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比重瓶法与仪器法测定啤酒中酒精含量效果的比

来源: 2009-05-03 04:15:00
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[导读]   1 前言  酒精是啤酒发酵的产物。大多品种的啤酒酒精度在3%(V/V)—5%(V/V)之间。与其他酒类相...

  1 前言

  酒精是啤酒发酵的产物。大多品种的啤酒酒精度在3%(V/V)—5%(V/V)之间。与其他酒类相比,啤酒的酒精度非常低,但它却是啤酒热价的主要来源,又是增加啤酒黏度和泡沫度,使啤酒泡沫具有细致性的必要成分。同时,酒精是啤酒口味不可缺少的成分,含量过少,会使啤酒口味变得淡薄。所以,啤酒中的酒精含量是检验啤酒的一个重要的质量指标。由于酒精含量的多少,在一定程度上反映了啤酒质量的优劣。因此,对酒精含量的准确测定具有非常重要的意义。测定酒精度的方法有很多,本文对其中的比重瓶法和SKALAR仪器法进行了比较。

  2 试验

  2.1 试验材料和方法

  2.1.1 试验材料

  啤酒发酵液、清酒、成品,Brij35,蒸馏水,重铬酸钾,硝酸。

  2.1.2 试验仪器

  SKALAR全自动啤酒分析仪(荷兰),全玻璃蒸馏器(500mL),三角瓶,恒温水浴(20℃±0.1℃),容量瓶(100mL),分析天平(感量0.1mg),附温度计密度瓶(25mL或50mL),冷凝管(蛇形或球形)。

  2.2 试验方法

  2.2.1 试验设计

  试验对比重瓶法与SKALAR仪器两种方法测定啤酒发酵液、清酒、成品中的酒精含量,并进行比较。对发酵液、清酒、成品各取一个样,每个样设10个重复。用两种方法进行分析。

  2.2.2 操作方法

  2.2.2.1 比重法

  利用在20时酒精水溶液与同体积纯水质量之比,求得相对密度(以D2020表示),然后,查表得出试样中酒精含量的百分比,即酒精度,以%(V/V)表示。

  (1)蒸馏

  用100mL容量瓶准确量取已处理好的样品(处理方法同SKALAR仪器法)于蒸馏瓶中。用50mL蒸馏水分三次冲洗容量瓶,洗液并入蒸馏瓶中,加数粒玻璃珠,装上冷凝器,开启冷却水。用原容量瓶接收馏出液(外加冰浴),缓缓加热蒸馏(冷凝管出口水温不得超过20℃),收集约96mL蒸馏液(蒸馏应在30min-60min内完成),取下容量瓶,调节液温至20℃,补加水定容混匀,备用。

  (2)测量A

  将密度瓶洗净、干燥、称量、反复操作,直至恒重。将煮沸并冷却至15℃-18℃的蒸馏水,注满恒重的密度瓶,插上附温度计的瓶塞(瓶中应无气泡),立即浸于 20℃±0.1℃的水浴中,待内容物温度达到20℃,保持5min不变,取出。用滤纸吸去溢出支管的水,盖好小帽,用干燥洁净的白绸布擦干,称量。

  (3)测量B

  将水倒去,用试样馏出液样品反复冲洗密度瓶三次,然后装满,按测量A同样操作。

  (4)计算

  试样馏出液(20℃)的相对密度按下式计算:


  式中:D2020——试样蒸馏液(20℃)的相对密度;

  m——密度瓶的质量g;

  m1——密度瓶和水的质量g;

  m2——密度瓶和试样馏出液的质量。

  根据酒样相对密度D2020,查酒精水溶液的相对密度(比重)与酒精(乙醇含量)对照表,得出试样馏出液的酒精度%(V/V), 即为试样的酒精度。

  (5)试验中的影响因素

  ①蒸馏接收时,酒精的挥发损失,如冰浴效果及流出管插入容量瓶的深度。

  ②调温20℃过程是否采用精密水浴,瓶内温度是否真正均匀恒定至关重要,由此产生的误差非常大。

  ③恒温后,瓶壁水分擦干的程度以及擦干时因瓶壁很薄引起的弹性变形是否挤压出微量液体。

  ④称量过程宜快速准确。0.0001g的误差加尾数的四舍五入,可导致0.05个百分点以上的误差。查表时应采用内插法,建议使用高质量的电子天平。

  ⑤在操作中,除了对蒸馏水有特殊要求外,还须在注满蒸馏水的比重瓶上温度计(瓶中应无气泡),立即浸入20±0.1℃的恒温水浴中,保持半小时左右后,取出称量,再以馏出液代替蒸馏水,重复上述操作。

  在实际操作中,温度很难控制在20±0.1℃,尤其是夏季室温28℃左右时,称量十分不准确,结果很难判定。

  2.2.2.2 SKALAR法

  测定酒精自动检测的原理是样品在950被蒸馏出,蒸馏液与重铬酸钾混合,红色的正七价的铬离子被酒精还原成绿色的正三价的铬离子,在590nm处测定吸光度。其具体过程如下:

  (1)试剂的配置

  ①蒸馏试剂的配置,在1000mL蒸馏水中稀释消泡剂并混合。

  ② Brij溶液的配置,取Brij35 0.25mL,蒸馏水1000mL,稀释Brij35于蒸馏水中,定容至1L。

  ③显色剂配置,取重铬酸钾60g、硝酸250mL、蒸馏水750mL。在600mL蒸馏水中溶解重铬酸钾,加入250mL硝酸并定容至1L。

  (2)试验过程

  实验前首先检查所有试剂瓶中的试剂和标准液,看是否够用,检查泵盖上是否有足够的泵油。检查氮气瓶、气压表、流量计是否能够正常工作。

  合上主机的泵盖,按下酒精试剂通道开关,打开主机开关,并打开取样器开关;打开20℃和40℃水浴锅开关;打开氮气载气阀门,酒精载气流速为80单位;打开酒精加热器开关,语言转化器开关,计算机开关,酒精分光光度计开关;然后冷却样品温度到15℃—18℃之间。

  摇动大三角瓶,除去样品中的二氧化碳,先轻摇后快摇,直到把样品中的二氧化碳除干净(如有必要,可用滤纸过滤);发酵液需用中速滤纸过滤;用平面皿盖住瓶口。

  ★标准曲线的操作与确立

  依据GB-4927-2001啤酒,啤酒实验方法对标准啤酒样进行分析化验测出酒精的含量,视为真值。

  将已处理好的标准啤酒分别取20mL、40mL、60mL、80mL、

  100mL,用蒸馏水定容至100mL,作为标准参数S0、S1、S2、S3、S4,按t(标记峰 标准啤酒 )、d(漂移校正 标准啤酒)、iw(冲洗蒸馏水 )、

  S0、S1、S2、S3、S4、d、iw的顺序,将标准放置在自动取样器上,做出标准曲线。在编辑参数中输入标准啤酒的真值,计算机将自动结合工作曲线计算出标准值,相关性系数达到0.999以上,确定标准成立。

  ★进行样品分析

  将已处理好的样品装入本机自带的小试管中,按一定顺序放置在自动取样器上,并设置好样品数量。待基线RU值在100—300之间且稳定不变时,即可开始分析。

  按取样盘上的“START”键,在控制栏执行开始命令,即可开始工作。根据样品放置的顺序创建表格,将所分析样品编上统一编号。做样时,可在计算机图形栏中监控各系统的正常与否,随时检查试剂量,不足时及时添加,保证峰形正常。当取样器发出鸣叫时,按下仪器取样盘上的“STOP”键。

  最后一个样品的酒精峰形出完后,即可在控制栏中执行“STOP”命令。关上仪器试剂通道,用蒸馏水冲洗。然后关掉氮气气压计的气流阀,关掉氮气总阀;在各个通道试剂排空后,关上主机开关,打开泵盖。

  数据处理时,选定计算机执行控制栏中的“LOAD”命令,出现提示命令时,输入已做好的标准文件号,计算机将自动计算出样品的酒精值。在“EDIT”命令中查看数据。

  (3)试验中的影响因素及其处理办法

  ①样品的处理:样品在分析以前必须将二氧化碳除干净。

  ②试剂:显示剂SKALAR所使用的酒精显色剂容易挥发,须储存在棕色瓶中。配置时间不宜过长,并且在5天内有效。随着放置时间的加长,溶液颜色逐渐变深,酒精峰形变尖,测定结果偏高。

  ③载气纯度:SKALAR检测酒精时载气用氮气,其纯度必须达到99.99%而且压力要稳定。如果氮气纯度达不到99.99%,测出的酒精峰形变低,测定结果亦偏低。

  ④通道的清洗:SKALAR检测酒精的通道每周要用1∶10的次氯酸钠清洗;如不清洗,进样通道被脏物所堵,进样量达不到所需样品的量,分析出来的样品酒精峰形会变低,测定结果亦偏低。

  ⑤其他因素的影响,如样品温度、试剂的温度、室温及进样量、中间停机等都会影响测定结果。

  ★注意事项:在大部分的分析中,第一个出峰比实际要低得多,故要删除并在CV值计算舍弃。当试剂更新时,倒掉试剂瓶中的残液,再用蒸馏水清洗干净,以防微生物及其他干扰。

  ★除气过程:除水里的气用喷气设备,须具有流速20L/h的氮气,15分钟除水,该过程可除掉所有的气,亦或用煮沸水10分钟的方法除气,使用前冷却到室温。

  ★维护:避免试剂有任何浑浊,如有必要,将试剂过滤。用于配制试剂的蒸馏水必须经过除气。所使用氮气的纯度必须高于95%。关闭仪器后,一定要把流量计和化学单元之间的管夹紧。

  目前,利用SKALAR化学自动分析仪在啤酒成品的酒精含量检测上都很成功,并能与国标法一致, 而且SKALAR化学自动分析仪在啤酒分析中的应用有许多优点。利用此分析技术可以对发酵液、啤酒成品的双乙酰、苦味质、α-氨基氮、β-葡聚糖进行检测。结果表明,该方法与手工法相比,具有分析速度快、准确度高、重现性好、操作简单、消耗低等特点,更适合于大型啤酒厂的大批量样品的分析检测。

  3 分析

  3.1 发酵液酒精测定结果(表1、图1)

  3.2 清酒酒精测定结果(表2、图2)

  3.3 成品酒精测定结果(表3、图3)

  比重瓶法测得成品的平均值为4.661,方差为0.000232;SKALAR法所测值为4.666,方差为0.000182。对比重瓶法与SKALAR法所测发酵液酒精结果做方差分析,F值为4.413873,F< F0.05,所以在显著性水平为0.05时,差异不显著;但SKALAR法测量结果变异程度小,所测值稳定,与比重瓶法相比精确度较高。

  3.4 比重瓶法与SKALAR法的比较

  通过做图和方差分析,得出SKALAR法与比重瓶法在测量中差异不显著。比重瓶法做样比较精确,但费事费力,一个样品的分析至少要50分钟。如长时间做样,会因操作繁琐、重复,温度难以控制等因素,导致一般化验人员产生人为误差,不但不利于提高检测效率,而且会降低结果的可靠性。

  而SKALAR是一种在线分析方法,分析的自动化程度高,准确、快速、重现性较好。分析一个样品只需3分钟,自动进样,通过电脑软件同时出报结果,但精度稍欠缺一点。所以,比重瓶法与SKALAR法检测酒精真实可行,在实际检测过程中,可根据具体情况来选择使用。

  4 结论

  (1)比重瓶法与SKALAR法测定啤酒中发酵液、清酒、成品酒精含量,F值分别是2.19403、1.408696、0.603217,均小于

  F0.05,差异不显著,二者各有优、缺点。

  (2)比重瓶法做样比较精确,精度高、准确度较高。SKALAR是一种在线分析方法,分析的自动化程度高,准确、快速、重现性较好。

  (3)比重瓶法与SKALAR法检测酒精真实可行,在实际检测过程中可根据具体情况选择使用。


来源: 华夏酒报

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