Sucha masa to... Metoda definiowania

Woda jest jednym z najbardziej obfitych związków chemicznych na Ziemi. Odgrywa wyjątkową rolę w życiu świata biologicznego, tak jak tlen jest warunkiem życia, jest składnikiem wszystkich istot żywych i uczestniczy w ich systemach metabolicznych. Określanie zawartości wody (procentu wilgotności) w środowisku człowieka, produktach spożywczych, materiałach przemysłowych, substancjach gazowych, stałych i ciekłych jest jednym z wielu zadań laboratoriów na całym świecie.

Definicja pojęcia

Najczęstsze definicja pojęcia suchej masy (suchej pozostałości w chemii) jest to, że jest to substancja, z której została usunięta woda. Ale wilgoć zawartą w substancji lub materiale można podzielić na dwa składniki:

• To, co jest zawarte w cząsteczkach substancji, czyli związane;
• to, co jest utrzymywane między cząsteczkami substancji, lub wolne.

Wolną wodę możemy usunąć metodami fizycznymi: odparowanie, suszenie, destylacja itp. д. struktura substancji może się zmienić, skład chemiczny nie. Wilgoć związana może być usunięta tylko w cięższych warunkach lub nawet za pomocą środków chemicznych.

Substancje suche to substancje, w których oba rodzaje wody są nieobecne. musimy pamiętać, że powietrze atmosferyczne zawsze zawiera pewną ilość pary wodnej.

Z tego powodu wysuszone substancje gorące muszą być przechowywane w specjalnych pojemnikach, aby zapobiec przedostawaniu się do nich pary wodnej.

Woda w żywności

Produkty spożywcze zawierają wodę w dużych ilościach. 70-95% w różnych owocach i warzywach oraz do 4% w mleku w proszku. Zawartość wilgoci w produkcie nie mówi jednak, jaki procent wolnej i związanej wody zawiera, a to odgrywa ważną rolę w przechowywaniu. Przecież w zależności od zawartości wilgoci zmienia się wygląd, smak, a co za tym idzie czas i sposób przechowywania bez oznak zepsucia. Dlatego producenci zwykle podają nie tylko termin przydatności do spożycia, ale także wilgotność i temperaturę żywności.

W żywności woda może być związana przez białka i duże ilości innych związków organicznych w trwałe układy koloidalne, z których trudno ją usunąć.

Woda w paszy dla zwierząt

Sucha masa może odnosić się do suchej części paszy dla zwierząt. Składnik odżywczy w paszy lub toksyna mogą być sklasyfikowane jako takie, aby wskazać ich poziom w żywności dla zwierząt. Uwzględnienie poziomów składników odżywczych w różnych paszach w przeliczeniu na suchą masę (a nie na podstawie rzeczywistych danych) ułatwia porównania. Przecież wszystkie produkty spożywcze mają różną zawartość procentową wody. Umożliwia również porównanie poziomu tego składnika w suchej masie z poziomem wymaganym w diecie zwierzęcia.

Procentowa zawartość wody jest często określana poprzez podgrzewanie żywności na papierowym talerzu w kuchence mikrofalowej lub przy użyciu testera Koster do suszenia żywności. Określenie zawartości suchej masy może być użyteczny dla pasz niskoenergetycznych z dużą zawartością wody, aby zapewnić odpowiednie pobranie energii. Wykazano, że zwierzęta spożywające tego typu pasze zużywają mniej energii z diety. Problem zwany utratą suchej masy może wystąpić w wyniku produkcji ciepła spowodowanej oddychaniem mikrobiologicznym. Zmniejsza to zawartość niestrukturalnych węglowodanów, białek i ogólnej zawartości energii w żywności.

Jak obliczyć ilość wilgoci

Zawartość suchej masy jest określana przez różnicę między masą żywności a jej wilgotnością. Zazwyczaj stosuje się do tego metody bezpośrednie i pośrednie.

Metody bezpośrednie pozwalają wyodrębnić wodę zawartą w produkcie, a następnie określić jej ilość.

Metody pośrednie, takie jak suszenie, refraktometria, gęstość lub przewodnictwo elektryczne roztworu, określają zawartość substancji stałych. Metody pośrednie mogą również obejmować metodę traktowania badanej substancji odczynnikami chemicznymi.

Trudności w określeniu zawartości wilgoci w materii

Określenie zawartości wody w próbce jest czasami skomplikowane przez fakt, że suszenie zmienia również skład chemiczny próbki: substancje lotne, takie jak dwutlenek węgla, niektóre kwasy organiczne, związki amoniaku oraz większość alkoholi i estrów po prostu wyparowują w trakcie procesu, a utlenianie niektórych substancji organicznych powoduje zwiększenie suchej masy. Może być również zwiększona przez wodę zawartą w trwałych koloidach hydrofilowych.

Jak określić zawartość suchej masy

Oznaczanie suchej masy przeprowadza się za pomocą różnych metod. Przyjrzyjmy się głównym z nich i tym najczęściej stosowanym:

1. Metoda arbitrażu. Zawartość wody jest określana przez suszenie do stałej masy suchego materiału, gdy uwalniana jest wilgoć higroskopijna. Temperatura jest kontrolowana do określonej wartości. Próbka jest suszona do stałej masy. Istnieje również proces przyspieszony wykonywany w podwyższonej temperaturze. Podany jest określony czas suszenia, a proces odbywa się poprzez spiekanie na jednolitą masę z podgrzanym wcześniej piaskiem. Ilość nakładanego piasku musi być od dwóch do czterech razy większa od próbki. Piasek konieczny dla równomierne suszenie, które sprzyja porowatości i ułatwia odprowadzanie wilgoci. Proces przeprowadza się w porcelanowych filiżankach przez 30 minut, przy czym temperatura zależy od rodzaju produktu. Zamiast porcelany można użyć naczyń aluminiowych lub szklanych.
2. Suszenie w aparacie o wysokiej częstotliwości. Aparat taki wytwarza promieniowanie podczerwone i składa się zazwyczaj z dwóch połączonych ze sobą płytek. Metoda ta pozwala na wielokrotne przyspieszenie procesu suszenia, a tym samym całego badania.
3. Metoda refraktometryczna. Metoda ta ma ogólne zastosowanie do substancji zawierających dużo sacharozy, takich jak słodycze, syropy czy soki. W metodzie porównuje się współczynniki załamania światła materiału próbki i sacharozy. Т. к. Jeżeli współczynnik załamania światła zależy od temperatury, to przed badaniem oba roztwory umieszcza się w termostacie. Metoda ta precyzyjnie określa ilość suchej masy.

Rzadko stosowane metody

1. Metoda różnicowej kolorymetrii skaningowej polega na schłodzeniu próbki poniżej temperatury zamarzania wody, w którym to przypadku wolna woda przejdzie w stan stały, a kiedy próbka jest ogrzewana, ciepło wydane na topienie tej wody może być znalezione. A woda związana zostanie określona jako różnica między wodą całkowitą a wodą zamrożoną.
2. Metoda pomiaru dielektrycznego opiera się na fakcie, że w obecności częściowo związanej wody jej właściwości jako dielektryka są bardzo różne od próbki, w której tej wody nie ma. Określając właściwości dielektryczne badanej substancji, za pomocą specjalnych tabel określa się zawartość wody wolnej i związanej.
3. Metoda pojemności cieplnej polega na pomiarze wskaźnika zamrożonej wody w trakcie jej rozmrażania, kiedy to następuje zerwanie wiązań wodorowych. Jeśli wilgotność próbki jest duża, to o pojemności cieplnej decyduje wolna woda, która ma pojemność cieplną dwukrotnie większą niż lód.
4. Metoda magnetycznego rezonansu jądrowego wykrywa ruchliwość wody w nieruchomej matrycy. Jeśli obecna jest woda wolna i związana, instrument wykrywa je w widmie za pomocą dwóch linii. Jeden rodzaj wody daje tylko jedną linię spektralną. Metoda ta jest kosztowna, ale bardzo dokładna; służy do pogłębionych badań struktury substancji organicznych.
5. Metoda densymetryczna rozpoczyna się od określenia ciężaru właściwego próbki. Jest to zwykły sposób obliczania wody w sokach, syropach, produktach owocowych lub jagodowych z dodatkiem cukru. Ciężar właściwy określony za pomocą areometru. Znając ją, korzystamy z danych podanych w GOST dla danej substancji i określamy zawartość wody w próbce.

Należy zauważyć, że metody oznaczania ciał stałych nie są ograniczone do tych podanych w niniejszym artykule.

Zalecenia dotyczące wyboru metody badawczej

Określona metoda oznaczania zawartości suchej masy substancji, produktu lub materiału ma zastosowanie do każdej próbki. Aby wyjaśnić tę metodę, należy sięgnąć do normy krajowe i rozporządzenia, które są przeznaczone dla wszystkich środków spożywczych i ich produkcji.

Normy krajowe

Szeroka gama metod określania suchej pozostałości nie oznacza, że musisz wybrać jedną samodzielnie. Dla prawidłowego badania konieczne jest zapoznanie się z państwowymi standardami i przepisami dotyczącymi tych analiz według GOST.

W związku z tym został opracowany GOST 26808-2017 "Ryby i owoce morza w puszkach. Metody oznaczania ciał stałych" i GOST 32640-2012, odnoszące się do metody obliczania substancji w paszy. Obejmują one bardzo szczegółowo opisane procesy, zauważył specyfika ich działania, sprzęt i materiały do studia.

Inne normy i przepisy

Oprócz norm państwowych istnieje wiele różnych przepisów regulujących prawidłowe wykonanie badań laboratoryjnych dla każdego rodzaju substancji, które mają być badane pod kątem zawartości suchej masy. Obejmują one różne OST, TU, RCT, MSI oraz inne kodeksy i normy. Na przykład, istnieje RD 118.02.8-88 "Metodyka przeprowadzania pomiarów suchej pozostałości (substancji rozpuszczonych) w ścieki".