Анализ процесса спиртового брожения и составление материальных соотношений

Титриметрический метод определения содержания этанола в бражке

Метод основан на окислении этанола в кислой среде бихроматом калия до уксусной кислоты. Количество избыточного бихромата калия, оставшегося после окисления спирта, определяют титриметрическим методом.

3С₂Н₅ОН + 2К₂Сr₂О₇ + 8Н₂SО₄ → 3СН₃СООН + 2Сr₂(SО₄)₃ + 2К₂SО₄ + 11Н₂О

К₂Сr₂О₇ + 6КJ + 7Н₂SО₄ → 3J₂ + Cr₂(SO₄)₃ + 4K₂SO₄ + 7H₂O

Избыток йода титруют тиосульфатом натрия:

J₂ + Na₂S₂O₃ → 2NaJ + Na₂S₄O₆

Для отгонки этанола из бражки используют установку, изображенную на рисунке 13. В перегонную колбу отбирают 50 мл бражки. Жидкость в колбе 1 медленно нагревают до кипения и проводят отгонку водно-спиртовых паров в количестве 2/3 объема бражки. Пары конденсируются в холодильнике, и конденсат стекает в приемную колбу (предварительно нанести метку 30 мл на приемной колбе). По окончании перегонки выключают нагрев, затем охлаждающую воду, холодильник отсоединяют от перегонной колбы и промывают небольшими порциями дистиллированной воды в приемную колбу.

Рисунок 13 – Установка для отгонки этанола при атмосферном давлении:

1 – перегонная колба;

2 – термометр;

3 – отводная трубка;

4 – холодильник;

5 – алонж;

6 – приемная колба.

Содержимое приемной колбы количественно переносят в мерную колбу на 50 мл и доводят объем до метки 50 мл дистиллированной водой (это позволяет получить концентрацию спирта в водно-спиртовой смеси равную концентрации спирта в бражке). Далее производят разбавление: отбирают 2 мл в коническую колбу объемом 100 мл с предварительно нанесенной меткой 100 мл и доводят объем до метки дистиллированной водой.

Для анализа содержания этанола в бражке из конической колбы объемом 100 мл в колбу для опытного титрования отбирают 20 мл раствора, добавляют 20 мл 0,1 н раствора бихромата калия и 2 мл концентрированной серной кислоты. Спустя 5 минут в колбу добавляют 10 мл 10 % раствора йодида калия и 2-5 капель 1 % раствора крахмала (индикатор). Через 3-5 минут раствор титруют 0,1 н раствором тиосульфата натрия до изменения окраски раствора сине-коричневого цвета в зелено-голубой.

Параллельно ставят контрольную пробу для определения поправочного коэффициента k титра раствора тиосульфата натрия. Для этого к 20 мл 0,1 н раствора бихромата калия добавляют 2 мл концентрированной серной кислоты, 10 мл 10 % раствора йодида калия и 3-5 капель 1 % раствора крахмала (индикатор). Спустя 3-5 минут раствор титруют 0,1н раствором тиосульфата натрия как при опытном титровании, а затем рассчитывают поправочный коэффициент:

k = 20 / V₃, (2.1)

где V₃ – объем 0,1 н раствора Nа₂S₂О₃, использованного на титрование контрольной пробы.

Концентрацию этанола (%, объем.) рассчитывают по формуле:

C = (2.2 )

где V₁ – объем 0,1 н раствора К₂Сг₂О₇, мл;

V₂ – объем 0,1 н раствора Nа₂S₂О₃, мл;

k – поправочный коэффициент титра 0,1 н раствора Nа₂S₂О₃;

1,15 – количество этанола, эквивалентное 1 мл 0,1 н раствора К₂Сг₂О₇;

100 – коэффициент для пересчета в проценты;

1000 – коэффициент для пересчета мг в г;

0,789 – плотность этанола, г/мл;

1,023 – плотность бражки, г/мл;

V_п – объем анализируемой пробы, мл.

Количество этанола (в граммах), полученного из 100 мл бражки:

Количество СО₂ (в граммах), полученного из 100 мл бражки:

,

где =объем этанола, полученного из 5 мл бражки (проба 1), мл;

1,98 – плотность диоксида углерода, г/л;

1000 – коэффициент для пересчета мл в л.

Результаты расчетов заносят в таблицу 6.

Таблица 6 – Материальные соотношения процесса спиртового брожения

Вопросы к коллоквиуму

по теме «Общая характеристика процессов ферментации. Спиртовое брожение как пример анаэробной ферментации»

1. Основные понятия о культивировании микроорганизмов: ферментация, биосинтез, биотрансформация, биоконверсия и др.

2. Анализ количества биомассы в процессе культивирования.

3. Глубинная ферментация.

4. Поверхностная, твердофазная и газофазная ферментация.

5. Продуценты этанола. Их характеристика.

6. Стадии и этапы спиртового брожения.

7. Энергетика спиртового брожения. Прирост биомассы в процессах брожения и аэробного биосинтеза дрожжевой биомассы.

8. Кривая брожения. Характеристика периодов спиртового брожения.

9. Промышленная реализация спиртового брожения.

10. Материльные соотношения процесса спиртового брожения.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: