Giáo trình thí nghiệm công nghệ thực phẩm - Chương 4 - Bài 1 pot

MỤC ĐÍCH: Xác định nồng độ chất khô trong sản xuất đường để kiểm tra nồng độ chất khô trong dung dịch và bán thành phẩm, tìm độ ẩm sản phẩm.. Ngoài ra, nó còn là thông số quan trọng để

CHƯƠNG 4 : ĐƯỜNG - BÁNH - KẸO

BÀI 1: XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ CHẤT KHÔ TRONG

DUNG DỊCH

A MỤC ĐÍCH:

Xác định nồng độ chất khô trong sản xuất đường để kiểm tra nồng độ chất khô trong dung dịch và bán thành phẩm, tìm độ ẩm sản phẩm Ngoài ra,

nó còn là thông số quan trọng để tính độ tinh khiết của dung dịch nước mía và sản phẩm đường

B CƠ SỞ LÝ LUẬN:

I Khái niệm:

Nồng độ chất khô được biểu diễn bằng % hay còn gọi là nồng độ Bx

Độ Bx (Brix) biểu thị tỷ lệ % khối lượng các chất hoà tan so với khối lượng nước mía hay dung dịch đường

Đối với sản phẩm đường, nồng độ chất khô gồm đường và các chất không đường Các chất không đường khác nhau ảnh hưởng đến khối lượng riêng của sacaroza khác nhau

II Các phương pháp xác định nồng độ hoà tan:

1 Phương pháp tỷ trọng:

a Nguyên tắc: Tỷ trọng của dung dịch nước thường tăng khi tăng

nồng độ chất khô hoà tan (nếu chất đó nặng hơn nước) Vì vậy, dựa vào tỷ trọng có thể biết được chất hoà tan trong nó

b Dụng cụ:

- Các loại tỉ trọng kế

- Bình tỉ trọng

- Bx kế: Nếu dung dịch đường tinh khiết Bx kế chỉ trực tiếp % khối lượng đường trong dung dịch Nếu dung dịch đường không tinh khiết nó chỉ hàm lượng chất khô biểu kiến theo khối lượng

10Bx =

100

1 khối lượng

- Baumê kế: Cũng là dụng cụ đo nồng độ chất khô

c Hiệu chỉnh nhiệt độ trong phương pháp tỷ trọng:

Nếu nhiệt độ xác định không ở 200C thì hiệu chỉnh, vì nhiệt độ thấp hơn 200C sẽ gây hai hiện tượng:

- Nhiệt độ giảm, nồng độ dung dịch đường tăng lên, do đó tỷ trọng kế trong dung dịch bị nâng lên một đoạn, tạo ra sai số chủ yếu;

- Nhiệt độ giảm, ống thuỷ tinh của tỷ trọng kế co lại, do đó làm tỷ trọng

kế chìm xuống, sai số này không phải chủ yếu

Do đó số liệu đo ở dung dịch có nhiệt độ thấp lớn hơn đo ở dung dịch nhiệt độ cao Vì vậy phải hiệu chỉnh Bx quan sát được (Xem phụ lục)

Nếu nhiệt độ quan sát thấp hơn 200C: Bx hiệu chỉnh theo nhiệt độ 200C

= Bx quan sát được - số hiệu chỉnh nhiệt độ

Nếu nhiệt độ quan sát cao hơn 200C: Bx hiệu chỉnh theo 200C = Bx quan sát + số hiệu chỉnh nhiệt độ

d Phương pháp pha loãng:

Để xác định nồng độ của một số sản phẩm đặc như mật nguyên, đường vàng, mật rỉ có độ nhớt lớn không đo trực tiếp được, phải pha loãng Dùng phương pháp loãng dễ gây sai số lớn nên cần hạn chế

Có thể dùng phương pháp pha loãng gấp đôi Ví dụ: Cân 150 gam nguyên liệu pha trong nước sôi, làm nguội, rót thêm nước đủ đến khối lượng

300 gam, cân rồi đem đo chất khô Kết quả nhận được nhân 2 Nhược điểm là phải cân nhiều lần

Phổ biến nhất là dùng phương pháp pha loãng đến khối lượng tiêu chuẩn (26g) trong 100ml Dùng phương pháp này vừa để xác định thành phần đường vừa để xác định nồng độ chất khô Tiện hơn thì dùng 3 x 26g = 78 gam pha trong bình 300ml

Cách tính: 26 gam trong 100ml tức là 100 x d20g

d20 : Trọng lượng riêng của dung dịch ở 200C, do đó:

26

b d

100 20

b: Bx đọc được sau khi đã hiệu chỉnh nhiệt độ

Hoặc tra bảng 9.2 (Xem phụ lục)

2 Phương pháp chiết quang:

a Nguyên tắc: Dựa vào chiết suất để suy ra nồng độ dung dịch, khi

nồng độ dung dịch tăng, chiết suất tăng

b Cơ sở lý thuyết: Nếu có một tia sáng E từ không trung đập lên một

vật thể nào đó thì một phần bị phản xạ (tia R), một phần đi vào bên trong vật

thể và bị khúc xạ (tia G) Góc tới α1 lớn hơn góc khúc xạ α2

Chiết suất n =

2

1 sin

sin α α

Nếu tia sáng đi từ môi trường có

chiết suất n1 chứ không phải từ không

trung đến, môi trường có chiết suất n2

thì ta có tỷ số:

2

1 sin

sin α

α

=

2

1 n n

Cho ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất lớn sang môi trường có chiết suất nhỏ (1) có tia khúc xạ (1'), tia (2) có tia khúc xạ (2') Khi tia tới đạt đến vị trí σ thì tia khúc xạ σ' với bề mặt thẳng đứng một góc

900 nghĩa là nằm ngang theo mặt

OS Tia sáng không thể đi qua môi trường nữa mà phản xạ hoàn toàn (tia u' sáng nhất)

Nếu những tia sáng đi theo chiều ngược lại (tức là đi từ môi trường có

chiết suất nhỏ sang môi trường có chiết suất lớn) thì tia σ' nằm dọc theo bề mặt

SO sau khi khúc xạ có vị trí là tia Oσ Bên phải tia Oσ sẽ tối, còn bên trái thì

sáng Do đó ta sẽ dễ dàng tìm được góc "khúc xạ hoàn toàn" tương ứng với góc

tới = 900 (sinα1 = 1)

α1

α2

E R

G

1

2

S

1'

2'

σ'

u'

2

1

σ

Ta có:

2 1

2 sin

1 n

n

α

=

Như vậy, bằng cách nhìn, sẽ xác định được góc khúc xạ giới hạn α2, biết được chiết suất môi trường kia (tức là biết nồng độ dung dịch) Các loại chiết quang kế về cấu tạo đều dựa trên cơ sở đó Trong ống nhìn của chiết quang kế sẽ tìm thấy ranh giới giữa vùng tối và sáng

Có hai phương pháp tìm góc tới hạn phản xạ hoàn toàn:

1 Ánh sáng đi từ dung dịch nghiên cứu vào tấm kính có hệ số khúc xạ lớn

2 Ánh sáng phản xạ từ mặt kính đến dung dịch

c Tiến hành thí nghiệm:

1 Chuẩn bị dụng cụ và hoá chất:

Ống đong 250, 500, 200cc Khay hay chậu

Các loại chiết quang kế Đường cát

Cốc thuỷ tinh có nắp Rỉ đường

Đũa thuỷ tinh Phễu lọc

2 Tiến hành thí nghiệm:

Lấy 78g đường cát (rỉ đường) cho vào 1 cốc, cho nước cất vào, dùng đũa thuỷ tinh khuấy cho tan hết Cho vào bình dung tích 300ml (dùng nước cất rửa que thuỷ tinh0 Cho nước vào rửa, thêm nước cất vào cho đủ 300ml Đậy nút, đồng thời lắc đều Sau đó cho qua phễu lọc để loại các tạp chất không hoà tan

* Đo bằng Bx kế

Dùng ống đong 250 cc đã được rửa qua 2 lần dung dịch mẫu Đổ dung dịch vào đầy tràn Để yên vài phút cho bọt tan và dung dịch mẫu trong ống đo

ổn định

Dùng Bx kế đã được lau khô hay rửa bằng dung dịch mẫu từ từ bỏ vào ống đo (Nếu như trên mặt nước có bọt thì đồng thời với việc bỏ Bx kế vào

Chú ý: Khi bỏ Bx kế vào ống đo không được chạm Bx kế vào thành ống đo, sẽ gây sai số

Sau khi bỏ Bx kế vào ống đo vài phút, khi Bx kế ổn định thì xem trên khắc độ Bx kế đọc chỉ số nồng độ Bx của dung dịch theo mặt phẳng nằm ngang của dung dịch mẫu

Ghi lại kết quả chỉ số Bx của dung dịch và nhiệt độ của dung dịch lúc quan sát

Những điều cần lưu ý:

1 Không cầm phía trên của bầu nhỏ nhất có khắc độ nằm ngang

2 Khi sử dụng phải giữ gìn Bx kế không để các chất bẩn dính theo,

có thể dùng dung dịch kiềm để rửa và rửa bằng nước lạnh

3 Không để Bx kế chạm mạnh vào ống đo

4 Trên mặt dung dịch phải không có bọt nổi vì bọt có thể làm cho

ta xem mất chính xác

* Đo bằng chiết quang kế:

Dùng đũa thuỷ tinh cho 1 - 2 giọt dung dịch vào giữa 2 lớp lăng kính, đậy chặt lại cho cẩn thận Hiệu chỉnh gương phản chiếu để ánh sáng trong vùng quan sát sáng đều Quay ốc điều chỉnh để tìm ranh giới vùng tối và vùng sáng tuỷ loại máy Nhớ dùng ốc khử màu điều chỉnh đến khi ranh giới giữa hai vùng đen đậm không có ánh sáng khác (để tránh sai số) Đọc chiết suất hoặc phần trăm chất khô trên thước đo Nếu không khống chế nhiệt độ ở 200C thì phải tra bảng hiệu chỉnh

Ghi số đọc phần trăm chất khô và nhiệt độ

Chú ý: Trước và sau khi đo chiết suất phải dùng bông tẩm rượu hoặc

ete lau lăng kính đựng dung dịch thật sạch Thường xuyên kiểm tra điểm "O" của chiết quang kế bằng cách lấy 2 - 3 giọt nước cất cho vào máy đo n = 1,333 và thước đo chỉ nồng độ O Nếu thấy sai số phải điều chỉnh lại

3 Tính toán:

Dùng bảng hiệu chỉnh để tính Bx hiệu chỉnh từ Bx quan sát được ở nhiệt độ (Xem phụ lục 1)

Đối với những sản phẩm đã pha loãng 26g trong 100ml thì tính

Bx sản phẩm =

26

b d

100 20

hoặc dùng phụ lục để tra