Измерения кислотности: основы

Существует два основных метода измерения кислотности: метод титрования и электропроводности. Давайте рассмотрим преимущества того и другого метода, ответим на часто задаваемые вопросы, а затем покажем на примере кислотометров ATAGO, как можно упростить процедуру измерения кислотности.

Сравнение методов определения кислотности.

Метод титрования

Кислотно-основное титрование, или просто “метод титрования”, является традиционным методом при определении концентрации той или иной кислот и прописан во многих стандартах. При титровании необходимо использовать специальное оборудование и материалы: например, бюретки и реагенты. Титрование может осуществляться вручную, либо с помощью автоматических титровальных машин, которые представляют из себя дорогостоящие профессиональные системы.

Суть простая: в кислотный раствор постепенно добавляется раствор щелочи (основания), приводя его к точке нейтрализации (pH=7). Необходимо тщательно контролировать количество щелочного раствора, чтобы не перейти точку нейтрализации. В этом случае весь раствор из кислотного перейдёт в щелочной.

Для определения точки нейтрализации в раствор добавляют 1-2 капли индикатора (фенолфталеина). И когда раствор переходит в щелочной, в фенолфталеине происходит реакция, которая заставляет цвет изменяться. Концентрацию кислоты определяют по количеству щелочного раствора, которое понадобилось для изменения цвета индикатора (достижения точки нейтрализации).

Концентрация кислоты * объём кислотного раствора * коэффициент = концентрация щелочного раствора * объём добавленного щелочного раствора

Концентрация кислоты выражается из приведённого выше выражения. Коэффициенты различаются для разных типов кислот.

В отличие от ручного способа титрования автоматические титраторы используются pH-сенсор, погружённый в раствор. Определить точку нейтрализации (pH=7.0) таким способом довольно сложно, поэтому часто за конечную точку принимают pH=8.2, 8.0, 7.8 или 7.2.

Метод титрования

• сложность процедуры измерений и получения результата
• требуется установка и настройка оборудования
• требуются реагенты
• операционные затраты
• невозможность переносить с места на место

Метод электропроводности (измерители кислотности)

Кислотомеры ATAGO измеряют концентрацию кислоты в образце с помощью метода электропроводности. Серия гибридных приборов PAL-BX|ACID представляет собой рефрактометр и кондуктометр в одном корпусе, что позволяет измерить как сухие вещества, так и концентрацию кислоты.

Сахаристость (Brix).

Показатель преломления будет изменяться от концентрации вещества, то есть содержания в нём сухих веществ. Серия PAL-BX|ACID позволяет без особых усилий получать рефрактометрические показания по шкале Brix.

Концентрация кислоты.

Электропроводимость раствора изменяется при изменении концентрации кислоты в нём. Так как с помощью рефрактометра данное изменение определить крайне затруднительно, мы рекомендуем использовать кислотомер-кондуктометр серии PAL-BX|ACID. В пищевых образцах, как правило, присутствует органические кислоты, которые являются очень слабыми электролитами. Вследствие чего необходимо перед измерениями разбавлять образец дистиллированной водой.

Каждая модель из серии кислотомеров оборудована собственной шкалой, нацеленной на измерения отдельных типов фруктов, овощей или других образцов. Пожалуйста, выбирайте модель, наиболее подходящую для ваших образцов.

Кондуктометрический метод

• простота процедуры измерений и получения результата
• не требуется установка и настройка оборудования
• не требуются реагенты
• нет операционных затрат
• возможно переносить с места на место

Кислотометры ATAGO

Кислотомеры-кондуктометры ATAGO выпускаются в двух сериях: PAL-Easy ACID (кислотомер) и PAL-BX/ACID (кислотомер и рефрактометр). Существуют модели со шкалами для различных образцов (например, PAL-BX ACID 101 имеет шкалу с концентрацией кислоты пива).

• F5: Цитрусовые
• 2: Вино и виноград
• 3: Томаты
• 4: Клубника
• 5: Яблоки
• 6: Бананы
• 7: Черника
• 8: Киви
• 9: Ананас
• 181: Уксус
• 101: Пиво
• 121: Сакэ
• 91: Молоко
• 96: Йогурт

Дополнительно каждый прибор может поставляться в комплектации Master kit или Unit. Содержимое данных комплектаций можно посмотреть на картинке ниже.

В чём разница между уровнем кислотности и pH?

Уровень кислотности отображает концентрацию кислоты, содержащуюся в растворе, и является индикатором, позволяющим определять кислый вкус. В Японии уровень кислотности выражается в процентах, то есть сколько грамм кислоты содержится в 100 мл раствора. В других странах могут использоваться другие величины: например, граммы кислоты на литр раствора. Для измерения кислотности может также использовать водородный показатель pH, с помощью которого можно определить, является ли раствор кислотным, щелочным или нейтральным. Несмотря на то, что между pH и концентрацией кислоты есть зависимость, их принцип различается. pH отображает концентрацию ионов водорода (H+) в растворе. С помощью pH можно определить примерную концентрацию сильных кислот (например, соляной), а слабых (органических) – очень трудно.

Например, возьмём два апельсина с одинаковым показателем Brix, но разными концентрациями кислоты. Первый будет очень кислым, а второй нормальным. Несмотря на такую разницу во вкусе, pH составляет, соответственно, 3.3 и 3.5.

Что такое пересчёт из общей кислотности?

Многие образцы, включая фрукты, состоят не из одной органической кислоты, а из смеси нескольких. Например, всем понятно, что в уксусе содержится уксусная кислота, но не все знают, что в нём также содержатся и другие кислоты (лимонная, яблочная и другие). А пропорции кислот очень сильно изменяются в зависимости от типа фрукта. Например, в апельсинах преобладающей будет лимонная кислота, в яблоках – яблочная, в томатах – лимонная и яблочная, а в винограде – винная и яблочная. В зависимости от этих пропорций показания концентрации кислоты будут отличаться. Поэтому чтобы не измерять каждую кислоту по отдельности, измеряется общая кислотность, а затем производится пересчёт на ту или иную отдельную кислоту.

Например, при измерении винограда общая кислотность будет содержать винную и яблочную кислоты. После измерения общей кислотности будет произведён пересчёт на винную кислоту. Таким образом измерение общей кислотности позволяет определить содержание отдельной органической кислоты в том или ином фрукте (образце).

Функция офсета.

Несмотря на корреляцию между значениями кислотности, полученными методом титрования и электропроводности), из-за различий в подходах конечные показания могут отличаться. Благодаря наличию корреляции, возможно привести значения к таким, чтобы они согласовывались со значениями, полученными методом титрования. В кислотомеры ATAGO серий PAL-Easy ACID и PAL-BX/ACID встроена функция офсета, которая позволяет вводить поправочный коэффициент в полученные значения.

Для функции офсета используется следующая формула:
y=ax+b, где y – конечные показания кислотности, которые будут выводиться на экране, x – изначальные показания кислотности, a – линейный коэффициент, b – добавление или вычитание единичного значения.

Примеры