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

Thí nghiệm Công nghệ thực phẩm
93
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 đườ
ng trong dung dịch. Nếu dung dịch đường không tinh khiết nó chỉ
hàm lượng chất khô biểu kiến theo khối lượng.
1
0
Bx =
100
1
khối lượng
- Baumê kế: Cũng là dụng cụ đo nồng độ chất khô
1 Be = 1,84
0
Bx
Thí nghiệm Công nghệ thực phẩm
94
c. Hiệu chỉnh nhiệt độ trong phương pháp tỷ trọng:
Nếu nhiệt độ xác định không ở 20
0
C thì hiệu chỉnh, vì nhiệt độ thấp
hơn 20
0
C 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 20

0
C: Bx hiệu chỉnh theo nhiệt độ 20
0
C
= Bx quan sát được - số hiệu chỉnh nhiệt độ.
Nếu nhiệt độ quan sát cao hơn 20
0
C: Bx hiệu chỉnh theo 20
0
C = 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 kh
ối 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 d
20
g
d
20
: Trọng lượng riêng của dung dịch ở 20

0
C, do đó:
Bx sản phẩm =
26
b.d.100
20

b: Bx đọc được sau khi đã hiệu chỉnh nhiệt độ.
Hoặc tra bảng 9.2 (Xem phụ lục)
Thí nghiệm Công nghệ thực phẩm
95
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 α
1
lớn hơn góc khúc xạ α
2
.
Chiết suất n =
2
1
sin
sin
α
α

Nếu tia sáng đi từ môi trường có

chiết suất n
1
chứ không phải từ không
trung đến, môi trường có chiết suất n
2

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
90
0

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 vớ
i góc
tới = 90
0
(sinα
1
= 1).
α
1

α
2

E R
G
1
2
S
1'
2'
σ'
u'

2
1
σ

Thí nghiệm Công nghệ thực phẩm
96
Ta có:
21
2
sin
1
n
n
α
=

Như vậy, bằng cách nhìn, sẽ xác định được góc khúc xạ giới hạn α
2
,
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:
Bx kế Cân

B ộ mê kế Nhiệt kế
Ống đong 250, 500, 200cc Khay hay chậu
Các loại chiết quang kế Đường cát
C ốc 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 n
ước
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
thổi cho bọt tràn ra ngoài).
Thí nghiệm Công nghệ thực phẩm
97
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 đi

ều 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 chấ
t khô trên thước đo. Nếu không khống chế nhiệt độ ở 20
0
C
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 đ
iều 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
Thí nghiệm Công nghệ thực phẩm

98
Bx sản phẩm =
26
b.d.100
20

hoặc dùng phụ lục để tra.