертрана основывается на восстановлении редуцирующими сахарами окиси меди (II) (окись меди, СиО), получаемой в результате смешивания и кипячения растворов Фелинга 1 [раствор сульфата меди (II) (сернокислая медь (II), сернокислая окись меди, СиS04)] и Фелинга 2 [раствор сегнетовой соли (тартрат калия-натрия, виннокислый калий-натрий, КООС - (СНОН)2 - СООNа) и гидроксида натрия], в оксид меди (I) (закись меди, Си20. С помощью оксида меди (I) переводят сульфат железа (III) - аммоний (железоамонийные квасцы, железоаммиачние квасцы, NН4 Fе(S04)2; (NН4)S04 * Fе2 (S04)3 в сульфат железа (II) (сернокислая закись железа, FеS04), что достигается одним из титрометричних методов окисления-восстановления - перманганатометричним.

Следовательно, в результате последовательно проведенной серии окислительно-восстановительных реакций находят объем титрованного раствора перманганата калия (марганцовокислый калий, КМп04), по величине которого с помощью данных таблицы определяют концентрацию общего сахара в вине.

Химизм метода. В процессе смешивания растворов Фелинга 1 и Фелинга 2 образуется синий осадок гидроксида меди (II), который быстро исчезает вследствие образования комплексного соединения сегнетовой соли с оксидом меди (II) (алкоголят меди (II) сегнетовой соли):

СиS04 +2 NаOH → Си (ОН)2 ↓ + Nа2 S04

СООNа → (СHOH)2 → СНОK + Си (ОН)2 = COONa →(CHO)2 Си →COOK + 2Н20.

Во время кипячения исследуемоq среды комплексное соединение меди образует оксид меди (II), который выделяет активный кислород, окисляющий редуцирующие сахара. При этом получается оксид меди (I) - осадок красного цвета. Раствор над осадком остается синего цвета вследствие избытка комплексной соли оксида меди (II):

COONa →(CHO)2 Си →COOK + Н2О = СООNа → (СHOH)2 → СНОK + СиО

2СиО → Си2О↓ + О

Окисление в щелочной среде редуцирующих сахаров проходит сложно, разрываются углеродные цепочки, образуется много разных продуктов, среди которых также есть определенное количество легкоокисленных веществ.

Оксид меди (I) фильтруют и растворяют в кислой растворе сульфата железа (III) - аммония. При этом образуется сульфат железа (II), количество которого эквивалентно меди, вступающей в реакцию:

Си20 +2 NН4 Fе(S04)2 + Н2S04 → 2СиS04 + (NН4)2S04 +2FеS04 + Н20.

Сульфат железа (II) фильтруют перманганатом калия в кислой среде:

10FеS04 +2 КMпО4 + 8Н2S04 → 5Fе2 (S04)3 + К2S04 +2 МпS04. +8 Н2О

или 5Fе2+ + Мп04 +8Н+ → 5Fе3+ + Мп2+ + 4Н20

Вследствие того, что характер реакций, проходящих во время окисления моносахаров, в значительной степени зависит от условий анализа, невозможно стехиометрически связать концентрацию сахаров с затраченным объемом раствора титранта. Такие зависимости найдены учеными эмпирично для каждого метода анализа, что предусматривает необходимость тщательного его соблюдения.

Метод Бертрана дает точные результаты для массовой концентрации сахаров в исследуемой среде в пределах 0,05 → 0, 30 г/100 см3. Поэтому вина, виноматериалы и коньяки из-за высоких концентраций сахара разбавляют водой.

В винах, виноматериалах и коньяках, в которые по технологии задают сахар, нужно предварительно провести инверсию сахарозы.

Подготовка к анализу.

Из игристых и газированных вин, насыщенных диоксидом углерода, до проведения анализа удаляют углекислоту с помощью водоструйного насоса или насоса Комовского продувкой воздуха в течение 3 - 5 мин или созданием вакуума на 1 - 2 мин до исчезновения пены и появления больших пузырей на поверхности вина.

Предварительная подготовка анализируемых вин заключается в их разбавлении до оптимальных пределов концентрации сахаров, удалении избытка фенольных соединений (обесцвечивание) и инверсии сахарозы. При этом могут быть следующие варианты

1. Виноградные вина и виноматериалы: красные - разбавление по сахарам в 20 раз и более, белые - в четыре и более раз, не требующие инверсии.

Разбавляют дистиллированной водой до нужной концентрации сахаров в исследуемом растворе. Для этого в зависимости от ожидаемой исходной и конечной концентраций сахаров отмеряют пипеткой 5, 10, 20 или 25 см3 вина (виноматериала) в мерную колбу вместимостью соответственно 100, 200, 250 или 500 см3 и доводят до метки дистиллированной водой.

2. Виноградные вина и виноматериалы: красные - разбавление меньше чем в 20 раз, белые - менее чем в 4 раза, не нуждаещиеся в инверсии.

В этом случае исследуемые образцы разбавляют вместе с удалением из них фенольных соединений с помощью свинцового уксуса по определенной методике.

3. Виноградные вина и виноматериалы, не требующие удаления фенольных веществ, но содержат сахарозу (шампанское, некоторые игристые вина, шипучие и др.).

В данном случае проводят инверсию сахарозы, в процессе которой осуществляют и разбавления исследуемых образцов по сахарам. В мерные колбы емкостью 100 или 200, 250, 500 см3 отмеряют пипеткой (зависимости от разбавления) 5, 10, 20, 25 см3 вина. Добавляют 50 - 100 см3 дистиллированной воды, 5 см3 отмеренного цилиндром раствора соляной кислоты и выдерживают 5 мин на водяной бане при температуре 67-69 ° С, наблюдая за температурой по термометру, погруженным в колбу. Затем жидкость в колбе охлаждают до температуры 20 ° С,. В колбу задают 1-2 капли раствора фенолфталеина, осторожно нейтрализуют смесь раствором гидроксида натрия массовой концентрации 20 г/100 см3 до слабощелочной реакции (бледно-розовой окраски), содержимое колбы доводят до метки дистиллированной водой.

Проведение анализа. Вино (виноматериал), разбавленное до нужной концентрации сахаров, или раствор, полученный после соответственной подготовки (обесцвечивания, инверсии, разбавленияе) отмеряют 20 см3 пипеткой в коническую колбу вместимостью 250 см3 и последовательно добавляют в нее по 20 см3 растворов Фелинга 1 и Фелинга 2. Смесь нагревают до кипения и кипятят 3 мин (по секундомеру или песочными часам). Отсчет времени начинают с момента появления на поверхности жидкости первых пузырьков, не допуская бурного кипения. После осаждения красного осадка оксида меди (I) прозрачную горячую жидкость над ним осторожно декантируют и фильтруют, не захватывая осадка, сквозь фильтровальную воронку под вакуумом на установке для фильтрации. Фильтрат должен иметь синий цвет от избытка фелинговой жидкости.

Обесцвечивание (бледный цвет) фильтрата свидетельствует о высоком содержании сахара в исследуемой жидкости, то есть о недостаточном разбавлении исследуемого объекта - анализ в этом случае следует повторить, потому что часть сахара не окислится и поэтому не будет определена.

Осадок оксида меди (I ) промывают в конической колбе 3-4 раза небольшими количествами горячей дистиллированной воды, каждый раз давая воде отстояться; декантируют и фильтруют на том же фильтре, стараясь не переносить на него осадок. Осадок должен все время находиться под слоем воды, чтобы не контактировать с воздухом и не допустить окисления оксида меди (I) кислородом. В промывной воде должен исчезнуть голубой цвет.

Сразу после окончания промывки с колбы для отсасывания снимают пробку с фильтрующей воронкой, фильтрат выливают, а колбу тщательно промывают, ополаскивают дистиллированной водой и снова закрывают пробкой с фильтрующей воронкой.

В коническую колбу с осадком оксида меди (I), содержащегося под тонким слоем промывной воды, доливают небольшими порциями раствор железоаммонийных квасцов (общее количество воды - не более 20 см3) до полного растворения осадка. Образованную прозрачную зеленоватую жидкость фильтруют через ту же фильтровальную воронку, в которой может содержаться какое-то количество оксида меди (I), в колбе с тубусом. Оксид меди (I) окисляется, образуя сульфат меди (II), а сульфат железа (III) железоаммонийными квасцами восстанавливается до сульфата железа (II).

Коническую колбу и фильтровальную воронку промывают 3-4 раза небольшими порциями дистилированной воды. Вынимают из колбы пробку с фильтрующей воронкой и сразу же титруют в ней жидкость титрованным раствором марганцовокислого калия концентрацией (1/5 КМп04) 0,1 моль/дм3 до исчезновения зеленого цвета и появления бледно-розовой окраски, не исчезающей на протяжении 30 секунд.

Обработка результатов. По объему затраченного на титрование раствора марганцовокислого калия с учетом поправочного коэффициента по титру (по таблице) находят соответствующую массу, мг, сахаров в расчете на инвертный сахар в 20 см3 раствора.

Массовую концентрацию сахаров (X, г/100 см3) в вине рассчитывают по формуле:

Х = 5МА / 1000

где 5 - перерасчет исследуемого раствора на 100 см3;

М - масса сахаров в пересчете на инвертный сахар, найденная по данным табл., мг;

А - кратность разбавления вина;

1000 - перевод мг в граммы.

Расчеты проводят с точностью до третьего знака после запятой при массовой концентрации сахаров до 1 г/100 см3 и с точностью до второго знака после запятой - при массовой концентрации сахаров 1 г/100 см3 и более.

За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений и округляют его до второго знака после запятой при массовой концентрации сахаров до 5 г/100 см3 и до первого знака после запятой при массовой концентрации сахаров 5 г/100 см3 и более.

Допустимое абсолютное расхождение между результатами двух параллельных определений при доверительной вероятности Р = 0,95 не должна превышать 0,01 г/100 см3 при массовой концентрации сахаров до 1 г/100 см3 и не должна превышать 1,2% при массовой концентрации сахаров 1 г/100 см3 и более.

Допустимая абсолютное расхождение между результатами двух анализов, проведенных в разных лабораториях для одной партии, по доверительной вероятности Р = 0,95 не должна превышать 0,03 г/100 см3 при массовой концентрации сахаров до 1 г/100 см3 и 2,4% - (виноматериала, коньяка. при массовой концентрации сахаров 1 г/100 см3 и более.

3.  Подготовка к анализу.

4.  Проведение анализа

5.  Обработка результатов

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить