chemie Stanovení obsahu alkoholu ve vzorku piva Pivo je nápoj, který v nadměrném množství může působit škodlivě. Některé nekvalitní nealkoholické nápoje plné barviv a umělých chemických přísad jsou pro zdraví škodlivější než pivo. Pivo obsahuje mnoho vitamínů a dalších látek, které při jeho střídmé konzumaci působí příznivě proti vzniku aterosklerózy. Gymnázium Frýdlant, Mládeže 884, příspěvková organizace autor: Mgr. Renáta Flecknová
chemie Obsah Obsah... 2 Úvod... 3 Cíle... 3 Teoretická příprava (teoretický úvod)... 4 Obsah alkoholu... 4 Charakteristika piva... 4 Odbourávání ethanolu... 5 Kategorie piva... 6 Stupňovitost... 6 Ethanol - CH 3 CH 2 OH... 7 Výroba piva... 7 Motivace studentů... 8 Doporučený postup řešení... 8 Příprava úlohy... 9 Materiály pro studenty... 9 Záznam dat... 9 Analýza dat... 9 Syntéza a závěr... 9 Hodnocení... 9 Internetové odkazy a další rozšiřující informační zdroje... 9 Pracovní návod... 10 Zadání úlohy... 10 Pomůcky... 10 Bezpečnost práce... 10 Teoretický úvod... 10 Příprava úlohy (praktická příprava)... 11 Postup práce... 11 Protokol (řešená učitelská varianta)... 13 Úkoly... 13 Pomůcky... 13 Chemikálie... 13 Princip... 13 Nákres... 14 Postup... 14 Výsledky... 14 Závěr... 15 Protokol (žákovská varianta)... 16 Úkoly... 16 Pomůcky... 16 Chemikálie... 16 Princip... 16 Nákres... 17 Postup... 17 Výsledky... 17 Závěr... 17
3 Zařazení do výuky Experiment je vhodné zařadit v rámci učiva technologie výroby piva, analytické chemii (obsah alkoholu ve vzorku), odbourání ethanolu v lidském těle, alkoholová fermentace, praktické použití enzymů. Vyučovací předměty: chemie (biochemie), biologie Průřezová témata: Environmentální výchova Problematika vztahů organismů a prostředí Osobnostní a sociální výchova Spolupráce a soutěž Tip Pivo je nápoj známý všem studentům. Toto již samo stačí k motivaci experimentu. Časová náročnost Příprava experimentu příprava aparatury (15 minut), instruktáž studentů (5 minut) Vlastní pokus (40 minut = 15 minut třepání + 20 minut destilace + 5 minut určení objemových procent) Dvě hodiny (2 x 45 min.) Čas včetně přípravy, úvodní diskuze a vyhodnocení výsledků skupin se závěrečnou diskuzí. Chemikálie pivo destilovaná voda Bezpečnost práce Zákaz konzumace piva v chemické laboratoři! Úvod Pivo je nápoj, který v nadměrném množství může působit škodlivě. Některé nekvalitní nealkoholické nápoje plné barviv a umělých chemických přísad jsou pro zdraví škodlivější než pivo. Pivo obsahuje mnoho vitamínů a dalších látek, které při jeho střídmé konzumaci působí příznivě proti vzniku aterosklerózy. Rozumná konzumace piva snižuje stres, podporuje krevní oběh, snižuje riziko srdečních onemocnění, snižuje vysoký krevní tlak. Pivo je nápoj, který obsahuje malé množství alkoholu (0,5-10 %). Pivo je určeno k tomu, aby je lidé pili pro chuť, pro radost a pro lepší trávení nikoliv proto, aby se opíjeli. Typ experimentu: žákovský Cíle Studenti by měli zvládnout: sestavit aparaturu pro destilaci provést měření pomocí hustoměru nebo lihoměru pomocí Štastného-Renzova tabulky zjistit obsah ethanolu v pivu odvodit, jak je možné změnou doby fermentace ovlivnit obsah alkoholu v pivu Klíčové kompetence: kompetence k řešení problémů student uplatňuje při řešení problémů vhodné metody a dříve získané vědomosti a dovednosti, kromě analytického a kritického myšlení využívá i myšlení tvořivé s použitím představivosti a intuice kompetence k učení student si své učení a pracovní činnost sám plánuje a organizuje, využívá je jako prostředku pro seberealizaci a osobní rozvoj chemie Stanovení obsahu alkoholu ve vzorku piva Materiály pro učitele
4 Slovníček pojmů PIVO ETHANOL TECHNOLOGIE VÝROBY PIVA ODBOURÁNÍ ETHANOLU V LID- SKÉM TĚLE STUPŇOVITOST PIVA Viz pracovní list (učitel). Přehled pomůcek baňka (800 ml) frakční baňka teploměr vodní chladič kádinky odměrný válec hustoměr nebo lihoměr kahan 2 stojany trojnožka kovová síťka pracovní návod pracovní list Teoretická příprava (teoretický úvod) Pivo je kvašený slabě alkoholický nápoj vyráběný v pivovaru z obilného sladu, vody a chmele pomocí kvasinek (Saccharomyces cerevisiae ssp.), který se těší značné oblibě v Česku i v zahraničí. Na území Česka se jedná o nejkonzumovanější alkoholický nápoj. Pivo je považováno za jeden z českých symbolů a od roku 2008 je název české pivo chráněno jako zeměpisné označení. Pivo je vařeno již od nepaměti a je nemožné určit místo, kde bylo uvařeno první pivo. Jako země původu se uvádí Mezopotámie, a to přibližně již v 7. tisíciletí př. n. l. Obsah alkoholu Pivo může obsahovat od 0,5 do 10 hmotnostních procent ethanolu, ale v českých pivech je ethanolu nejčastěji mezi 4 5 hmotnostních procent. Tabulka: Orientační obsah ethanolu v pivech Charakteristika piva Orientační obsah ethanolu Stupeň piva nealkoholické 8 o 10 o 12 o Obsah ethanolu méně než 0,5% do 2% do 3% do 3,5% Pivo je tradičním a populárním nápojem, který má na území Česka dlouhou tradici. Je sice nápojem alkoholickým (řadí se mezi nápoje s relativně nízkým obsahem ethanolu 30 50 g v jednom litru), ale kromě alkoholu pivo také obsahuje přibližně 2 000 dalších látek. Obsahuje významné množství velmi kvalitní vody, takže se jedná o výrazně zavodňující nápoj, dále obsahuje také sacharidy, bílkoviny, hořké látky chmele, polyfenolické sloučeniny, oxid uhličitý, vitamíny a minerální látky. Kombinace těchto složek dává fyziologicky vyrovnaný roztok, který je v rovnováze s osmotickým tlakem krve. Významné je zastoupení minerálů v pivu, kde nacházíme kromě draslíku a sodíku, které jsou zde v příznivém poměru, také chloridy, vápník, fosfor, hořčík a křemík. Z vitamínů obsažených v pivu jsou nejvýznamnější vitaminy skupiny B thiamin (3 % denní spotřeby v jednom litru piva), riboflavin (20 %), pyridoxin (31 %), niacin (45 %) a kyselina listová (52 %). Vitaminy skupiny B jsou důležité pro řadu metabolických procesů (metabolismus sacharidů, lipidů, aminokyselin), funkci nervového systému a další. Jeden litr piva obsahuje přibližně 1300 3500 kj představující přibližně 10 % denní spotřeby, což je méně než např. jablečná šťáva, a 200 mg biologicky aktivních látek. Je si třeba uvědomit, že příznivé účinky piva na lidský organismus se mohou projevit při jeho střídmé konzumaci, kdy nepřevažují negativní účinky alkoholu. Pivo obsahuje hořké chmelové látky, které mají blahodárný vliv na sekreci žluči, která přímo podporuje trávení. Současně výrazně podporuje chuť k jídlu, což může vést při nestřídmé konzumaci pokrmů k nárůstu tělesné hmotnosti. Čím vyšší obsah flavonoidů použitých obilnin a obilovin pivo obsahuje, tím vyšší je jeho léčebný a preventivní antioxidační účinek. Obsah flavonoidů zvyšujeme delší a intenzivnější extrakcí sladu, zvýšením množství sladu, resp. přidáním sladu nebo výtažku z dalších obilnin a obilovin, u bylinných a ovocných piv rovněž z bylin a ovoce. Z různých druhů ovoce mají nejvyšší antioxidační účinky flavonoidy chemie Stanovení obsahu alkoholu ve vzorku piva Materiály pro učitele
5 ostružin a malin. Barvení kulérem (karamelem) nebo pražením sladu je sice pro pivo charakteristické, avšak antioxidační hodnotu piva nezvyšuje. Ovšem ovocné šťávy (nebo přímo samotné ovoce) obsahují větší počet flavonoidů aniž by obsahovaly alkohol. Uvádí se, že konzumace piva má příznivé účinky na dobrou náladu, podporu krevního oběhu, snížení rizika srdečních příhod a působí proti vysokému krevnímu tlaku. Konzumace piva může vést k rozvoji alkoholismu s poškozením zdraví. Avšak nejen alkohol, ale jiné látky dlouhodobou konzumací způsobují především tato onemocnění a zvýšenou úmrtnost: cirhóza jater, kolorektální karcinom, karcinom prsu, diabetes mellitus a další. V právním řádu České republiky se pivem zabývá zejména vyhláška č. 335/1997 Sb., která provádí zákon o potravinách (zákon č. 110/1997 Sb.). Vyhláška obsahuje jak definici piva, tak požadavky na výrobu a jakost, rozdělení druhů piva a jeho označování. Odbourávání ethanolu Lidské tělo je schopno odbourávat ethanol dle individuálních měřítek, které záleží na hmotnosti, pohlaví, zdravotním stavu, stupni únavy a dalších faktorech. Doba, za kterou se z těla vyloučí ethanol uvolněný po konzumaci piva se dá jen nepřesně odhadovat. Obecně platí zásada, že čím je člověk obéznější, tím pomaleji se ethanol z jeho těla odbourává. Orientačně se občas uvádí čas okolo 2 hodin a 10 minut pro 80 kg vážícího muže u 10 piva a 3 hodiny a 50 minut u ženy o hmotnosti 60 kg. Pro 12 pivo se pak uvádí při stejných fyziologických parametrech doba 2 hodiny a 50 minut respektive 4 hodiny a 30 minut. Jedním ze základních faktorů schopnosti odbourávat ethanol je enzym ethanoldehydrogenáza (ethanol: NAD oxidoreduktasa). Tento enzym však některým národům úplně chybí (Eskymáci, Indiáni, některé asijské národy). Ethanol se snadno vstřebává v ústech a v žaludku. 2 % 10 % se vylučuje plícemi nebo ledvinami a zbytek se přemění v játrech. chemie Stanovení obsahu alkoholu ve vzorku piva Materiály pro učitele Možnosti rozkladu: 1. Ethanol se vlivem působení enzymu patřící do skupiny dehydrogenáz - oxiduje na acetaldehyd CH 3 COH a dále na kyselinu octovou CH 3 COOH probíhá v játrech (3/4 rozpadajícího se ethanolu). Ethanoldehydrogenása pracuje stále stejnou rychlostí, není indukovatelná asi 0,12 % o za hodinu. V játrech se z CH 3 COOH vyrábí acetyl CoA (koenzym A), který slouží k syntéze cholesterolu alkoholici mají tzv. tuková játra nebo cirhózu jater popř. ICHS 2. Organely peroxysómy, které obsahují enzymy katalázy (např. peroxidása) přeměňují ethanol na acetaldehyd (asi 10% alkoholu) 3. V cytoplasmě enzym monooxygenása, CH 3 CH 2 OH CH 3 COH + H 2 O 2 Obr. 1: Český pivař
6 Kategorie piva Piva se dle staršího dělení dělila dle koncentrace původní mladiny, založené na výpočtu hmotnostní koncentrace skutečného extraktu. Výsledná hodnota se uváděla v hmotnostních procentech. Na základě tohoto dělení se piva rozdělovala na piva výčepní (do 10 % hm.), ležáky (v rozmezí 11 12,5 % hm.) a piva speciální (nad 12,5 % hm.). Nejtypičtější druhy světlého piva v Česku jsou piva výčepní, tj. piva z ječných sladů s extraktem původní mladiny 8 10 % hmotnostních, a piva ležáky, tj. piva z ječných sladů s extraktem původní mladiny 11 12 % hmotnostních. To však nejsou jediné druhy piva. Vedle obecných náležitostí pro označení piva (dle vyhlášky č. 324/1997 Sb.) je nutno podle vyhlášky č. 335/1997 Sb. pivo označit: názvem druhu a skupiny (např. pivo ležák), obsahem ethanolu v objemových procentech, zda jde o světlé či tmavé pivo a některými dalšími údaji. Pivo se začalo dělit na čtyři základní skupiny dle barvy a extraktů původní mladiny před zkvašením, obsahu alkoholu či způsobu konečné úpravy. Toto dělení prošlo v roce 2000 drobnou změnou a v současnosti platí dělení popsané níže. Základními skupinami jsou skupina světlá, polotmavá, tmavá (z tmavého nebo karamelového sladu) a řezaná piva (při stáčení smíšené z tmavého a světlého piva). Podskupinami pak pivo výčepní, ležáky, speciální, portery, se sníženým obsahem alkoholu, se sníženým obsahem cukrů, pšeničná, kvasnicová, nealkoholická, ochucená a lehká. Kategorie piva je povinným údajem při označení piva při prodeji. Příklady značení: a) nesprávné značení: pivo 10stupňové, pivo 12stupňové, jedenáctka, silné 14stupňové pivo b) správné značení piva: pivo výčepní, pivo ležák, speciál 14 %. chemie Stanovení obsahu alkoholu ve vzorku piva Materiály pro učitele Stupňovitost Mnoho spotřebitelů piva si v dnešní době nesprávně zaměňuje symbol stupňovitosti piva s obsahem alkoholu. Kvalitu piva z velké části určuje především podíl látek, které se během jeho vaření uvolní ze sladu a z chmelu. Čím je těchto látek více, tím je pivo chutnější, plnější či hutnější,, jak chcete. V desetistupňovém pivu bylo těchto látek 10 %, ve dvanáctistupňovém 12 %, ve čtrnáctistupňovém 14 %. Odborně řečeno, stupňovitost znamená koncentraci (obsah) všech extraktivních látek (rozpustných ve vodě) v mladině před zakvašením (přidáním pivovarských kvasnic), které přešly (rozpustily se ve varní vodě) z použitých surovin (slad, chmel) během výrobního postupu ve varně do roztoku (původně čisté varní vody). Jedná se o složky cukernaté (zkvasitelné a nezkvasitelné) a složky necukerné (minerály, vitamíny a jiné), které se z použitých surovin rozpustily během vaření ve varné vodě. Když si toto vysvětlení převedeme do čísel, znamená to, že například 12% pivo obsahovalo 12 kg rozpuštěných látek z použitých surovin (slad, chmel) ve 100 kg mladiny (meziprodukt) před zakvašením. Z tohoto taktéž vyplývá, že například 12% pivo obsahuje méně vody než 10% pivo, vzhledem k poměru vstupujících surovin (slad, chmel) k vodě v mladině vyrobené ve varně ještě před přidáním pivovarských kvasnic. Pojem stupňovitost lze také vysvětlit rozdílnou plností (hutností) mezi jednotlivými pivy. V současnosti je starší označení stupňovitost nahrazeno dle platné legislativy pojmem extrakt původní mladiny (EPM).
7 Ethanol - CH 3 CH 2 OH Molární hmotnost: 46,07 g/mol Teplota varu: 78,3 C (101300 Pa) Hustota: 0,0789 g/ml Rozpustnost ve vodě: neomezeně mísitelné Výroba piva biochemický princip výroby Pivo je nápoj vzniklý zkvašením cukerného roztoku (převážně maltosy) jež se získává enzymovou hydrolýzou sladového škrobu. z technologického hlediska se výroba piva dělí: 1) výroba sladu a) máčení ječmene mokrý ječmen obsahující až 44 % vody b) klíčení ječmene v dobře větratelných chladných prostorách (HUMNA), klíčí při t = 10 20 o C po dobu 5 7 dní c) rmutovací procesy enzymatická hydrolýza sladového škrobu ve vodném roztoku za vyšší teploty (probíhá rychleji) Výsledkem b) a c) je vysoká koncentrace alfa-amylásy (hydrolytický enzym) významný vliv na kvalitu a chuť finálního výrobku. d) sušení ječmene a vznik sladu naklíčený ječmen (tzv. zelený slad) se suší v sušárně (HVOZD), kde klesne obsah vody o 5 %. Při sušení vznikají melanoidy později dávají barvu piva. Usušený slad se zbavuje klíčků a nečistot. 2) vlastní výroba piva a) příprava mladiny slad se rozemele s vodou (rybníky) a ve varně se zahřívá - vzniklý roztok se povaří + přidá chmel = MLADINA b) zkvašování mladiny Po přefiltrování mladiny dojde k jejímu ochlazení asi na 8 o C a přidání kvasinek. c) vlastní kvašení Probíhá v tzv. SPILCE. Podle stupňovitosti piva 7 12 dní při t = 5-10 o C. Ke konci kvašení většina kvasinek klesne na dno. d) jímání oxidu uhličitého Při kvašení vzniká CO 2, který musí být jímán a je dále využíván jako tlačné medium při manipulaci s pivem čímž se zabrání negativní oxidaci piva. e) dokvašování piva Probíhá v tzv. ležáckém sklepě. V uzavřených tancích při teplotě 2 o C dochází zde k dozrávání piva a zakulacení chuti. Výčepní piva leží 20 dní. Ležáky a speciální piva leží až 60 dní. f) filtrace Filtrace probíhá na křemíkovém filtru. Pivo získává jiskru. chemie Stanovení obsahu alkoholu ve vzorku piva Materiály pro učitele
8 Tipy Před destilací se pivo musí zbavit co největšího množství CO 2 (třepání). Rozhodně doporučuji zkontrolovat destilační aparaturu! Praktické provedení Aparatura pro destilaci Zdroj: http://www.bgml.chytrak.cz/aparatury/destilace.jpg Motivace studentů Pivo je tradičním a populárním nápojem, který má na území Česka dlouhou tradici. Pivo obsahuje mnoho vitamínů a dalších látek, které při střídmé konzumaci mohou působit příznivě proti vzniku aterosklerózy. Rozumná konzumace piva snižuje stres, podporuje krevní oběh, snižuje riziko srdečních onemocnění, snižuje vysoký krevní tlak. Pivo je nápoj, který obsahuje malé množství ethanolu (0,5-10 % /obj./). Pivo je určeno k tomu, aby je lidé pili pro chuť, pro radost a pro lepší trávení nikoliv proto, aby se opíjeli. Úkolem této práce je zjistit, zda objemová procenta ethanolu na etiketě piva odpovídají skutečnosti. chemie Stanovení obsahu alkoholu ve vzorku piva Materiály pro učitele Doporučený postup řešení 1. Před samotným měřením studenti obdrží pracovní návod k domácímu studiu a také pracovní listy. 2. Provedou destilaci. 3. Pomocí Šťastného-Renzova tabulky provedou výpočet objemových a hmotnostních procent ethanolu.
9 Příprava úlohy Před měřením zadáme studentům k vypracování přípravnou část z pracovního listu. Zjistíme domácí přípravu studentů, zda si vyplnili slovníček pojmů a zda rozumí podstatě dané úlohy. Před měřením si připravíme všechny potřebné pomůcky k měření a rozdělíme studenty do pracovních skupin. Materiály pro studenty Pracovní návod k nastudování laboratorního cvičení, zejména teorie. Pracovní list sestavení aparatury, zaznamenání zjištěných dat, analýza a pochopení naměřených veličin. Porovnání s teorií. Vyslovení závěrů. Záznam dat Práce s lihoměrem nebo hustoměrem. Analýza dat Z provedeného experimentu studenti zjistí hodnoty hmotnostních a objemových procent alkoholu pomocí Šťastného-Renzova tabulky při teplotě 15 C Syntéza a závěr Studenti shrnou své poznatky o tom, co dělali a k jakým závěrům dospěli a své výsledky porovnají s teorií. Pokud by se výrazně lišili od teorie, pokusí se zdůvodnit, co by mohlo být příčinou. chemie Stanovení obsahu alkoholu ve vzorku piva Materiály pro učitele Hodnocení Sestavili destilační aparaturu správně. Určili správně hustotu destilátu. Určili pomocí hustoty z Šťastného-Renzova tabulky objemová a hmotnostní procenta ethanolu. S jakou chybou měření pracovali. Internetové odkazy a další rozšiřující informační zdroje http://cs.wikipedia.org/wiki/pivo http://beer.txt.cz/clanky/70728/stupnovitost-piv/ KOLÁŘ, K., KODÍČEK, M., POSPÍŠIL, J.: CHEMIE II. pro gymnázia (organická a biochemie). 2.vydání, SPN, Praha, 2005. ISBN 80-7235-283-0 FREIWILLIG,P.: Technické stavby Frýdlantska (Dopravní stavby a objekty, cihlářství a cihelny, zámecký pivovar). IRBIS, Liberec, 2011. ISBN 978-80-904852-2-8
chemie Stanovení obsahu ethanolu ve vzorku piva Pracovní návod Zadání úlohy Stanovte ze vzorku piva množství alkoholu v hmotnostních a objemových procentech. Pomůcky baňka (800ml) frakční baňka teploměr vodní chladič kádinky odměrný válec hustoměr nebo lihoměr kahan 2 stojany trojnožka kovová síťka Bezpečnost práce Zákaz konzumace piva ve školní chemické laboratoři! Teoretický úvod Obsah alkoholu Pivo může obsahovat od 0,5 do 10 procent alkoholu, ale v českých pivech je alkoholu nejčastěji mezi 4 5 % (obj.). Tabulka: Orientační obsah ethanolu v pivech Orientační obsah alkoholu Stupeň piva nealkoholické 8 o 10 o 12 o Obsah ethanolu méně než 0,5% do 2% do 3% do 3,5%
11 Šťastného-Renzova tabulka k určení alkoholu z hustoty destilátu při teplotě 15 C chemie Stanovení obsahu alkoholu ve vzorku piva Pracovní návod Příprava úlohy (praktická příprava) Před příchodem do laboratoře se seznamte s teorií a vyplňte teoretickou část pracovního listu. Postup práce Příprava měření Ze vzorku piva odstraňte oxid uhličitý. Pivo nalijte do baňky o objemu 800 ml a třepejte alespoň 15 minut. Je-li nutné, pivo přefiltrujte přes papírový filtr a první část filtrátu (cca 20 ml) vylijte. Vlastní měření (záznam dat) 1. Do destilační baňky navažte 100 g piva zbaveného oxidu uhličitého (s přesností na 0,1 g) a přidejte 50 ml destilované vody. 2. Sestavte aparaturu na destilaci. Nechte ji zkontrolovat vyučujícím! 3. Začněte destilovat zprvu mírně (aby se pěna nedostala do chladiče) a po uvedení do varu zahřívání zesilte. Destilujte do celkového objemu destilátu asi 90 ml tak, aby doba destilace byla asi 30 minut.
12 4. Proveďte měření destilátu. a) pomocí lihoměru určete hmotnostní zlomek ethanolu b) pomocí hustoměru určete hustotu destilátu. Pomocí Štastného-Renzova tabulky určete hmotnostní % ethanolu Analýza naměřených dat Obr.č.2: Etiketa piva Skalák z pivovaru Rohozec Použili jsme pivo značky: Skalák 13% (pivovar Rohozec) Na etiketě je uvedena hodnota objemových procent alkoholu: 6 % chemie Stanovení obsahu alkoholu ve vzorku piva Pracovní návod Hustoměrem jsme naměřili hustotu destilátu: 0,993 g/ml Pomocí tabulky Šťastného-Renzova jsme vyhledali odpovídající: a) hmotnostní procento: w = 4,141% b) objemové procento: φ = 5,175% Odchylka od údajů výrobce: 17,5 %.
chemie Stanovení množství ethanolu ve vzorku piva Protokol (řešená učitelská varianta) pracoval(a): spolupracovali(y): datum: třída: Úkoly: Stanovte ze vzorku piva množství ethanolu v hmotnostních a objemových procentech. Pomůcky: baňka (800 ml) frakční baňka teploměr vodní chladič kádinky odměrný válec hustoměr nebo lihoměr kahan 2 stojany trojnožka kovová síťka Chemikálie: pivo Skalák světlé speciální pivo 13% z pivovaru Rohozec destilovaná voda Princip a) vysvětlete termín stupňovitost piva a) Stupňovitost piva - koncentrace (obsah) všech extraktivních látek (rozpustných ve vodě) v mladině před zakvašením (přidáním pivovarských kvasnic), které přešly (rozpustily se ve varní vodě) z použitých surovin (slad, chmel) během výrobního postupu ve varně do roztoku (původně čisté varní vody). b) druhy piv podle obsahu alkoholu b) Orientační obsah alkoholu Stupeň piva nealkoholické 8 o 10 o 12 o Obsah ethanolu méně než 0,5% do 2% do 3% do 3,5%
14 c) teplota varu a hustota ethanolu c) Tv = 78,3 o C (za normálního tlaku), φ: 0,0789 g/ml (za normálních podmínek) Nákres Aparatura pro destilaci Zdroj: http://www.bgml.chytrak.cz/aparatury/destilace.jpg Postup 1. Ze vzorku odstraňte oxid uhličitý. Pivo nalijte do baňky o objemu 800 ml a třepejte alespoň 15 minut. Je-li nutné, pivo přefiltrujte přes papírový filtr a první část filtrátu (cca 20 ml) vylijte. 2. Poté do destilační baňky navažte 100 g piva zbaveného oxidu uhličitého (s přesností na 0,1 g) a přidejte 50 ml destilované vody. 3. Sestavte aparaturu pro destilaci. Nechte ji zkontrolovat vyučujícím! 4. Začněte destilovat zprvu mírně (aby se pěna nedostala do chladiče) a po uvedení do varu zahřívání zesilte. Destilujte do celkového objemu destilátu asi 90 ml tak, aby doba destilace byla asi 30 minut. 5. Proveďte měření destilátu. a) pomocí lihoměru určete hmotnostní procento ethanolu b) pomocí hustoměru určete hustotu destilátu. Pomocí Štastného-Renzova tabulky určete hmotnostní procento ethanolu chemie Stanovení obsahu alkoholu ve vzorku piva Protokol (řešená učitelská varianta) Výsledky Použili jsme pivo značky: Skalák světlé speciální pivo 13% (pivovar Rohozec) Na etiketě je uvedena hodnota objemových procent alkoholu: 6 % Hustoměrem jsme naměřili hustotu destilátu: 0,993 g/ml Pomocí Šťastného-Renzova tabulky jsme vyhledali odpovídající: a) hmotnostní procento: w = 4,141% b) objemové procento: φ = 5,175% Odchylka od údajů výrobce: 17,5%
15 Závěr K měření jsme použili pivo Skalák 13% z pivovaru Rohozec. Na etiketě bylo napsáno, že obsahuje 6 obj. %. Pomocí měření hustoty destilátu a Šťastného-Renzova tabulky jsme určili 5,1 obj. %. Odchylka od údaje na etiketě je 17,5%. Chyba vznikla z nedostatečného odstranění CO 2 na začátku pokusu. Pivo Skalák 13 o patří mezi speciální piva, protože obsahuje více než 4,5 obj. % ethanolu. chemie Stanovení obsahu alkoholu ve vzorku piva Protokol (řešená učitelská varianta)
chemie Stanovení množství ethanolu ve vzorku piva Protokol (žákovská varianta) pracoval(a): spolupracovali(y): datum: třída: Úkoly: Stanovte ze vzorku piva množství ethanolu v hmotnostních a objemových procentech. Pomůcky: baňka (800 ml) frakční baňka teploměr vodní chladič kádinky odměrný válec hustoměr nebo lihoměr kahan 2 stojany trojnožka kovová síťka Chemikálie: pivo destilovaná voda Princip a) vysvětlete termín stupňovitost piva
17 b) druhy piv podle obsahu alkoholu c) teplota varu a hustota ethanolu Nákres Aparatura pro destilaci chemie Stanovení obsahu alkoholu ve vzorku piva Protokol (žákovská varianta) Zdroj: http://www.bgml.chytrak.cz/aparatury/destilace.jpg Postup 1. Ze vzorku piva odstraňte oxid uhličitý. Pivo nalijte do baňky o objemu 800 ml a třepejte alespoň 15 minut. Je-li nutné, pivo přefiltrujte přes papírový filtr a první část filtrátu (cca 20 ml) vylijte. 2. Poté do destilační baňky navažte 100 g piva zbaveného oxidu uhličitého (s přesností na 0,1 g) a přidejte 50 ml destilované vody. 3. Sestavte aparaturu na destilaci. Nechte ji zkontrolovat vyučujícím! 4. Začněte destilovat zprvu mírně (aby se pěna nedostala do chladiče) a po uvedení do varu zahřívání zesilte. Destilujte do celkového objemu destilátu asi 90 ml tak, aby doba destilace byla asi 30 minut. 5. Proveďte měření destilátu. a) pomocí lihoměru určete hmotnostní zlomek ethanolu b) pomocí hustoměru určete hustotu destilátu. Pomocí Štastného-Renzova tabulky určete hmotnostní procento ethanolu
18 Výsledky Použili jsme pivo značky: Na etiketě je uvedena hodnota objemových procent alkoholu: Závěr chemie Stanovení obsahu alkoholu ve vzorku piva Protokol (žákovská varianta)