СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ НИЗШИХ СПИРТОВ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ Российский патент 1997 года по МПК G01N33/02 

Изобретение относится к способам определения окисляемых продуктов микробиологической переработки моносахаридов, в частности гидролиза, и может быть использовано при определении содержания низших спиртов при переработке сусла с использованием микроорганизмов.

Известен способ определения этанола, основанный на реализации окисления этанола бихроматом калия в кислой среде с определением содержания этанола по изменению окраски пробы (Емельянова И.З. Химико-технологический контроль гидролизный производств. М. Лесная промышленность, 1976, с. 172). Способ недостаточно точен из-за визуального определения окраски раствора, кроме того достаточно велика погрешность, вызванная присутствием окисляемых веществ, таких как фурфурол, уксусная кислота и т.д.

По мнению заявителя, наиболее близким аналогом следует признать окислительный метод определения низших спиртов (Емельянова И.З. Химико-технический контроль гидролизных производств. М. Лесная промышленность, 1976, с. 177-182). Согласно известному способу производят обработку пробы раствором бихромата калия в кислой среде при нагревании. При этом метанол окисляется до диоксида углерода, а этанол до уксусной кислоты. Диоксид углерода поглощает титрованным раствором гидроксида бария и определяют содержание метанола, а уксусную кислоту титруют раствором гидроксида натрия с определением содержания этанола. Способ достаточно продолжителен и имеет невысокую точность.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка экспресс-контроля содержания низших спиртов в водных растворах.

Техническим эффектом, получаемым в результате реализации изобретения, является повышение точности и быстроты определения.

Изобретение характеризуется следующей совокупностью существенных признаков. В водный раствор пробы вводят окислитель. Выдерживают смесь в течение первого фиксированного отрезка времени и определяют первое значение информационного параметра. Добавляют в смесь окислительно-восстановительную систему, выдерживают в течение второго фиксированного отрезка времени и определяют второе значение информационного параметра, а искомое содержание низших спиртов определяют по разности вышеуказанных значений информационного параметра. Преимущественно пробу разбавляют до ориентировочного содержания 0,5- 1,5% по объему искомых спиртов. Преимущественно также в качестве информационного параметра используют значение разности потенциалов между инертным электродом и электродом сравнения, опущенным в пробу. Возможно также использование фото-колориметрического способа относительно холостой пробы, не содержащей спиртов. Преимущественно в качестве окислителя используют перманганат калия в щелочной среде, а также ортовисмутат натрия в щелочной среде. В случае использования щелочной среды преимущественно применяют окислительно-восстановительную систему феррицианид (ферроцианид калия или гидроксид железа (III)) гидроксид железа (II). Возможно также использование в качестве окислителя Cr₂O2-7

в кислой среде. В этом случае в качестве окислительно-восстановительной системы можно использовать Ce⁴⁺/Ce³⁺. Преимущественно введение в пробу добавок проводят при перемешивании пробы. Преимущественно первую выдержку пробы проводят в течение 8 12 мин, а вторую в течение 4 6 мин. В случае использования в качестве информационного параметра разности потенциалов для определения содержания низших спиртов используют расчетную формулу:
C=2,12-0,0113•ΔE,
где
C концентрация низшего спирта в объемных процентах;
ΔE разность второго и первого значений информационного параметра;
2,12 и 0,0113 эмпирически найденные коэффициенты.

Заявитель считает, что совокупность признаков, введенных им в независимый пункт формулы изобретения, необходима и достаточна для достижения вышеуказанного технического эффекта. Признаки, введенные заявителем в зависимости пункты формулы изобретения, развивают и дополняют признаки, введенные в независимый пункт, незначительно, относительно совокупности признаков, введенной в независимый пункт формулы, усиливают технический эффект.

Изобретение можно проиллюстрировать следующими примерами реализации, используя наилучший вариант реализации изобретения.

Пример 1. В мерной колбе готовят 0,5 М раствор гидроксида натрия в деионизированной воде. Во вторую мерную колбу емкостью 500 мл вносят феррицианид калия массой 0,0823 г взвешенного с точностью 0,00012 и ферроцианид калия массой 14,7847 г, взвешенного с той же точностью, наливают около 400 мл 0,5 М раствора NaOH, тщательно перемешивают до полного растворения солей и доводят 0,5 М раствором NaOH до метки. В третьей мерной колбе готовят раствор 3,9510 г перманганата калия в 500 мл 0,5 М раствора NaOH. Электроды и pH-метр готовят к работе обычным методом.

Готовят стандартный раствор этанола в воде с содержанием этанола 1,1 об. В стаканчик для измерения потенциала вносят 50 мл раствора перманганата калия в 0,5 М растворе NaOH. Погружают в раствор перманганата калия платиновый и хлорсеребрянный электроды. Включают магнитную мешалку. Вносят в стаканчик 1 мл стандартного раствора этанола. Через 10 минут измеряют первое значение информационного параметра значение потенциала E₁ и вносят 20 мл раствора феррицианид/ферроцианид калия. Через пять минут повторно измеряют значение потенциала E₂.

С использованием расчетной формулы:
C=2,12-0,0113•ΔE,
получаем концентрацию 1,12 об. что составляет относительную погрешность 1,8%
Для анализа пробы спиртового конденсата после бражной колонны используют щелочные растворы окислителя и окислительно-восстановительной системы. Половину пробы проанализировали согласно примеру 1. Содержание этанола в пробу 1,76 об. Вторую половину пробы проанализировали согласно способу, выбранному в качестве ближайшего аналога.

Пример 2. В мерную колбу, емкостью 200 мл, вводят 50 мл деионизированной воды, взвешивают колбу с водой с точностью 0,1 г, добавляют 5 10 мл пробы и доводят деионизированной водой колбу до метки, повторно взвешивают и определяют по разности результатов взвешивания количеств пробы, взятой для разведения. В колбу емкостью 250 мл помещают 10 мл разбавленного раствора пробы, добавляют 50 мл 10% раствора бихромата калия, 50 мл 40%-го раствора серной кислоты и несколько кусочков пемзы для создания равномерного кипения. Колбу соединяют с обратным холодильником, доводят до кипения и кипят 30 мин. Дают колбе остыть в течение 10 минут. Промывают над колбой холодильник примерно 30 мл воды. Отгоняют из колбы за 20 мин примерно 100 мл конденсата, содержащего уксусную кислоту. Конденсат титруют раствором гидроксида натрия в присутствии фенолфталеина. Параллельно проводят титрование холостой пробы, прошедшей те же стадии исследования, но не содержащей пробы. Содержание этанола по этому методу составило 1,83% Соотношение времени: 25 мин и 170 мин. Определение содержания этанола по вакуумнитритному методу показало концентрацию этанола 1,78% (об).

Следовательно, способ, составляющий предмет изобретения, более точек и быстр по сравнению с ближайшим аналогом.

Использование: в способах определения окисляемых продуктов микробиологической переработки моносахаридов, в частности гидролизе, и может быть использовано при определении содержания низших микроорганизмов. Сущность изобретения: пробу обрабатывают окислителем, выдерживают в течение первого промежутка времени и определяют первое значение информационного параметра, вводят в пробу окислительно-восстановительную систему, выдерживают в течение второго промежутка времени и определяют значения второго информационного параметра. По измеренным значениям информационных параметров судят о содержании низших спиртов. 7 з.п. ф-лы.

1. Способ определения концентрации низших спиртов в водных растворах, включающий обработку окислителем пробы и определение содержания низшего спирта в пробе, отличающийся тем, что после обработки пробы окислителем ее выдерживают в течение первого промежутка времени, определяют значение первого информационного параметра, вводят в пробу окислительно-восстановительную систему, выдерживают пробу в течение второго промежутка времени и определяют значение второго информационного параметра, а содержание низших спиртов в пробе определяют по измеренным значениям информационных параметров. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пробу перед обработкой окислителем разбавляют до ориентировочного содержания низших кислоспиртов 0,5 5,4 об. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве информационного параметра используют разность потенциалов. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют щелочной раствор перманганата калия. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве окислительно-восстановительной системы используют систему феррицианид/ферроцианид калия. 6. Способ по пп. 3 5, отличающийся тем, что определение искомой концентрации проводят по формуле
C=2,12-0,0113•ΔE,
где С концентрация низших спиртов, об.

ΔE разность второго и первого измерений;
2,12 и 0,0113 эмпирически найденные коэффициенты.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что первую выдержку проводят в течение 8 12 мин. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что вторую выдержку проводят в течение 4 6 мин.