Короткі відомості
Етиловий спирт міститься у виноматеріалах і вині, пиві, квасі внаслідок зброджування вуглеводів. Його широко використовують як розчинник і консервант для виготовлення спиртованих соків, морсів, настоянок. Як сировина він входить до складу лікеро-горілчаних напоїв.
Кількісне визначення етилового спирту у сировині, напівфабрикатах або готових алкогольних і слабоалкогольних напоях є одним з основних завдань технохімічного контролю бродильних виробництв.
Вміст етилового спирту в розчинах виражають в об'ємних (для лікеро-горілчаних виробів), масових (у пиві, квасі) і молярних відсотках (під час складання балансів у разі перегонки бражки та ректифікації спирту).
Для перерахунку вмісту спирту від одних одиниць до інших користуються формулами:
(8.1)
(8.2)
де q – вміст спирту у водно-спиртовому розчині, об.%; p – вміст спирту у водно-спиртовому розчині, мас. %; dq – густина водно-спиртового розчину за температури 20˚ С, міцність якого дорівнює q об.%; dp – густина водно-спиртового розчину за температури 20˚ С, міцність якого дорівнює p мас.%; 0,78927 – густина безводного спирту за температури 20˚ С.
Під час визначення вмісту етилового спирту в алкогольних і слабоалкогольних напоях розрізняють видиму та істинну міцність продукту.
Міцністю називається вміст у горілці безводного спирту (в об'ємних відсотках) за температури 20˚ С.
Істинною є міцність, визначена спиртометром у водно-спиртовому розчині, виготовленому на дистильованій воді за температури 20˚ С.
Видиму міцність визначають спиртометром безпосередньо в горілці. Вона завжди менша істинної, оскільки вода, на якій готують горілку, містить солі, які збільшують густину горілки і цим занижують покази спиртометра.
У ректифікованому і сирому спиртах, які містять до 4–5 об % води, безпосередньо визначають істину міцність. У горілках чи водних розчинах спирту визначають видиму міцність або їх попередньо переганяють і в дистиляті визначають істинну міцність.
Міцність лікеро-горілчаних напоїв, спиртованих соків, вин і виноматеріалів, настоянок, пива та інших продуктів, що містять екстрактивні речовини, визначають після перегонки у дистиляті, тобто визначають істинну міцність. Наявність екстрактивних речовин у досліджуваному продукті викривлює дійсний вміст спирту: густина цих речовин більша одиниці, а етилового спирту – менше, тому екстрактивні речовини завжди занижують дійсний вміст спирту в продуктах.
Масову частку етилового спирту визначають фізичними, фізико-хімічними та хімічними методами.
Суть фізичних методів визначення концентрації спирту полягає у вимірюванні фізичних параметрів досліджуваного розчину, а саме: густини, показника заломлення чи різниці показників заломлення аналізованих речовин і води. Після цього визначають концентрацію спирту, користуючись таблицями чи графічними залежностями між концентрацією спирту і фізичними константами водних розчинів спирту.
Для визначення перелічених величин використовують наступні фізичні методи: пікнометричний, флотаційний, рефрактометричний та ареометричний.
Пікнометричний метод застосовують під час аналізу водно-спиртових розчинів, які мають високий і середній вміст концентрації спирту, використовуючи капілярні пікнометри. На практиці цей метод широко застосовують під час аналізу пива, вина, соку та морсів.
Флотаційний метод рекомендовано для низькоконцентрованих розчинів (0,02–3,8 об. %). В основі флотаційного методу визначення концентрації етилового спирту лежить залежність густини водно-спиртових розчинів від їх концентрації. Методом передбачено використання поплавка точної маси, який відповідно до закону Архімеда, знаходиться за певної температури в стані рівноваги (флотації) за повного його занурення в рідину з густиною, яка дорівнює густині (масі) поплавка, тобто поплавок знаходиться в рідині у завислому стані. Під час аналізу продукту здійснюють вирівнювання густини досліджуваної рідини та поплавка зміною температури до того значення, за якого поплавок буде знаходитися в завислому стані. Концентрацію спирту в розчині знаходять в таблицях залежності концентрації спирту від температури флотації поплавка, що входять до комплекту приладу. Метод використовують для аналізу квасу, дріжджепромивних вод та ін.
Рефрактометричний метод застосовують для знаходження концентрації водно-спиртових розчинів за показником заломлення. Методом передбачено використання прецизійних рефрактометрів. Водно-спиртові розчини з вмістом етилового спирту до 52 мас. % аналізують безпосередньо, а розчини з більшим вмістом етилового спирту перед дослідженням розводять вдвічі за масою дистильованою водою.
Один з найпоширеніших методів визначення концентрації спирту – ареометричний. Для визначення масової частки спирту у водно-спиртових розчинах використовують ареометри спеціального призначення – спиртометри. У ректифікованому і сирому спиртах, які містять до 4–5 об % води, спиртометром безпосередньо визначають за температури 20˚ С істину міцність, в об. %. У горілках чи водних розчинах спирту визначають так звану «видиму міцність» або їх попередньо переганяють і в дистиляті визначають справжню (істинну) міцність.
Хімічні методи визначення масової частки етилового спирту базуються на окисленні етилового спирту до оцтової кислоти. Як окисник використовують дихромат калію. До хімічних методів відносяться метод Мартена та дихроматно-йодометричний метод.
Робота 8.1.Визначення масової частки спирту в його водних розчинах і горілці скляним спиртометром