Работа 10.6. Определение титруемой кислотности молока с использованием индикатора фенолфталеина

Метод основан на нейтрализации кислых соединений, содержащихся в молоке, щелочью с применением индикатора фенолфталеина. Показатель титруемой кислотности используют для оценки качества заготовляемого молока.

Титруемая (общая) кислотность включает в себя как диссоциированную, так и недиссоциированную части кислот (молочной, угольной, лимонной, аскорбиновой и других), минеральных солей, белков и иных титруемых соединений, находящихся в молоке.

В исходном молоке существует динамическое равновесие между недиссоциированньши молекулами (НА) и ионами (Н⁺, А^-):

При добавлении щелочи ионы водорода связываются ее гидроксилами в слабодиссоциированные молекулы воды:

В результате из раствора удаляются ионы водорода и равновесие диссо­циации сдвигается вправо — в сторону распада молекул на ионы. Таким образом, по мере добавления щелочи все молекулы кислых соединений постепенно распадаются на ионы и вся кислота нейтрализуется щелочью.

В России титруемую кислотность выражают в градусах Тернера (°Т). Под градусами Тернера понимают объем (см³) раствора гидроксида натрия (калия) с С_э = 0,1 моль/дм³, необходимого для нейтрализации кислых соеди­нений, содержащихся в 100 см³ разбавленного в два раза водой молока.

Титруемая кислотность свежевыдоенного молока составляет 16...18°Т. Из них на долю минеральных солей приходится 9...13, белков — 4...6, диоксида углерода и других титруемых соединений — 1...3°Т.

Кислотность молока зависит от периода лактации, физиологического состояния животного, рационов кормления и многих других факторов. Так, кислотность молозива лежит в пределах от 20 до 21°Т, а стародойного — от 13 до 15°Т. При заболеваниях маститом она понижается до 5...13°Т Такое молоко относят к анормальному и заводами не принимается.

При развитии в молоке микроорганизмов титруемая кислотность его повышается за счет накопления молочной кислоты, как конечного продукта сбраживания лактозы. Повышение кислотности вызывает снижение устой­чивости белковой и липидной фаз, поэтому молоко с кислотностью 21°Т принимают как несортовое. Допускается принимать молоко с кислотностью 21°Т (по стойловой пробе) вторым сортом, если оно имеет плотность 1026 кг/м³ и по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям соответствует требованиям ГОСТ Р 52154—2003.

 

Реактивы и материалы:

ü Коническая колба вместимостью 100 см³

ü Пипетки вместимостью 10 и 20 см³

ü Бюретка вместимостью 25 см³ с ценой деления 0,1 см³

ü Капельница для раствора фенолфталеина

ü Дистиллированная вода

ü 1%-ный раствор фенолфталеина

ü Раствор гидроксида натрия (калия) (С_э = 0,1 моль/дм³)

 

Методика проведения анализа:

В коническую колбу вместимостью 100 см³ пипетками вносят 10 см³ молока, 20 см³ дистиллированной воды и добавляют три капли 1%-ного раствора фенолфталеина. Содержимое колбы тщательно перемешивают и титруют из бюретки раствором гидроксида натрия (калия) с С_э = 0,1 моль/дм³ до появления слабо-розового окрашивания, соответствующего контрольному эталону окраски (смешивают 10 см³ молока, 20 см³ воды, 1 см³ 2,5%-ного раствора сульфата кобальта), не исчезающего в течение 1 мин. Объем щелочи (V) записывают.

 

Обработка результатов:

Титруемую кислотность (К) рассчитывают по формуле:

 

где 10 - коэффициент пересчета расхода гидроксида натрия на 100 см³ молока.

За окончательный результат принимают среднее значение двух параллельных определений, округляемых до второго десятичного знака.

Расхождение между параллельными определениями не должно превышать 1,9°Т.

 

Работа 10.7. Определение буферной емкости молока (по п. ф. Дьяченко)

Буферные свойства — это способность растворов (содержащих слабую кислоту и ее соль, образованную сильным основанием, смесь двух кислых солей слабой кислоты или слабое основание и его соль, образованную сильной кислотой) препятствовать изменению рН при добавлении кислот или щелочей.

Буферные свойства молока связаны с наличием белков, фосфатов и цитратов натрия и калия.

Кислота, добавленная в молоко, иди образовавшаяся в результате молочнокислого брожения, связывается белками в соответствии с уравнением:

Константа диссоциации карбоновых кислот мала, поэтому активная кислотность практически не изменяется, а титруемая возрастает.

Буферная способность молока по кислоте, обусловленная фосфатами, заключается в переходе гидрофосфатов в дигидрофосфаты:

Константа диссоциации аниона Н₂РО₄^- значительно ниже, чем константа диссоциации соляной или молочной кислот, поэтому происходит связывание ионов водорода, рН не изменяется, титруемая кислотность возрастает.

Аналогично реагируют с кислотой цитраты и гидрокарбонаты. Щелочь, добавленная к молоку, связывается белками в соответствии с уравнением:

Буферная емкость молока по щелочи, связанная с фосфатами, за­ключается в переходе дигидрофосфатов в гидрофосфаты:

Цитраты и гидрокарбонаты взаимодействуют со щелочью аналогично фосфатам.

Количественной мерой буферных свойств молока является буферная емкость. Под буферной емкостью понимают объем (см³) раствора гидроксида натрия с С_э = 1 моль/дм³, или раствора соляной кислоты той же концентрации, который требуется прибавить к 100 см³ молока, чтобы изменить рН молока на единицу.

Буферная емкость нормального молока по кислоте составляет около 1,74, а по щелочи — 1,08.

Буферные свойства молока играют большую роль при изготовлении кисломолочных продуктов и сыра. Так, при выработке кисломолочных продуктов микроорганизмы закваски способны сбраживать около 20% лактозы, после чего начинают отмирать из-за низкого значения рН (4,76). Наибольшей буферной емкостью среди молочных продуктов обладают сыры, поэтому рН сырной массы понижается медленно до значений 5,3...5,5. При таком рН продолжается развитие молочнокислых стрептококков закваски, в результате чего лактоза полностью сбраживается на 7...10 сутки созревания сыра. Если бы процесс молочнокислого брожения проходил в водном растворе лактозы, содержащем столько же лактозы, сколько в молоке, то микроорганизмы начали бы отмирать, утилизировав только около 3% лактозы.

 

Реактивы и материалы:

ü Конические колбы вместимостью 150 см³

ü Пипетка вместимостью 10 см³

ü Бюретка вместимостью 10 см³ и ценой деления 0,1 см³

ü 1%-ный раствор фенолфталеина

ü Раствор гидроксида натрия с С_э = 0,1 моль/дм³

ü 0,1%-ный раствор метилового красного

ü Соляная кислота (С_э = 0,1 моль/дм³)

 

Методика проведения анализа:

В две конические колбы вместимостью 150 см³ пипеткой вносят по 10 см³ молока.

В одну из них добавляют 3 капли 1%-ного раствора фенолфталеина и титруют из бюретки раствором гидроксида натрия с С_э = 0,1 моль/дм³ до слабо-розового окрашивания, не исчезающего в течение 30 с. Объем щелочи (V _щ) записывают.

В другую колбу с молоком добавляют 5...7 капель 0,1%-ного раствора метилового красного и титруют из бюретки раствором соляной кислоты с С_э = 0,1 моль/дм³ до появления красного окрашивания. Объем кислоты (V _к ) записывают.

 

Обработка результатов:

Буферную емкость молока по щелочи (Б _щ) вычисляют по формуле (10.7.1), а емкость по кислоте (Б _к) -по формуле (10.7.2):

Б _щ = (10.7.1)

 

Б _к = (10.7.1)

где К_к - объем раствора гидроксида натрия, Израсходованного на титрование 100 см³ молока, см³ (К _щ= V _щ × 10);

К _к - объем раствора соляной кислоты, израсходованного на титрование 100 см³ молока, см³ (К _к= V _к × 10);

рН_нач — значение рН исследуемого молока;

рН_кон - значение рН молока в конце титрования щелочью или кислотой (при титровании шелочью рН_кон - 8,2, а при титровании кислотой рН_кон - 4,7);

10 - коэффициент пересчета растворов щелочи или кислоты с эквивалентной концентрацией 0,1 моль/дм³ в концентрацию 1 моль/дм³.

 

 

Работа 10.8. Определение плотности молока (с помощью ареометра)

Этот метод менее точен, чем определение плотности при помощи УЗ-анализаторов «Лактан 1-4» и «Клевер-1М» (или пикнометрическим методом).

Определение плотности основано на законе Архимеда, согласно которому, на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной им жидкости.

Плотность молока — это масса молока, заключенная в единице объема, Ее выражают в кг/м³ или градусах ареометра (°А). Градусы ареометра получают, отбросив первые две цифры у значения плотности.

Плотность молока, измеренная при 20°С, колеблется в пределах от 1027 до 1032 кг/м³ (или 27...32°А) (Молоко с плотностью 1026 кг/м³ принимается при наличии акта анализа стойловой пробы).

Плотность молока складывается из плотностей его составных частей и отражает их количественное соотношение. Так, плотность молочного жира составляет 922 кг/м³, лактозы — 1610, белков — 1391, солей — 2850 кг/м³.

Плотность молока, определенная сразу же после доения, ниже плотности, измеренной через несколько часов, на 0,8...1,5 кг/м³. Это связано с отвердеванием триацилглицеринов молока при охлаждении, выделением части воздуха, увеличением плотности белков. Поэтому плотность заготовляемого молока определяют не ранее, чем через 2 ч после дойки.

Плотность молока изменяется в течение лактационного периода и зависит от физиологического состояния животного, рациона кормления, породы и других факторов.

Значение плотности молока зависит от температуры. При определении она должна быть в пределах от 15°С до 25°С Если температура молока отличается от 20°С, то в показания вносят поправку — 0,2 кг/м³ на каждый градус температуры. Поправку прибавляют к найденному значению плотности, если температура была выше 20°С, и вычитают, если температура была ниже.

Плотность молока изменяется при фальсификации. Так, добавление воды понижает плотность молока (каждые 10% добавленной воды вызывают уменьшение плотности в среднем на 3 кг/м³), а разбавление обезжиренным молоком — повышает, поскольку плотность обезжиренного молока выше и составляет 1033... 1035 кг/м³. Поэтому по величине плотности косвенно судят о натуральности молока.

 

Реактивы и материалы:

ü Ареометры типа АМ с ценой деления шкалы 0,5 кг/м³ без термометра или АМТ с ценой деления 1,0 кг/м³ и термометром (рис. 2.1)

ü Цилиндр стеклянный вместимостью 250 см³ для ареометра

ü Молоко

 

Методика проведения анализа:

Пробу молока объемом около 200 см³ с температурой (20±5)°С тщательно перемешивают и осторожно, во избежание образования пены, переливают по стенке в сухой цилиндр, который держат в слегка наклонном положении, заполняя его объема.

Чистый и сухой ареометр медленно погружают в молоко до тех пор, пока до предполагаемой отметки ареометрической шкалы не останется 3...4 мм, и оставляют свободно плавать, наблюдая, чтобы он не касался стенок.

Примерно через одну минуту после остановки ареометра снимают показания (r₁) с точностью до половины деления. Отсчет производят по верхнему краю мениска, который должен находиться на уровне глаз.

После этого ареометр осторожно приподнимают и снова опускают, оставляя в свободно плавающем состоянии. После остановки ареометра вновь снимают показания (r₂).

Замечают температуру молока.

При возникновении разногласий в оценке качества при определении плотности молока пробу его в начале нагревают до (40 ± 2)°С выдерживают при этой температуре в течение (5 ± 1) мин, затем охлаждают до температуры (20 ± 2)°С и проводят измерение плотности молока так, как описано выше.

 

Обработка результатов:

Плотность молока (r_м²⁰) рассчитывают по формуле (10.8.1), если температура молока была выше 20°С, и по формуле (10.8.2) — если температура молока была ниже (можно пользоваться таблицами приведения плотности молока к 20°С).

 

ρ _м²⁰ = ρ_ср + 0.2· (t-20), (кг/м³) (10.8.1)

ρ _м²⁰ = ρ_ср + 0.2· (20 - t), (кг/м³) (10.8.2)

где r_ср — среднее значение плотности двух определений, кг/м³;

0,2 — поправка к плотности на каждый градус температуры, отличающейся от 20°С, кг/м³;

t — температура молока, °С.

(10.8.3)

Допускаемое отклонение между результатами определения плотности молока не должно превышать 0,8 кг/м³.