کاربردهای اسید سولفوریک در صنایع لبنی
سولفوریک اسید چیست؟
جابربن حیان از تقطیر زاج سبز با مس (ll) سولفات را برای اولین بار ساخت که یک اسید معدنی بسیار قوی است و با نام جوهر گوگرد، اسید باتری، سولفات هیدروژن، روغن ویتریول نیز شناخته می شود. کاربرد اسید سولفوریک در صنعت بسیار گسترده است.
فرمول مولکولی سولفوریک اسید (H2SO4) است و به طور طبیعی در گازهای خارج شده از آتش فشان ها وجود دارد، همچنین می توان به طور صنعتی نیز سولفات آلومینیوم این ماده را تولید کرد.
شکل ظاهری اسید سولفوریک
سولفوریک اسید یک ماده بی بو و خورنده است که در طبیعت با شکل های ظاهری متفاوتی از بی رنگ تا رنگ قهوه ای تیره یافت می شود، به طورکلی سولفوریک اسید یک مایع بی رنگ است.
بیشتر بخوانید: کاربرد پتاسیم پرمنگنات در کشاورزی
ویژگی ها شیمیایی اسید سولفوریک
قطرات باران با آلاینده ها معلق در هوا واکنش می دهند و تولید اسید می کننند، هر قدر دمای هوا بالاتر برود میزان واکنش دادن قطرات باران با فلزات نیز بالاتر خواهد رفت. سولفوریک اسید از جمله اسید های خطرناکی است که در این واکنش ها به وجود می آید.
جرم مولی این مولکول در حدود 98.07 بوده و چگالی در حدود 1.83 گرم بر سانتی متر مکعب دارد. اسید سولفوریک یک ماده قطبی است که می تواند با دیگر مولکول ها پیوند ها هیدروژنی برقرار کند و به خوبی با آب ترکیب شده و اسید می سازد.
اسید سولفوریک قدرت هدایت الکترونی بالایی دارد. این ماده طی فرایند اتوپروتولیز و از طریق تفکیک پروتون سازی ساخته می شود. این خصوصیت باعث شده تا از این ماده برای کاهش پی اچ در تصفیه آب بکار برده شود.
اسید سولفوریک خوراکی
در برخی از کشورهای اروپایی، از محلول های رقیق سولفوریک اسید خوراکی در مواد غذایی استفاده می شود. سولفوریک اسید در صنعت تولید مواد غذایی کنترل ph و نگهداری از محصول در برابر جلوگیری از رشد باکتری و میکروب های مضر مورده استفاده قرار می گیرد.
یکی از مهم ترین کاربرد های اسید سولفوریک، استفاده در صنایع لبنی برای تشخیص و اندازه‌گیری درصد چربی شیر و متعلق به تست ژربر است. این آزمایش یکی از فراگیر ترین آزمایش ها در تمام کارخانه های تولید شیر است که در سراسر جهان، به خصوص ایران، انجام می گیرد.
بیشتر بخوانید: کاربرد اسپکتروسکوپی در پزشکی
ویژگی‌های اسید سولفوریک
بی رنگ
بی بو
گرانروی بالا
ماده ویسکوز
حلالیت بسیار بالا در آب
تست ژربر
تست ژربر برای اندازه گیری درصد چربی موجود در شیر انجام می شود و بسیار فراگیر است. علت فراگیری این تست، سرعت بالا، قیمت پایین و دقت بالای این تست می باشد. این تست را دکتر نیکلا ژربر، شیمیدان سوئیسی و یکی از بنیانگزاران بزرگ صنایع لبنی سوئیس، در سال 1892 برای اولین بار انجام داد. با کمک این تست می توان درصد چربی انواع شیرها اعم از شیر گاو، شیر گاومیش و… بدست آورد.
چربی در شیر، توسط غشای پروتئینی احاطه شده و به این دلیل از اسید سولفوریک برای پاره کردن این غشا کمک می‌گیریم، به کمک نیروی گریز از مرکز، چربی بیرون آمده از غشای پروتئینی را جمع آوری نموده و اندازه گیری می‌کنیم. برای جلوگیری از به وجود آمدن ذرات ذغالی و سرعت بخشیدن به این آزمایش از الکل آمیلیک نیز استفاده می‌شود.
بیشتر بخوانید: روش کار با دستگاه جذب اتمی
وسایل مورد نیاز در تست ژربر
چربی‌سنج
برای اندازه گیری نهایی چربی شیر از چربی سنج استفاده می شود. چربی سنج دارای یک ستون مدرج، یک مخزن استوانه ای و یک آمپول در قسمت انتهایی می باشد. طبق استاندارد، چربی سنج در 6 نوع متفاوت تولید می شود که انواع آن در قسمت مدرج دارای درصد های از 0 تا 4 الی 10 هستند، برخی از چربی سنج های شیر گاو میش، تا 14 درصد نیز درجه بندی می‌شوند. دقت استوانه مدرج چربی سنج در حدوده ۰۵/۰± درصد است. انتهای آمپول چربی سنج، یک قسمت مات تعبیه شده که برای شماره گذاری نمونه ها است تا با سایر نمونه ها اشتباه نشود. ابعاد دهانه چربی سنج، به درپوش یا چوب پنبه مخصوص آن بستگی دارد.
سانتریفیوژ
در این تست از نیروی گریز از مرکز استفاده می‌شود و این بخش از آزمایش بوسیله سانتریفیوژ انجام می‌گیرد. سانتریفیوژ مورد استفاده در تست ژربر باید دارای سرعت متوسط ۱۰۰۰ تا ۱۲۰۰ دور در دقیقه باشد و همچنین نمونه آزمایش باید با زاویه 45 درجه در دستگاه قرار گیرد. سانتریفیوژها برای تست ژربر باید امکان قرارگیری 30 الی 40 نمونه را فراهم آورد.
وسایل اندازه گیری آزمایشگاهی
در این آزمایش به اندازه و حجم دقیق نمونه داریم و باید از وسایل های اندازه گیری مخصوص آزمایشگاهی استفاده کنیم. برای اندازه گیری حجم شیر از پیپت های ۱۱ میلی لیتری معمولی و یا سرنگ 11 میلی لیتری معمولی، اندازه گیری سولفوریک اسید از پیپت 10 میلی لیتری حباب دار یا پیمانه 10 میلی لیتری و همچنین برای اندازه گیری الکل آمیلیک از پیپت 1 میلی لیتری حبابدار یا پیمانه 1 میلی لیتری استفاده می‌شود.
بیشتر بخوانید: آشنایی با انواع ترازوی آزمایشگاهی
حمام آب
حمام آّب آزمایشگاه باید مقاوم به اسید سولفوریک باشد تا در صورت ایجاد خطا و یا شکستن چربی سنج ، اسید سولفوریک داخل نمونه به حمام آب آسیب نرساند. همچنین باید بتواند دما را در محدوده ۶۵ تا ۷۰ درجه سانتیگراد نگهدارد.
مواد مورد نیاز
شیر مورد آزمایش
اسید سولفوریک
الکل آمیلیک ( C5H11OH )
روش انجام آزمایش
در ابتدا باید تمام وسایل و نمونه ها را به دمای 20 درجه سانتی گراد رساند چون در این دما چربی در شیر به صورت همگن پخش می شود، پس از آن شیر را به هم می زنیم و توجه داشته باشید که هیچ کفی بر روی سطح شیر نباشد.
چربی سنج ها را در جایگاه خود قرار دهید به این صورت که آمپول به سمت پایین آن باشد و به کمک پیپت حبابدار 10 میلی لیتری، 10 میلی لیتر اسید سولفوریک در چربی سنج بریزید به صورتی که دهانه چربی سنج آغشته به این اسید نشود. سپس به وسیله پیپتی دیگر، 11 میلی لیتر شیر را به آرامی و مورب از دهانه چربی سنج وارد کنید. در مرحله بعد نیز 1 میلی لیتر الکل آمیلیک به کمک پیپت مخصوص آن، به چربی سنج اضافه نمایید.
در مرحله بعد درب آن را ببندید یا چوب پنبه یا محافظ های مخصوصی که درب را کاملا مسدود کند قرار دهید. سپس به آرامی شروع به تکان دادن کنید، حتما باید از دستکش با دستمالی استفاده شود تا حرارت نمونه به دست آسیب نرساند چون فعل و انفعالات نمونه تا دمای 80 درجه سانتی گراد می‌رسد.
بیشتر بخوانید: استخراج فلزات با اسید کلریدریک چگونه است؟
در این مرحله آن را در سانتریفیوژ قرار دهید به طوریکه درب بسته شده آن رو به پایین باشد و سانتریفیوژ 5 دقیقه کار کند. در این قسمت می‌توانید میزان چربی جدا شده را از روی سوتون مدرج بخوانید.