Химия отрасли

1. Источники образования лимонной кислоты в винах;

2. С какой целью и в каком количестве добавляют лимонную кислоту в вино?

3. На чем основан метод определения содержания лимонной кислоты?

Раздел 5. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА БЕЗАЛКОГОЛЬНЫХ НАПИКОВ

Лабораторная работа № 13

Определения количества цитрусовых эфирных масел

в безалкогольных напитках

В качестве ароматических веществ, вносимых в безалкогольные напитки, используют эссенции, настои, а также спиртовые растворы эфирных масел и душистых веществ.

Эфирные масла - это масло лавра благородного, а также розовое, эвкалиптовое, лимонное и мандариновое масла. Для выделения эфирных масел используют перегонку с паром. Лимонное эфирное масло получают из цедры лимона, по внешнему виду это легкоподвижная жидкость желтого или желто-коричневого цвета с запахом лимона. Мандариновое эфирное масло - легкоподвижная жидкость желтого или желто-коричневого цвета, как и лимонное масло, только с запахом мандарина. Основным компонентом эфирных масел является моноциклический терпен - лимонен:

Предлагаемый метод определения эфирных масел в безалкогольных напитках основан на количественном соединении б-лимонена с бромом, при этом излишек брома обесцвечивается индикатором.

Приборы: весы лабораторные аналитические; весы лабораторные технические; бюретка на 25 см³ с ценой деления 0,1 см³; колбы мерные на 100, 500, 1000 см³; пипетки на 5, 20, 50 см³; колбы конические 250 и 750 см³; цилиндр мерный 500 см³; капельница стеклянная лабораторная; секундомер.

Реактивы: калий бромноватокислый; натрий серноватистокислый 0,1 н стандарт-титр; калий йодистый; соляная кислота концентрированная; крахмал растворимый; спирт этиловый ректификованный; метиловый оранжевый водный раствор с массовой концентрацией 1,0 г/дм³; вода дистиллированная.

Подготовка к анализу:

1. Приготовление раствора калия бромноватокислого с молярной концентрацией 0,02 моль/дм³: 0,560 г калия бромноватокислого растворяют в мерной

колбе водой и доводят объем до 1 дм³.

2. Приготовление раствора тиосульфата натрия с молярной концентрацией 0,02 моль/дм³: из фиксанала готовят раствор тиосульфата натрия с молярной концентрацией 0,1 моль/дм³, который разбавляют в 5 раз.

3. Приготовление раствора крахмала с массовой долей 1%: в химический стакан вместимостью 250 см³ наливают 80 см³ дистиллированной воды и доводят до кипения. 1 г растворимого крахмала растворяют в 20 см³ дистиллированной воды и приливают в кипящую воду при непрерывном помешивании. Раствор крахмала доводят до кипения и охлаждают.

4. Установление поправочного коэффициента на молярность раствора калия бромноватокислого с молярной концентрацией 0,02 моль/дм³ по раствору натрия серноватистокислого с молярной концентрацией 0,02 моль/дм³ : в конической колбе вместимостью 750 см³ растворяют 0,5 г йодистого калия в 100 см³ воды. К содержимому колбы пипеткой добавляют 5 см³ концентрированной соляной кислоты, 20 см³ раствора бромноватокислого калия с молярной концентрацией 0,02 моль/дм³ и 400 см³ воды. Полученную смесь перемешивают и через 2-3 мин оттитровывают выделившийся йод раствором тиосульфата натрия с молярной концентрацией 0,02 моль/дм³. В процессе титрования содержимое колбы постоянно взбалтывают. При появлении слабо-желтого окрашивания раствора добавляют 1--2 см³ раствора крахмала массовой доли 1% и продолжают титровать до изменения окрашивания из синего в бесцветное. Проводят два параллельных определения.

Ход анализа.

Титрование напитка. В коническую колбу вместимостью 250 см³ пипеткой отбирают 50 см³ хорошо перемешанного в бутылке напитка, прибавляют пипеткой 50 см³ этилового спирта (95--96% об.), 5 см³ соляной кислоты, разведенной на 1 часть концентрированной кислоты 2 части дистиллированной воды. Смесь взбалтывают и добавляют 3 капли индикатора метилового оранжевого.

Титрование медленное при постоянном энергичном взбалтывании со скоростью 0,1 см³ раствора калия бромноватокислого в каждые 30 секунд до исчезновения розового окрашивания. Для сравнения окраски рядом ставят такую же колбу с тем же напитком, спиртом и соляной кислотой в заданных выше количествах.

Контрольное титрование. Общий расход калия бромноватокислого суммируется из расхода на титрование спирта и компонентов напитка. Титрование спирта проводят аналогично, но с заменой напитка дистиллированной водой.

Титрование проводится при использовании на анализ каждой новой партии спирта и свежеприготовленных реактивов.

Расход раствора калия бромноватокислого на титрование компонентов напитка в зависимости от наименования приведен в таблице.

Массовую долю (X) эфирных масел (в %) вычисляют по формуле:

(n-(n_o + B)) ^. K ^. 0,000623 ^. 100

Х = -------------------------------- ;

a ^. 0,90 ^. 0,85

где: n - объем раствора калия бромноватокислого, расходуемого на титрование взятого объема напитка, см³;

n_o -объем раствора калия бромноватокислого, расходуемого на титрование спирта, см³;

В-объем раствора калия бромноватокислого, расходуемого на титрование компонентов, входящих в напиток, согласно таблице;

К - коэффициент нормальности раствора калия бромноватокислого;

а - объем пробы напитка, взятый на титрование, см³;

0,90 - коэффициент перевода титруемого компонента на массу эфирного масла;

0,85 - плотность эфирного масла, г/см³;

0,000623 - масса титруемого компонента эфирного масла, в г, которое соответствует 1 см³ раствора калия бромноватокислого с молярной концентрацией 0,02 моль/дм (для апельсинового масла 0,00062, мандаринового - 0,00061, лимонного - 0,00064).

При соблюдении условий изложенной выше прописи проведения анализа, формула расчета количества эфирных масел в напитках может быть сокращена до следующего вида: массовая доля X = n - (n_о + В) ^. К ^. 0,00163.

За окончательный результат испытаний принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений, допускаемое расхождение между которыми не должно превышать 0,1 см³ раствора калия бромноватокислого с молярной концентрацией 0,02 моль/дм³ .

Контрольные вопросы:

1. Какие ароматические вещества, используются в производстве безалкогольных напитков?

2. На чем основан метод определения содержания цитрусовых эфирных масел?

Лабораторная работа № 14

Получение колера для напитков

В производстве безалкогольных напитков с целью придания соответствующего цвета продукции используют красители, которые делятся на натуральные и естественные (синтетические). К натуральным красителям относятся колер, энокраситель, а также красители, получаемые из ягод бузины, выжимок черники, кизила, вишни и др. К синтетическим красителям относятся тетразин Ф и краситель индигокармин.

Колер представляет собой карамелизованный сахар, обычно -- карамелизованную сахарозу. Энокраситель получают из выжимок винограда красных сортов. Основным красящим веществом энокрасителя является энин, входящий в группу антоцианинов.

Метод получения колера заключается в нагревании сахарозы при температуре, близ-кой к температуре плавления (185-190 °С), что вызывает ее глубокие химические изме-нения - обезвоживание, карамелизацию, гидролиз, таутомерные и изомерные превращения моноз, ангидридизацию и оксиметилфурфурольное разложение, полимеризацию. В результате пиролиза образуется сложная смесь, состоящая из ангидридов различных сахаров, производных фурана, кислот жирного ряда, темноокрашенных (гуминовых) соединений и других веществ.

Для получения колера кроме сахара используют кристаллическую глю-козу, крахмальную патоку, а также смесь углеводов и аминокислот. В последнем случае происходят меланоидиновые реакции. Известно много сортов колера, например только фирма May-Lambert выпускает их свыше 70, различающихся интенсивностью окраски, вязкостью, рН, изоэлектрической точкой и другими свойствами.

Колер добавляют во многие напитки, которые должны иметь цвет от светло-желтого до темно-коричневого. Обычная норма колера невелика - от 2 до 7 кг на 1000 дал купажа. Не-сколько больше его идет в «Шоколадный крем» (36 кг) и некоторые настойки («Хинная», «Охотничья», «Перцовка»). Особенно в больших количествах (1300 кг) его добавляют в Рижский чёрный бальзам. Бальзаму при этом он не только придает соответствующую окраску, но и участвует в формировании вкуса, аромата и физико-химических свойств напитка.

Практически во все сорта темного пива добавляют колер, что обеспечивает им тем-но-коричневый цвет и сладкий вкус. Его также используют при приготовлении безалко-гольных напитков. Перед внесением в купаж колер разбавляют водой в соотношении 1:1.

По внешнему виду колер вязкая густая жидкость темно-коричневого цвета, горького вкуса.

Приборы и реактивы: электрический сушильный шкаф, весы лабораторные общего назначения с наибольшим пределом взвешивания 200 г, стаканы фарфоровые или из термостойкого стекла вместимостью 500 - 1000 см³, колбы, воронка, вода дистиллированная, ареометры с пределами измерения плотности 1,2 - 1,5, термометры лабораторные на интервал температур 50 - 200 °С, цилиндры.

Ход работы: Для предохранения от брызг горячего колера необходимо работать в фартуках и защитных очках! В фарфоровый или стеклянный стакан загружают 100 г сахара (с точностью до 0,5 г). Стакан подбирают с таким расчетом, чтобы сахар занимал 30 - 35 % полезной емкости стакана. Затем стакан ставят в сушильный шкаф, предварительно нагретый до 80 - 100 °С, нагревают при периодическом перемешивании 1 - 2 мин с интервалом 5 - 10 мин. При температуре 160 °С сахар расплавляется и постепенно буреет. Когда весь сахар распла-вится, температуру постепенно повышают до 175 - 180 °С и поддерживают ее 15 - 20 мин при перемешивании массы. При готовности колера нагрев прекращают, а перемешивание продолжают 10 - 15 мин, после чего подливают в стакан тонкой струей воду, предварительно нагретую до 60 - 65 °С. (Соблюдать осторожность - первые порции воды могут вскипеть и попасть в глаза, на кожу!). Когда температура упадет до 100 - 105 ^о С вводят остальное количество воды из расчета получения колера плотностью 1,35 (при температуре 20 °С), примерно 50% воды к массе сахара. Когда колер охладится до 60-65°С, перемешивание прекращают и колер переливают в колбу.

Для определения плотности полученного колера наливают его в цилиндр на 2/3 его высоты и определяют плотность раствора с помощью ареометра. Полученные по шкале значения записывают для дальнейших расчетов.

Нормально приготовленный колер имеет плотность 1,35 и окрашивающую способ-ность раствора концентрацией 2 г/л, соответствующую по цветомеру высоте столба жид-кости 16 ± 2 мм при сравнении с эталоном цвета № 10 и компенсаторе 00; при определе-нии по фотоэлектрокалориметру -- оптическую плотность 0,280-0,340 нм при л = 413 нм и ширине кюветы 3 мм.

Обработка результатов. Выход колера плотностью 1,35 (при температуре 20 °С) составляет 105-108% к массе взятого сахара. Если плотность колера отличается от указанной, то выход его опре-деляют при нормальной плотности с помощью диаграммы Приложения 5.

Например, для варки взято 100 кг сахара-песка. Получено 103,50 кг колера плотно-стью 1,365. Согласно диаграмме 100 кг колера данной плотности соответствует 103,78 кг коле-ра с нормальной плотностью. Выход колера равен: (103,5 х 103,78)/ 100 = 107,41%

Контрольные вопросы:

1. Цель использования красителей в производстве безалкогольных напитков.

2. Какие красители относятся к натуральным, а какие к синтетическим?

3. Какие химические процессы протекают при получении колера?

Приложение 1

Приложение 2

Таблица 1

Вычисление массовой доли спирта

Таблица 2

Вычисление массовой доли действительного экстракта

Приложение 3

Составление расчетного уравнения. Уравнение прямой, полученной на градуировочном графике (см. п. 7.3), имеет вид Х = ау+b,

т.е. в данном случае для оптической плотности D: C_ал = aD + b

Для определения неизвестных параметров а и b следует соста-вить четыре уравнения для четырех значений С_ал и соответствую-щих им значений оптических плотностей D.

Например, после колориметрирования анализируемых раство-ров с содержанием альдегидов 2; 3; 4 и 10 (мг/дм³ безводного спир-та) получены значения оптических плотностей, равные соответ-ственно 0,185; 0,260; 0,335 и 0,810.

Подставляя полученные значения в уравнение C_ал = aD + b, получаем четыре уравнения, которые объединяем по два и складываем:

Определяем коэффициенты a и b:

14 = 1,145a + 2b

- 5 = 0,445 а + 2b

9 = 0,700 а; а= 12,71.

Подставляя значение а в одно из уравнений, находим значение b:

5 = 0,445-12,71+2 b; b = - 0,32.

Подставляя полученные значения коэффициентов a и b получаем расчетное уравнение С_ал = 12,71D - 0,32, где D - оптическая плотность.

Полученное уравнение используют для вычисления массовой концентрации альдегидов в водках.

Приложение 4

Физико-химические показатели водок

Приложение 5

Список литературы

1. Полыгалина Г.В., Технохимический контроль спиртового и ликероводочного производств.-М: Колос,1999. -336 с..

2. Методы технохимического контроля в виноделии. Под ред. Гержиновой В.Г.-Симферополь: «Таврида», 2002. -260 с.

3. Хорунжина С.И. Биохимические и физико-химические основы технологии солода и пива.-М: Колос, 1999. -312 с..

4. Косминский Г.И. Технология солода, пива и безалкогольных напитков. Лабораторный практикум по технохимическому контролю производства. - Мн.: Дизайн ПРО, 1998. - 352 с.

5. Кишковский З.Н., Скурихин И.М. Химия вина. -М.:Пищевая промышленность,1976.-253с.

6. Нилов В. И., Скурихин И. М. Химия виноделия. -М.: 1967. -442 с.

7. Калунянц К.А. Химия солода и пива. -М: Агропромиздат,1990.