Концентрация ионов водорода в соках
25-04-2017, 14:15
В ряде случаев контроля процесса свеклосахарного производства обычное определение щелочности путем титрования не дает надежных показаний, вследствие чего необходимо определять pH (хотя бы посредством индикаторных бумажек). Например, оптимум предварительной дефекации и I сатурации лежит при pH 11,0, тогда как титруемая щелочность в этой оптимальной точке может колебаться в довольно широких пределах в зависимости от качества сырья (табл. 20). Щелочность сульфитированного сока или сиропа путем титрования часто вообще нельзя определить, так как на фенолфталеин они не дают щелочной реакции. Необходимо иными способами (например, на крезоловый красный) убеждаться, не имеют ли эти продукты кислой реакции, т. е. не ниже ли 7,0 значение pH и нет ли опасности инверсии сахарозы.
Прежде для предотвращения инверсии сахарозы (для полной гарантии) требовали, чтобы вообще все продукты сахарного завода были щелочными на фенолфталеин. Инверсии, действительно, при этих условиях не было, но кристаллизация сахара и уваривание затруднялись.
Следует, однако, иметь в виду, что pH мы определяем обычно лишь при комнатной температуре и он не идентичен тому pH какой имел сок при повышенной температуре, так как при повышении температуры в большей степени проходят процессы гидролиза, меняющие pH.
Измерением pH при повышенной температуре много занимался Шпенглер. Найдено, например, что сок II сатурации, имеющий при температуре 20° С pH 9,5, при нагревании до 100° С снижает pH до 8,0. Однако при реакции, близкой к нейтральной (pH 7,0—7,5), это понижение pH при нагревании оказывается значительно меньшим (не на 1,5, а, например, лишь на 0,5).
Таким образом, опасение будто бы в соке, имеющем при комнатной температуре pH 7,5, все-таки при повышенной температуре может идти значительная инверсия сахарозы, не обосновано.
Кроме того, для сахарного производства важное значение имеет активная щелочность, а не pH. Правда, pH + рОН = -lgK0 и для 25° С pH + рОН = 14. Но при повышенной температуре степень диссоциации воды гораздо больше (табл. 21) и соотношения совсем иные.
Нейтральная среда при температуре 25° С, действительно, характеризуется pH 7,0, но при температуре 50° С нейтральной точке соответствует pH 6,63, а при 100° С даже pH 6,12. При 25° С и pH 11, рОН = 14-11 = 3 и [ОН'] = 10в-3 = 0,001 н.; при том же pH 11, но при 100° С окажется, что рОН = 12,24-11,0 = 1,24, т. е. [ОН'] = 10в-1,24 = 0,058 н. Итак, при одном и том же pH концентрация ионов гидроксила при 100° С оказалась в 58 раз больше.
В практике сахарного производства контроль процессов по количественным определениям pH все же мало применяется по двум причинам: 1) вследствие сложности электрометрических определений, 2) ввиду того что, как сказано, pH, определенный при комнатной температуре, не совпадает с pH горячего сока. Однако входят в употребление и приносят большую пользу цветные индикаторы для контроля основных станций сахарного завода: тимолфталеиновая бумажка — для I сатурации и для предварительной дефекации (pH 11); бумажка, пропитанная тимоловым синим, — для II сатурации (pH 9—9,5); раствор крезолового красного — для сульфитации (pH 7,5—8).
Электрометрические определения pH с появлением потенциометров со стеклянными электродами также стали весьма простыми, доступными и надежными. Поэтому следует считать обязательным частое определение pH диффузионного сока, особенно при диффузионных аппаратах непрерывного действия: снижение pH ниже 6 в середине аппарата означает развитие микроорганизмов и необходимость мер борьбы с ними во избежание потерь сахара.
Автоматизация I и II сатурации также ведется при помощи непрерывно действующих автоматических потенциометров (со стеклянными или сурьмяными электродами). Появились также потенциометры, позволяющие определять pH при повышенных температурах.
Прежде для предотвращения инверсии сахарозы (для полной гарантии) требовали, чтобы вообще все продукты сахарного завода были щелочными на фенолфталеин. Инверсии, действительно, при этих условиях не было, но кристаллизация сахара и уваривание затруднялись.
Следует, однако, иметь в виду, что pH мы определяем обычно лишь при комнатной температуре и он не идентичен тому pH какой имел сок при повышенной температуре, так как при повышении температуры в большей степени проходят процессы гидролиза, меняющие pH.
Измерением pH при повышенной температуре много занимался Шпенглер. Найдено, например, что сок II сатурации, имеющий при температуре 20° С pH 9,5, при нагревании до 100° С снижает pH до 8,0. Однако при реакции, близкой к нейтральной (pH 7,0—7,5), это понижение pH при нагревании оказывается значительно меньшим (не на 1,5, а, например, лишь на 0,5).
Таким образом, опасение будто бы в соке, имеющем при комнатной температуре pH 7,5, все-таки при повышенной температуре может идти значительная инверсия сахарозы, не обосновано.
Кроме того, для сахарного производства важное значение имеет активная щелочность, а не pH. Правда, pH + рОН = -lgK0 и для 25° С pH + рОН = 14. Но при повышенной температуре степень диссоциации воды гораздо больше (табл. 21) и соотношения совсем иные.
Нейтральная среда при температуре 25° С, действительно, характеризуется pH 7,0, но при температуре 50° С нейтральной точке соответствует pH 6,63, а при 100° С даже pH 6,12. При 25° С и pH 11, рОН = 14-11 = 3 и [ОН'] = 10в-3 = 0,001 н.; при том же pH 11, но при 100° С окажется, что рОН = 12,24-11,0 = 1,24, т. е. [ОН'] = 10в-1,24 = 0,058 н. Итак, при одном и том же pH концентрация ионов гидроксила при 100° С оказалась в 58 раз больше.
В практике сахарного производства контроль процессов по количественным определениям pH все же мало применяется по двум причинам: 1) вследствие сложности электрометрических определений, 2) ввиду того что, как сказано, pH, определенный при комнатной температуре, не совпадает с pH горячего сока. Однако входят в употребление и приносят большую пользу цветные индикаторы для контроля основных станций сахарного завода: тимолфталеиновая бумажка — для I сатурации и для предварительной дефекации (pH 11); бумажка, пропитанная тимоловым синим, — для II сатурации (pH 9—9,5); раствор крезолового красного — для сульфитации (pH 7,5—8).
Электрометрические определения pH с появлением потенциометров со стеклянными электродами также стали весьма простыми, доступными и надежными. Поэтому следует считать обязательным частое определение pH диффузионного сока, особенно при диффузионных аппаратах непрерывного действия: снижение pH ниже 6 в середине аппарата означает развитие микроорганизмов и необходимость мер борьбы с ними во избежание потерь сахара.
Автоматизация I и II сатурации также ведется при помощи непрерывно действующих автоматических потенциометров (со стеклянными или сурьмяными электродами). Появились также потенциометры, позволяющие определять pH при повышенных температурах.