Nguyên tắc của phƣơng pháp [133]:
Nồng độ cồn đƣợc xác định bằng axit dicromat (K2Cr2O7 0,05M trong H2SO4 2,5M). Phƣơng pháp này dựa trên nguyên tắc: trong môi trƣờng axit, K2Cr2O7 oxi hóa ruợu trong dung dịch sau lên men thành axit axetic. Đồng thời ion Cr2O72- (màu vàng cam) bị khử thành Cr3+ (màu xanh). Nồng độ ion Cr3+ có thể đƣợc xác định bằng cách sử dụng máy so màu ở dải bƣớc sóng nhìn thấy (590 nm). Phƣơng trình (*) mô tả quá trình oxi hóa định lƣợng etanol bởi ion dicromat.
3CH3CH2OH + 2K2Cr2O72- + 8H2SO4→ 3CH3COOH + 2Cr2(SO4)3 + 11H2O (*)
(vàng cam) (xanh)
Lƣợng etanol có trong dịch là xác định, quá trình oxy hóa xảy ra cho tới khi toàn bộ lƣợng etanol có mặt phản ứng hết, khi đó màu vàng của dung dịch biến mất, và thay vào đó là màu xanh của Cr3+. Trong khoảng nồng độ cồn 0,05 đến 0,25% (% khối lƣợng) thì đƣờng biểu diễn mối quan hệ giữa nồng độ cồn và độ hấp thụ quang là tuyến tính. Dựa vào tính chất này ta có thể xác định nồng độ cồn sau lên men.
Phƣơng pháp pha và chuẩn bị hóa chất:
Chuẩn bị dung dịch K2Cr2O7 0,05M trong H2SO4 2,5M: Cân 12,4595 g K2Cr2O7 vào cốc nhỏ 50 ml, đổ từ từ vào cốc lớn chứa 139,08 ml axit H2SO4 trong cốc thủy tinh chịu nhiệt đã đƣợc làm mát và khuấy trộn đều tay cho đến khi tan hết. Tráng cốc nhỏ chứa K2Cr2O7 nhiều lần bằng nƣớc cất sạch và chuyển dung dịch thu đƣợc vào bình định mức
51 sẫm màu dung tích 1 lít. Thêm nƣớc cất đến vạch, đậy kín nắp và lắc đều bình dung dịch. Để dung dịch ổn định trong 1 ngày và lọc lại bằng giấy lọc.
Pha cồn chuẩn nồng độ 0,25%: chuẩn bị cồn tuyệt đối của Meck. Cân chính xác 0,25 g cồn tuyệt đối vào cốc nhỏ bằng cách nhỏ giọt cồn tuyệt đối từ pipet tự động (khoảng 3 ml) vào cốc nhỏ. Chuyển ngay sang bình định mức 100 ml khi cân xong để tránh cồn bay hơi và thêm nƣớc cất 2 lần đến vạch định mức. Lắc đều bình 23 lần và để ổn định.
Dựng đƣờng cồn chuẩn: pha loãng dung dịch cồn 0,25% thành 5 điểm nồng độ cồn nhƣ bảng 2.3.
Bảng 2.3. Bảng pha loãng cồn 0,25% cho phân tích nồng độ etanol
STT Nƣớc cất hai lần, ml Cồn 0,25 % Nồng độ dịch thu đƣợc, % 1 2,5 0,0 0,00 2 2,0 0,5 0,05 3 1,5 1,0 0,10 4 1,0 1,5 0,15 5 0,5 2,0 0,20
Dùng pipet tự động bổ sung 2,50 ml axit bicromat vào các ống nghiệm chứa 2,50 ml dung dịch cồn chuẩn hay dịch etanol chƣng cất đã pha loãng. Đun sôi ống nghiệm trong bếp cách thủy trong vòng 15 phút. Sau 15 phút lấy các ống nghiệm ra và để nguội hoặc làm lạnh đến nhiệt độ phòng. Máy so màu chuẩn về không (0% truyền qua) khi không có cuvet. Cho cẩn thận dịch từ ống mẫu trắng vào cuvet sao cho định mức dịch cao khoảng 3 cm. Cho cuvet mẫu trắng (nƣớc cất 2 lần) vào máy và đƣa về 100% truyền qua hay 0% hấp thụ. Ghi lại độ hấp thụ mẫu trắng, sau đó cho về không, cho tiếp cuvet chứa dịch cồn cần xác định vào và ghi lại độ hấp thụ ở bƣớc sóng 590 nm.
Tính hiệu suất chuyển hóa đƣờng thành etanol:
Chuyển hóa đƣờng glucose dựa theo phƣơng trình cân bằng hóa học sau:
Phƣơng trình tổng quát chuyển hóa glucose thành etanol: từ đây tính hiệu suất chuyển hóa lý thuyết và thực tế quá trình chuyển hóa đƣờng thành etanol.
52