Для приготовления водок, кремов, ликеров и бесцветных сладких напитков применяется рафинированный сахар-песок или сахар-рафинад, для остальных напитков - сахар-песок.

Сахар-рафинад представляет собой дополнительно очищенный ра­финированный сахар в виде кусков или кристаллов.

Органолептические показатели:

Вкус - сладкий, без посторонних привкуса и запаха;

Цвет - белый с блеском;

Растворимость в воде - полная, раствор должен быть прозрачным, без каких-либо нерастворимых осадков, механических или других по­сторонних примесей;

Сыпучесть - сыпучий, без комков.

По физико-химическим и органолептическим показателям сахар-рафинад должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 3.1.

Таблица 3.1 Физико-химические показатели сахара-песка и сахара-рафинада

При проведении лабораторной работы подгруппа делится на две бригады, каждая из которых анализирует разные образцы сахара-песка или сахара-рафинада.

Задание 1.1 Определить органолептические показатели

Органолептический анализ включает оценку внешнего вида, привкуса, запаха и чистоты раствора сахара.

Внешний вид должен соответствовать требованиям ГОСТ 21 «Сахар-песок. Технические условия» и ГОСТ 22 «Сахар-рафинад. Технические условия».

1.1.1 Определение внешнего вида

Пробу сахара рассыпают на лист белой бумаги толщиной слоя не более 1 см и при рассеянном дневном свете или лампы дневного света визуально определяют внешний вид.

1.1.2 Определение запаха и привкуса

Для определения запаха и привкуса сахара готовят водный раствор, содержащий 25 г сахара в 100 см дистиллированной воды. Раствор сахара помещают в чистую стеклянную банку с пришлифованной пробкой, заполняя ее на 3/4 объема, банку с раствором закрывают пробкой и выдерживают в течение 1 ч при комнатной температуре.

Определение запаха производят на уровне края банки тотчас после открывания пробки. Привкус определяют как в сухом сахаре, так и в его водном растворе.

Задание 1.2 Определить массовую долю влаги

Метод основан на высушивании взвешенной пробы сахара и опре­делении потери массы при высушивании.

Проведение анализа

Навеску сахара-песка или быстро измельченного сахара-рафинада массой (10,000±0,001) г отбирают от средней пробы и помещают в вы­сушенную до постоянной массы бюкс с пришлифованной крышкой.

Высушивают в сушильном шкафу до постоянной массы.

Массовую долю влаги в процентах вычисляют по формуле (3.1):

W = (m 1 – m 2)·100/ m 1 , (3.1)

где m 1 – масса навески до высушивания;

m 2 - масса навески после высушивания.

Задание 1.3 Определить массовую долю сахарозы поляриметрическим методом

Поляриметрический метод определения сахарозы основан на способности углеводов вращать плоскость поляризации луча света. Известно, что колебания обыкновенного светового луча происходят во всех плоскостях, перпендикулярных его направлению.

При прохождении обыкновенного луча света через некоторые кристаллы их решетки способны пропускать лучи только определенного направления колебания. По выходе из кристалла колебания луча будут происходить только в одной плоскости, такой луч называется поляризованным.

Поляриметрические исследования ведут с помощью поляриметров. В ликероводочном производстве широкое распространение получил поляриметр СУ-3, общий вид которого представлен на рисунке 1.

Устройство прибора: основными частями прибора являются узел измерительной головки 1 и осветительный узел 2 , соединенные между собой траверсой 3, на которой укреплена камера 4 для поляриметрических трубок. В передней части прибора имеется лупа в оправе 5 для отсчета показание по шкале и зрительная труба 6, которая имеет гильзу 7. С тыльной стороны измерительной головки находится узел нониуса. В нижней части измерительной головки расположена рукоятка 8 кремальерной передачи для перемещения кварцевого клина и связанной с ним шкалы.

Осветительный узел имеет поворотную обойму 9 со стеклянным светофильтром и матовым стеклом и патрон 10 с лампочкой. Траверса крепится к литому основанию.

Шкала поляриметра при определении сахара показывает его процентное содержание. Для отсчета десятых долей служит нониус.

Перед началом работы необходимо установить прибор на нуль. При этом нулевое значение шкалы должно совпадать с нулем нониуса Трубку заполняют исследуемым раствором, помещают в камеру прибора и производят отсчет показаний шкалы и нониуса.


Рисунок 1 Общий вид поляриметра СУ-3

При анализе левовращающих растворов все операции проводят в обратном направлении, в этом случае нуль нониуса расположен левее шкалы.

Поляризационная трубка длиной 200 мм считается нормальной; при поляризации в трубках длиной 100 или 400 мм показания поляриметра в первом случае удваивают, а во втором уменьшают в 2 раза.

Трубку наполняют следующим образом: один конец ее закрывают пришлифованным круглым стеклом и завинчиваю гайкой. Затем, слегка наклонив трубку, заполняют ее испытуемым раствором так, чтобы жидкость выступала над краем трубки при вертикальном положении. Осторожно, срезая жидкость стеклом, закрывают и затем завинчивают трубку. В жидкости не должно оставаться пузырьков воздуха. Протерев стекла, производят измерение угла вращения раствора. Температура поляризуемого раствора должна быть равна 20°С в течение всего периода измерения.

Для каждой пробы производят не менее трех отсчетов по поляриметру и принимают средний. Полученная величина есть угол вращения раствора.

Проведение анализа

Навеску анализируемого сахара (рафинад предварительно измельчают в ступке) массой (25,00±0,01) г количественно переносят в мерную колбу вместимостью 100 см 3 с использованием горячей дистиллированной воды, которой заполняют колбу примерно на 4/5 объема. Раствор перемешивают вращательными движениями и колбу с содержимым помещают на водяную баню с температурой (20±0,1)°С на 30 мин. Затем объем доводят дистиллированной водой до метки, перемешивают раствор и пропускают через бумажный фильтр.

При фильтрации воронку покрывают часовым стеклом во избежание испарения воды и изменения концентрации. Первые порции фильтрата отбрасывают. Все операции проводят тщательно и быстро.

Фильтрат заливают в поляриметрическую трубку длиной 200 мм с кожухом для водяного охлаждения, помещают в камеру сахариметра и подключают к термостату ТС-15, в котором поддерживается температура (20±0,1) °С.

По истечении 15-20 мин, когда температура в поляриметрической трубке станет равной 20 °С, измеряют угол вращения фильтрата. Поляриметрическое определение необходимо проводить при температуре окружающей среды 20°С.

Значение, непосредственно полученное на шкале сахариметра, дает количество сахарозы в процентах к массе взятого сахара. Результат оп­ределяют как среднее арифметических трех определений с точностью до одной сотой процента. Массовую долю сахарозы (X, %) в пересчете на сухое вещество вычисляют по формуле (3.2):

X = (P ·100) / (100 –W) (3.2)

где Р - показание сахариметра (среднее арифметическое трех измерений), %;

W - массовая доля влаги в сахаре, %.

За результат анализа принимают среднее арифметическое трех па­раллельных измерений, допустимое расхождение между которыми не превышает ±0,05%.

Задание 1.4 Приготовить сахарный сироп и определить массовую концентрацию сахара в сахарном сиропе

1.4.1 Приготовление сахарного сиропа заданной концентрации

Сахар-песок и сахар-рафинад используются в производстве водок и ликероводочных изделий в виде сахарных сиропов преимущественно концентрацией 65,8%. Белый сахарный сироп получают двумя способами: холодным и горячим.

Студентам необходимо сделать расчет и приготовить сахарные сиропы по следующим исходным данным:

Приготовить сахарный сироп с массовой концентрацией 65,8% из анализируемого сахара массой 100 г; сравнить расчетный объем полученного сахарного сиропа с фактическим.

Приготовить 250 мл сахарного сиропа с массовой концентрацией 65,8% из анализируемого сахара.

При расчетах необходимо учесть массовую долю влаги в сахаре, а также принять, что 5% воды испаряется при приготовлении сиропа. Плотность 65,8-%-го раствора составляет 1,3212 г/см 3 .

1.4.2 Определение массовой концентрации сахара в сахарном сиропе

Массовую концентрацию сахара в сахарном сиропе определяют рефрактометрическим методом.

Рефрактометры предназначены для определения концентрации веществ по показателю преломления растворов, содержащих эти вещества.

В контроле ликероводочного производства применяют рефрактометры марок: РЛ, РЛ-1 (рефрактометр лабораторный), РПЛ-3 (рефрак­тометр пищевой лабораторный), УРЛ-1 (универсальный рефрактометр лабораторный).

Устройство приборов: 1 - призмы измерительные; 2 и 3 - окна для проходящего и отраженного света; 4 - источник света; 5 - компенсатор дисперсии; 6 - прорезь; 7 - окуляр; 8 – термометр.

Измерения на приборе следует проводить строго при температуре (20+0,5) °С, наблюдая ее по термометру. В верхней и нижней камерах, где укреплены призмы, имеются каналы, через которые можно пропускать воду с определенной температурой, передаваемую от ультратермостата с темпера­турой 20 °С.

Рисунок 2 Рефрактометры лабораторные марок РПЛ-3 (а) и УРЛ-1 (б):

Если температура измерения отличается от 20 °С, то следует вносить в показания приборов поправку на температуру.

Перед измерением необходимо проверить нуль прибора. Для этого на нижнюю призму наносят каплю дистиллированной воды и закрывают верхнюю призму. С помощью рукоятки перемещают положение окуляра вниз до тех пор, пока в поле зрения не появится граница светотени. Совмещают визирную линию с границей светотени и проводят отсчет по шкале. При правильной установке прибора на нуль граница светотени при 20 °С должна быть совмещена с нулевым делением шкалы сухих веществ, а также с делением n д = 1,33299 шкалы показателей преломления. В случае отклонения от этих значений ключом устанавливают нуль.

Правильность установки прибора проверяют 2-3 раза.

Аналогично проводят на рефрактометре измерения анализируемого раствора.

Измерения концентрации сахарных растворов можно проводить при температуре 10-30 °С и вносить поправки на температуру 20 °С.

Измерив показатель преломления анализируемого сахарного раствора, находят содержание сахара (г/100 см 3) по таблице 8 .

Задание 1.5 Сравнить полученные результаты анализов сахара-песка и сахара-рафинада с нормативными значениями . Сделать выводы

Задание 1.6 Изучить формы журнала приготовления ликеро- водочных изделий ПЛВ №6

Изучить форму и заполнить соответствующие графы журнала ПЛВ №6 «Журнал учета сахара, поступающего для приготовления сахарного сиропа» (форма журнала выдается преподавателем).


Похожая информация.


Брикс – это самая распространенная шкала калибровки рефрактометров. Брикс выражает концентрацию раствора химически чистой сахарозы в дистиллированной воде в массовых процентах (количество граммов сахарозы в 100 граммах раствора) и используется для выражения в массовых процентах концентрации сахарных растворов в общем случае.

Показатели преломления водных растворов сахарозы при 20°С

По данным 20-й конференции ICUMSA (International Comission of Uniform Methods for Sugar Analysis) 1990 г.

от концентрации при 20°С

Поправки на температуру для рефрактометрического анализа
водных растворов сахарозы

Концентрация раствора сахарозы, %

Вычесть из найденного содержания сахарозы, %

Прибавить к найденному содержанию сахарозы, %

Происхождение слова Брикс (Brix)

Профессор А.Брикс (Brix) – немецкий химик 19-го века (1798 - 1890). Он был первым, кто измерил плотность соков, полученных из плодов растений, с помощью поплавкового плотномера (ареометра). Виноделы Европы были обеспокоены тем, что не могли предсказать из какого винограда получится наилучшее вино. Возможность прогнозировать качество будущего вина была чрезвычайно важна для них, поскольку лучшие вина стоили во много раз дороже ординарных. Современники высоко оценили открытие профессора Брикса и назвали его именем новую единицу измерения.
Брикс – это массовое процентное содержание сухих веществ в плодовом соке.
Брикс ныне определяют, как процентное содержание сахарозы в растворе. Приборы, определяющие концентрацию в единицах Брикс, калибруются именно по растворам сахарозы в воде. В действительности при измерении концентрации плодовых соков в единицах Брикс, мы получаем некое суммарное количество граммов сахарозы, фруктозы, кислот, солей, витаминов, аминокислот, протеинов и других веществ, содержащихся в 100 граммах сока и эквивалентное соответствующему количеству сахарозы. Поэтому соки менее сладкие на вкус, чем аналогичные по величине Брикс растворы сахарозы.
Брикс напрямую связан с качеством плодов. Например, виноград с невыразительным кислым вкусом, выращенный на истощенной почве имеет величину Брикс не более 8, а виноград с богатым вкусом, выращенный на плодородной почве имеет Брикс до 24 и более.
Таким образом, сахар является только одним из компонентов Брикс. При этом нужно помнить, что некоторые вещества могут искажать значение Брикс, например спирт, уксус. Для контроля растительного масла, сиропа, мелассы и других плотных жидкостей требуется рефрактометр, калиброванный в диапазоне 30 – 90 Брикс. Мед проверяют рефрактометром со шкалой, размеченной в единицах содержания воды, а не в единицах содержания сухих веществ в воде, как обычно.

Определение качества некоторых плодов
по величине Брикс содержащегося в них сока

Фрукты и ягоды

Качество

 Овощи, корнеплоды, бобовые

Качество
Авокадо Арахис
Ананас Брокколи
Апельсин Бобы зеленые
Арбуз Брюква
Банан Горошек зеленый
Виноград Капуста белокочанная
Вишня Капуста цветная
Грейпфрут Картофель
Груша Картофель сладкий
Дыня зимняя Кольраби
Дыня мускусная Кукуруза сладкая
Земляника Лук репчатый
Изюм Морковь
Кокос Перец жгучий
Кумкват Петрушка
Лайм Репа
Лимон Салат-латук
Малина Свекла
Манго Сельдерей
Папайя Спаржа
Персик Томаты
Черника Тыква
Яблоки Фасоль зеленая

Рефрактометрия в фармацевтике.

Процесс измерения концентрации различных веществ методом измерения преломления и определения коэффициента преломления получил своё название - рефрактометрия . Приборы, использующие в своей работе принцип рефрактометрии, называются рефрактометрами. Широкое применение рефрактометры получили в разных промышленностях: для идентификации химических соединений, определения физико-химических параметров, для количественного и структурного анализа. В пищевой промышленности - для измерения содержания спирта в алкогольных продуктах, контроля содержания сахара в сахарном производстве - в общем, для установления качества пищевых продуктов. В фармакологии рефрактометры применяются для определения количества глюкозы в биологических жидкостях и лекарственных средств в растворах. Достоинства рефрактометрических методов химического количественного анализа - быстрота измерений, малый расход вещества и высокая точность.
Задача работы: Рефрактометрический метод как метод анализа лекарственных веществ. Актуальность использования в фармацевтике и, как частное, – в аптеках.

Теоретическая часть.
Показателем преломления (индексом рефракции) называют отношение скорости света в вакууме к скорости света в испытуемом веществе (абсолютный показатель преломления). Показатель преломления зависит от температуры и длины волны света, при которой проводят определение. В растворах показатель преломления зависит также от концентрации вещества и природы растворителя. При этом на практике определяют так называемый относительный показатель преломления (n), который рассчитывается как отношение синуса угла падения луча (α) к синусу угла преломления (β) для двух соприкасающихся сред.
Показатель преломления также равен отношению скоростей распространения света в этих средах :

В лабораторных условиях обычно определяют так называемый относительный показатель преломления (ПП) вещества по отношению к воздуху. ПП измеряют на рефрактометрах различных систем. Раньше измерение ПП чаще всего производилось с использованием , работающего по принципу полного внутреннего отражения при прохождении светом границы раздела двух сред с различными показателями преломления. В настоящее время в лаборатории всё чаще можно встретить автоматические рефрактометры ATAGO серии RX.
Диапазон измеряемых ПП при измерении в проходящем свете с использованием , – 1.3000 – 1.7000. Если необходимо раздвинуть границы диапазонов, применяют специальные модели с низкики или высокими диапазонами, а также многоволновые рефрактометры Аббе.
Диапазон измеряемых ПП при измерении на автоматических рефрактометрах серии RX – 1.32500 – 1.70000.
Точность измерения показателя преломления должна быть не ниже ±2·10 -4
Величина показателя преломления зависит от природы вещества, длины волны света, температуры, при которой проводится измерение, и концентрации вещества в растворе. Обычно измерение показателя преломления проводится при длине волны света 589,3 нм (линия D спектра натрия). Но в некоторых случаях используются разные длины волн в диапазоне от 450нм до 1550нм. Очень важным условием определения ПП является соблюдение температурного режима. Как правило, определение выполняется при 20 градусах по шкале Цельсия. При температуре свыше 20 градусов - величина ПП уменьшается, при температуре ниже 20 градусов – величина ПП увеличивается.

Поправка на температуру рассчитывается по формуле:

n 1 =n 20 +(20-T)*0,0002

Показатель преломления, измеренный при 20° С и длине волны света 589,3 нм, обозначается индексом n 20 .
Показатель преломления может быть использован как константа для установления подлинности и чистоты тех лекарственных препаратов, которые по своей природе являются жидкостями. Рефрактометрический метод широко используется в фармацевтическом анализе для количественного определения концентрации веществ в растворе, которую находят по графику зависимости показателя преломления раствора от концентрации. На графике выбирают интервал концентраций, в котором наблюдается линейная зависимость между показателем преломления и концентрацией. Такой способ может использоваться в практике внутриаптечного контроля.
Зависимость показателя преломления от концентрации вещества в процентах выражается формулой:

Где n и n 0 - показатели преломления раствора и растворителя;
С - концентрация вещества в растворе;
F - фактор показателя преломления.

Показатель преломления раствора складывается из показателя преломления растворителя и показателей преломления растворенных веществ.
Значения показателей преломления и факторов для различных концентраций растворов лекарственных веществ приведены в рефрактометрических таблицах, которые имеются в руководстве по внутриаптечному контролю. Использование таблиц значительно упрощает расчёты.

Зависимость показателя преломления водных растворов некоторых веществ от концентрации:

Определение концентрации вещества в растворе.
В рефрактометрии используют два способа расчёта концентрации вещества в растворе по измеренному показателю преломления.

  • Расчет концентрации по формуле:

Значение фактора показателя преломления берется из рефрактометрических таблиц.

  • Расчет концентрации по рефрактометрическим таблицам.

Измерив показатель преломления, в таблице находят соответствующее ему значение концентрации. Если измеренный показатель преломления в таблице не приведен, проводится интерполирование.
Рефрактометрический метод используется для количественного определения концентрированных растворов.
Концентрированные растворы - это рабочие растворы лекарственных веществ (ЛВ) опредёленной, более высокой концентрации, чем эти растворы прописываются в аптеках.
При приготовлении концентрированных растворов следует избегать концентраций близких к насыщенным, т.к. при понижении температуры раствора возможна кристаллизация растворённого вещества.
Отклонения, допускаемые в концентратах:
при содержании ЛВ до 20% - не более ± 2% от обозначенного процента;
при содержании ЛВ свыше 20% - не более ± 1% от обозначенного процента (Пр. МЗ РФ от 16.10.97).
Формулы расчёта для исправления концентрации растворов, изготовленных массообъёмным способом.
1) Концентрация раствора оказалась выше требуемой.
Объем воды, необходимый для разбавления полученного раствора, вычисляют по формуле:

Где Х - количество воды, необходимое для разбавления изготовленного раствора (мл.);
А - объём изготовленного раствора (мл.);
С - фактическая концентрация раствора (%).
2) Концентрация раствора оказалась ниже требуемой.
Массу ЛВ для укрепления полученного раствора вычисляют по формуле:

Где Х - масса вещества, которую следует добавить к раствору (г);
А - объем изготовленного раствора (мл.);
В - требуемая концентрация раствора (%);
С - фактическая концентрация раствора (%);
ρ 20 - плотность раствора при 20° С (г/мл, г/см 3)

Рефрактометры, лучше всего подходящие для аптек: , серия NAR/ , ATAGO.

Рефрактометры серии NAR или DR-A1 предназначены для измерения показателя преломления и средней дисперсии неагрессивных жидкостей. Это очень качественный приборы. Простые в обслуживании. Минимальны в содержании. Фактически расходный материал для этих рефрактометров – лампочка (источник света).
Рефрактометры ATAGO серии или применяются:
1.В медицинских учреждениях для определения белка в моче, сыворотке крови, плотности мочи, анализ мозговой и суставной жидкости, плотности субретинальной и других жидкостей глаза. Использование рефрактометра позволяет значительно сократить затраты времени при массовых обследованиях пациентов.
2.В фармацевтической промышленности рефрактометры ATAGO могут применяться для исследования водных растворов различных лекарственных препаратов: кальция хлорида (0% и 20%); новокаина (0,5%, 1%, 2%, 10%, 20%, 40%); эфедрина (5%); глюкозы (5%, 25%, 40%); магния сульфата (25%); натрия хлорида (10%); кордиамина и т.д.
3.В пищевой промышленности используют рефрактометры ATAGO на сахарных и хлебных заводах, кондитерских фабриках для анализа продуктов и сырья, полуфабрикатов, кулинарных и мучных изделий, для определения влажности меда (до 30 %). В производстве сахара широкое применение получили поляриметры АТАГО. Поляриметры на сахарном заводе измеряют концентрацию и чистоту сахара в сахарной свекле или сахарном тростнике на этапе приемки сырья.
Для определения доли сухих веществ в различных суслах (ГОСТ 5900-73), сахароагаровом сиропе, сиропе для мармелада, зефира, кремов и пряников.
Для определение массовой доли растворимых сухих веществ по сахарозе (% Brix) в продуктах переработки плодов и овощей, для определения процентного содержания жира в твёрдых продуктах питания (пряниках, вафлях или хлебобулочных изделиях) концентрации солей.
4.При обслуживании техники применяются рефрактометры ATAGO для определения с большей точностью объёмной концентрации противокристаллизационной жидкости "ИМ", которая добавляется в авиационное топливо в количестве от 0,1 до 0,3%. Дальнейшая обработка результатов ведется согласно "Методическим рекомендациям по анализу качества ГСМ в гражданской авиации" Ч. II стр.159. Опыт использования рефрактометров показал, что эти приборы значительно сокращают время и повышают достоверность получения анализов по процентному содержанию жидкости "ИМ" в авиационном топливе.

Автоматический лабораторный рефрактометры серии RX с микропроцессорным управлением предназначены для исследования концентрации широкого диапазона жидких сред как низкой, так и высокой вязкости, независимо от прозрачности и цвета. обеспечивают высокую точность измерения, точный контроль за температурой. Весь процесс измерения (нагрев/охлаждение) проходит в автоматическом режиме. Достаточно просто нажать клавишу Старт. Прибор автоматически измеряет коэффициент преломления образца раствора, вычисляет его концентрацию и представляет результат на цифровом ЖК-экране. снабжен экраном, который выполнен по технологии «Тач скрин» - сенсорный экран, всё управление прибором осуществляется с экрана. Автоматические рефрактометры серии RX могут как нагревать/охлаждать образец за счет встроенных элементов Пельтье, так и использовать функцию автоматической температурной компенсации при проведении измерения. Идеальный прибор для фармацевтов из этой серии - автоматический рефрактометр и .

Определение концентрации спирта в лекарственных формах рефрактометрическим методом.
Спирт этиловый (этанол, Spiritus aethylicus) - один из наиболее широко используемых органических растворителей в медицинской и фармацевтической практике. Этанол обладает бактериостатическими и бактерицидными свойствами. Широко используется для получения настоек, экстрактов, лекарственных форм для наружного применения. Качество спиртовых растворов зависит от концентрации спирта, в котором растворён препарат. В каждом случае необходима оптимальная концентрация, при которой лекарственное вещество не выделится в осадок. Поэтому готовятся водно-спиртовые растворы с различной концентрацией спирта. Количественное содержание этилового спирта легко определяется рефрактометрическим методом. Существует чёткая зависимость между концентрацией этилового спирта и коэффициентом преломления. Известно, что показатель преломления зависит от температуры, длины волны света, природы вещества и растворителя, концентрации вещества. Так вот показатель преломления водных растворов спирта от 1% до 70% имеет линейную характеристику, а значит можно легко измерить концентрацию рефрактометром. АТАГО производит специальные рефрактометры для измерения концентрации спирта. В общем, это обыкновенные рефрактометры, но в процессор «вшит» специальный поправочный коэффициент, позволяющий отображать на дисплее сразу же концентрацию водно-спиртового раствора, минуя показатель преломления. При концентрации от 70% до 96% - зависимость нелинейная. Таким образом, рефрактометрическим методом можно определить крепость спирта в пределах от 1% до 70%.

Практическая часть.
Рассмотрим применение рефрактометров при изготовлении и анализе раствора глицерина 10% для инъекций: Раствор глицерина 10% Глицерина (в пересчете на безводный) 100 г
1. Натрия хлорид 9,0 г. Воды до 1л.

Изготовление. От поставщиков покупается глицерин (высший сорт, динамитный) с количественным содержанием 86-90%, 94-98% и более. Поэтому, чтобы рассчитать количество исходного глицерина, необходимо точно знать, какова в нем массовая доля безводного вещества. Для точного измерения концентрации глицерина применяют рефрактометр. Показатель преломления исходного глицерина n=1,4569 соответствует массовой доле безводного вещества 89%. Исходное количество глицерина, которое требуется для изготовления раствора, по прописи 68:
2. Масса глицерина = 100 г./ 0,89 = 112,36 г.

Количественное определение глицерина в растворе. Вычисляем концентрацию глицерина:
С глиц = / F глиц,

где n - показатель преломления раствора;
n 0 - показатель преломления воды очищенной, измеренный при той же температуре;
С NaCl - концентрация натрия хлорида в растворе, определенная методом аргентометрии;
F NaCl - фактор показателя преломления раствора натрия хлорида для найденной концентрации;
F глиц - фактор преломления 10% раствора глицерина (0, 001156).

В фармацевтической промышленности рефрактометры ATAGO могут применяться для исследования водных растворов различных лекарственных препаратов: кальция хлорида (0% и 20%); новокаина (0,5%, 1%, 2%, 10%, 20%, 40%); эфедрина (5%); глюкозы (5%, 25%, 40%); магния сульфата (25%); натрия хлорида (10%); кордиамина и т.д.

Примечание:
Если для одного из веществ, входящих в раствор, фактор показателя преломления неизвестен или незначительная его концентрация не позволяет получить точных данных, то готовят контрольный раствор, содержащий это вещество в той концентрации, которая была определена титрометрическим методом.
нашли применение во всех отраслях промышленности РФ. Рефрактометры и поляриметры АТАГО внесены в госреестр средств измерений РФ. Это позволяет применять приборы АТАГО в самых жёстко контроллируемых сферах производств - таких, как, например, фармацевтика.

Лабораторная работа № 62

ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ
РАСТВОРА САХАРА ОТ ЕГО КОНЦЕНТРАЦИИ

Цель работы : Изучение рефрактометра и измерение с его помощью показателя преломления ряда жидкостей относительно воздуха; нахождение зависимости показателя преломления раствора сахара от его концентрации.

Приборы и принадлежности : рефрактометр, набор исследуемых жидкостей с различными показателями преломления и растворов сахара с разными концентрациями.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

Еще до установления природы света были известны следующие основные законы оптических явлений:

1. Закон прямолинейного распространения света: в оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно (по прямым линиям). Закон этот встречается в сочинении по оптике, приписываемом Евклиду (300 лет до нашей эры), но, вероятно, был известен и применялся гораздо раньше. Опытным доказательством этого закона служат наблюдения над резкими тенями, даваемыми точечными источниками света, или получение изображений при помощи малых отверстий. Отступления от закона прямолинейного распространения света рассматриваются в учении о дифракции.

2. Закон независимости световых пучков : распространение всякого светового пучка в среде совершенно не зависит от того, есть в ней другие пучки света или нет. Этот закон необходимо дополнить утверждением, определяющим совместное действие световых пучков при их наложении друг на друга. Оно состоит в том, что освещенность экрана, создаваемая несколькими световыми пучками, равна сумме освещенностей, создаваемых каждым пучком в отдельности. Нарушения справедливости этого утверждения имеют место в явлениях интерференции света.

3. Закон отражения света: падающий и отраженный лучи лежат в одной плоскости с нормалью к границе раздела в точке падения, причем угол отражения равен углу падения (рис. 1). Этот закон был известен еще грекам.

4. Закон преломления , который мы рассмотрим более подробно. Этот закон был установлен экспериментально в 1621 году голландским ученым Снеллиусом (1580–1626) и опубликован после его смерти. Согласно закону преломления Снеллиуса, падающий и преломленный лучи лежат в одной плоскости с нормалью к границе раздела в точке падения, причем отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных сред:

, (1)


где n 21 – относительный показатель преломления второй среды относительно первой. Индексы в обозначениях углов , , , указывают, в какой среде (первой или второй) идет луч.

Относительный показатель преломления двух сред равен отношению их абсолютных показателей преломления:

.(2)

Абсолютным показателем преломления среды называется величина n , равная отношению скорости с электромагнитных волн в вакууме к их фазовой скорости в среде:

.(3)

Показатель преломления принадлежит к числу немногих констант, которые можно измерить с очень высокой точностью и малой затратой времени, располагая лишь небольшим количеством вещества. Для этого используются приборы – рефрактометры .

Один из первых рефрактометров был создан в середине
XVIII века. Ломоносов назвал его «квадрантом, придуманным
для определения преломлений в химических телах». Термин «рефракция» был введен в науку Ньютоном в его книге «Оптика» в начале XVIII века.

В наше время рефрактометр является обязательной принадлежностью многих исследовательских и производственных лабораторий. Рефрактометрические методы широко применяются в химической, нефтяной, фармацевтической, пищевой промышленности, в геологии, в сельском хозяйстве для контроля качества зрелости плодов, овощей, семян. В биологических, химических и физических лабораториях рефрактометры применяются для исследования эфирных масел, стекол, жиров, крови, жидкого топлива, смазочных масел, различных растворов и т.д. Простота и доступность измерений в сочетании с высокой точностью позволяет рефрактометрическим методам сохранить свое значение в будущем.

С помощью рефрактометрических измерений обычно определяют относительный показатель преломления вещества, т.е. этот показатель относительно воздуха лабораторного помещения. Если требуется знать абсолютный показатель преломления вещества, то его находят по формуле

,(4)

где n возд – абсолютный показатель преломления воздуха (n возд = 1,00029 при Т = 273 К, Р = 1,01·10 5 Па для длины волны λ = 589,3 нм); n – показатель преломления вещества, полученный при рефрактометрическом измерении при таких же температуре Т , давлении Р и длине волны λ.

Для рефрактометрического анализа разбавленных растворов, концентрации которых лежат в пределах от 0 до 30 %, большое значение имеет уравнение

,(5)

где n – показатель преломления раствора; n 0 – показатель преломления чистого растворителя; С – концентрация раствора; k – эмпирический коэффициент, называемый инкрементом показателя преломления.

Определив с помощью рефрактометра n , n 0 и зная С , можно найти аналитическую зависимость показателя преломления раствора от его концентрации.

В большинстве рефрактометров показатели преломления определяются методом предельного угла. В основе этого метода лежит явление полного внутреннего отражения.

Полное внутреннее отражение имеет место при переходе светового луча из оптически более плотной среды в оптически менее плотную, например, из воды в воздух. Среда с показателем преломления n 2 называется оптически более плотной, чем с показателем преломления n 1 , если n 2 > n 1 .

Пусть луч света выходит из воды в воздух (рис. 2, а ).

С увеличением угла падения увеличивается угол преломления (рис. 2, б , в ). Происходит это до тех пор, пока при некотором угле падения (i 1 = i пр ) угол преломления не окажется равным π/2. Угол падения i пр называется предельным углом. При углах падения i 1 > i пр весь падающий свет полностью отражается (рис. 2, г ).

По мере приближения угла падения к предельному интенсивность преломленного луча уменьшается, а отраженного – растет
(рис. 2, а–в ). Если i 1 = i пр , то интенсивность преломленного луча обращается в нуль, а интенсивность отраженного равна интенсивности падающего (рис. 2, г ), т.е. луч не преломляется, а полностью отражается в первую среду. Это явление называется полным отражением .


По закону преломления

, (6)

где n 1 – показатель преломления воды; n 2 – показатель преломления воздуха.

Зная показатель преломления одной из сред и определяя на опыте предельный угол, можно с помощью формулы (6) определить показатель преломления второй среды.

Пусть теперь свет падает на границу раздела со стороны оптически менее плотной среды. В зависимости от угла падения луч во второй среде может составлять с нормалью углы, расположенные в интервале от нуля до i пр ; предельный угол преломления i пр соответствует углу падения, равному 90 ° (скользящий луч).

По закону преломления

. (7)

Из формулы (7) следует, что

т.е. величина предельного угла и в этом случае определяется формулой (6).

При измерении показателя преломления с помощью рефрактометра УРЛ-1 можно пользоваться как методом полного внутреннего отражения, так и методом скользящего луча.

2. ОПИСАНИЕ РАБОЧЕЙ УСТАНОВКИ И МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЙ

В данной работе используется рефрактометр УРЛ-1, внешний вид которого представлен на рис. 3.

Основными частями рефрактометра являются: основание 1, корпус 2, измерительная головка с камерами 3 и 6, осветитель 4, термометр 5, лимб компенсации дисперсии 7, пробка 8, шкала 9, рукоятка 11, механизм настроечный 12, зрительная труба 10 с отсчетным устройством (см. рис. 3). В нижней камере 3 измерительной головки расположена измерительная призма, а в верхней камере 6 – осветительная (рис. 4).


Призмы изготовлены из тяжелого стекла (флинта), показатель преломления которого больше 1,7. Исследуемый раствор помещают между плоскостями АВ и А ′ В ′ этих призм.

Пучок света от осветителя, пройдя через грань А ′ С ′ осветительной призмы А ′В ′С ′, падает на ее грань А ′В ′. Так как эта грань (А ′В ′) матовая, то она рассеивает свет в жидкости по всем направлениям, и часть лучей падает на грань АВ измерительной призмы АВС под различными углами. Наибольший возможный угол падения лучей 1, 2, 3 на грань АВ равен 90 ° , следовательно, луча с еще большим углом падения быть не может. Этот скользящий по границе АВ луч 3 (см. рис. 4), идущий из исследуемой жидкости с меньшим показателем преломления в среду с большим показателем преломления – в призму АВС , преломляется в ней (как это следует из принципа обратимости светового луча) под предельным углом i полного внутреннего отражения. Все остальные лучи, например, второй и первый, падающие на грань АВ под углом, меньше 90 ° , преломляются в призме под углом, меньше предельного i .

Рефрактометрическое определение концентрации спирта в лекарственных формах

Спирт этиловый (этанол, Spiritus aethylicus) - один из наиболее широко используемых органических растворителей в медицинской и фармацевтической практике. Этанол обладает бактериостатическими и бактерицидными свойствами. Широко используется для получения настоек, экстрактов, лекарственных форм для наружного применения. Качество спиртовых растворов зависит от концентрации спирта, в котором растворён препарат. В каждом случае необходима оптимальная концентрация, при которой лекарственное вещество не выделится в осадок. Поэтому готовятся водно-спиртовые растворы с различной концентрацией спирта. Количественное содержание этилового спирта можно определить как химическими так и физическими методами. Физические методы определения количественного содержания спирта этилового основаны на зависимости между концентрацией спирта и температурой кипения, плотностью, поверхностным натяжением, показателем преломления (рефракции). Рефрактометрический метод анализа заключается в установлении концентрации спирта в водно-спиртовых растворах с помощью показателя преломления (рефракции) nD. Показатель преломления зависит от температуры, длины волны света, природы вещества и растворителя, концентрации вещества. Экспериментально установлено, что показатель преломления спирто-водных растворов от 1% до 70% - увеличивается, от 70% до 80%> - прирост незначительный, от 80% до 90% - прирост не обнаруживается, а от 90% до 96% - приобретает отрицательную величину. Таким образом, рефрактометрическим методом можно определить крепость спирта в пределах от 1% до 70%.

Применение рефрактометрии при изготовлении и анализе раствора глицерина 10% для инъекций

Раствор глицерина 10% - 1000 мл Состав. Глицерина 100,0 г (в пересчете на безводный)

1. Натрия хлорид 9,0 г Воды д/и до 1л Изготовление . От производителей поступает глицерин (высший сорт, динамитный) с количественным содержанием 86 - 90% и 94 - 98% и более. Поэтому, чтобы рассчитать кол-во исходного глицерина, необходимо точно знать, какова в нем массовая доля безводного вещ-ва. С этой целью применяют рефрактометрию . Показатель преломления исходного глицерина n = 1, 4569 соответствует массовая доля безводного вещества 89% (или 0,89). Исходное кол-во глицерина (m глиц, г), которое требуется для изготовления раствора по прописи 68:

2. m глиц = 100 г/ 0,89 = 112, 36 г Количественное определение глицерина в растворе. Вычисляем концентрацию глицерина:

С глиц = / F глиц, n - показатель преломления раствора;

n0 - показатель преломления воды очищенной, измеренный при той же температуре С NaCl - концентрация натрия хлорида в растворе, определенная методом аргентометрии F NaCl - фактор показателя преломления раствора натрия хлорида для найденной концентрации F глиц - фактор преломления 10% раствора глицерина (0, 001156)

Примечание:

Если для одного из веществ, входящих в раствор, фактор показателя преломления неизвестен или не значительная его концентрация не позволяет получить точных данных, то готовят контрольный раствор, содержащий это вещество в той концентрации, которая была определена титрометрическим методом.

· Натрия бромида 2,0

Магния сульфата 5,0

Раствора глюкозы 20% - 200,0 мл В этом случае натрия бромид определяют методом аргентометрии (титрант - 0,1 н. раствор нитрата серебра, индикатор - бромфенольный синий), магний сульфат - методом комплексонометрии (титрант - 0,05 М раствор трилона Б, индикаторная смесь кислотного хром-черного специального). Глюкозу в присутствии натрия бромида целесообразно определить рефрактометрическим методом. Расчет содержания глюкозы в процентах (С глк) выполняют по формуле:

· С глк = / F глк, где n - показатель преломления раствора n0 - показатель преломления воды очищенной, измеренный при той же температуре С nabr - концентрация натрия бромида в растворе, определенным методом F nabr - фактор показателя преломления раствора натрия бромида для найденной концентрации C mgso4 - концентрация магния сульфата (mgso4 * 7H20) в растворе, определенным методом комплексонометрии F mgso4 - фактор показателя преломления раствора для найденной концентрации F глк - фактор показателя преломления раствора глюкозы Раствор глюкозы 10 % - 100 мл.

Подлинность.

Количественное определение.

Проводят методом рефрактометрии.

Показатель преломления глюкозы: 1,3473.

По рефрактометрической таблице находим, что фактор преломления F для растворов глюкозы равен 0,00142, показатель преломления воды равен 1,333.

С = (1,3473 - 1,3330) /0,00142 = 10, 07 %

Относительное отклонение:

10,07 - 10/10 *100% = 0,7 %

Допустимое отклонение + - 2%

Вывод.

· Раствор Магния сульфата 25% - 100 мл.

Подлинность.

Магний-ион:


Сульфат-ион:

Количественное определение.

Измеренный показатель преломления составил 1,3551.

Находим в рефрактометрической таблице ближайшие значения - 1,3550 и 1,3560.

Им соответствуют концентрации 24,7% и 25,92%.

Рассчитываем, насколько изменяется концентрация при изменении преломления на 0,0001:

(25,92% - 24,7%) / 10 = 0,122%

Отсюда, показателю преломления 1,3551 соответствует концентрация:

24,7% + 0,122% = 24,82%.

Допустимое отклонение в соответствии с приказом № 305 от 16.10.97 составляет +-2%

Относительное отклонение:

24,82-25/25 * 100% = 0,7 %

Вывод.

В соответствии с приказом № 305 от 16.10.97 отклонение укладывается в норму допустимых отклонений. Лекарственная форма приготовлена удовлетворительно.

· Натрия бромида 2,0

Магния сульфата 5,0

Раствор глюкозы 20% - 200 мл Подлинность.

Магний-ион:

К 2-3 каплям раствора прибавляют 1 мл воды, по 0,5 мл раствора аммония хлорида, натрия фосфата и аммиака; образуется белый кристаллический осадок, растворимый в разведенной уксусной кислоте и нерастворимый в избытке раствора аммиака.


Сульфат-ион:

К 2-3 каплям раствора прибавляют 3-5 капель воды и 2-3 капли раствора бария хлорида; образуется осадок, нерастворимый в разведенных минеральных кислотах.

Глюкоза:

0,05-1 г смеси растворяют в 1-2 мл воды, прибавляют по 2-3 капли пергидроля и раствора аммиака и кипятят 2-3 минуты.

После охлаждения добавляют 1 мл реактива Фелинга и снова нагревают.

Реактив Фелинга состоит из 2 растворов. Раствор №1 представляет собой водный раствор меди сульфата, подкисленный серной кислотой. Раствор №2 - это щелочной раствор калия-натрия тартрата. Реактивом служит смесь равных объемов обоих растворов. Образуется кирпично-красный осадок.

Схемы реакций см. стр.15.

Натрия бромид:

Натрий-ион:

Небольшое количество ЛФ внесенное в пламя горелки, окрашивает его в жёлтый цвет.

Бромид-ион:

0,5 мл ЛФ помещают в пробирку, добавляют 2-3 капли разведенной хлороводородной кислоты, 3-5 капель раствора хлорамина, 1 мл хлороформа и взбалтывают.

Наблюдаем окрашивание хлороформного слоя в желтый цвет.


Количественное определение.

Количественное определение натрия бромида:

Аргентометрия.

0,5 мл испытуемого раствора поместили в пенициллиновый флакон, добавили 2 капли хромата калия, титруем 0,1М раствором нитрата серебра до окрашивания осадка в оранжево-бурый цвет.

x = (0,01029 x 0,49 х 100%) / 0,5 = 1,0%

Количественное определение магния сульфата:

Комлексонометрия.

Методика количественного определения:

0,5 мл испытуемого раствора поместили в пенициллиновый флакон, добавили 1-2 капли индикатора кислотный хром черный. Титруем раствором Трилона Б до перехода окраски из фиолетового в голубой. Добавляем аммиачный буфер для поддержания pH среды.




x = (0,01232 x 1,0 х 100%) / 0,5 = 2,46%

Допустимое отклонение (пр. № 305) ± 5%

Относительное отклонение: 2,46 - 2,5/2,5 * 100% = 1,44%

Количественное определение глюкозы целесообразно проводить рефрактометрически.


С = (1, 3651 - (1.333 + 1 * 0.00131 +2,46* 0,00095) /0,00142 = 19,8%

Допустимое отклонение: + - 5%

Относительное отклонение:

19,8 - 20/20 *100% = 1 %

Вывод.

В соответствии с приказом № 305 от 16.10.97 отклонение укладывается в норму допустимых отклонений. Лекарственная форма приготовлена удовлетворительно.

· Кислоты аскорбиновой 0,1

Глюкозы 0,5

Подлинность:

Кислота аскорбиновая:

0,05 - 1 г смеси растворяют в 1-2 мл воды, добавляют 1-2 капли аммиачного раствора серебра нитрата. Выпадает темный осадок.


Глюкоза:

0,05-1 г смеси растворяют в 1-2 мл воды, прибавляют по 2-3 капли пергидроля и раствора аммиака и кипятят 2-3 минуты. После охлаждения добавляют 1 мл реактива Фелинга и снова нагревают. Реактив Фелинга состоит из 2 растворов. Раствор №1 представляет собой водный раствор меди сульфата, подкисленный серной кислотой. Раствор №2 - это щелочной раствор калия-натрия тартрата. Реактивом служит смесь равных объемов обоих растворов. Образуется кирпично-красный осадок.

Схемы реакций см. стр.15.

Количественное определение:

Кислота аскорбиновая 0,05 г порошка растворяют в 1-2 мл воды и титруют 0,1н раствором натрия гидроксида до розового окрашивания (индикатор - фенолфталеин).


Глюкоза Растворяют 0,3 г порошка в 1-1.5 мл воды, объем доводят водой до 2 мл и определяют показатели преломления раствора и воды.

Если на титрование кислоты аскорбиновой в навеске массой 0,05 г (а1) (М=176,13 г/моль) израсходовано 4,25 мл 0,1 моль/л раствора натрия гидроксида (К=1,01), а показатель преломления раствора, полученного растворением в 2,0 мл воды навески массой 0,3 г (а2) - 1,3544

Фактор показателя преломления раствора кислоты аскорбиновой (F1) - 0,00160; безводной глюкозы (F2) - 0,00142. Показатель преломления воды - 1,333. По результатам титрования необходимо рассчитать содержание кислоты аскорбиновой (m1) в пересчете на массу порошка по прописи (Р).

Фактор эквивалентности кислоты аскорбиновой в методе нейтрализации равен 1.

Титр натрия гидроксида по кислоте аскорбиновой:


Затем рассчитывают концентрацию кислоты аскорбиновой (С1) в приготовленном для рефрактометрии растворе по формуле:

Вывод.

В соответствии с приказом № 305 от 16.10.97 отклонение укладывается в норму допустимых отклонений. Лекарственная форма приготовлена удовлетворительно.

Вывод из всего написанного выше следует такой:

Рефрактометрический метод анализа, прост, быстр и удобен. Но наибольшее значение он имеет все же для пищевой промышленности и медицины (например, для определения белка).