2024 Autor: Isabella Gilson | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 03:38
Voda je jednou z najbežnejších chemických zlúčenín na Zemi. V živote biologického sveta zohráva výnimočnú úlohu, rovnako ako kyslík, ktorý je nevyhnutnou podmienkou života, je súčasťou všetkých živých bytostí a podieľa sa na ich metabolických systémoch. Stanovenie obsahu vody (percento vlhkosti) v ľudskom prostredí, potravinách, priemyselných materiáloch, plynných, pevných a kvapalných látkach je jednou z mnohých úloh riešených v laboratóriách po celom svete.
Definícia pojmu
Najvšeobecnejšia definícia pevných látok (suchý zvyšok v chémii) je taká, že ide o látky, z ktorých bola odstránená vlhkosť. Ale vlhkosť obsiahnutá v látke alebo materiáli môže byť rozdelená do dvoch zložiek:
- ten, ktorý je obsiahnutý v molekulách látky alebo je spojený;
- to, čo sa nachádza medzi molekulami látky alebo je voľné.
Voľná voda sa dá odstrániť fyzickymetódy: odparovanie, sušenie, destilácia atď. V tomto prípade sa štruktúra látky môže zmeniť, ale chemické zloženie nie. Naviazanú vlhkosť je možné odstrániť iba v drsnejších podmienkach alebo dokonca pomocou samotných chemikálií.
Suché – sú to látky, v ktorých chýbajú oba druhy vody. Je potrebné mať na pamäti, že okolitý vzduch neustále obsahuje určité množstvo vodnej pary.
Vysušené horúce látky sa preto musia skladovať v špeciálnych nádobách, aby sa do nich nedostala vodná para.
Voda v potravinách
Potraviny obsahujú veľké množstvo vody. Od 70-95% v rôznom ovocí a zelenine a až 4% v sušenom mlieku. Obsah vlhkosti vo výrobku však neudáva percento voľnej a viazanej vody v ňom, a to zohráva vedúcu úlohu pri skladovaní. V závislosti od vlhkosti sa totiž mení vzhľad, chuť a tým aj čas a spôsob skladovania bez toho, aby sa prejavili známky skazenia. Výrobcovia preto väčšinou uvádzajú nielen obdobie, ale aj vlhkosť a teplotu skladovania produktu.
V potravinách môže byť voda viazaná bielkovinami a veľkým množstvom iných organických zlúčenín do stabilných koloidných systémov, z ktorých je ťažké ju odstrániť.
Voda v krmive pre zvieratá
Sušina sa môže vzťahovať na suchú časť krmiva pre zvieratá. Živina alebo toxín v krmive môžu byť klasifikované ako také, aby sa uviedlo ich množstvo v potravinách pre zvieratá. Účtovanie úrovní živín v rôznychkrmivá na báze sušiny (a nie na základe dôkazov) uľahčuje porovnanie. Koniec koncov, každé jedlo má rôzne percentá vody. Umožňuje tiež porovnanie obsahu sušiny danej živiny s množstvom požadovaným v strave zvieraťa.
Percentuálny podiel vody sa často určuje ohrievaním jedla na papierovom tanieri v mikrovlnnej rúre alebo pomocou testera Koster na sušenie jedla. Stanovenie pevných látok môže byť užitočné pre nízkoenergetické krmivá s vysokým percentom vody, aby sa zabezpečil dostatočný príjem energie. Ukázalo sa, že zvieratá konzumujúce tieto druhy potravy prijímajú menej potravinovej energie. Problém nazývaný strata sušiny môže vyplynúť z uvoľňovania tepla spôsobeného mikrobiálnym dýchaním. Tým sa znižuje obsah neštrukturálnych sacharidov, bielkovín a celkovej energie jedla.
Ako vypočítať množstvo vlhkosti
Obsah pevných látok je určený rozdielom medzi hmotnosťou celého produktu a jeho vlhkosťou (obsahom vlhkosti). Na tento účel sa zvyčajne používajú priame a nepriame metódy.
Priame metódy pomáhajú extrahovať vodu obsiahnutú v produkte a následne určiť jej množstvo.
Nepriame metódy ako sušenie, refraktometria, hustota alebo vodivosť roztoku určujú obsah pevných látok. Nepriame metódy môžu zahŕňať aj metódu vystavenia testovanej látke chemickými činidlami.
Ťažkosti pri určovaní obsahu vlhkosti v látke
Určenie množstvavoda vo vzorke je niekedy komplikovaná tým, že jej sušenie vedie aj k zmene jej chemického zloženia: prchavé látky ako oxid uhličitý, niektoré organické kyseliny, zlúčeniny amoniaku, ako aj väčšina alkoholov a éterov sa počas procesu jednoducho vyparia, a oxidácia množstva organických látok vedie k zvýšeniu sušiny. Môže sa tiež zvýšiť vďaka vode obsiahnutej v stabilných hydrofilných koloidoch.
Ako určiť suchý zvyšok
Stanovenie pevných látok sa vykonáva rôznymi metódami. Zvážte hlavné a najčastejšie používané:
- Rozhodcovská metóda. Obsah vody sa stanoví sušením na konštantnú suchú hmotnosť, keď sa uvoľní hygroskopická vlhkosť. Teplota je prísne definovaná. Vzorka sa vysuší do konštantnej hmotnosti. Existuje aj zrýchlená metóda, ktorá sa vykonáva pri zvýšenej teplote. V tomto prípade sa nastaví konkrétny čas sušenia a proces sa uskutočňuje spekaním do homogénnej hmoty s predkalcinovaným pieskom. Množstvo aplikovaného piesku by malo byť dvakrát až štyrikrát väčšie ako množstvo vzorky. Piesok je potrebný na rovnomerné sušenie, zvyšuje pórovitosť a uľahčuje odstraňovanie vlhkosti. Proces prebieha v porcelánových pohároch 30 minút, teplota je určená typom produktu. Namiesto porcelánových pohárov je možné použiť hliníkové alebo sklenené poháre.
- Vysokofrekvenčné sušenie. Takýto prístroj produkuje infračervené žiarenie a zvyčajne pozostáva z dvoch platní, ktorévzájomne prepojené. Metóda umožňuje mnohokrát urýchliť proces sušenia, a tým aj celú štúdiu.
- Metóda refraktometrie. Použitie tejto metódy je zvyčajne relevantné pre látky obsahujúce veľa sacharózy: sladkosti, sirupy alebo šťavy. V tomto prípade sa porovnávajú indexy lomu vzorky látky a sacharózy. Pretože index lomu závisí od teploty, oba roztoky sa pred vyšetrením umiestnia do termostatu. Táto metóda presne určuje množstvo pevných látok.
Zriedkavo používané metódy
- Metóda diferenciálnej skenovacej kolorimetrie spočíva v ochladzovaní vzorky pod bod mrazu vody, zatiaľ čo voľná voda prejde do tuhého skupenstva a keď sa vzorka zahreje, možno nájsť teplo vynaložené na roztavenie tejto vody. A viazaná voda bude definovaná ako rozdiel medzi celkovou vodou a zamrznutou vodou.
- Metóda dielektrických meraní je založená na skutočnosti, že v prítomnosti čiastočne viazanej vody sa jej vlastnosti ako dielektrika značne líšia od vzorky, kde takáto voda nie je. Po určení dielektrických vlastností vzorky látky sa pomocou špeciálnych tabuliek zistí obsah voľnej a viazanej vody.
- Metóda merania tepelnej kapacity spočíva v meraní indexu zamrznutej vody pri jej rozmrazení, pri prerušení vodíkových väzieb. Pri vysokej vlhkosti vzorky bude hodnota tepelnej kapacity určená voľnou vodou, ktorej tepelná kapacita je 2-krát väčšia ako kapacita ľadu.
- Metóda nukleárnej magnetickej rezonancie určuje pohyblivosť vody vpevná matica. V prítomnosti voľnej a viazanej vody prístroj určí ich prítomnosť v spektre dvomi čiarami naraz. Jeden typ vody poskytuje iba jednu spektrálnu čiaru. Metóda je drahá, ale veľmi presná, používa sa na hlboké štúdie štruktúry organických látok.
- Densimetrická metóda začína stanovením špecifickej hmotnosti vzorky. Toto je obvyklý spôsob výpočtu vody v šťavách, sirupoch, spracovanom ovocí alebo bobuliach s cukrom. Špecifická hmotnosť sa určuje hustomerom. Keď to vieme, používame údaje uvedené v GOST pre testovanú látku a nastavujeme obsah vody vo vzorke.
Treba poznamenať, že metódy na stanovenie pevných látok nie sú obmedzené na metódy uvedené v tomto článku.
Odporúčania pre výber metódy výskumu
Pre každú špecifickú vzorku látky, produktu alebo materiálu sa používa jej vlastná metóda na stanovenie sušiny. Na objasnenie metódy je potrebné odkázať na štátne normy a predpisy, ktoré sú vyvinuté pre všetky potravinárske výrobky a ich odvetvia.
Štátne normy
Veľký výber metód na stanovenie sušiny neznamená nezávislý výber požadovanej metódy. Pre správne vykonanie štúdie je potrebné zoznámiť sa so štátnymi normami a predpismi na vykonávanie týchto analýz v súlade s GOST.
Takže GOST 26808-2017 "Konzervované ryby a morské plody. Metódy stanovenia sušiny" a GOST 32640-2012, týkajúce sa metód výpočtu obsahu látky vkrmivo. Veľmi podrobne popisujú procesy, všímajú si vlastnosti ich implementácie, vybavenie a materiály na výskum.
Iné normy a predpisy
Okrem štátnych noriem existuje veľké množstvo rôznych noriem, ktoré určujú správnosť laboratórnych testov pre každý typ testovanej látky na obsah sušiny. Ide o rôzne OST, TU, PCT, MVI a iné normy a štandardy. Napríklad existuje RD 118.02.8-88 „Metodika merania obsahu sušiny (rozpustených látok) v odpadovej vode.“
