1、第 51 卷第 2 期2023 年 1 月广 州 化 工Guangzhou Chemical IndustryVol.51 No.2Jan.2023电位滴定法测定饼干中的碱度李 丹1,项厚生2,王韦岗2,安俊芳2,李国栋3(1 至睿生物(江苏)有限公司,江苏 太仓 215400;2 江苏国测检测技术有限公司,江苏 昆山 215300;3 苏州珩悦环保工程有限公司,江苏 太仓 215400)摘 要:碱度是饼干测定中的一项重要指标,GB/T 20980 饼干 中碱度的检测方法为指示剂滴定法,其方法虽然简单,但是滴定终点的颜色较难判断。采用电位滴定法可以避免此误差,通过理论对其进行可行性分析,同时利
2、用实验进行进一步的验证,给日常的检测工作带来了方便。关键词:碱度;电位滴定法;指示剂滴定法;pH中图分类号:TS201.2 文献标志码:A文章编号:1001-9677(2023)02-0147-03 第一作者:李丹(1990-),女,工程师,主要从事食品及环境检测工作。Determination of Alkalinity in Biscuits by Potentiometric TitrationLI Dan1,XIANG Hou-sheng2,WANG Wei-gang2,AN Jun-fang2,LI Guo-dong3(1 Zhirui Biology(Jiangsu)Co.,Ltd
3、.,Jiangsu Taicang 215400;2 Jiangsu Guoce Testing Technology Co.,Ltd.,Jiangsu Kunshan 215300;3 Suzhou Hengyue Environmental Protection Engineering Co.,Ltd.,Jiangsu Taicang 215400,China)Abstract:Alkalinity is an important index in the determination of biscuits.The detection method of alkalinity in GB/
4、T20980 biscuits is indicator titration.Although the method is simple,it is difficult to judge the color of titration end point.This error can be avoided by potentiometric titration.Its feasibility was analyzed by theory and further verified byexperiment,which brought convenience to the daily detecti
5、on work.Key words:alkalinity;potentiometric titration;indicator titration;pH站在营养保健的角度来看,食物的摄取能做到酸碱平衡最好。虽然食物的酸碱本身对身体所造成的影响非常微小,但无论是吃得过酸还是过碱,都可能引发有关疾病1。因此食物的酸碱度成了食品检测的一项重要指标。甜饼干通常以 NaHCO3为疏松剂。因该化合物在 270 下能达到完全分解,由所产生的 CO2气体和水在高温烘烤下发生热膨胀,促使饼坯体积胀发,使制品内部组织获得疏松的多孔状结构。由于分解后的产物为 Na2CO3,因此制品往往呈碱性2。目前测定饼干碱度的标
6、准中,是以甲基橙为指示剂,用 0.05 mol/L 盐酸标准溶液滴定至微红色出现3,即为滴定终点,但由于制备的饼干试液呈淡黄棕色,而甲基橙的颜色变化是从桔黄到微红,颜色变化范围较小,滴定终点很难辨别。为此,查阅了相关资料并进行了系列实验,用电位滴定法来代替指示剂滴定法,一定程度上避免了因滴定终点辨别困难带来的误差。1 实 验1.1 仪器、试剂与材料1.1.1 仪器PHS-3CpH 计,上海仪电科学仪器股份有限公司;FA2004 电子天平,邦西仪器科技(上海)有限公司。1.1.2 试剂0.025 mol/L 碳酸钠(100 g,天津市化学试剂研究所有限公司)基准溶液:称取 1.3249 g(18
7、0 烘干 2 h)的无水碳酸钠,溶于少量水中,移入 1000 mL 容量瓶,用水稀释至刻度4;盐酸标准滴定溶液(1 L,深圳市博林达科技有限公司):吸取 50 mL0.1 mol/L 盐酸标准滴定溶液于 200 mL 容量瓶,加水定容至刻度;甲基橙(25 g,上海展云化工有限公司)指示剂:称取甲基橙 0.1 g 溶于 70 的蒸馏水中,冷却,稀释至 100 mL3。碳酸钠为基准试剂;盐酸标准滴定溶液为标准物质;所用水为无二氧化碳水。1.1.3 材料滴定管;市售的某品牌饼干;碱度标准物质(191072,水利部水环境监测评价研究中心):用清洁干燥的移液管从安瓶中移取 10 mL 标准溶液,至 50
8、0 mL 容量瓶中,用水稀释至刻度。吸取 50 mL 直接测定。1.2 实验条件1.2.1 测定原理碱性样品用盐酸标准滴定溶液滴定到一定的 pH 值,记录盐酸的滴定体积,通过盐酸的滴定体积计算总碱度(以碳酸钠计)。1.2.2 盐酸标准溶液的标定吸取25 mL 的碳酸钠溶液于250 mL 烧杯中,加75 mL 水混148 广 州 化 工2023 年 1 月匀,用已知的盐酸标准滴定溶液滴定到一定的 pH 值(指示剂滴定法:加入甲基橙指示剂两滴,滴定至微红色出现),记录消耗的盐酸标准溶液的体积,通过消耗的盐酸体积计算其浓度。1.2.3 样品的测定取有代表性的样品 300 g,置于研钵中,加入与样品等
9、量的水,用研钵捣碎,混匀成浆状。称取 25 g 样品于 200 mL 容量瓶,加水定容至刻度。将试样用滤纸过滤,收集滤液。吸取试液 50 mL 置于 200 mL 烧杯中,用 0.025 mol/L 盐酸标准滴定溶液滴定到一定的 pH 值,记录消耗的盐酸标准溶液的体积,通过消耗的盐酸体积计算饼干的总碱度(以碳酸钠计)。2 结果与讨论2.1 终点判定的理论依据2.1.1 盐酸滴定碳酸钠的突跃范围盐酸滴定碳酸钠的化学方程式为:CO2-3+H+=HCO-3(1)HCO-3+H+=H2CO35(2)查 弱酸和弱碱的离解常数 表得 H2CO3的相关常数:pKa1=6.38,pKa2=10.25;Ka1=
10、4.210-7,Ka2=5.610-116。可以算出第一个化学计量点的 pH=1/2(6.38+10.25)=8.32;因碳酸的饱和浓度约为 0.04 mol/L,且弱酸的最简计算公式H+=(Ka1C)1/2=(4.210-70.04)1/2=1.3010-4(mol/L),因此第二化学计量点的 pH 为3.89,即当 pH 为3.89 时,HCO-3完全被中和。2.1.2 指示剂滴定法存在的问题因甲基橙理论变色点为 pKHIN=3.4,pH 在 pKHIN-1 以下时观察到的颜色为红色(酸式色),pH 在 pKHIN+1 以上时观察到的颜色为黄色(碱式色),而甲基橙的实测变色范围为 3.1
11、4.4,表明甲基橙要由红色变成黄色,碱式色的浓度应是酸式色浓度的 10 倍;而酸式色的浓度只要大于碱式色浓度的 2 倍,就能观察出酸式色(红色),这是因为人眼对红色比黄色更为敏感。所以甲基橙的变色范围在 pH 值小的一端就要短一些,因此滴定过程中终点颜色的判断会提前,pH 值偏高,使得结果偏低7。2.2 标准物质的验证基于上述两条理论基础进行了系列实验,在用指示剂法滴定样液的同时,测定其 pH 值。表 1 为已知浓度的总碱度的标准物质,其真值为 131.6 mg/L,不确定度为4.6 mg/L。表2 为已知浓度的盐酸标准滴定溶液,按 1.2.2 标定,得出的回收率统计表。表 1 碱度标准物质滴
12、定结果统计表Table 1 Statistical table of titration results of alkalinityreference materials样品序号消耗的体积/mL终点 pH 值结果/(mg/L)均值/(mg/L)15.254.51131.425.264.50131.6131.535.354.25133.945.354.25133.9133.955.424.15135.665.434.14135.9135.8表 2 标定盐酸标准溶液回收率统计表Table 2 Statistical table of recovery rate of calibrationhydr
13、ochloric acid standard solution样品序号消耗的体积/mL终点 pH 值结果/(mol/L)回收率/%124.904.460.02510100.4224.954.320.02505100.2325.004.180.02500100.0425.054.040.0249599.8525.103.930.0249099.6625.153.870.0248599.4由表 1 可以看出,当样液呈微红色时,即达到肉眼所判断的终点时,其测定的结果最接近真值,这是因为其指定的方法为指示剂滴定法,而此时的 pH 值并不在甲基橙的实测变色范围内;但通过 2.1 理论部分,结合表 1 和
14、表 2 的试验结果,不难得出,当 pH 为 4.2 4.4,其测得的结果最准确。2.3 样品精密度及加标回收率试验随机选取市售饼干样品,按 1.2.3 重复测定 6 次,其精密度见表 3。表 3 样品的精密度统计表Table 3 Precision statistics table of samples样品序号消耗的体积/mL终点 pH 值结果/(g/100 g)均值/(g/100 g)精密度/%13.334.350.070623.234.280.068533.334.330.070643.254.250.068953.304.300.070063.304.340.07000.06981.26
15、由表 3 可以看出,当滴定终点的 pH 值控制在 4.2 4.4 范围内,饼干中碱度的相对标准偏差在 1.26%,满足标准 GB/T20980 中对碱度测定试验的要求。3 结 论甲基橙作指示剂的酸碱滴定法操作简便,应用很广,但是在实际操作中,由于不同的人对终点颜色判断上的差异,即使是经验丰富的检验人员,对用甲基橙作指示剂测定总碱度的终点判定也很难准确把握8。为此,通过理论进行试验,提出用电位滴定法是较为合适的,将到达终点颜色的滴定样品测定pH 值,得到将终点 pH 值控制在 4.2 4.4 范围内的结论,克服了甲基橙指示剂终点颜色变化不明显的缺点,另外,试验过程中不再使用甲基橙指示剂,一定程度
16、上避免了环境污染9,同时按照此条件进行控制,使得测定的结果更准确、可靠,也为食品检测行业提供了准确有效的基础参数资料。参考文献1 宁在兰.味酸的食物不一定属于酸性食物J.中国保健营养,2004(9):75.2 郦伟章.饼干中碱度测定的改进J.食品科学,1984(5):43-44.3 GB/T 20980-2021,饼干质量通则S.4 SL83-1994,碱度(总碱度、重碳酸盐和碳酸盐)的测定(酸滴定法)S.(下转第 203 页)第 51 卷第 2 期于福东,等:减压塔空塔喷淋技术与应用203 图 3 第二层喷淋喷嘴管道、喷嘴排布及覆盖范围Fig.3 Spray nozzle and piping arrangement at the second layer主要改造内容为:拆除减压塔内原减顶循回流分布器、顶循段填料及塔内管道;新增减顶循回流喷淋系统一套(包括两层喷嘴、塔内管线与相关内件)。具体方案见图 1 图 3,设置两层实心锥形喷淋,第一层喷嘴位于减顶循环油回流口(管口4)相同标高位置,第一层喷淋设6 个喷嘴,第二层设7 个喷嘴,两层喷嘴错位布置,单个喷嘴的喷淋覆盖范围直径2000
