Определение кислотности: рН и титрование - Сыродел-эксперт
пороки молока

Определение кислотности: рН и титрование


Значение  кислотности является определяющим в производстве кисломолочных продуктов, оно даёт нам информацию о том как развивается микрофлора, по нему мы можем судить о вкусе и консистенции продукта. Есть два способа определения кислотности: определение показателя рН и титруемой кислотности. Я постараюсь объяснить как это работает.

Определение рН

Кислые свойства  определяет количество ионов водорода в среде, чем их больше тем свойства среды кислее. Для измерения количества ионов водороды был введен термин рН, который определяется как отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода.

рН=-log10[H+]

Почему логарифм и ещё к тому же отрицательный?

Сначала вспомним что такое десятичный логарифм,  это степень в которую нужно возвести 10 чтобы получить число стоящее под знаком логарифма.  Концентрация ионов водорода число достаточно маленькое: что-то  порядка 10-7 Молей в 1 литре раствора (для справки: масса Моля водорода = 1г), это число неудобно для расчётов, поэтому пишут не  число , а его логарифм, таким образом к примеру:

-log10[10-7] = 7

Просто и красиво, мы оперируем не самим числом а с его «порядком», таким образом удобно выражать большие числа – количество бактерий к примеру. Нужно помнить что разница в единицу рН это разница на порядок, то есть в 10 раз.

рН>7 в основных растворах
рH<7 в кислых растворах
рН= 7 в нейтральных растворах

Значение рН измеряют с помощью рН метра, который состоит из двух электродов, которые погружают в раствор, и чувствительного измерительного устройства, для определения возникающего при этом напряжения. Напряжение маленькое- порядка нескольких милливольт. Это напряжение зависит от концентрации ионов Н+, поэтому оно (напряжение) является мерой [Н+].

Важно отметить, что при измерении рН не происходит химических реакций.

Титрование

Определение кислотности титрованием заключается в добавлении раствора Na(OH) к кислому раствору ( пусть это будет молоко) с индикатором фенолфталеином, до того момента как фенолфталеин изменит окраску и раствор примет бледно-розовым. Розовое окрашивание означает что рН исследуемого раствора = 8,3. Количество миллилитров щелочи пошедшей на титрование и есть значение кислотности. При этом происходит химическая реакция:

H+ OH= H2O (1)

Во время титрования количество ионов водорода уменьшается, поскольку они связываются с ОН  ионами согласно уравнению реакции (1), очевидно что в процессе титрования количество ионов водорода уменьшается, одновременно молоко пытается восстановить количество утраченных ионов водорода – это свойство называется буферностью им обладают все  биологические жидкости, оно выражается в способности поддерживать постоянное значение реакции среды. Таким образом вещества растворённые в молоке начинают выделять ионы водорода, особенно в этом преуспели фосфат ионы, реакция следующая:

Таким образом во время титрования гидрокисид ионы связывают не только ионы водорода – которые образовались при диссоциации молочной кислоты, но ионы водорода которые выделяют различные растворенные вещества в частности фосфат ионы.

Титруя молоко мы определяем строго говоря буферную емкость молока — способность молока противостоять  внешнему воздействию ( в нашем случае добавление гидроксид ионов).

Буферная емкость молока зависит от концентрации   фосфатов, цитратов, содержания углекислого газа. Таким образом два образца молока с различным содержанием фосфатов могут показать разную титруемую кислотность при том что содержание молочной кислоты в них будет одинаковым.

Различия между рН и титруемой кислотностью

При измерении рН химической реакции не происходит, никакие равновесия не нарушаются, поэтому значение рН отражает только «истинную» кислотность.

При титровании идет химическая реакция нейтрализации, одновременно происходит дополнительная эмиссия ионов водорода составными частями молока, которые так же  нейтрализуются щелочью. Количество щелочи пошедшей на титрование отражает «истинную» кислотность +  буферность молока.

Возникает вопрос: почему применяется титрование молока и не переходят на измерение рН?

Титрование простой и дешевый способ определения кислотности ( правильнее говорить «буферности», но мы будем использовать термин «кислотность» так как это привычнее). Кроме того логарифмическая шкала более грубая и изменение кислотности, которое соответствует например 2°Т она просто не «заметит» или нужно использовать очень точный и естественно очень дорогой рН метр, который нужно постоянно калибровать и правильно эксплуатировать.

Нужно заметить что буферная емкость молока меняется очень незначительно и очень редко может исказить полученные значения кислотности. Иногда бывают казусы – молоко не кислое а титрование даёт показатель, к примеру, 24°Т , это означает что в молоке много фосфатов и они повысили буферную емкость молока, но такой феномен, повторяю, бывает очень редко.

Вывод:

Титруйте молоко, кисломолочные напитки  и сыворотку на здоровье, для сыра применяйте рН метрию. Для коровьего молока вполне могут быть использован таблицы соответствия рН и титруемой кислотности молока, а вот для овечьего таблица может не подойти, причина – разная буферная емкость в коровьем и овечьем молоке.