ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11
Изучение физико-химических методов исследований при проведении таможенных экспертиз различных групп продовольственных товаров.
11.1 Цель работы:
- изучить физико-химические методы исследований на продовольственные товары;
- исследовать различные группы продовольственных товаров по физико-химическим показателям качества.
Общие теоретические сведения.
Определение содержания влаги (сухого вещества). Содержание влаги (сухого вещества) в пищевых продуктах определяют прямыми и косвенными методами. Прямыми методами из продукта извлекают влагу и устанавливают ее количество. Косвенными методами (высушиванием, рефрактометрией, по плотности и электропроводности раствора) в анализируемом продукте определяют содержание сухих веществ (сухого остатка). К косвенным относится также метод, основанный на взаимодействии воды с определенными реагентами.
Содержание влаги рассчитывают с точностью до десятых или сотых долей процента. За конечный результат принимают среднее арифметическое двух параллельных определений, расхождение между которыми не должно быть выше допускаемых норм.
Определение содержания влаги косвенным методом (высушиванием). При этом методе влагу, находящуюся в навеске исследуемого продукта, переводят в парообразное состояние, удаляя пар в окружающую среду. Содержание влаги в продукте определяют по разности массы навески до и после высушивания. Нередко результат вычисляют в процентах содержания сухого вещества. При высушивании навески продукта удаляется гигроскопическая влага, а также влага, связанная физически и частично физико-химически. При этом из продукта вместе с парами воды могут удаляться некоторые летучие сухие вещества — спирты, эфиры, аммиак, углекислый газ, летучие кислоты и др. Поэтому практически истинную влажность продукта методом высушивания определить нельзя.
При исследовании почти всех пищевых продуктов содержание влаги (сухого вещества) определяют высушиванием навески:
- до постоянной массы при атмосферном давлении и температуре 98—100СС или 100—105°С (арбитражный метод);
- разовым при температуре 130°С и выше в течение строго заданного времени (ускоренный метод);
- до постоянной массы с использованием или без использования инертного газа под вакуумом при 68—70°С и ниже.
Определение содержания влаги высушиванием до постоянной массы (арбитражный метод). Порядок проведения анализа. В стеклянную или металлическую бюксу насыпают около 12—15 г очищенного кварцевого песка и помещают в нее стеклянную палочку. Открытую бюксу с крышкой ставят в сушильный шкаф, нагретый до установленной температуры. Для высушивания некоторых продуктов (муки, крупы, макароны, чая, кофе, поваренной соли, сахара и т. п.) применяют бюксы без песка.
Бюксу сушат в течение 1 ч, затем вынимают из сушильного шкафа, закрывают крышкой, охлаждают в эксикаторе до комнатной температуры и взвешивают на аналитических весах с заданной точностью. После этого бюксу снова помещают в сушильный шкаф на 20—30 мин и, охладив в эксикаторе, взвешивают. Бюксу высушивают до достижения ею постоянной массы.
В высушенную и тарированную бюксу помешают от 3 до 10г тщательно перемешанного измельченного анализируемого продукта, закрывают бюксу крышкой и снова взвешивают на аналитических весах с той же точностью. Затем, открыв крышку бюксы, тщательно и осторожно перемешивают навеску с песком стеклянной палочкой, стараясь равномерно распределить содержимое по дну бюксы.
Открытую бюксу с навеской помещают в сушильный шкаф (крышку высушивают вместе с бюксой). Высушивание производят при температуре в интервалах от 95 до 105°С (в зависимости от вида продукта) до тех пор, пока не установится постоянная масса остатка, т. е. пока два последующих взвешивания навески не покажут практически одинаковую массу.
Первое взвешивание производят после сушки в течение 1—4 ч (в зависимости от свойств высушиваемого материала); при дальнейшей сушке бюксу взвешивают через каждый час, а в конце анализа — через каждые 20—30 мин. Перед взвешиванием бюксу с закрытой крышкой охлаждают в эксикаторе. Навеску высушивают до тех пор, пока разница между двумя последующими взвешиваниями не превысит допускаемые расхождения.Содержание влаги X в процентах вычисляют по формуле:
Х = (m1 — m2) • 100/ m1 — m, (11.1)
гдеm — масса бюксы, г;
m1 — масса бюксы с навеской до высушивания, г;
m2—масса бюксы с навеской после высушивания, г.
Расхождения между двумя определениями не должны превышать 0,2—0,3%. Метод высушивания до постоянной массы точен, но трудоемок и длителен, поэтому при определении содержания влаги часто прибегают к ускоренным методам высушивания при повышенных температурах.
Определение содержания влаги разовым высушиванием (ускоренный метод). Порядок проведения анализа. В предварительно высушенную до постоянной массы и взвешенную бюксу (с песком или без песка в зависимости от вида высушиваемого продукта) помещают 3 г (для некоторых кондитерских продуктов, чая, мясных товаров), или 5 г (для прочих товаров) тщательно перемешанного измельченного образца. При массе навески 3 г взвешивание производят на аналитических весах, а при 5 г — на технических с точностью до 0,01г. При разовом высушивании навески продукта температура должна быть от 120°С (чай) до 150°С (мясные продукты). У большинства продуктов влажность определяют ускоренным методом при температуре 130 οС. В последнем случае открытую бюксу с навеской н крышкой ставят в сушильный шкаф, нагретый до 140-145οС. При установке бюксы температура шкафа быстро понижается до 125—127 οС. Ее доводят не более чем за 5 мин до 130 οС, и этот момент считают началом сушки. Бюксу с навеской выдерживают строго установленное время для каждого вида продукта. Зерномучные товары, крахмал, некоторые сушеные овощи, кофе высушивают при 130 οС в течение 40 мин. Отклонение от указанной температуры не должно превышать ±2οС. Затем бюксы тигельными щипцами вынимают из сушильного шкафа, закрывают крышками, помещают в эксикатор, охлаждают и взвешивают. Содержание влаги в продукте рассчитывают по формуле 11.1.
В некоторых продуктах (масле топленом и сливочном, маргарине, кондитерских и кулинарных жирах, яичных продуктах) определение влаги разовым высушиванием производят на другом нагревательном приборе при 160— 180 οС. При определении влаги в жирах навеску высушивают до прекращения отпотевания холодного зеркала или часового стекла, поддерживаемого над стаканом (бюксой), и до легкого побурения продукта или появления темно-коричневой окраски.
Определение общей титруемой кислотности. Общую (титруемую) кислотность определяют техническим (визуальным) и потенциометрическим методами. Оба метода основаны на нейтрализации раствором щелочи водных вытяжек свободных кислот и кислых солей, полученных из навесок исследуемых продуктов. При первом методе окончание нейтрализации определяют по изменению окраски внесенного индикатора, а при втором — по изменению электропроводности исследуемого раствора с помощью потенциометра.
Технический метод применяют при определении общей кислотности в неокрашенных водных вытяжках или по болтушке; потенциометрический — при определении кислотности интенсивно окрашенных или мутных растворов.
Определение общей (титруемой) кислотности техническим (визуальным) методом. Порядок проведения анализа. Твердые и полутвердые продукты измельчают на терке, гомогенизаторе или растирают в ступке. В химическом стакане отвешивают (20—25)±0,01г измельченного продукта, куда небольшими порциями добавляют 25 мл нейтрализованной горячей дистиллированной воды. Содержимое стакана перемешивают стеклянной палочкой до получения однородной массы, а затем количественно через воронку переносят в мерную колбу, вместимостью 250 мл, смывая частицы продукта дистиллированной водой так, чтобы объем жидкости в мерной колбе не превышал ¾ ее вместимости. Колбу тщательно встряхивают и помещают на 30 мин в водяную баню, нагретую до 80 οС. При нагревании содержимое колбы периодически взбалтывают. Колбу охлаждают до комнатной температуры, доводят объем ее до метки нейтрализованной кипяченой и охлажденной дистиллированной водой, содержимое перемешивают и фильтруют через сухой складчатый фильтр в сухую коническую колбу. Полученный фильтрат используют для определения общей (титруемой) кислотности.
Жидкие продукты (соки, сиропы, заливку маринадов, рассол г. и.) перемешивают, и часть образца фильтруют через вату, марлю или бумажный фильтр. Отфильтрованную жидкость в количестве 20—25 мл (для экстрактов — 50 мл) пипеткой переносят в мерную колбу вместимостью 250 мл (для экстрактов — 500 мл). Содержимое колбы доводят до метки нейтрализованной кипяченой и охлажденной дистиллированной водой и перемешивают 25 или 50 мл фильтрата, отмеренного пипеткой, помещают и коническую колбу, куда добавляют 2—3 капли раствора фенолфталеина, и титруют 0,1 н. раствором едкого натра до образования слабо-розового окрашивания.
При определении общей (титруемой) кислотности молока отмеривают пипеткой 10 мл образца, помещают в коническую колбу, разбавляют 20 мл дистиллированной воды и всю пробу и присутствии фенолфталеина титруют 0,1 н. раствором едкого натра до слабо-розового окрашивания.
Перед титрованием окрашенные вытяжки кислот рекомендуется разбавить дистиллированной водой в 2—3 раза. Такие растворы титруют в присутствии фенолфталеина до изменения цвета вытяжки, что устанавливают сравнением с цветом такой же не титрованной пробы. Окрашенные вытяжки можно титровать щелочью в присутствии 0,1% спиртового раствора тимолфталеина. В этом случае окончание титрования определяют по появлению устойчивой синей окраски.
При определении общей кислотности по болтушке берут навеску 5±0,01 г, помещают ее в сухую коническую колбу вместимостью 150—250 мл и приливают 50 мл дистиллированной воды (для консервированных продуктов 30—40 мл). Содержимое колбы взбалтывают 2—3 мин до полного исчезновения комочков продукта. Частицы продукта, прилипшие к стенкам колбы, смывают дистиллированной водой из промывалки. Затем в колбу добавляют 4—5 капель 1% раствора фенолфталеина, содержимое взбалтывают и титруют 0,1 н. раствором едкого натра до получения ярко-розового окрашивания, не исчезающего в течение 1 мин.
Общую (титруемую) кислотность выражают в процентах (при анализе свежих и переработанных фруктов и овощей, консервов и др.), в миллиэквивалентах или в градусах (при исследовании зерномучных, молока и молочных продуктов) или в миллиграммах едкого кали (при анализе жиров).
Общую титруемую кислотность Х в процентах вычисляют по формуле:
Х = (100×V×К×V1)/m×V2, (11.2)
гдеV - количество точно 0,1 н. раствора щелочи, израсходованной на титрование, мл;
К - коэффициент для пересчета на соответствующую кислоту;
V1 - объем вытяжки, приготовленной из навески исследуемого продукта, мл;
m — масса навески или объем исследуемого продукта, г или
мл;
V2 — количество фильтрата, взятого для титрования, мл.
Значения коэффициента К для пересчета общей (титруемой) кислотности на соответствующую кислоту приведены в таблице.
| Наименование кислоты | Коэффициент К |
| Яблочная | 0,0067 (для свежих фруктов с косточками и семенами и продуктов их переработки, кроме маринодов) |
| Лимонная | 0,0064 (для свежих ягод, кроме винограда, цитрусовых плодов и продуктов из них) |
| Щавелевая | 0,0063 (для свежих ревеня, щавеля, шпината и продуктов из них) |
| Молочная | 0,0090 (для соленых, квашеных и моченых плодов, ягод и овощей) |
| Уксусная | 0,0060 (для маринадов) |
| Винная | 0,0075 (для свежего винограда и продуктов из него, кроме маринадов) |
Общую (титруемую) кислотность Х1 в миллиэквивалентах или в градусах вычисляют по формуле:
Х = (100×V×К×V1)/m×V2, (11.3)
гдеV - количество точно 0,1 н. раствора щелочи, израсходованной на титрование, мл;
К - коэффициент для пересчета на соответствующую кислоту;
V1 - объем вытяжки, приготовленной из навески исследуемого продукта, мл;
m — масса навески или объем исследуемого продукта, г или мл;
Определение массовой доли поваренной соли органолептическим методом. Нарезку средней пробы 20 г отвешивают в стаканчик или в фарфоровую чашку с точностью до 0,01 г, без потерь переносят в мерную колбу вместимостью 250 мл, смывая горячей дистиллированной водой через воронку.
Колбу доливают горячей дистиллированной водой (температура 80°С) до 3/4 ее объема, хорошо встряхивают и оставляют стоять на 30 мин при периодическом взбалтывании. Затем колбу охлаждают до комнатной температуры, доливают дистиллированной водой до метки и, закрыв пробкой, хорошо перемешивают содержимое и фильтруют через сухой складчатый фильтр или вату в сухой стакан или колбу.
В зависимости от предполагаемого содержания соли в исследуемом продукте берут от 25 до 50 мл профильтрованной вытяжки, нейтрализуют ее раствором щелочи в присутствии фенолфталеина, приливают 1 мл 10% раствора хромовокислого калия и титруют 0,05 н раствором азотнокислого серебра до появления неисчезающей при взбалтывании оранжево-красной окраски.
Обработка результатов. Содержание поваренной соли (X) в процентах вычисляют по формуле:
| X= | V∙0,0029∙К∙V1∙100 m∙V2 | , (11.4) |
где: V - количество точно 0,05 н раствора азотнокислого серебра, израсходованное на титрование испытываемого раствора, мл;
0,0029 - титр 0,05 н раствора азотнокислого серебра в пересчете на хлористый натрий;
К – коэффициент для пересчета на точно 0,1 н. раствор щелочи;
V1 - объем вытяжки, приготовленный из навески, мл;
V2 - объем вытяжки, взятый для титрования, мл;
m– масса навески продукта, г.
Полученный результат сравните с требованиями стандарта и сделайте заключение.
11.3 Материальное обеспечение работы:
1. Образцы: мука, крупы, макароны, чай, кофе, поваренная соль, соки, сиропы, заливка, маринады, рассол, сушеные овощи, масло сливочное, карамель.
2. Сушильный шкаф с терморегулятором; аналитические весы, лабораторная мельница; мясорубка; размельчитель тканей; терка или ступка с пестиком; ножницы; эксикатор; стеклянные или металлические бюксы; стеклянная оплавленная палочка, длина которой соответствует высоте бюксы; очищенный песок; тигельные щипцы, водяная баня; технические весы; мерная колба вместимостью 250 мл; термометр, градуированный на 100° С; сухая коническая колба объемом 250 мл; стеклянная воронка; пипетка на 25 и 50 мл; титровальная установка; сухой складчатый фильтр.
3. Реактивы. 0,1 н. раствор едкого натра; 1%-ный спиртовой раствор фенолфталеина.