CC BY
161УДК 664.1.014
Азотистые вещества сахарной свёклы и продуктов сахарного производства и экспресс-методы их определения
В.Н. КУХАР, А.П. ЧЕРНЯВСКИЙ
ООО «ФИРМА «ТМА»
Л.И. ЧЕРНЯВСКАЯ (li_ch@ukr.net), Ю.А. МОКАНЮК
Институт продовольственных ресурсов НААН Украины
Введение
На ход технологических процессов сахарного производства существенно влияют азотистые вещества, содержащиеся в свёкле. Их количество составляет около 0,2 % к её массе. Очень важно определить качественные и количественные показатели таких веществ для задания оптимальных технологических параметров. Однако традиционные методы их определения достаточно трудоёмки, а интерпретация полученных результатов требует высокой квалификации и опыта специалиста. Авторы настоящей работы в результате проведённых исследований предложили экспресс-методы, позволяющие оперативно контролировать целый ряд параметров свекловичного сырья, продуктов его переработки и соответственно корректировать ход технологического процесса.
1. Виды азотистых веществ свёклы и их влияние на технологический процесс
Азотистые вещества можно разделить на отдельные группы: азот белковый, аминокислот, растительных оснований, амидный, аммиачный и нитратный (табл. 1) [8, 10, 12-14].
Таблица 1. Состав и количество азотистых веществ в свёкле
Вид азотистых веществ Количество, % к массе
свёклы общего азота
Общий азот 0,200 100
В том числе
белковый 0,115 57,5
аминный 0,042 21,0
бетаинный 0,020 10,0
амидный 0,015 7,5
аммиачный 0,005 2,5
нитратный 0,002 1,0
пуриновые основания 0,001 0,5
Поведение этих групп азотистых веществ в сахарном производстве различно [8, 9, 11-13]. Белковые вещества почти полностью отделяются на диффузии в процессе коагуляции протоплазмы внутри клеток. Некоторое количество белка из разрезанных клеток переходит в диффузионный сок, коагулирует сначала на подогревателях сырого сока, а затем на дефекации и отделяется при фильтровании с сатурационным осадком. Лишь незначительная часть пептизируется в щелочной среде на дефекации и в виде продуктов щелочного распада белка переходит в сок.
Аминокислоты (около 15 наименований), из которых почти половину составляет глутаминовая кислота в свободном виде и в виде амида, проходят по всему верстату до мелассы.
Амиды кислот (аспарагин и глутамин) — соли аммония и нитраты разлагаются на дефекосатурации и выпарной установке с образованием аммиака и растворимых солей кальция, также переходящих в мелассу.
Общий, небелковый и амидо-аммиачный азот определяют методом сжигания по Кьельдалю, который является очень трудоёмким [5]. Если сжигание производят только серной кислотой, то при отгонке не учитывается азот нитратов и нитритов, так как он улетучивается с образовавшимися азотной и азотистой кислотами. Чтобы не допустить улетучивания этой формы азота, анализируемый раствор обрабатывают смесью серной кислоты с фенолом с последующим добавлением цинковой пыли. Фенол даёт с выделяющимися азотной и азотистой кислотами нитрофенол. Цинк восстанавливает нитрофенол в амидофенол, который при последующем кипячении с серной кислотой разрушается с образованием сернокислого аммония [2].
Нами исследованы изменения содержания общего, небелкового, а-аминного и нитратного азота в корнеплодах сахарной свёклы в конце вегетационного периода во всех зонах свеклосеяния. Пробы были отобраны на полях при проведении массового предуборочного обследования.
42 САХАР № 4 • 2019
Высокоэффективные технологические средства для сахарного производства Волтес®5000 - лучший антинакипин для сахарного завода
Общий и небелковый азот определяли методом сжигания по Кьельдалю [5], а-аминный азот — методом «голубого числа», разработанным Станеком и Павласом и модифицированным Винингером и Ку-бадиновым [7, 15, 18], нитратный азот — потенцио-метрическим методом с использованием алюмока-лиевых квасцов [7, 16, 17]. Результаты исследований представлены в табл. 2.
Таблица 2. Азотистые вещества сахарной свёклы зон свеклосеяния Украины, определённые в период массового предуборочного обследования (III декада августа)
Зона свеклосеяния Азотистые вещества сахарной свёклы
Общий азот Небелковый азот а-аминный азот Нитратный азот
% к массе свёклы % к массе свёклы % к массе свёклы Ммоль на 100 г свёклы Мг/кг свёклы
Центральная 0,224 0135 0,045 3,20 221
max 0,269 0,136 0,084 6,03 239
min 0,196 0,134 0,029 2,07 203
Восточная 0,226 0,133 0,048 3,42 216
max 0,279 0,145 0,068 4,86 328
min 0,166 0,096 0,029 2,10 57
Западная 0,218 0,093 0,028 2,06 38
max 0,235 0,098 0,046 3,27 920
min 0,207 0,088 0,017 1,24 80
Северная 0,194 0,080 0,044 3,15 133
max 0,200 0,090 0,059 4,21 213
min 0,180 0,088 0,023 1,64 29
Южная 0,260 0,160 0,053 3,81 91
max 0,380 0,190 0,110 7,85 120
min 0,220 0,138 0,025 1,77 70
Свёкла южной зоны свеклосеяния имеет повышенное содержание общего, небелкового и а-аминного азота, лучшие показатели по азотистому составу демонстрирует сырьё западной и северной зон. Учитывая значение азотистых веществ и их влияние на технологический процесс, технологическая служба завода должна владеть быстрыми и надёжными методами их определения.
К. Вуковым разработаны критерии степени удаления отдельных групп несахаров в процессе дефекоса-турационной очистки. В качестве основных используются продукты распада редуцирующих веществ, удаление зольных элементов и азотистих веществ [18]. Экспресс-методы определения азотсодержащих веществ разработаны для а-аминного азота, аммиач-
ного азота, азота нитратов и нитритов [1, 2, 8, 14—16, 18, 19].
Мы представим основные экспресс-методики, которые могут использоваться в текущем контроле сахарного производства. Они прошли широкую апробацию в научно-исследовательских, учебных и групповых лабораториях и усовершенствованы для удобства применения в заводских лабораториях. Дадим примеры расчётов.
2. Эспресс-методы определения отдельных видов азотистых веществ в свёкле и продуктах её переработки
2.1. Определение и алгоритм расчёта а-аминного азота в свёкле
Определение а-аминного азота методом «голубого числа» основано на измерении оптической плотности комплексных соединений, которые образуют аминокислоты с раствором меди. Метод разработан Станеком и Павласом, модифицирован Винингером и Кубадиновым [14, 15, 18].
Рекомендуемые приборы для определения этого показателя в лабораторных условиях — фотоэлектро-колориметр КФК-3 и другие с аналогичной технической характеристикой.
Приборы и лабораторная посуда. Размельчитель тканей свёклы типа Ш1-ПРС или РТС-2М; фотоэлек-троколориметр КФК-3 или другие приборы с аналогичной технической характеристикой; весы лабораторные; рН-метр; колбы мерные вместимостью 25, 50, 1000 см3; бюретка для дозирования медного реактива с автоматическим установлением нулевой точки отсчёта. За неимением таковых используют обычную бюретку вместимостью 25 см3; бутыли вместимостью 1000, 3000, 5000 см3; стаканчики вместимостью 50— 100 см3.
Реактивы. Медь азотнокислая (^N0^ — х.ч. или ч.д.а.; натрий уксуснокислый СН3СОО№ • 3Н2О; ледяная уксусная кислота СН3СООН; уксуснокислый свинец, используемый в лабораториях сахарных заводов для осветления сахарных растворов (готовится в соответствии с методикой, приведённой в Инструкции [11]); алюминий сернокислый А12^04)3 • 18Н20 (ГОСТ 3758-75) х.ч. или ч.д.а, гидроксосульфат алюминия А1(0Н^04 х.ч. или ч.д.а.
Приготовление реактивов для осветления
1. Гидроксосульфат алюминия — А1(0Н^04 Приготовление маточного раствора. Взвешивают 100 г А1(0Н^04, растворяют дистиллированной водой и переводят в колбу вместимостью 1000 см3. Доливают дистиллированной водой до метки, перемешивают, переливают в бутыль для хранения.
№ 4 • 2019 САХАР 43
Высокоэффективные технологические средства для сахарного производства Волтес®5000 - лучший антинакипин для сахарного завода
Приготовление рабочего раствора. Отмеривают цилиндром 25 см3 маточного раствора, вливают в колбу вместимостью 1000 см3, доливают до метки дистиллированной водой, перемешивают.
2. Алюминий сернокислый — Л12^04)3 • 18Н20
Приготовление маточного раствора. 240 г реактива Л12^04)3 • 18Н20, переводят его дистиллированной водой в колбу вместимостью 1000 см3. Доливают дистиллированной водой до метки, перемешивают, переливают в бутыль для хранения.
Приготовление рабочего раствора. Отмеривают цилиндром 20 см3 маточного раствора, вливают в колбу вместимостью 1000 см3, доливают до метки дистиллированной водой, перемешивают.
Приготовление рабочих растворов для определения
а-аминного азота в свёкле
Раствор реагента. На лабораторных весах типа ВЛК-500 (или другого типа) взвешивают 10 г меди азотнокислой Си^03)2, растворяют в 200 см3 дистиллированной воды и переводят в мерную колбу вместимостью 1000 см3. Затем взвешивают 250 г натрия уксуснокислого СН3СОО№ • 3Н2О и растворяют его в 400 см3 тёплой дистиллированной воды, раствор переводят в ту же мерную колбу, при 20 оС доводят дистиллированной водой до метки, тщательно перемешивают, фильтруют через стеклянный или мембранный с диаметром пор 45 ^ фильтр. При их отсутствии фильтрование производят через двойной бумажный фильтр. Устанавливают величину рН 6,0±0,1 при помощи ледяной уксусной кислоты.
Раствор буфера. 250 г СН3СОО№ • 3Н2О растворяют дистиллированной водой и переводят в мерную колбу вместимостью 1000 см3. При 20 оС доводят дистиллированной водой до метки, перемешивают и тщательно фильтруют через бумажный фильтр. Устанавливают величину рН 6,0±0,1 при помощи ледяной уксусной кислоты.
Растворы реагента и буфера рекомендуется приготавливать за четыре месяца до их использования.
Медный реактив. Данный раствор готовят перед проведением исследований в необходимом количестве на серию анализов, сезон (и т. д.) путём смешивания растворов реагента и буфера в соотношении 2 : 5, сливают в бутыль и используют при определении а-аминного азота. При использовании реактива на протяжении длительного времени проверяют рН и при необходимости доводят его величину до 6±0,1 ледяной уксусной кислотой.
Построение калибровочного графика
и линейных моделей
Калибровочный график строят по L-глутамину (С5Н10О^2), или L-аспарагину (С4Н8О^2 • 3Н2О),
или L-глутаминовой кислоте (С5Н9О^). Исходный раствор L-глутамина ^-аспарагина, L-глутаминовой кислоты), указанные в табл. 3, готовят таким образом, чтобы концентрация а-аминного азота составила 0,26 г в 1000 см3 раствора, что упростит расчёты при определении этой группы азота в дигератах свекловичной кашки, используемой для определения сахаристости.
Величину навески (Н) L-глутамина ^-аспарагина, L-глутаминовой кислоты) в 1000 см3 раствора рассчитывают по формуле
„ Мх0,26
где М — молекулярная масса ^-глутамина — 146, L-аспарагина — 150, L-глутаминовой кислоты — 147);
Э — эквивалент азота, равный 14.
Навеска глутамина будет 2,712 г; аспарагина — 2,786 г; глутаминовой кислоты — 2,732 в 1000 см3 раствора.
Для построения калибровочного графика достаточно не 1000 см3, а 100 или 200 см3 исходного раствора. 100 см3 приготовленного раствора достаточно при дальнейшем использовании мерных колб вместимостью 25 см3, а 200 см3 — при работе с мерными колбами объёмом 50 см3. Следовательно, для 100 см3 раствора навеска L-глутамина будет 0,2712 г, для L-аспарагина — 0,2786 г, для L-глутаминовой кислоты — 0,2732 г, а для 200 см3 — соответственно в два раза больше.
Из приготовленного исходного раствора L-глута-мина ^-аспарагина, L-глутаминовой кислоты) методом разбавления получают рабочие растворы. Исходный и рабочий стандартные растворы L-глутамина ^-аспарагина, L-глутаминовой кислоты) приготавливают с особой тщательностью, непосредственно перед построением калибровочной кривой.
Стандартные рабочие растворы приготавливают в 10 откалиброванных мерных колбах вместимостью 50 см3, в каждую из которых отбирают соответствующие количества исходного раствора L-глутамина ^-аспарагина, L-глутаминовой кислоты), указанные в табл. 3, доводят водой до метки и тщательно перемешивают. Из каждой колбы берут по 10 см3 раствора и переносят в приготовленные стаканчики объёмом 50—100 см3, куда добавляют по 14 см3 медного реактива. Содержимое стаканчиков взбалтывают и измеряют оптическую плотность растворов на фотоэлектро-колориметре при длине волны 620 нм в кювете длиной 5 см.
Как эталон, оптическую плотность которого принимают за 0, используют раствор, состоящий из 10 см3 дистиллированной воды и 14 см3 медного реактива. Измерение оптической плотности и снятие
44 САХАР № 4 • 2019
Высокоэффективные технологические средства для сахарного производства Волтес°5000 - лучший антинакипин для сахарного завода
показаний с прибора производят после обязательной промывки кюветы анализируемым раствором. По полученным данным строят калибровочный график в координатах: х — оптическая плотность, ед.; у — концентрация а-аминного азота, выраженная в г/см3, ммоль на 100 г свёклы или % к м. св. Измерения производят начиная с раствора, имеющего самую низкую концентрацию.
Пересчёт концентрации г/дм3 (графа 6) в ммоль на 100 г свёклы (графа 7) производят по формуле
(г / дм3 )х 1000x100 , . -14x130-^(г/Д-3)
х 54,94505,
где 14 — эквивалент азота;
130 — навеска свекловичной кашки в 1000 см3 раствора при приготовлении дигератов.
Пересчёт концентрации г/дм3 (графа 6) в проценты к м. св. (графа 8) производят по формуле
(г/дм^хЮО
130
или (г/дм3)х0,76923.
В связи с высокой воспроизводимостью калибровочных кривых на приборах КФК-3 и стабильностью показаний во времени были построены линейные мо-
дели зависимости оптической плотности стандартных растворов от величины концентрации а-аминного азота. Коэффициент корреляции между величинами составляет 0,997. Это позволило получить уравнение регрессии типа у = ах + в, где у — содержание а-аминного азота (в пересчёте на L-глутамин), х — оптическая плотность раствора [15].
Ниже представлены три уравнения регрессии в зависимости от единиц концентрации а-аминного азота (длина волны 620 нм, кювета длиной 5 см). у = 0,3894 • х + 0,0063, (1)
где х — оптическая плотность; у — концентрация а-аминного азота, г/дм3; у = 21,3962 • х - 0,3838, (2)
где х — оптическая плотность; у — концентрация а-аминного азота, ммоль/100 г свёклы;
у = 0,2996 • х — 0,0034, (3)
где х — оптическая плотность; у — концентрация а-аминного азота, % к м. св. По этим уравнениям были составлены рабочие таблицы (табл. 4), пользуясь которыми можно без построения калибровочных кривых определить по величине оптической плотности содержание а-аминного азота в пересчёте на L-глутамин в искомых единицах концентрации (г/дм3, ммоль на 100 г свёклы, % к м. св.).
Таблица 3. Расчёт количества исходного раствора, необходимого для приготовления стандартных рабочих растворов, а также концентрации L-глутамина (L-аспарагина, L-глутаминовой кислоты) и а-аминного азота, соответствующие этим количествам
Количество раствора L-глутамина (L-аспарагина, L-глутаминовой кислоты), внесённое в колбы вместимостью 50 см3, см3 Концентрация в растворе
а-аминного азота
№ рабочего раствора L-глу-тами-на, г/ дм3 L-ас-пара-гина, г/ дм3 L-глу-тами-новой кислоты, г/ дм3 Г/дм3 Ммоль на 100 г свёклы % к м. св.
1 5 0,2712 0,2786 0,2732 0,0260 1,4285 0,020
2 6 0,3254 0,3343 0,3278 0,0313 1,7143 0,024
3 8 0,4339 0,4458 0,4371 0,0416 2,2357 0,032
4 10 0,5424 0,5572 0,5463 0,0529 2,8571 0,040
5 12 0,6509 0,6686 0,6556 0,0624 3,4286 0,048
6 15 0,8136 0,8353 0,8195 0,0780 4,2856 0,060
7 20 1,0848 1,1140 1,0926 0,1040 5,7142 0,080
8 25 1,3560 1,3930 1,3657 0,1300 7,1427 0,100
9 30 1,6272 1,6715 1,6388 0,1560 8,5713 0,120
10 35 1,8984 1,9502 1,9119 0,1820 9,9998 0,140
Исходная окрашенность дигератов свёклы в зависимости от используемых осветлителей При анализировании свёклы ухудшенного качества, а также при использовании в качестве осветлителя дигератов свёклы сульфата алюминия полученные растворы имеют исходную окрашенность, т. е. повышенную оптическую плотность. Нами было изучено её влияние на результаты измерения а-аминного азота фотоэлектроколориме-трическим методом.
Исследования проводили на свёкле хорошого качества в период её технической спелости и свёкле ухудшенного качества с применением разных осветлителей — ацетата свинца и сульфата алюминия. Всего было проведено по 15 параллельных определений для каждого вида сырья.
Средние данные показателей оптической плотности для свёклы хорошого и ухудшенного качества с использованием в качестве осветлителей ацетата свинца и сульфата алюминия представлены на рис. 1.
Полученные результаты определения а-амин-ного азота были обработаны методами математической статистики. Для свёклы хорошего качества погрешность в определении а-аминного азота методом «голубого числа» вследствие исходной окрашенности фильтратов составляет при использова-
№ 4 • 2019 САХАР 45
Высокоэффективные технологические средства для сахарного производства Волтес®5000 - лучший антинакипин для сахарного завода
Оптическая плотность, ед.
У / / / / / / 0, 02 72
0,02 12
0,001 / / /
Хорошего Ухудшенного Хорошего Ухудшенного
Ацетат свинца Сульфат алюминия
Рис.1. Влияние осветлителя свекловичных растворов на исходную окрашенность фильтратов в зависимости от качества свёклы (при измерении а-аминного азота)
нии свинца - 0,6 %, ухудшенного качества — 10 %: при использовании сульфата алюминия - для свёклы хоро-шого качества — 16 %, ухудшенного качества - 19 %.
Таким образом, для более точного вычисления содержания а-аминного азота в свёкле необходимо обязательно учитывать исходную окрашенность фильтратов, что очень важно при использовании нетоксичных осветлителей и анализах сырья низкого технологического качества [20].
Ход анализа
1. Подготовка исследуемого раствора
Метод холодного дигерирования. На технических весах на кусочке кальки размером 13 х 13 см взвешивают 52 г свекловичной кашки, помещают её вместе с калькой в дигестионный сосуд от размельчителя тканей свёклы, прибавляют с помощью автоматической пипетки вместимостью 178,2 см3 два объёма раствора уксуснокислого свинца или другого осветлителя и дигерируют с помощью размельчителя тканей свёклы Ш1-ПРС или РТС-2М. Полученную гомогенизированную смесь фильтруют через двойной бумажный фильтр.
2. Метод горячего дигерирования. На технических весах в лодочке взвешивают 26 г свекловичной кашки, опускают в дигестионный сосуд для определения сахаристости стружки, прибавляют с помощью автоматической пипетки вместимостью 178,2 см3 один объём раствора уксуснокислого свинца. Сосуд плотно завинчивают и ставят на 30 мин в водяную баню или термостат, в котором поддерживают температуру 80 оС. В течение дигерирования сосуд дважды взбалтывают горизонтальными движениями. По истечении 30 мин сосуд охлаждают до 20 оС и фильтруют.
П р и м е ч а н и е. В методе горячего дигерирования нельзя использовать нетоксичный осветлитель.
Проведение измерений
Из дигерата, приготовленого для поляриметрического определения содержания сахарозы в свёкле, отбирают пипеткой с резиновой грушей 10 см3 раствора, переносят его в стаканчик вместимостью 100—150 см3, добавляют туда же 14 см3 раствора медного реактива, отмеренного с помощью пипетки или бюретки. Смесь перемешивают круговыми движениями стаканчика и заливают в кювету длиной 5 см, предварительно сполоснув её этим же раствором. В качестве эталона используют 10 см3 дистиллированной воды и 14 см3 раствора медного реактива, хорошо перемешанных в стаканчике. Находят оптическую плотность исследуемой смеси при длине волны 620 нм (В:).
При использовании нетоксичных осветлителей (Л12^04)3, А1С13 и Л1(0Н^04), а также при получении окрашенных дигератов необходимо учесть их окраску. Для этого отмеривают пипеткой 10 см3 фильтрата, переводят его в стаканчик вместимостью 100—150 см3, к нему прибавляют 14 см3 дистиллированной воды, хорошо перемешивают и определяют оптическую плотность этой смеси в кювете длиной 5 см при длине волны 620 нм (В2). В качестве эталона при этом берут дистиллированную воду.
По разнице В: — В2 находят величину оптической плотности, которая обусловлена окраской образовавшегося комплекса аминокислот с медью и содержание а-аминного азота в свёкле.
Пример. Оптическая плотность исследуемой смеси В: = 0,167 ед., В2 = 0,022 ед.; разница В: — В2 = = 0,167 — 0,022 = 0,145 ед. Находят содержание а-аминного азота в свёкле: 0,0502 г/дм3 ; 2,7186 ммоль на 100 г свёклы; 0,038 % к массе свёклы.
Эти же величины можно получить, используя уравнения (1), (2), (3).
П р и м е ч а н и е. При проведении большой серии анализов отбирают 10 см3 дигерата, помещают его в бюксу с притёртой пробкой или бутылочку с крышкой, добавляют 14 см3 медного реактива, перемешивают круговыми движениями, закрывают, ставят в холодильник. В таком виде раствор может сохраняться неделю.
2.2. Определение содержания а-аминного
азота в диффузионном соке
Для использования критериев К. Вукова [19] в целях оценки протекания процессов очистки диффузионного сока необходимо знать содержание в нём а-аминного азота. Нами предложен метод определения этого показателя с использованием принципиального подхода, который применяется при анализе свёклы.
Из раствора, приготовленного для поляриметрического определения содержания сахарозы в диффузи-
46 САХАР № 4 • 2019
Высокоэффективные технологические средства для сахарного производства Волтес®5000 - лучший антинакипин для сахарного завода
онном соке (п. 2.3.3 Инструкции по химико-техническому контролю и учёту сахарного производства [5]: две нормальные навески сока переводят в колбу 100 мл... (далее — по тексту)), берут 10 см3 и переносят в стаканчик, куда добавляют 14 см3 «синего раствора», тщательно перемешивают и заливают в кювету длиной 5 см. В качестве эталона используют дистиллированную воду. Готовят эталонный раствор следующим образом: 10 см3 дистиллированной воды смешивают с 14 см3 «синего раствора», тщательно перемешивают в стаканчике и заливают в кювету длиной 5 см. На фотоэлектроколориметре КФК-3 определяют оптическую плотность на длине волны 620 нм.
Концентрацию а-аминного азота определяют по формуле у = 0,3894 • х - 0,0063, где х — оптическая плотность; у — концентрация а-аминного азота, г/дм3. Пересчёт концентрации г/дм3 (графа 2) в % к массе сока производят по формуле
(г/дм^хЮО
520
= (г/дм3)х0,192,
где 520 — навеска диффузионного сока в 1000 см3 раствора при приготовлении раствора для определения сахарозы в соке поляриметрическим методом.
П р и м е ч а н и е. Если на приборе КФК-3 приходится работать с кюветой длиной 3 см, то полученный результат оптической плотности множат на коэффициент 1,67, а затем используют приведённую табл. 4.
Пример. Оптическая плотность, обусловленная комплексом а-аминного азота с Си++, измеренная на приборе КФК-3 в кювете длиной 5 см, составляет 0,170. По табл. 4 находим содержание а-аминного азота в растворе в г/л 0,0599. Содержание а-аминного азота, % к массе сока, будет составлять 0,0599 • 0,192 = = 0,012 % к массе сока.
Если полученную величину необходимо выразить к массе сахара диффузионного сока, пересчёт осуществляют по формуле (0,012 • 100) / Схдс. Если Схдс = = 13,8 % к массе сока, то а-аминный азот будет составлять (0,012 • 100) / 13,8 = 0,087 % к массе сахара диффузионного сока.
Оптическая плотность, обусловленная комплексом а-аминного азота с Си++, измеренная на приборе КФК-3 в кювете длиной 3 см, составляет 0,138. Это значение множим на коэффициент 1,67 и получаем значение 0,230. По табл. 4 находим содержание а-аминного азота, которое будет составлять 0,0833 г/л. К массе диффузионного сока содержание а-аминного азота определяют по формуле 0,0833 • 0,192 = 0,016 % к массе сока.
Если, например, содержание сахара в диффузионном соке составляет 12,6 % к массе сока, то содержание а-аминного азота будет составлять (0,016 • 100) / 12,6 = 0,127 % к массе сахара диффузионного сока.
2.3. Методика определения содержания аминного азота в мелассе [2]
Взвешивают 25 г мелассы, переносят её с помощью тёплой, освобождённой от СО2 (свежеполученной) дистиллированной воды в мерную колбу на 100 см3. Охлаждают содержимое до 20 оС, доводят водой до метки и тщательно перемешивают. Отбирают из колбы 20 см3 раствора и переводят его в стаканчик, титруют раствором щёлочи концентрацией 0,1 н до рН 7,0, доливают 5 см3 формольной смеси и титруют раствором щёлочи 0,1 н до рН = 9,1.
Для внесения поправки на «глухой» опыт параллельно титруют 20 см3 дистиллированной воды и 5 см3 формольной смеси также до рН = 9,1.
Содержание аминного азота N (% к массе продукта) определяют по формуле N = 0,0014 (а — Ь) • 100/?, где g — навеска продукта, г;
а и Ь — соответственно объёмы 0,1 н раствора щёлочи, пошедшего на титрование продукта и для глухого опыта, см3.
Формольную смесь готовят смешиванием 50 см3 формалина с 1 см3 1%-го раствора фенолфталеина, оттитрованного 0,1н раствором №ОН до появления слабо-розового окрашивания.
Таблица 4. Рабочая таблица определения а-аминного азота в зависимости от оптической плотности образующегося комплекса
Продолжение табл. 4
Вели- Концентрация
чина а-аминного азота
оп- в пересчете на
тиче- L -глутамин
ской
плот- % к
ности Ммоль мас-
рас- Г/дм3 на 100 г се
тво- свеклы свё-
ров, клы
ед.
0,030 0,0054 0,2581 0,004
0,031 0,0058 0,2795 0,004
0,032 0,0062 0,3009 0,004
0,033 0,0066 0,3223 0,004
0,034 0,0069 0,3437 0,005
0,035 0,0073 0,3651 0,005
Величина Концентрация а-аминного азота
оп-тиче- в пересчете на L-глутамин
ской
плотности рас-тво-ров, ед. Г/дм3 Ммоль на 100 г свёклы % к массе свёклы
0,036 0,0077 0,3865 0,005
0,037 0,0081 0,4079 0,006
0,038 0,0085 0,4293 0,006
0,039 0,0089 0,4507 0,006
0,040 0,0093 0,4720 0,007
0,041 0,0097 0,4934 0,007
0,042 0,0101 0,5148 0,007
0,043 0,0104 0,5362 0,007
0,044 0,0108 0,5576 0,008
0,045 0,0112 0,5790 0,008
№ 4 • 2019 САХАР 47
Высокоэффективные технологические средства для сахарного производства Волтес®5000 - лучший антинакипин для сахарного завода
Продолжение табл. 4 Продолжение табл. 4
Величина Концентрация а-аминного азота Величина Концентрация а-аминного азота
оптиче- в пересчете на L-глутамин оп-тиче- в пересчёте на L-глутамин
ской ской
плотности растворов, ед. Г/дм3 Ммоль на 100 г свёклы % к массе свёклы плотности рас-тво-ров, ед. Г/дм3 Ммоль на 100 г свёклы % к массе свёклы
0,046 0,0116 0,6004 0,008 0,086 0,0272 1,4563 0,020
0,047 0,0120 0,6218 0,009 0,087 0,0276 1,4777 0,021
0,048 0,0124 0,6432 0,009 0,088 0,0280 1,4991 0,021
0,049 0,0128 0,6646 0,009 0,089 0,0284 1,5205 0,021
0,050 0,0132 0,6860 0,010 0,090 0,0287 1,5419 0,022
0,051 0,0136 0,7074 0,010 0,091 0,0291 1,5633 0,022
0,052 0,0139 0,7288 0,010 0,092 0,0295 1,5847 0,022
0,053 0,0143 0,7502 0,010 0,093 0,0299 1,6060 0,022
0,054 0,0147 0,7716 0,011 0,094 0,0303 1,6274 0,023
0,055 0,0151 0,7930 0,011 0,095 0,0307 1,6488 0,023
0,056 0,0155 0,8144 0,011 0,096 0,0311 1,6702 0,023
0,057 0,0159 0,8358 0,012 0,097 0,0315 1,6916 0,024
0,058 0,0163 0,8572 0,012 0,098 0,0319 1,7130 0,024
0,059 0,0167 0,8786 0,012 0,099 0,0323 1,7344 0,024
0,060 0,0171 0,9000 0,013 0,100 0,0326 1,7558 0,025
0,061 0,0175 0,9214 0,013 0,101 0,0330 1,7772 0,025
0,062 0,0178 0,9428 0,013 0,102 0,0334 1,7986 0,025
0,063 0,0182 0,9642 0,013 0,103 0,0338 1,8200 0,025
0,064 0,0186 0,9856 0,014 0,104 0,0342 1,8414 0,026
0,065 0,0190 1,0070 0,014 0,105 0,0346 1,8628 0,026
0,066 0,0194 1,0283 0,014 0,106 0,0350 1,8842 0,026
0,067 0,0198 1,0497 0,015 0,107 0,0354 1,9056 0,027
0,068 0,0202 1,0711 0,015 0,108 0,0358 1,9270 0,027
0,069 0,0206 1,0925 0,015 0,109 0,0361 1,9484 0,027
0,070 0,0210 1,1139 0,016 0,110 0,0365 1,9698 0,028
0,071 0,0213 1,1353 0,016 0,111 0,0369 1,9912 0,028
0,072 0,0217 1,1567 0,016 0,112 0,0373 2,0126 0,028
0,073 0,0221 1,1781 0,016 0,113 0,0377 2,0340 0,028
0,074 0,0225 1,1995 0,017 0,114 0,0381 2,0554 0,029
0,075 0,0229 1,2209 0,017 0,115 0,0385 2,0768 0,029
0,076 0,0233 1,2423 0,017 0,116 0,0389 2,0982 0,029
0,077 0,0237 1,2637 0,018 0,117 0,0393 2,1196 0,030
0,078 0,0241 1,2851 0,018 0,118 0,0396 2,1410 0,030
0,079 0,0245 1,3065 0,018 0,119 0,0400 2,1623 0,030
0,080 0,0249 1,3279 0,019 0,120 0,0404 2,1837 0,031
0,081 0,0252 1,3493 0,019 0,121 0,0408 2,2051 0,031
0,082 0,0256 1,3707 0,019 0,122 0,0412 2,2265 0,031
0,083 0,0260 1,3921 0,019 0,123 0,0416 2,2479 0,031
0,084 0,0264 1,4135 0,020 0,124 0,0420 2,2693 0,032
0,085 0,0268 1,4349 0,020 0,125 0,0424 2,2907 0,032
Продолжение табл. 4 Продолжение табл. 4
Величина оп-тиче-ской плотности рас-тво-ров, ед. Концентрация а-аминного азота в пересчёте на L-глутамин Величина оп-тиче-ской плотности рас-тво-ров, ед. Концентрация а-аминного азота в пересчёте на L-глутамин
Г/дм3 Ммоль на 100 г свёклы % к массе свёклы Г/дм3 Ммоль на 100 г свёклы % к массе свёклы
0,126 0,0428 2,3121 0,032 0,166 0,0583 3,1680 0,044
0,127 0,0432 2,3335 0,033 0,167 0,0587 3,1894 0,045
0,128 0,0435 2,3549 0,033 0,168 0,0591 3,2108 0,045
0,129 0,0439 2,3763 0,033 0,169 0,0595 3,2322 0,045
0,130 0,0443 2,3977 0,034 0,170 0,0599 3,2536 0,046
0,131 0,0447 2,4191 0,034 0,171 0,0603 3,2750 0,046
0,132 0,0451 2,4405 0,034 0,172 0,0607 3,2963 0,046
0,133 0,0455 2,4619 0,034 0,173 0,0611 3,3177 0,046
0,134 0,0459 2,4833 0,035 0,174 0,0615 3,3391 0,047
0,135 0,0463 2,5047 0,035 0,175 0,0618 3,3605 0,047
0,136 0,0467 2,5261 0,035 0,176 0,0622 3,3819 0,047
0,137 0,0470 2,5475 0,036 0,177 0,0626 3,4033 0,048
0,138 0,0474 2,5689 0,036 0,178 0,0630 3,4247 0,048
0,139 0,0478 2,5903 0,036 0,179 0,0634 3,4461 0,048
0,140 0,0482 2,6117 0,037 0,180 0,0638 3,4675 0,049
0,141 0,0486 2,6331 0,037 0,181 0,0642 3,4889 0,049
0,142 0,0490 2,6545 0,037 0,182 0,0646 3,5103 0,049
0,143 0,0494 2,6759 0,037 0,183 0,0650 3,5317 0,049
0,144 0,0498 2,6973 0,038 0,184 0,0653 3,5531 0,050
0,145 0,0502 2,7186 0,038 0,185 0,0657 3,5745 0,050
0,146 0,0506 2,7400 0,038 0,186 0,0661 3,5959 0,050
0,147 0,0509 2,7614 0,039 0,187 0,0665 3,6173 0,051
0,148 0,0513 2,7828 0,039 0,188 0,0669 3,6387 0,051
0,149 0,0517 2,8042 0,039 0,189 0,0673 3,6601 0,051
0,150 0,0521 2,8256 0,040 0,190 0,0677 3,6815 0,052
0,151 0,0525 2,8470 0,040 0,191 0,0681 3,7029 0,052
0,152 0,0529 2,8684 0,040 0,192 0,0685 3,7243 0,052
0,153 0,0533 2,8898 0,040 0,193 0,0689 3,7457 0,052
0,154 0,0537 2,9112 0,041 0,194 0,0692 3,7671 0,053
0,155 0,0541 2,9326 0,041 0,195 0,0696 3,7885 0,053
0,156 0,0544 2,9540 0,041 0,196 0,0700 3,8099 0,053
0,157 0,0548 2,9754 0,042 0,197 0,0704 3,8313 0,054
0,158 0,0552 2,9968 0,042 0,198 0,0708 3,8526 0,054
0,159 0,0556 3,0182 0,042 0,199 0,0712 3,8740 0,054
0,160 0,0560 3,0396 0,043 0,200 0,0716 3,8954 0,055
0,161 0,0564 3,0610 0,043 0,201 0,0720 3,9168 0,055
0,162 0,0568 3,0824 0,043 0,202 0,0724 3,9382 0,055
0,163 0,0572 3,1038 0,043 0,203 0,0727 3,9596 0,055
0,164 0,0576 3,1252 0,044 0,204 0,0731 3,9810 0,056
0,165 0,0580 3,1466 0,044 0,205 0,0735 4,0024 0,056
48 САХАР № 4 • 2019
Высокоэффективные технологические средства для сахарного производства Волтес"5000 - лучший антинакипин для сахарного завода
Продолжение табл. 4
Вели- Концентрация
чина а-аминного азота
оп-тиче- в пересчёте на L-глутамин
ской
плотности рас- Г/дм3 Ммоль на 100 г % к массе
тво-ров, ед. свёклы свёклы
0,206 0,0739 4,0238 0,056
0,207 0,0743 4,0452 0,057
0,208 0,0747 4,0666 0,057
0,209 0,0751 4,0880 0,057
0,210 0,0755 4,1094 0,058
0,211 0,0759 4,1308 0,058
0,212 0,0763 4,1522 0,058
0,213 0,0766 4,1736 0,058
0,214 0,0770 4,1950 0,059
0,215 0,0774 4,2164 0,059
0,216 0,0778 4,2378 0,059
0,217 0,0782 4,2592 0,060
0,218 0,0786 4,2806 0,060
0,219 0,0790 4,3020 0,060
0,220 0,0794 4,3234 0,061
0,221 0,0798 4,3448 0,061
0,222 0,0801 4,3662 0,061
0,223 0,0805 4,3876 0,061
0,224 0,0809 4,4089 0,062
0,225 0,0813 4,4303 0,062
0,226 0,0817 4,4517 0,062
0,227 0,0821 4,4731 0,063
0,228 0,0825 4,4945 0,063
0,229 0,0829 4,5159 0,063
0,230 0,0833 4,5373 0,064
0,231 0,0837 4,5587 0,064
0,232 0,0840 4,5801 0,064
0,233 0,0844 4,6015 0,064
0,234 0,0848 4,6229 0,065
0,235 0,0852 4,6443 0,065
0,236 0,0856 4,6657 0,065
0,237 0,0860 4,6871 0,066
0,238 0,0864 4,7085 0,066
0,239 0,0868 4,7299 0,066
0,240 0,0872 4,7513 0,067
0,241 0,0875 4,7727 0,067
0,242 0,0879 4,7941 0,067
0,243 0,0883 4,8155 0,067
0,244 0,0887 4,8369 0,068
0,245 0,0891 4,8583 0,068
Продолжение табл. 4
Вели- Концентрация
чина а-аминного азота
оп-тиче- в пересчёте на L-глутамин
ской
плотности рас- Г/дм3 Ммоль на 100 г % к массе
тво-ров, ед. свёклы свёклы
0,246 0,0895 4,8797 0,068
0,247 0,0899 4,9011 0,069
0,248 0,0903 4,9225 0,069
0,249 0,0907 4,9439 0,069
0,250 0,0911 4,9653 0,070
0,251 0,0914 4,9866 0,070
0,252 0,0918 5,0080 0,070
0,253 0,0922 5,0294 0,070
0,254 0,0926 5,0508 0,071
0,255 0,0930 5,0722 0,071
0,256 0,0934 5,0936 0,071
0,257 0,0938 5,1150 0,072
0,258 0,0942 5,1364 0,072
0,259 0,0946 5,1578 0,072
0,260 0,0949 5,1792 0,072
0,261 0,0953 5,2006 0,073
0,262 0,0957 5,2220 0,073
0,263 0,0961 5,2434 0,073
0,264 0,0965 5,2648 0,074
0,265 0,0969 5,2862 0,074
0,266 0,0973 5,3076 0,074
0,267 0,0977 5,3290 0,075
0,268 0,0981 5,3504 0,075
0,269 0,0984 5,3718 0,075
0,270 0,0988 5,3932 0,075
0,271 0,0992 5,4146 0,076
0,272 0,0996 5,4360 0,076
0,273 0,1000 5,4574 0,076
0,274 0,1004 5,4788 0,077
0,275 0,1008 5,5002 0,077
0,276 0,1012 5,5216 0,077
0,277 0,1016 5,5429 0,078
0,278 0,1020 5,5643 0,078
0,279 0,1023 5,5857 0,078
0,280 0,1027 5,6071 0,078
0,281 0,1031 5,6285 0,079
0,282 0,1035 5,6499 0,079
0,283 0,1039 5,6713 0,079
0,284 0,1043 5,6927 0,080
0,285 0,1047 5,7141 0,080
Продолжение табл. 4
Величина оп-тиче-ской плотности рас-тво-ров, ед. Концентрация а-аминного азота в пересчёте на L-глутамин
Г/дм3 Ммоль на 100 г свёклы % к массе свёклы
0,286 0,1051 5,7355 0,080
0,287 0,1055 5,7569 0,081
0,288 0,1058 5,7783 0,081
0,289 0,1062 5,7997 0,081
0,290 0,1066 5,8211 0,081
0,291 0,1070 5,8425 0,082
0,292 0,1074 5,8639 0,082
0,293 0,1078 5,8853 0,082
0,294 0,1082 5,9067 0,083
0,295 0,1086 5,9281 0,083
0,296 0,1090 5,9495 0,083
0,297 0,1094 5,9709 0,084
0,298 0,1097 5,9923 0,084
0,299 0,1101 6,0137 0,084
0,300 0,1105 6,0351 0,084
0,301 0,1109 6,0565 0,085
0,302 0,1113 6,0779 0,085
0,303 0,1117 6,0992 0,085
0,304 0,1121 6,1206 0,086
0,305 0,1125 6,1420 0,086
0,306 0,1129 6,1634 0,086
0,307 0,1132 6,1848 0,087
0,308 0,1136 6,2062 0,087
0,309 0,1140 6,2276 0,087
0,310 0,1144 6,2490 0,087
0,311 0,1148 6,2704 0,088
0,312 0,1152 6,2918 0,088
0,313 0,1156 6,3132 0,088
0,314 0,1160 6,3346 0,089
0,315 0,1164 6,3560 0,089
0,316 0,1168 6,3774 0,089
0,317 0,1171 6,3988 0,090
0,318 0,1175 6,4202 0,090
0,319 0,1179 6,4416 0,090
0,320 0,1183 6,4630 0,090
0,321 0,1187 6,4844 0,091
0,322 0,1191 6,5058 0,091
0,323 0,1195 6,5272 0,091
0,324 0,1199 6,5486 0,092
0,325 0,1203 6,5700 0,092
Продолжение табл. 4
Величина оп-тиче-ской плотности рас-тво-ров, ед. Концентрация а-аминного азота в пересчёте на L-глутамин
Г/дм3 Ммоль на 100 г свёклы % к массе свёклы
0,326 0,1206 6,5914 0,092
0,327 0,1210 6,6128 0,093
0,328 0,1214 6,6342 0,093
0,329 0,1218 6,6555 0,093
0,330 0,1222 6,6769 0,093
0,331 0,1226 6,6983 0,094
0,332 0,1230 6,7197 0,094
0,333 0,1234 6,7411 0,094
0,334 0,1238 6,7625 0,095
0,335 0,1241 6,7839 0,095
0,336 0,1245 6,8053 0,095
0,337 0,1249 6,8267 0,096
0,338 0,1253 6,8481 0,096
0,339 0,1257 6,8695 0,096
0,340 0,1261 6,8909 0,096
0,341 0,1265 6,9123 0,097
0,342 0,1269 6,9337 0,097
0,343 0,1273 6,9551 0,097
0,344 0,1277 6,9765 0,098
0,345 0,1280 6,9979 0,098
0,346 0,1284 7,0193 0,098
0,347 0,1288 7,0407 0,099
0,348 0,1292 7,0621 0,099
0,349 0,1296 7,0835 0,099
0,350 0,1300 7,1049 0,099
0,351 0,1304 7,1263 0,100
0,352 0,1308 7,1477 0,100
0,353 0,1312 7,1691 0,100
0,354 0,1315 7,1905 0,101
0,355 0,1319 7,2119 0,101
0,356 0,1323 7,2332 0,101
0,357 0,1327 7,2546 0,102
0,358 0,1331 7,2760 0,102
0,359 0,1335 7,2974 0,102
0,360 0,1339 7,3188 0,102
0,361 0,1343 7,3402 0,103
0,362 0,1347 7,3616 0,103
0,363 0,1351 7,3830 0,103
0,364 0,1354 7,4044 0,104
0,365 0,1358 7,4258 0,104
№ 4 • 2019 САХАР 49
Высокоэффективные технологические средства для сахарного производства Волтес®5000 - лучший антинакипин для сахарного завода
Продолжение табл. 4 Продолжение табл. 4
Величина оптической плотности растворов, ед. Концентрация а-аминного азота в пересчёте на L-глутамин Величина оп-тиче-ской плотности рас-тво-ров, ед. Концентрация а-аминного азота в пересчёте на L-глутамин
Г/дм3 Ммоль на 100 г свёклы % к массе свёклы Г/дм3 Ммоль на 100 г свёклы % к массе свёклы
0,366 0,1362 7,4472 0,104 0,406 0,1518 8,3031 0,116
0,367 0,1366 7,4686 0,105 0,407 0,1522 8,3245 0,117
0,368 0,1370 7,4900 0,105 0,408 0,1526 8,3458 0,117
0,369 0,1374 7,5114 0,105 0,409 0,1530 8,3672 0,117
0,370 0,1378 7,5328 0,105 0,410 0,1534 8,3886 0,117
0,371 0,1382 7,5542 0,106 0,411 0,1537 8,4100 0,118
0,372 0,1386 7,5756 0,106 0,412 0,1541 8,4314 0,118
0,373 0,1389 7,5970 0,106 0,413 0,1545 8,4528 0,118
0,374 0,1393 7,6184 0,107 0,414 0,1549 8,4742 0,119
0,375 0,1397 7,6398 0,107 0,415 0,1553 8,4956 0,119
0,376 0,1401 7,6612 0,107 0,416 0,1557 8,5170 0,119
0,377 0,1405 7,6826 0,108 0,417 0,1561 8,5384 0,120
0,378 0,1409 7,7040 0,108 0,418 0,1565 8,5598 0,120
0,379 0,1413 7,7254 0,108 0,419 0,1569 8,5812 0,120
0,380 0,1417 7,7468 0,108 0,420 0,1572 8,6026 0,120
0,381 0,1421 7,7682 0,109 0,421 0,1576 8,6240 0,121
0,382 0,1425 7,7895 0,109 0,422 0,1580 8,6454 0,121
0,383 0,1428 7,8109 0,109 0,423 0,1584 8,6668 0,121
0,384 0,1432 7,8323 0,110 0,424 0,1588 8,6882 0,122
0,385 0,1436 7,8537 0,110 0,425 0,1592 8,7096 0,122
0,386 0,1440 7,8751 0,110 0,426 0,1596 8,7310 0,122
0,387 0,1444 7,8965 0,111 0,427 0,1600 8,7524 0,123
0,388 0,1448 7,9179 0,111 0,428 0,1604 8,7738 0,123
0,389 0,1452 7,9393 0,111 0,429 0,1608 8,7952 0,123
0,390 0,1456 7,9607 0,111 0,430 0,1611 8,8166 0,123
0,391 0,1460 7,9821 0,112 0,431 0,1615 8,8380 0,124
0,392 0,1463 8,0035 0,112 0,432 0,1619 8,8594 0,124
0,393 0,1467 8,0249 0,112 0,433 0,1623 8,8808 0,124
0,394 0,1471 8,0463 0,113 0,434 0,1627 8,9022 0,125
0,395 0,1475 8,0677 0,113 0,435 0,1631 8,9235 0,125
0,396 0,1479 8,0891 0,113 0,436 0,1635 8,9449 0,125
0,397 0,1483 8,1105 0,114 0,437 0,1639 8,9663 0,126
0,398 0,1487 8,1319 0,114 0,438 0,1643 8,9877 0,126
0,399 0,1491 8,1533 0,114 0,439 0,1646 9,0091 0,126
0,400 0,1495 8,1747 0,114 0,440 0,1650 9,0305 0,126
0,401 0,1498 8,1961 0,115 0,441 0,1654 9,0519 0,127
0,402 0,1502 8,2175 0,115 0,442 0,1658 9,0733 0,127
0,403 0,1506 8,2389 0,115 0,443 0,1662 9,0947 0,127
0,404 0,1510 8,2603 0,116 0,444 0,1666 9,1161 0,128
0,405 0,1514 8,2817 0,116 0,445 0,1670 9,1375 0,128
Продолжение табл. 4
Величина Концентрация а-аминного азота
оп-тиче- в пересчёте на L-глутамин
ской
плотности рас-тво-ров, ед. Г/дм3 Ммоль на 100 г свёклы % к массе свёклы
0,446 0 1674 9,1589 0 128
0,447 0 1678 9,1803 0 129
0,448 0 1682 9,2017 0 129
0,449 0 1685 9,2231 0 129
0,450 0 1689 9,2445 0 129
0,451 0 1693 9,2659 0 130
0,452 0 1697 9,2873 0 130
0,453 0 1701 9,3087 0 130
0,454 0 1705 9,3301 0 131
0,455 0 1709 9,3515 0 131
0,456 0 1713 9,3729 0 131
0,457 0 1717 9,3943 0 132
0,458 0 1720 9,4157 0 132
0,459 0 1724 9,4371 0 132
0,460 0 1728 9,4585 0 132
0,461 0 1732 9,4798 0 133
0,462 0 1736 9,5012 0 133
0,463 0 1740 9,5226 0 133
0,464 0 1744 9,5440 0 134
0,465 0 1748 9,5654 0 134
0,466 0 1752 9,5868 0 134
0,467 0 1755 9,6082 0 135
0,468 0 1759 9,6296 0 135
0,469 0 1763 9,6510 0 135
0,470 0 1767 9,6724 0 135
0,471 0 1771 9,6938 0 136
0,472 0 1775 9,7152 0 136
0,473 0 1779 9,7366 0 136
Окончание табл. 4
Величина Концентрация а-аминного азота
оп-тиче- в пересчёте на L-глутамин
ской
плотности рас-тво-ров, ед. Г/дм3 Ммоль на 100 г свёклы % к массе свёклы
0,474 0 1783 9,7580 0 137
0,475 0 1787 9,7794 0 137
0,476 0 1791 9,8008 0 137
0,477 0 1794 9,8222 0 138
0,478 0 1798 9,8436 0 138
0,479 0 1802 9,8650 0 138
0,480 0 1806 9,8864 0 138
0,481 0 1810 9,9078 0 139
0,482 0 1814 9,9292 0 139
0,483 0 1818 9,9506 0 139
0,484 0 1822 9,9720 0 140
0,485 0 1826 9,9934 0 140
0,486 0 1829 10,0148 0 140
0,487 0 1833 10,0361 0 141
0,488 0 1837 10,0575 0 141
0,489 0 1841 10,0789 0 141
0,490 0 1845 10,1003 0 141
0,491 0 1849 10,1217 0 142
0,492 0 1853 10,1431 0 142
0,493 0 1857 10,1645 0 142
0,494 0 1861 10,1859 0 143
0,495 0 1865 10,2073 0 143
0,496 0 1868 10,2287 0 143
0,497 0 1872 10,2501 0 144
0,498 0 1876 10,2715 0 144
0,499 0 1880 10,2929 0 144
0,500 0 1884 10,3143 0 144
2.4. Нитраты в свёкле и экспресс-методы их определения
Содержание нитратов в сахарной свёкле — важный показатель её качества. Оно свидетельствует о дозах и сроках применения азотных удобрений и степени спелости корнеплодов. В случае если азотные удобрения внесены в завышенных дозах, в неоптимальные сроки и несбалансированы с другими видами удобрений, в растениях накапливаются нитраты в количествах, превышающих допустимые
50 САХАР № 4 • 2019
Высокоэффективные технологические средства для сахарного производства Волтес®5000 - лучший антинакипин для сахарного завода
нормы. Это является признаком их технической незрелости, а также вызывает повышенную зольность сахара.
В США при приёмке свёклы проводят определение нитратов как один из обязательных элементов, который позволяет контролировать сроки внесения азотных удобрений. Проект новой редакции ГОСТа Украины на сахарную свёклу также предусматривает введение этого показателя в число обязательных, предельно допустимая концентрация его составляет 800 мг/кг, оптимальное значение — 200-300 мг/кг. Превышение ПДК нитратов в свёкле вызывает замедление биотехнологических процессов при переработке полученной из этой свёклы мелассы. Накопление нитратов в мелассе тоже приводит к осложнениям и технологическим отклонениям в производстве спирта, хлебопекарных и кормовых дрожжей.
В настоящее время для определения нитратов в сахарной свёкле и продуктах её переработки применяют два основных метода анализа: потенциометри-ческий и фотометрический. Потенциометрический метод — самый простой и может использоваться как экспресс-метод. Однако его нельзя применять для контроля продукции, в составе которой присутствуют галогениды и ряд других примесей. В связи с этим его следует рекомендовать только для анализов свежей растениеводческой продукции. В отличие от по-тенциометрического фотометрический метод является универсальным, но трудоёмким.
Потенциометрический метод определения нитратов неприменим, если содержание хлоридов в рассматриваемом материале более чем в 25 раз превышает содержание нитратов по их концентрации. Нижняя граница определения нитратов (чувствительность метода) — 6 мг/дм3 анализируемого раствора.
В УкрНИИСП был разработан метод определения нитратов в свёкле и продуктах сахарного производства с использованием алюмокалиевых квасцов. Этот метод предусматривает экстрагирование их из анализируемых продуктов с помощью 1%-ного раствора алюмокалиевых квасцов при гомогенизации системы, затем потенциометрическое измерение концентрации их в растворе электродом, селективным на N0/ [1, 16, 17].
Допустимые уровни содержания нитратов в продуктах растительного происхождения, сахарной свёкле и продуктах сахарного производства приведены в табл. 5 [1].
Суть потенциометрического метода определения нитратов основан на экстракции нитратов из проб исследуемых продуктов раствором алюмокалиевых квасцов с последующим измерением их концентраций с помощью ионоселективного электрода.
Таблица 5. Максимально допустимые уровни (МДУ) содержания нитратов в продуктах сахарного производства
№ п/п Продукт МДУ нитратов, мг/кг Примечание
1 Сахарная свёкла для производства сахара 800 Органы СЭС осуществляют периодический выборочный контроль один-три раза за сезон производства сахара
2 Жом свежий для пищевых целей 15
3 Сахар 25
4 Меласса Не регламентируется
Разработан новый метод определения содержания нитратов в свёкле с использованием нетоксичного осветителя, что позволяет определять их в растворе, приготовленном для определения содержания сахарозы в свёкле, поляриметрическим методом. Осветление дигерата для поляриметрического определения сахарозы следует проводить основным сульфатом алюминия Л12(0Н2^04)2. Ацетат свинца использовать как осветитель не допускается из-за разрушения селективного электрода.
Принцип нового метода основывается на определении электродвижущей силы (э.д.с.) дигерата свекловичной кашки селективным электродом на нитрат-ионы в милливольтах, нахождении активности ионов ^N0,) по калибровочному графику и дальнейшем расчёте содержания нитратов в свёкле с помощью формулы или нахождения количества нитратов по таблице.
Как и в случае определения калия и натрия ионосе-лективными электродами, работа иономера возможна в двух режимах: как иономера для определения реакции среды или как милливольтметра. Во время работы по первому способу иономер настраивают по стандартным растворам (как рН-метр) для определения только одного иона. По второму способу прибор используют как милливольтметр и определяют различные ионы после подключения соответствующего ионоселективного электрода и построения отдельных калибровочных графиков для К+, N0," и т. д.
Как измерительные электроды используют нитратные электроды, например ЭМ^03-01. Порядок подготовки измерительных электродов к работе приведён в технических паспортах ионоселективных электродов различных типов. Электродом сравнения служит обычный хлорсеребряный вспомогательный электрод ЭВЛ-1М1 или ЭВЛ-1М3. Измерять ЭДС можно на иономерах и рН-метрах всех систем, обеспечивающих погрешность измерений не более
№ 4 • 2019 САХАР 51
Высокоэффективные технологические средства для сахарного производства Волтес®5000 - лучший антинакипин для сахарного завода
±5 мВ. Суммарная погрешность метода составляет примерно ±12 %.
Построение калибровочного графика
Заранее готовят 1%-й (для растительной продукции) и 2%-й (для продуктов сахарного производства) растворы алюмокалиевых квасцов для экстракции нитратов из пробы. Для приготовления 1%-го раствора взвешивают 10 г квасцов с погрешностью не более ±0,1 г, переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см3, растворяют в дистиллированной воде и доводят до метки. Срок хранения раствора — до одного года.
Затем готовят четыре раствора KN03: концентрацией, 1 • 10-1 ,1 • 10"2, 1 • 10"3 и 1 • 10-4 моль/дм3. Для приготовления раствора концентрацией 1 • 10-1 моль/дм3 взвешивают 10,11 г KN03 с погрешностью ±0,01 г, переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см3, растворяют в 1%-ном растворе алюмокалиевых квасцов, доводят до метки этим же раствором.
Другие растворы получают 10-кратным разбавлением экстрагирующим раствором раствора предыдущего. Итак, для построения калибровочного графика получают четыре стандартных раствора KN03, которые имеют рN03 соответственно 1, 2, 3, 4. Эти растворы используются для градуировки прибора, проверки электродов и построения градуировочных графиков. Ориентировочные данные по калибровке электрода «Потенциал^03» приведены в табл. 6.
Таблица 6. Ориентировочные данные для построения калибровочной кривой по стандартным
растворам pNO3
Концентрация нитрат-ионов, ммоль/дм3 Показатель концентрации нитрат-ионов, Электродвижущая сила, мВ
0,0001 (1 • 10"4 ) 4,0 426
0,001 (1 • 10"3) 3,02 376
0,01 (1 • 10"2) 2,05 310
0,1 (1 • 10-1) 1,12 248
1%-ного раствора алюмокалиевых квасцов и проводят гомогенизацию в течение 1 мин. В случае отсутствия гомогенизатора пробу растирают в течение 3 мин. Электроды погружают в полученную смесь и определяют э.д.с. По калибровочному графику находят значение показателя концентрации нитрат-ионов
р^3.
Обработка результатов. Для расчёта содержания нитрат-ионов в свёкле (Х), мг/кг, пользуются формулой
0х1О-Р>ГОз хб2х106
Х =
(4)
1000 х Я '
где Q — общий объём раствора, полученный при извлечении нитратов алюмокалиевыми квасцами из навески свёклы, см3;
10~р1УЮз- концентрация нитратов в вытяжке, моль/дм3;
62 — молекулярная масса нитрат-иона N0^ г;
106 — коэффициент для пересчёта килограмма в мг;
1000 — коэффициент для пересчёта кубических дециметров в кубические сантиметры;
Н — масса пробы, г.
Следует учитывать, что для сахарной свёклы в формуле (4) Q рассчитывают по формуле
IV х Н
ЮОху' (5)
<2=у+
где V - объём раствора алюмокалиевых квасцов,
V= 50 см3; W — массовая доля воды в пробе (100 — СВ
свёклы), %; 100 — коэффициент для пересчёта процентов в доли единицы; у — плотность воды, г/см3.
После внесения постоянных величин по методике и выполненных упрощений формула (4) будет выглядеть так:
X = (50 + —) х Ю"рМОз х 6200. 10
(6)
Калибровочный график строят в режиме работы иономера как милливольтметра. В стандартных растворах определяют величины э.д.с. и наносят на график зависимости величины э.д.с. от концентрации нитрат-ионов. Допустимые отклонения точек от прямой, характеризующей электродную функцию, не должны превышать ±6 мВ. Крутизна электродной функции для электрода ЭМ^03-01 при температуре 25 ОС должна находиться в пределах 57±3 мВ/р^3.
Ход определения. После предварительного измельчения 10 г свёклы взвешивают с погрешностью ±0,01 г, переносят в стакан гомогенизатора, добавляют 50 см3
Для расчётов значения Ю_рЖ>3 очень удобно использовать инженерный калькулятор в программе компьютера. Находим программу «калькулятор», набираем число, определённое по калибровочному графику, затем знак «±», а потом нажимаем число 10х. Полученное значение подставляют в формулу (6).
В практической работе при анализировании проб можно использовать готовую табл. 7, рассчитанную для определения нитратов в сахарной свёкле с содержанием влаги 70—80 % [1].
Пример. Содержание влаги в свёкле W= 75 %, значение показателя концентрации нитрат-ионов, определённое по калибровочному графику, составляет р^3 = 2,84. Находим число, равное 0,001445. Тогда по формуле (6) содержание нитратов в пробе свёклы составит
52 САХАР № 4 • 2019
Высокоэффективные технологические средства для сахарного производства Волтес®5000 - лучший антинакипин для сахарного завода
(50+Y^)10"2'84 х 6200 = 515 мг/кг.
Вывод. Содержание нитратов в свёкле не превышает допустимую норму (800 мг/кг).
В связи с разработкой и внедрением в аналитическую практику лабораторного контроля сахарного производства вместо ацетата свинца нетоксичного осветлителя нами были выполнены исследования и разработан новый метод определения содержания нитратов в свёкле [15], который позволяет определять их в растворе, приготовленном для измерения содержания сахара в свёкле поляризационным методом. Осветление дигерата для поляриметрического определения сахарозы необходимо производить сульфатом или основным сульфатом алюминия Л12(0Н)2^04)2 [16, 20]. Применение в качестве осветлителя ацетата свинца недопустимо, так как при этом происходит разрушение селективного электрода.
Суть метода
Принцип метода основывается на измерении электродвижущей силы дигерата свекловичной кашки при использовании в качестве осветлителя основного сульфата или сульфата алюминия, измеренной селективным электродом на N0^ в мВ, нахождении активности ионов ^N0^ по калибровочному графику и дальнейшем расчёте содержания нитратов в свёкле с помощью формулы или нахождения количества нитратов по таблице.
Метод определения содержания нитратов в свёкле позволяет определять их в растворе, приготовленном для измерения содержания сахара в свёкле поляризационным методом. Осветление дигерата для поляриметрического определения сахарозы необходимо производить основным сульфатом алюминия Л12(0Н)2^04)2 [2, 3].
Таблица 7. Определение содержания нитратов, мг/кг, по значению pNO3 при анализе сахарной свёклы с долей влаги W = 70—80 %
pNO3 Сотые доли pNO3
00 01 02 03 04 05 06 07 08 09
1,6 9033 8827 8626 8436 8238 8050 7867 7688 7513 7342
1,7 7175 7012 6852 6696 6544 6375 6249 6107 5968 5832
1,8 5699 5570 5443 5319 5198 5079 4964 4851 4740 4633
1,9 4527 4424 4323 4223 4129 4035 3943 3853 3765 3680
2,0 3596 3514 3434 3356 3280 3205 3132 3061 2991 2923
2,1 2856 2791 2728 2666 2603 2546 2488 2431 2376 2322
2,2 2269 2217 2167 2117 2069 2022 1976 1931 1887 1844
2,3 1802 1761 1721 1682 1644 1606 1570 1534 1499 1465
2,4 1432 1399 1367 1336 1306 1276 1247 1218 1191 1164
2,5 1137 1111 1086 1061 1037 1013 990 963 946 924
2,6 903 883 863 843 824 805 787 769 751 734
2,7 717 701 684 670 654 639 625 611 597 583
2,8 570 557 544 532 520 508 496 485 474 463
2,9 453 442 432 422 412 400 394 385 377 368
3,0 360 351 343 336 328 320 313 306 299 292
3,1 286 279 273 267 261 255 249 243 238 232
3,2 227 222 217 212 207 202 198 193 189 184
3,3 180 176 172 168 164 161 157 153 150 146
3,4 143 140 137 134 131 128 125 122 119 116
3,5 114 111 109 106 104 101 99 97 95 92
3,6 90,3 88,3 86,3 84,3 82,4 80,5 78,7 76,9 75,1 73,4
3,7 71,7 70,1 68,5 67,0 65,4 63,9 62,5 61,1 59,7 58,3
3,8 57,0 55,7 54,4 53,2 52,0 50,8 49,6 48,5 47,4 46,3
3,9 45,3 44,2 43,2 42,2 41,3 40,3 39,4 38,5 37,7 36,8
4,0 36,0 35,1 34,3 33,6 32,8 32,0 31,3 30,6 29,9 29,2
Лабораторные приборы и оборудование:
— размельчитель тканей свёклы Ш1-ПРС или РТС-2М;
— пипетка для отмеривания жидкости при определении содержания сахарозы;
— иономер или рН-метр с погрешностью измерения не более ±5 мВ;
— ионоселективные нитратные электроды ЭМ^03-0-1 или ЭНМ-11 и хлорсере-бряный вспомогательный электрод типа ЭВЛ-1М3 по ГОСТ 17792-72;
— пипетки вместимостью 5 и 10 см3 (класс А);
— технические весы точностью до 0,01 г;
— листочки кальки размером 13x13 см для взвешивания навески свекловичной кашки;
— стакан для фильтрования вместимостью 200-250 см3;
— воронка для фильтрования дигерата;
— стаканчик вместимостью 100—150 см3.
Реагенты:
— раствор сульфата или основного сульфата алюминия для осветления дигерата при определении сахаристости свёклы;
— раствор азотнокислого калия ^N0^ — 0,1М, в котором рN03 равняется 1. 10,11 г азотнокислого калия, х.ч. по ГОСТ 4217-77 или перекристаллизованного и высушенного до постоянного веса при 100—105 оС, взвешивают с точностью 0,01 г, переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см3, растворяют в экстрагирующем растворе алю-мокалиевых квасцов 1%-ной концентрации или в рабочем растворе осветлителя — основного сульфата алюминия — Л12(0Н)2^04)2, доводят объём до метки, перемешивают;
№ 4 • 2019 САХАР 53
Высокоэффективные технологические средства для сахарного производства Волтес®5000 - лучший антинакипин для сахарного завода
— экстрагирующим раствор алюмокалиевых квасцов 1%-ной концентрации. 10 г алюмокалиевых квасцов взвешивают на технических весах с точностью 0,1 г, переводят при помощи дистиллированной воды в мерную колбу вместимостью 1000 см3, доводят водой до метки, перемешивают.
Построение градуировочного графика. Из 0,1 М раствора азотнокислого калия путём последовательного 10-кратного разбавления экстрагирующим раствором алюмокалиевых квасцов 1%-ной концентрации получают растворы 0,01 М, 0,001 М, 0,0001 М, которые имеют рNO3 соответственно 2, 3, 4. Эти растворы используются для градуировки прибора, проверки электродов и построения градуировочных графиков.
Настройка рН-метра или иономера. Измерение на иономерах ЭВ-74 проводят при нажатой кнопке рХ в диапазоне (—1)^(+4), что соответствует показаниям величин рNO3. Прибор настраивают по двум стандартным растворам азотнокислого калия — 0,01 М и 0,0001 М. Начинают с раствора концентрацией 0,01 М (концентрация рNO3 = 2) при помощи резистора «Калибровка» и 0,0001 М ^N0,, = 4) при помощи резистора «Крутизна». Настройку проверяют по стандартному раствору 0,001 М (концентрация рN03 = 3). Отклонение от номинальных величин рN03 растворов не должно превышать 0,02 единицы.
Ход определения
Метод прямого потенциометрирования
Приготовление исследуемого раствора по лабораторному способу. 52 г тщательно перемешанной кашки помещают в сухой дигестионный стакан раз-мельчителя тканей свёклы, куда добавляют дважды
мВ
440
430 420 410 400 390 380 370 360 390 340
3,5
4 рЫ03
по 178,2 см3 разбавленного раствора основного сульфата алюминия, который используют при осветлении дигератов при поляриметрическом определении сахаристости. Смесь гомогенизируют с помощью размельчителя Ш1-ПРС или РТС-2М в течение рабочего цикла (4 мин). При размельчении смеси стакан с содержимым охлаждают проточной водой. После окончания цикла размельчения часть содержимого стакана выливают в лабораторный стаканчик вместимостью 100—150 см3 и измеряют активность ионов N0^ иономером с помощью селективных электродов. Измерительная система должна быть предварительно откалибрована по стандартным растворам.
Рабочий график калибровки, используемый нами, представлен на рис. 2. По показаниям прибора в мВ по калибровочному графику определяют значение
Расчёт активной концентрации N0^ производят по формуле
395,4x62x1000000 рмо, =4714з8х10-рШ3. 52x1000 '
при пересчёте активной концентрации в общую получим
471438 0,89
х10-рш3 = 5297О6 х10"рШз,
Рис. 2. Калибровка ионометра по стандартным растворам pNO3, приготовленным с использованием алюмокалиевых квасцов (1), основного сульфата алюминия (2) и на дистилированной воде (3)
где 395,4 — объём, в котором гомогенизировали навеску свекловичной кашки, см3;
62 — молекулярная масса N03 (перевод в N0^;
1 000 000 — перевод кг в мг;
1000 — перевод дм3 в см3;
52 — навеска свекловичной кашки, г;
0,89 — коэффициент активности.
Приготовление анализируемого раствора по промышленному способу. 70 г тщательно перемешанной кашки помещают в сухой дигестионный стакан раз-мельчителя тканей свёклы, куда дозатором добавляют 200 см3 воды, а затем 10 см3 маточного раствора основного сульфата алюминия. Смесь гомогенизируют в течение 90 сек с помощью размельчителя РТС-2М, после чего часть содержимого отливают в лабораторный стакан ёмкостью 100—150 см3. В этой смеси определяют на иономере с помощью селективного на N0^ электрода э.д.с. системы в мВ. По калибровочной кривой по показанию э.д.с. системы находят активность нитратов — рN03-.
262,5х62х10б х10-рМОз = 232500х10"рШз.
1000x70
Перерасчёт активной концентрации нитратов в общую производят по уравнению
54 САХАР № 4 • 2019
Высокоэффективные технологические средства для сахарного производства Волтес®5000 - лучший антинакипин для сахарного завода
=280120х10-рКОз 0,83 •
Метод добавок
Как уже отмечалось, метод добавок даёт возможность проверять измерительную систему прибора при каждом измерении. Поэтому при сбоях в подаче электрической энергии, колебании частоты промышленного тока рекомендуется работать по методу добавок.
Метод заключается в следующем: 50 см3 анализируемой смеси, приготовленной по лабораторному (52 г свекловичной кашки и дважды по 178,2 см3 экс-трагента) или промышленному (70 г кашки, 210 см3 экстрагента) способу отмеряют с помощью пипетки в лабораторный стаканчик вместимостью 70—100 см3. Измеряют э.д.с. в мВ, затем пипеткой добавляют 5 см3 0,01 М стандартного раствора KNO3. Эту смесь тщательно перемешивают с помощью магнитной мешалки, а затем в ней измеряют э.д.с. Разность показаний э.д.с. после прибавления стандартного раствора и до его прибавления используется для расчёта активности нитратов по формуле Каммана.
Для условий измерений (50 см3 анализируемого раствора и 5 см3 добавляемого раствора) нами составлена рабочая табл. 8, с помощью которой по величине АЕ определяют значение, заключённое в фигурные скобки, обозначенное через М. Это значительно упрощает расчёты.
Для расчёта неизвестной концентрации нитратов используют уравнение Каммана, полученное из уравнения Нернста [17]:
V,
V +У
10Д£/5_.
Ур
-1
V +у
г р ~
где Сх — неизвестная концентрация нитратов;
С — концентрация добавляемого стандартного раствора;
V — объём добавляемого стандартного раствора;
V — объём анализируемого раствора;
АЕ = Е2 - Ер
где Е2 — э.д.с. системы после добавления стандартного раствора;
Е: — э.д.с. исследуемого раствора;
£ — крутизна электродной функции (принимается в расчётах равной 59 мВ).
Например, при разности Е2 — Е: = 34 выражение в скобках равняется 0,0318 (см. табл. 8). Тогда искомая концентрация N0^ в г-моль/дм3 (А) составит 0,01 • 0,0318 = 0,000318 г-моль/дм3.
Чтобы получить концентрацию нитратов в мг на кг свёклы, используют следующие уравнения.
При измерении э.д.с. в растворах, полученных при промышленном способе его приготовления (70 г
Таблица 8. Расчётная таблица определения концентрации нитратов в свёкле с помощью ионоселективных электродов по методу добавок
Разность Разность Разность
э.д.с. систе- э.д.с. систе- э.д.с. систе-
мы после и до прибавления стан- М мы после и до прибавления стан- М мы после и до прибавления стан- М
дартного раствора, АЕ, мВ дартного раствора, АЕ, мВ дартного раствора, АЕ, мВ
0,5 0,0267 19,0 0,0765 37,5 0,0267
1,0 0,0261 19,5 0,0739 38,0 0,0261
1,5 0,0254 20,0 0,0714 38,5 0,0254
2,0 0,5291 20,5 0,0696 39,0 0,0248
2,5 0,4691 21,0 0,0669 39,5 0,0242
3,0 0,4233 21,5 0,0648 40,0 0,0236
3,5 0,3824 22,0 0,0627 40,5 0,0231
4,0 0,3500 22,5 0,0608 41,0 0,0224
4,5 0,3216 23,0 0,0589 41,5 0,0220
5,0 0,2974 23,5 0,0571 42,0 0,0215
5,5 0,2749 24,0 0,0554 42,5 0,0210
6,0 0,2556 24,5 0,0538 43,0 0,0205
6,5 0,2401 25,0 0,0522 43,5 0,0200
7,0 0,2247 25,5 0,0507 44,0 0,0195
7,5 0,2111 26,0 0,0492 44,5 0,0191
8,0 0,1988 26,5 0,0478 45,0 0,0186
8,5 0,1880 27,0 0,0464 45,5 0,0182
9,0 0,1174 27,5 0,0451 46,0 0,0178
9,5 0,1685 28,0 0,0439 46,5 0,0174
10,0 0,1601 28,5 0,0427 47,0 0,0170
10,5 0,1522 29,0 0,0415 47,5 0,0167
11,0 0,1451 29,5 0,0404 48,0 0,0162
11,5 0,1383 30,0 0,0393 48,5 0,0159
12,0 0,1325 30,5 0,0383 49,0 0,0155
12,5 0,1264 31,0 0,0376 49,5 0,0152
13,0 0,1210 31,5 0,0363 50,0 0,0149
13,5 0,1161 32,0 0,0354 51,0 0,0142
14,0 0,1113 32,5 0,0344 52,0 0,0136
14,5 0,1063 33,0 0,0335 53,0 0,0130
15,0 0,1026 33,5 0,0326 54,0 0,0124
15,5 0,0987 34,0 0,0318 55,0 0,0119
16,0 0,0950 34,5 0,0310 56,0 0,0113
16,5 0,0914 35,0 0,0302
17,0 0,0882 35,5 0,0295
17,5 0,0850 36,0 0,0287
18,0 0,0821 36,5 0,0280
18,5 0,0791 37,0 0,0273
кашки + 200 г воды + 10 см3 осветлителя сульфата алюминия): „ Ах 232500
N07
0,83
■ = Ах 280120.
№ 4 • 2019 САХАР 55
Высокоэффективные технологические средства для сахарного производства Волтес®5000 - лучший антинакипин для сахарного завода
При измерении э.д.с. в растворах, полученных при лабораторном способе его приготовления (52 г кашки + (178,2 • 2) см3 осветлителя сульфата алюминия):
С =
Ж>з
Ах 471438 0,89
= Ах 529706,
где — концентрация нитратов, мг/кг;
А — активная концентрация нитратов, г-моль/дм3;
0,83 и 0,89 — коэффициенты активности (табл. 10).
Нами были проведены сравнительные исследования содержания нитратов в образцах свёклы с использованием разных экстрагентов и разных способов приготовления растворов для измерений. В качестве контрольного метода был принят метод с использованием алюмокалиевых квасцов. Результаты отдельных серий измерений представлены в табл. 9. Разница в показаниях между контрольным методом и разработанными составляла 1,4 и 2,6 мг/кг или соответственно 1,1 и 2,0 %. Эти данные свидетельствуют о том, что с достаточной точностью концентрацию нитратов можно измерять в растворах, приготовленных для измерения сахарозы поляриметрическим методом.
Известно, что чем больше разбавлена система, тем выше коэффициент активности ионов и тем ближе активность приближается к концентрации [6]. Нашими исследованиями установлено, что активность измеряемых ионов в значительной мере зависит от ионной силы сахаросодержащих растворов, а также от степени разбавления. Нами был выполнен расчёт
Таблица 9. Результаты определения содержания нитратов в свёкле при использовании разных экстрагентов, мг/кг
№ опыта Соотношение «свекловичная кашка : экстрагент»
Алюмокалиевые квасцы Основной сульфат алюминия
10 г : 50 см3 52 г : 2 х 178,2 см3 70 г : 210 см3
Э.д.с., мВ рС^3 Мг/кг свёклы Э.д.с., мВ рС^3 Мг/кг свёклы Э.д.с., мВ рС^3 Мг/кг свёклы
1 294 3,54 102,8 302 3,66 103,1 285 3,36 101,5
2 336 4,30 17,9 346 4,46 16,4 330 4,18 15,4
3 334 4,28 18,7 340 4,42 17,9 319 4,12 17,6
4 284 3,36 155,6 292 3,50 149,1 274 3,19 153,6
5 288 3,42 135,6 294 3,54 136,0 278 3,26 127,7
6 274 3,18 235,5 281 3,31 230,9 264 3,00 232,5
7 292 3,48 118,0 298 3,60 118,4 280 3,30 116,6
8 286 3,38 148,6 292 3,50 149,1 276 3,20 146,7
9 278 3,24 205,1 284 3,36 205,8 268 3,06 202,5
10 286 3,40 141,9 294 2,53 139,1 277 3,22 140,1
Среднее 128,0 126,6 125,4
Отклонение: мг/кг -1,4 -2,6
% -1,1 -2,0
ионной силы ^ и определены коэффициенты активности N0^ для рассматриваемых систем. В табл. 10 представлены расчётные значения ионной силы в воде и других экстрагентах (алюмо-калиевых квасцах и основном сульфате алюминия). Следовательно, для пересчёта активности N0,," на его концентрацию в измеряемом веществе полученное значение необходимо разделить на соответствующий коэффициент.
Метод был апробирован в условиях экспериментальной сырьевой лаборатории Яготинского сахарного завода и производственной лаборатории Бо-бровицкого сахарного завода. В качестве осветлителя использовался основной сульфат алюминия. Отбор проб для измерения нитратов производили после отбора дигерата на автоматический поляриметр. Результаты измерений представлены в табл. 11, из которой следует, что разработанный метод даёт возможность без дополнительных затрат получать дополнительную важную информацию о составе свекловичного сырья.
2.5. Методика определения содержания аммиака в конденсате, аммиачной воде и питательной воде, подаваемой на диффузию
В современной технологии сахарного производства для питания диффузионных установок используют всю жомопрессовую воду, количество которой изменяется в достаточно широких пределах в зависимости от степени прессования жома. Оставшееся
количество воды, необходимой для экстракции сахарозы из свекловичной стружки, восполняют охлаждёнными аммиачными конденсатами после сульфитации их S02 или обработки серной кислотой [3, 4]. Учитывая, что аммиак, находящийся в питательной воде, разрушает структуру клеточной стенки, вызывает переход в диффузионный сок повышенного количества несахаров, следует контролировать его количество, не допуская превышения содержания более 30—40 мг на 1 л воды.
Ниже предложен экспресс-метод, позволяющий быстро определять содержание аммиака в конденсатах и контролировать его поступление на диффузию.
56 САХАР № 4 • 2019
Высокоэффективные технологические средства для сахарного производства Волтес®5000 - лучший антинакипин для сахарного завода
Таблица 10. Ионная сила и коэффициенты активности N03^ в анализируемых растворах свекловичной кашки в экстрагентах
Концентрация свекловичной кашки в разных экстрагентах
Экстракты свекловичной кашки в воде
10 г в 50 см3 26 г в 178,2 см3 70 г в 210 см3
Ионная сила
й =0,020 й=0,0111 й=0,0222
Экстракты свекловичной кашки в экстрагентах
10 г в 50 см3 26 г в 178,2 см3 70 г в 210 см3
Ионная сила
й =0,030 й=0,0141 й=0,0422
Средние коэффициенты активности
0,87 0,89 0,83
Суть метода
Аммиак, присутствующий в виде свободного основания или своей карбоновой соли, титруют кислотой в присутствии смешанного индикатора.
Реактивы: серная (H2SO4) или соляная (HCl) кислоты — 0,01 н. раствор. Смешанный индикатор. Приготовление: 0,02 г метилового красного и 0,1 г бром-крезолового зелёного растворяют в 100 мл 96 %-ного этилового спирта.
Таблица 11. Результаты измерения содержания нитратов в сахарной свёкле в производственных условиях на линии УЛС-1
№ п/п Показание прибора, Содержание нитратов, мг/кг Вид сырья
1 3,40 92,6 Свёкла от свеклосдатчиков зоны свеклосеяния завода
2 3,33 96,9 к,
3 3,18 153,6 к,
4 3,70 46,4 Свёкла, отобранная из кагатов
5 3,53 61,2 к,
6 3,10 184,7 к,
7 2,93 254,9 к,
8 2,92 279,2 к,
9 2,76 404,0 Свёкла после пересева
10 2,44 844,2 к,
11 3,00 232,5 Мелкие корнеплоды
12 3,22 140,1 к,
13 3,65 50,8 Крупные корнеплоды
14 3,84 33,6 к,
Посуда: пипетка вместимостью 100 см3; колба коническая вместимостью 250—300 см3; бюретка вместимостью 25—50 см3.
Ход анализа. Отбирают пипеткой 100 см3 охлаждённого до комнатной температуры конденсата, помещают в коническую колбу вместимостью 250—300 см3, добавляют 5 капель смешанного индикатора, титруют 0,01 н. кислотой до изменения окраски от зелёной до фиолетовой. Количество см3 0,01 н. кислоты, израсходованное на титрование, умноженное на 1,7, соответствует содержанию аммиака, мг/кг.
2.6. Методика определения содержания нитритов
в диффузионном соке [8]
Для оперативного контроля за работой диффузионной установки нужно также постоянно определять содержание нитритов в диффузионном соке. Количество нитритов в сахарной свёкле незначительное. Содержание в диффузионном соке нитритов — продуктов метаболизма нитритобразующих и слизеобразующих микроорганизмов группы Subtilis, Mesentericum, Mycoides, Megatericum — может быть значительным.
В неинфицированных диффузионных соках нитриты отсутствуют или содержание их незначительное — менее 1 мг/л. В случае значительного инфицирования диффузионного сока содержание нитритов может достигать 100 мг/л, причём при их количестве до 35 мг/л рН диффузионного сока не меняется. По зарубежному опыту сигналом для добавления дезинфектантов является содержание нитритов около 50 мг/л, а в отечественном производстве, согласно исследованиям УкрНИИСП, — 20 мг/л. В некоторых странах содержание нитритов определяют с помощью специального индикатора. Если содержание нитритов в сиропе превышает 3—5 мг/л, возможно увеличение зольности сахара за счёт включения в кристаллы имидосуль-фоната калия (при рН 6—8), а при более высоких значениях рН сиропа нитриты накапливаются и в мелассе. Производство спирта из такой патоки затруднено.
При высоких значениях нитритов в диффузионном соке они накапливаются и в сахаре.
Определение основывается на образовании красного азокрасителя при действии на нитриты сульфани-ловой кислоты и а-нафтиламина (реактива Грисса). Метод даёт возможность определять содержание нитритов в диффузионном соке и контролировать внесение антисептиков при превышении их количеств.
Реактивы. Реактив Грисса I готовят следующим образом: 0,5 г сульфаниловой кислоты растворяют в 150 см3 12%-ной уксусной кислоты.
Реактив Грисса II: к 0,25 г а-нафтиламина добавляют 20 см3 дистиллированной воды, кипятят 5 мин, постоянно перемешивая. Потом прибавляют 150 см3
№ 4 • 2019 САХАР 57
Высокоэффективные технологические средства для сахарного производства Волтес05000 - лучший антинакипин для сахарного завода
12%-ной уксусной кислоты и фильтруют раствор через складчатый фильтр. Перед применением эти растворы смешивают в равных объёмах.
Допускается использование сухого реактива Грис-са, который выпускает промышленность. Его готовят смешиванием 90 весовых частей винной кислоты, 10 частей сульфаниловой кислоты и 1 части а-нафтиламина. Составные части тщательно растирают в ступке, перемешивают. 10 г сухого реактива Грисса, растворяя дистиллированной водой, переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3 и доводят до метки, перемешивают.
П р и м е ч а н и е. а-нафтиламин, который входит в состав реактива Грисса, имеет канцерогенные свойства, поэтому реактив вносят в колбу при помощи бюретки. Запрещается набирать реактив пипеткой.
Приготовление стандартного раствор нитрита натрия: 0,1497 г №N02 ч.д.а. или х.ч., предварительно высушенного при 105 оС растворяют в мерной колбе вместимостью 100 см3 и доводят дистиллированной водой до метки. 1 см3 раствора содержит 1 мг N02 (или 1000 мкг/см3).
Построение калибровочного графика
Для количественного определения содержания нитритов в диффузионном соке строится график зависимости между концентрацией нитритов и оптической плотности образованного окрашенного комплекса.
Для этого 10 см3 стандартного раствора нитрита натрия переводят в мерную колбу вместимостью 1000 см3 и доводят дистиллированной водой до метки. Получают рабочий раствор. В 1 см3 этого раствора содержится 0,01 мг или 10 мкг N02. Затем в мерные колбы вместимостью 50 см3 вносят последовательно
0.5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 см3 рабочего раствора и доводят объём растворов в колбах до метки. В колбы прибавляют по 1 см3 реактива Грисса и выдерживают 1 мин в кипящей водяной бане, потом охлаждают. Раствор фотометрируют при длине волны 1 = 540 нм в кювете с рабочей длиной 10 мм.
В качестве раствора сравнения используют дистиллированную воду. Результаты заносят в табл. 12. Затем строят график, откладывая на оси абсцисс концентрацию N02 (мкг/см3 или мг/дм3), на оси ординат — оптическую плотность.
Определение содержания нитритов
в диффузионном соке
Приборы, лабораторная посуда, реактивы: фото-электроколориметр КФК-3, пипетки вместимостью
1, 5, 50 см 3, мерная колба вместимостью 100 см3, водяная баня, кювета рабочей длиной 10 мм, реактив Грисса, порошок СаО, А1 2^04)3.
Таблица 12. Рабочая таблица для построения калибровочного графика в целях определения нитритов
№ колбы Количество рабочего раствора Содержание нитритов Оптическая плотность*
мг/50 см3 мг/1000 см3
0 0 0 0
1 0,5 0,005 0,1
2 1,0 0,010 0,2
3 1,5 0,015 0,3
4 2,0 0,020 0,4
5 2,5 0,025 0,5
6 3,0 0,030 0,6
7 4,0 0,040 0,8
8 5,0 0,050 1,0
* Оптическая плотность, определяемая по прибору (служит для построения калибровочного графика)
Ход определения. В мерную колбу вместимостью 100 см3 переносят 5 мл диффузионного сока, добавляют 0,5 г СаО и 1 г А12^04)3, доводят дистиллированной водой до метки, перемешивают и фильтруют. До 50 см3 фильтрата добавляют 1 см3 раствора Грис-са, выдерживают колбу 1 мин на кипящей водяной бане, охлаждают, фильтруют и фотометрируют при 1 = 540 нм в кювете рабочей длиной 10 мм.
Если раствор диффузионного сока имеет опалес-ценцию, то можно внести поправку, фотометрируя его в сравнении с дистиллированной водой без прибавления реактива Грисса. В случае если оптическая плотность фотометрируемого раствора выше 0,35, берут меньшую навеску диффузионного сока.
Содержание нитрит-ионов и диффузионном соке (х) в мг/дм3 вычисляют по формуле
СхЮО
х = -
где С — концентрация нитрит-ионов, найденная по калибровочному графику, мг/дм3; 100 — объём, в котором разбавлена проба сока, см3; V — объём пробы, взятой для определения (5 см3). Пример. Концентрация нитрит-ионов, найденная по калибровочному графику, составляет 0,4 мг/дм3. Содержание нитритов в диффузионном соке будет составлять
0,4x100
- = 8 мг/дм3.
Для оперативного контроля работы диффузионной установки содержание нитритов определяют по
58 САХАР № 4 • 2019
Высокоэффективные технологические средства для сахарного производства Волтес®5000 - лучший антинакипин для сахарного завода
упрощённой экспресс-методике без построения калибровочного графика [8]. Для этого определяют оптическую плотность раствора диффузионного сока, приготовленного по указанной методике, в кювете рабочей длиной 10 мм при 1 = 530 нм. Раствором сравнения является дистиллированная вода.
Содержание нитрит-ионов в диффузионном соке (Х), мг/л, рассчитывают по формуле
Х = 29Е,
где Е — оптическая плотность диффузионного сока при 1 = 530 нм.
Пример. Оптическая плотность диффузионного сока Е = 0,300. Содержание NO2, (Х) составляет
29 • 0,300 = 8,7 мг/л,
где Е — оптическая плотность диффузионного сока при 1 = 530 нм.
Выводы
На основании выполненных собственных исследований, апробации и усовершенствования известных методик предложены экспресс-методы, позволяющие оперативно контролировать целый ряд азотистых веществ химического состава свёклы и продуктов её переработки и вносить корректировку в технологический режим переработки сырья.
Список литературы
1. Белостоцкий, Л.Г. Методические указания по определению нитратов в сахарной свёкле и продуктах её технологической переработки потенциометри-ческим методом / Л.Г. Белостоцкий [и др.] // Киев : ВНИИСП, 1993. - 18 с.
2. Герасименко, О.А. Методи аналiзу i контролю у виробнищга цукру» / О.А. Герасименко, Т.П. Хвал-ковський. — Киев : Вища школа, 1992. — С. 122.
3. Толовняк, Ю.Д. Влияние способа подготовки питательной воды для процесса диффузии на качество сока / Ю.Д. Головняк [и др.] // Сахарная промышленность. — 1976. — № 7. — С. 15—19.
4. Толубева, А.Д. Новый способ подготовки воды для процесса диффузии / А.Д. Голубева [и др.] // ЦНИИ-ТЭИПП. Обзорная информация. — 1978. — 31 с.
5. Инструкция по химико-техническому контролю и учёту сахарного производства. — Киев : ВНИИСП, 1983. — 456 с.
6. Крешков, А.П. Основы аналитической химии / А.П. Крешков — М. : Химия, 1974 — 472 с.
7. Методические указания по оценке технологических качеств сахарной свёклы. — Киев : ВНИИСП, 1989. — 26 с.
8. Нагорна, В.А. Лабораторний практикум для пращвниктв цукрових заводов / В.А. Нагорна, К.Д. Скорик. — Киев : 1ПК. — 2001. — 97 с.
9. Сапронов, А.Р. Технология сахара / А.Р. Сапронов [и др.]. — СПб. : Профессия, 2013. — 295 с.
10. Силин, П.М. Технология сахара / П.М. Силин. — М. : Пищевая промышленность, 1967. — 467 с.
11. Силин, П.М. Технологическая оценка сахарной свёклы / П.М. Силин // Сахарная промышленность. — 1961. — № 11. — С. 9—11.
12. Силин, П.М. Химический контроль свеклосахарного производства / П.М. Силин, Н.П. Силина. — М. : Пищевая промышленность, 1974. — 236 с.
13. Технолопя цукру. В 3 т. / Пщ ред. В.М. Логина, А.1. Украшця / Киев: ДП Експрес-об'ява. — 2018. — 600 с.
14. Хелемский, М.З. Технологические качества сахарной свёклы / М.З. Хелемский. — М. : Пищевая промышленность. — Ч. 1. — 1967. — 282 с.; Ч. 2. — 1973. — 252 с.
15. Чернявская, Л.И. Методы и алгоритмы расчёта основных технологических показателей свёклы при оценке её с помощью аналитических автоматизированных комплексов / Л.И. Чернявская [и др.]. — Киев : УкрНИИСП, 1993. — 77 с.
16. Чернявская, Л.И. Определение содержания нитратов в свёкле с помощью нетоксичного осветлителя / Л.И. Чернявская [и др.] // Сахар. — 2000. — № 5. — С. 18—20.
17. Никольский, Б.П. Ионоселективные электроды / Б.П. Никольский, Е.А. Матерова. — Л. : Хи-мия,1980. — 240 с.
18. Wieninger, L. Beiehungen zwiechen Rubenanalisen und technischen Bewetung von Zuckerruben / L. Wieninger, W. Kubadinow // Zucker. — 1971. S. 599—603.
19. Vukov, K. A cukorgyari letisztiraselmeleti kerde-sei // Cukoripar. — 1972. — n 4. — s.s.137—146; n. 5. — s.s. 163—171.
20. Чернявская, Л.И. Нетоксичный осветлитель для анализа свёклы и продуктов сахарного производства / Л.И. Чернявская [и др.] // Сахарная промышленность. — 1995. — № 5. — С. 21—27.
Аннотация. Дан анализ состава азотистых веществ сахарной свёклы и их влияние на технологический процесс её переработки. Приведены экспресс-методы определения отдельных видов азотистых веществ свёклы и продуктов сахарного производства с целью уточнения технологичеких качеств корнеплодов и режима переработки сырья. Ключевые слова: азотистые вещества; определение в свёкле, диффузионном соке, мелассе; корректировка технологического режима.
Summary. The analysis of the composition of nitrogenous substances of sugar beet and their influence on the technological process of its processing is given. Express methods for determining certain types of nitrogenous substances of beet and sugar production products are given in order to clarify the technological qualities of root crops and the mode of processing of raw materials.
Keywords: nitrogenous substances; determination in beet, diffusion juice, molasses; adjustment of the technological regime.
№ 4 • 2019 САХАР 59
Высокоэффективные технологические средства для сахарного производства ВолтесО5000 - лучший антинакипин для сахарного завода
