Выделение органических кислот из вина с помощью

12.1. Выделение органических кислот из вина с помощью

анионообменных смол

Оборудование. Колонка стеклянная, снабженная краном.

Реактивы: анионообменная смола вофатит 100-200 меш или АВ-17-8; 4-5% раствор (NH₄)₂CO₃ или NH₄HCO₃; нитрат серебра, 0,1 М раствор; уксусная кислота, раствор 1 : 4: на 1 часть ледяной уксусной кислоты добавляют 4 части воды; уксусная кислота, 0,5, 6 и 30 % растворы; сульфат натрия, 0,5 М раствор: 71 г безводного Na₂SO₄ или 161 г Na₂SO₄ ·10 Н₂О растворяют в мерной колбе объемом 1 дм³ и доводят водой до метки.

Подготовка колонки с ионообменной смолой. Органические кислоты выде­ляют из вина с помощью анионообменной смолы вофатит 100-200 меш или АВ-17-8 в уксуснокислой форме. Препарат анионита в С1^–-форме промывают 4-5% раствором (NH₄)₂CO₃ или NH₄HCO₃, потом водой до исчезновения реак­ции на хлорид-ионы (добавление к 1 см³ промывной воды 1-2 капель 0,1М AgNO₃ не должно вызывать помутнения). Анионит промывают 2-3 раза водой, потом теплым (40-50°С) раствором уксусной кислоты 1:4 до исчезновения вспенивания. Для перевода анионита в уксуснокислую форму к 100 г смолы приливают 200 см³ 30 %-ной уксусной кислоты и оставляют в контакте не менее суток при периодическом перемешивании. Смолу хранят в растворе 6% уксусной кислоты.

Ионообменные стеклянные колонки (высотой 15 см, диаметром 0,8-1,0см) заполняют анионитом (высота слоя 5-6 см). Для предупреждения возможного вытекания суспензии смолы или ее взмучивания на дно колонки помещают ват­ный тампон и таким же тампоном прикрывают слой смолы сверху.

Следят за тем, чтобы смола в колонке все время находилась под слоем жидкости.

Ход работы. Заполненную колонку 3-4 раза промывают 0,5 % раствором уксусной кислоты порциями по 10 см³, пропускают через нее 10 см³ исследуемой пробы (сусло или вино) со скоростью 1 см³/мин и снова промывают 10 см³ 0,5 % раствора уксусной кислоты и 7 раз по 10 см³ дистиллированной воды (скорость вытекания жидкости 2 см³/мин). Адсорбированные кислоты элюируют 0,5 М раствором Na₂SO₄. Элюат собирают в мерную колбу объемом 50 см³ до метки, тщательно перемешивают и используют для определения массовой концентрации кислот: винной (п.12.2 ), молочной (п.12.3) и яблочной (п.12.4).

12.2. Колориметрический метод определения массовой концентрации

винной кислоты

Оборудование: Спектрофотометр.

Реактивы: Метаванадат аммония 2%-ный раствор: 10 г NH₄VO₃ растворя­ют в 150 см³ 1 М NaOH в мерной колбе объемом 500 см³, добавляют 200 см³ 27% раствора ацетата натрия и доводят водой до метки; 1 М (2 н) и 0,05 М (0,1 н) растворы серной кислоты; 0,05 М раствор йодной кислоты (НIO₄-2Н₂О); 10% раствор глицерина; стандартный раствор винной кислоты (0,5 мг/см³):  250 мг винной кислоты растворяют в мерной колбе объемом 500 см³.

Ход анализа. По 10 см³ элюата, полученного в работе п. 12.1, помещают в 2 колбы объемом 50 см³. В колбу I добавляют 1 см³ 1 М раствора H₂SO₄, 2,5 см³ 0,05 М раствора H₂SO₄ и 0,5 см³ раствора глицерина. В колбу II (контрольный раствор) помещают 1 см³ 1 М раствора H₂SO₄, 2,5 см³ йодной кислоты, дают постоять 15 мин до полного разрушения винной кислоты, добавляют 0,5 см³  10 %-ного раствора глицерина для удаления избытка периодата и оставляют на 2 мин. Добавляют сначала в колбу II, а потом в колбу I по 2,5 см³ раствора метаванадата аммония и измеряют ровно через 90 с оптическую плотность раствора в колбе I против контрольного раствора при длине волны 490 нм в кювете толщиной 5 мм.

Концентрацию винной кислоты определяют по калибровочному графику с учетом разбавления при обработке анионитом (разбавление в данных условиях определения равно 5).

Построение калибровочного графика. 10, 20, 30, 40 и 50 см³  стандартного раствора винной кислоты пропускают через ионообменные колонки, собирая по 50 см³ элюата. Растворы содержат винной кислоты соответственно 0,1, 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 г/дм³. Отбирают 2 раза по 10 см³ каждого из элюатов и анализируют, как указано выше. Строят график зависимости оптической плотности от концентрации винной кислоты.

Контрольные вопросы:

1.   Дайте характеристику строения и свойств изомеров винной кислоты.

2.   Роль винной кислоты и ее солей в виноделии.

3.   На чем основан калориметрический метод определения содержания винной кислоты?

12.3. Определение массовой концентрации молочной кислоты

Молочная кислота НООС–СНОН–СН₃ относится к одноосновным алифатическим оксикислотам винограда и вина. Основное количество молочной кислоты образуется в процессе яблочно-молочного брожения, которое позволяет смягчить резкий вкус «зеленой» кислотности молодых вин. Малокислотные столовые вина с остаточным сахаром, а также крепкие и десертные вина иногда подвергаются молочнокислому брожению, которое сопровождается повышением содержания молочной и летучих кислот. Заболевание вина сопровождается появлением «квашенных» тонов и вкуса молочной сыворотки, иногда «мышиного» привкуса. Концентрация молочной кислоты в белых винах может достигать 2,5 г/дм³, в красных - 4,5 г/дм³.

Принцип метода. Метод основан на окислении молочной кислоты сульфатом церия (IV) в ацетальдегид, который, реагируя с пиперидином и нитропруссидом натрия, дает окрашенный продукт, определяемый колориметрически.

Оборудование. Фотоэлектроколориметр, пробирки с притертой пробкой объемом 25 см³; водяная баня с термостатом на 65°С.

Реактивы. Сульфат церия Ce(SO₄)₂ 4H₂O, 0,1 М раствор в серной кислоте: 40,431 г Ce(SO₄)₂ · 4H₂O растворяют в 350 см³ 1 М (2 н) H₂SO₄ в мерной колбе объемом 1 дм³ и доводят до метки; пиперидин: 200 см³ пиперидина разбавляют водой до 1 дм³ (готовят за 3-4 дня до применения); нитропруссид натрия, 0,4% раствор: 1 г реактива растворяют в воде в мерной колбе объемом 250 см³ (гото­вят перед применением); молочная кислота, 1 М раствор.

Ход анализа. К 5 см³ элюата, полученного в работе 12.1, наливают в пробирку объемом 25 см³, добавляют 5 см³ раствора сульфата церия, закрывают и оставляют на 90 мин при комнатной температуре. Затем добавляют 5 см³ раствора пиперидина, размешивают, фильтруют через складчатый фильтр. К 5 см³ фильтрата добав­ляют 5 см³ раствора нитропруссида натрия. Размешивают и переносят сразу в кювету толщиной 1 см для колориметрирования. Интенсивность окраски опре­деляют при длине волны 570 нм в кювете толщиной 0,5 см против воды. Мак­симальная окраска достигается через 60-90 с. За это время делают 2-3 замера оптической плотности. Из значения максимальной плотности окраски вычита­ют значение оптической плотности контрольного опыта (вместо 5 см³ элюата берут 5 см³ раствора сульфата натрия, анализируют в тех же условиях, что и элюат).

Содержание молочной кислоты (в г/дм³) определяют по калибровочному графику с учетом разбавления пробы при обработке (разбавление равно 5).

Построение калибровочного графика. В мерную колбу объемом 100 см³ наливают 1 см³ 1 М раствора молочной кислоты и доводят 7,1% раствором сульфата натрия до метки (рабочий раствор). В мерные колбы объемом 50 см³ помещают по 2,5; 5,0; 7,5; 10,0; 12,5 и 15 см³ рабочего раствора и доводят ра­створом сульфата натрия до метки. Концентрация молочной кислоты в раство­рах составляет 0,045; 0,090; 0,135; 0,180; 0,225; 0,270 г/дм³. Из каждой колбы отбирают по 5 см³ и анализируют, как описано ранее. Строят график зависимо­сти оптических плотностей от концентраций.

Примечание. Вина, содержащие более 250 мг/дм³ диоксида серы, могут содер­жать некоторое количество альдегидсернистой кислоты, которая определяется так же, как молочная кислота. В этом случае в результат определения необходимо внести по­правку. Для этого 15 см³ элюата смешивают в пробирке с притертой пробкой с 5 см³ ацетата натрия массовой концентрации 27 г/100 см³ и 2 см³ раствора H₂SO₄ (77,5 мл H₂SO₄ доводят до 100 см³ водой). Затем добавляют 5 см³ раствора нитропруссида на­трия (2 г/100 см³) и 5 см³ 10% раствора пиперидина. После смешивания измеряют оптическую плотность при соблюдении условий, описанных для измерения молочной кислоты. По этой величине на калибровочном графике находят концентрацию В (г/дм³) молочной кислоты совместно с альдегидсернистой кислотой. Если L' - содержа­ние молочной кислоты в вине без корректировки, то реальное содержание молочной кислоты (L, г/дм³) составит

Контрольные вопросы:

1.   Источники образования молочной кислоты в винах;

2.   Роль молочной кислоты в виноделии;

3.   На чем основан метод определения содержания молочной кислоты?

12.4. Определение массовой концентрации яблочной кислоты

Яблочная кислота относится к многоосновным оксикислотам, содержит асим­метрический углеродный атом. В процессе созревания винограда количество ее уменьшается и в период физиологической зрелости ягод составляет  2–5 г/кг. В процессе спиртового брожения концентрация яблочной кислоты снижается вслед­ствие ее потребления дрожжами. Молочнокислые бактерии сбраживают яблоч­ную кислоту в молочную, при этом происходит снижение содержания титруемых кислот и повышение рН, формирование мягкого гармоничного вкуса вин. Концен­трация яблочной кислоты в винах не превышает 5 г/дм³.

Значительное количество  яблочной кислоты содержат незрелые ягоды: до 15 г на 1кг винограда. Яблочная кислота участвует в дыхательных процессах  и к моменту достижения технической зрелости ее содержание снижается до 2–5 г на 1кг. В северных районах виноградарства, а также при холодной  погоде  осенью  в  южных районах виноград может быть излишне кислым из-за избытка яблочной кислоты. Столовые вина из такого винограда  имеют привкус так называемой "зеленой кислотности".  Под действием дрожжей и бактерий при благоприятных условиях происходит биологическое кислотопонижение,  связанное  с  превращением яблочной кислоты в слабо диссоциированную молочную кислоту.  Применяют также химические  методы нейтрализации  избыточного  количества  яблочной кислоты в виноградном сусле или вине.

Принцип метода. Метод основан на реакции взаимодействия яблочной кислоты с хромотроповой и серной кислотами, вследствие чего образуется комплекс желто-зеленого цвета, интенсивность окраски которого определяется колориметрически.

Оборудование. Фотоэлектроколориметр, пробирки с притертой пробкой объемом 25 см³.

Реактивы. Серная кислота концентрации 96% мас. и 86% мас; динатриевая соль хромотроповой кислоты (хромотроповая кислота – это 1,8–ди–оксинафталин–3,6–дисульфокислота), 5% водный раствор (готовят непосредственно перед определением, хранят в темной склянке); стандартный раствор DL- или L- яблочной кислоты (1 мг/см³): 500 мг яблочной кислоты растворяют в мерной колбе объемом 500 см³; сульфат натрия, 7,1%-ный раствор.

Техника определения. 1 см³ элюата, полученного в работе 12.1, помещают в пробирку с притертой пробкой, добавляют 1 см³ раствора соли хромотроповой кислоты и 10 см³ 96% H₂SO₄, размешивают и погружают в кипящую водяную баню на 20 мин. Быстро охлаждают до 20°С и точно через 90 мин определяют оптическую плотность раствора. Все операции с момента прибавления динатриевой соли хромотроповой кислоты следует проводить в затемненном месте. Колориметрируют при длине волны 420 нм в кювете толщиной 10 мм.

Раствор сравнения готовят так же, заменяя 1 см³ элюата на такое же количество 7,1%-ного раствора Na₂SO₄ и 96% серную кислоту - на 86%.

Концентрацию яблочной кислоты определяют по калибровочному графику. Полученный результат умножают на разбавление (в данных условиях разбав­ление равно 5).

Построение калибровочного графика. Через 6 ионообменных колонок, заполненных анионитом, пропускают 5, 10, 15, 20, 25 и 30 см³ стандартного раствора яблочной кислоты и выполняют все операции по промывке и элюированию. По 1 см³ элюатов отбирают в пробирки и анализируют, как указано ранее. Строят график зависимости оптической плотности от концентрации яблочной кислоты. Концентрация элюатов соответствует концентрации яблочной кислоты 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6 г/дм³ .

Контрольные вопросы:

1.   Источники образования яблочной кислоты в винах;

2.   Роль яблочной кислоты в виноделии;

3.   На чем основан метод определения содержания яблочной кислоты?

12.5. Определение массовой концентрации лимонной кислоты

Лимонная кислота НООС–СН₂–С(СООН)(ОН)–СН₂–СООН относится к группе многоосновных оксикислот. Содержится в небольших количествах (0,2–0,5 г/кг) в ягодах винограда, а также образуется как вторичный продукт при спиртовом брожении. Содержание в винах составляет до 0,3 г/дм³. В виноделии разрешено использовать лимонную кислоту для исправления низкокислотных виноматериалов: увеличения содержания титруемых кислот и обеспечения требуемых кондиций, а также обеспечения стабильности к микробиальным помутнениям. Для этой цели лимонная кислота вводится в вино в количестве, не превышающем 2 г/дм³.

Введение лимонной кислоты в вина, в которых идет процесс яблочно-мо­лочного брожения, нецелесообразно, так как бактерии ее ассимилируют.

Лимонная кислота применяется также для предотвращения железного кас­са, поскольку образует стойкий растворимый комплекс с ионами трехвалент­ного железа.

Принцип метода. Лимонную кислоту фиксируют вместе с другими орга­ническими кислотами вина на анионообменной смоле. Затем проводят фрак­ционное элюирование, которое позволяет отделить ее от лимонно-яблочной кислоты. Лимонная кислота с помощью щадящего окисления переводится в ацетон, который отделяют дистилляцией. Уксусный альдегид, отгоняемый вме­сте с ацетоном, окисляется до уксусной кислоты, после чего ацетон определяют иодометрическим методом.

Оборудование: анионообменная колонка, установка для атмосферной перегонки.

Реактивы: Смола Дауэкс 1×2 (50-100 меш.); уксусная кислота, растворы 4 М и 2,5 М; гидроксид натрия, раствор 2 М; серная кислота (р₂₀=1,84 г/см³), разбавленная 1:5 и 1:3 по объему; буферный раствор рН 3,2-3,4: 150 г дигидро-фосфата калия КН₂РО₄, 5 см³ фосфорной кислоты (р₂₀= 1,70 г/см³) доводят во­дой до 1 дм³; сульфат марганца, раствор массовой концентрации 50 г/дм³; пемза; перманганат калия, растворы 0,01 М и 0,4 М; сульфат железа (II) FeSO₄∙7H₂O, раствор массовой концентрации 40г/100 см³; гидроксид натрия,  5 М раствор; йод, 0,01 М раствор; тиосульфат натрия Na₂S₂O₃, 0,02 М раствор; раствор крах­мала.

Подготовка анионообменной колонки: в бюретку объемом 25 см³ с краном помещают тампон из стекловаты и наливают 20 см³ смолы Дауэкс 1×2. Вначале подверга­ют смолу двум полным циклам регенерации с попеременным пропусканием растворов 1 М соляной кислоты и гидроксида натрия. Ополаскивают 50 см³ воды (пропускание раствора гидроксида натрия вызывает уплотнение с после­дующим набуханием при промывании водой, что мешает стеканию). Как толь­ко первые миллилитры воды начинают проходить через колонку, рекомендуется взбалтывать смолу, чтобы поднять ее со дна бюретки. Переводят смолу в аце­татную форму, пропуская 250 см³ 4 М раствора уксусной кислоты; промывают 100 см³ воды.

Анализируемый образец пропускают через колонку в соответствии с описа­нием, приведенным далее. После элюирования кислот промывают смолу 50 см³ дистиллированной воды и производят снова насыщение смолы 4 М раствором уксусной кислоты. Ополаскивают 100 см³ дистиллированной воды.

Ход анализа:

Отделение лимонной и лимонно-яблочной кислот. Пропускают 25 см³ вина через анионообменную колонку Дауэкс 1×2 в ацетатной форме со скоростью 1,5 см³ в мин. Ополаски­вают колонку 20 см³ дистиллированной воды в три приема. Элюируют кислоты 200 см³ 2,5 М раствора уксусной кислоты, пропуская элюат с той же скоростью. В этой фракции элюата со­держатся кислоты: янтарная, молочная, галактуроновая, лимонно-яблочная и почти вся яблочная. Затем производят элюирование ли­монной и винной кислот, пропуская через ко­лонку 100 см³

Похожие работы

Экономическая география 50 вопросов

Скачать

198239

0

0

... — молодежи меньше, чем стариков, т.е. для России характерно состояние демографического старения. Средняя продолжительность жизни в РФ - 64г (у мужчин - 59 лет, у женщин 68). В РФ 24% населения - пенсионеры, 11,6% от экономически активного населения- безработных (ноябрь 98г). Женское население составляет - 53%. В настоящее время нац. состав меняется. Последняя перепись (89г) отметила рост жителей ...

Анализ ситуации на рынке бытовой химии и изучение ожиданий потребителей

Скачать

45244

0

5

... розничного центра «Санвэй». Деятельность этого центра позволяет организации привлекать как розничных, так и мелкооптовых покупателей, что дает организации дополнительную прибыль.   3.1 Анализ ситуации на рынке бытовой химии Российский рынок CMC (синтетические моющие средства) практически заполнен, тем не менее на нем продолжают развиваться качественные изменения: доля простейших CMC снижается ...

Современное состояние химической и нефтехимической промышленности в Российской Федерации

Скачать

50500

2

2

... , сверхпрочные, имеющие физическую память, селективные мембраны Химическая промышленность настроена на вытеснения традиционных производителей конструкционных материалов. 2 Современное состояние химической и нефтехимической промышленности в Российской Федерации   2.1 Химия и нефтехимия в России   Минувший 2004 год закончился для крупнейших химических компаний более чем удачно — доходы здесь ...

Химия как отрасль естествознания

Скачать

27869

2

0

... предмета. Такие идеи для естествознания весьма удачно сформулировали в двадцати фразах современные американские физики Роберт Хейзен и Джеймс Трефил. Первые семь из них общие для естествознания, а остальные относятся к его отраслям. Вот эти великие научные истины. ·     Вселенная регулярна и предсказуема. ·     Все движения можно описать одним набором законов (имеются в виду три закона Ньютона ...