Способ определения свободной и кристаллизационной вод в сухих пищевых продуктах

 

Изобретение относится к пищевой промьшшенности и может быть использовано для определения содержания кристаллизационной и свободной вод в сложных многокомпонентных смесях, , содержащих аминокислоты, сахара в форме кристаллогидратов. Целью изоб ,рететения является упрощение способа и сокращение расхода продукта. Определение свободной и кристаллизационной вод в сухих пищевых продуктах ведут в два этапа. На первом этапе навеску продукта предварительно растворяют в растворителе - абсолютно сухом диэтиловом эфире - с последукяцим нагреванием раствора до температуры кипения, охлаждением до 18-22 С и добавлением диэтилового э(ира. Затем раствор вводят в реактор и превращают воду в ацетилен с помощью карбида кальция, проводят газохроматографический анализ и расчет содержания свободной воды по калибровочному графику . Перед проведением второго этапа из продукта удаляют диэтиловый эфир, осадок сущат под безводным силикагелем и растворяют сухой осадок в растворителе - абсолютно сухом лиридине или абсолютно сухом диметилформамиде - с последующим нагреванием раствора до температуры кипения и охлаждением до 18-22 С н далее определение ведут, как и на первом этапе, а по калибровочному графику определяют содержание кристаллизационной воды. Соотношение навески продукта и растворителя на каждом этапе устанавливают равным от 1:3 до 1:5. 1 ил. 4 табл. « W Ji ел ел со 05

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК g) 4 G01 N 33/04, 30!02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4159521/31-13 (22) 11.12.86 (46) 15.01 89. Бюл. Р 2 (71) Ставропольский политехнический институт (72) С.М.Кунижев и И.П.Чепурной (53) 637.127.2 (088.8) (56. 1 Kaisen R. Masserbestimmung bis

10 Gem. — X. — Chromatographia, 1969 в 21 453 ° (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОБОДНОЙ и кРистлллизАционной вод в сухих пиЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ (57) Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для определения содержания кристаллизационной и свободной вод в сложных многокомпонентных смесях, содержащих аминокислоты, сахара в форме кристаллогидратов, Целью изоб,рететения является упрощение способа ! и сокращение расхода продукта. Определение свободной и кристаллизационной вод в сухих пищевых продуктах ведут в два этапа. На первом этапе навеску продукта предварительно раство„„SU„„1451596 А1 ряют в растворителе — абсолютно сухом диэтиловом эфире — с последующим нагрев анием раствора до темпер атуры о кипения, охлаждением до 18-22 С и добавлением диэтилового эфира. Затем раствор вводят в реактор и превращают воду в ацетилен с помощью карбида кальция, проводят газохроматографический анализ и расчет содержания свободной воды по калибровочному граФику. Перед проведением второго этапа из продукта удаляют диэтиловый эфир, осадок сушат под безводным силикагелем и растворяют сухой осадок в растворителе — абсолютно сухом лиридине или абсолютно сухом диметилформамиде - с последующим нагреванием раствора до температуры кипения о н охлаждением до 18-22 С и далее определение ведут, как н на первом этапе, а по калибровочному графику определяют содержание кристаплизационной воды. Соотношение навески продукта и растворителя на каждом этапе устанавливают равным от 1:3 до 1:5. 1 ил. 4 табл.

1451596

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для определения содержания кристаплизационной и свободной вод

B сложных многокомпонентных смесях, содержащих аминокислоты, сахара в форме кристаллогидратов. ! Целью изобретения является упрощение способа и сокращение рас-. 1Î ход а продукта.

На чертеже представлен калибровочный график.

Способ осуществляется следующим образом. 15

На первом этапе навеску продукта предварительно растворяют в растворителе — абсолютно сухом диэтиловом эфире — с последующим нагреванием раствора до температуры кипения, ох- 20 лаждением до 18-22 С и добавлением диэтилового эфира, введением раство ра в реактор, превращением воды в ацетилен с помощью карбида кальция, проводят газохроматографический ана- 25 лиэ и расчет содержания свободной воды по калибровочному графику (см. чертеж).

Перед проведением второго этапа продукта gpBJIHIOT диэтиловыи эфир, сушат осадок над безводным снликагелем и растворяют сухой осадок в растворителе — абсолютно сухом пиридине или аб солютно сухом диметилформамиде. с последующим нагреванием раствора ! до температуры кипения и охлаждением до 18-22 С и далее определение ведут, как и на первом этапе, а по ка" либровочному графику определяют содержание кристаллизационной воды.

Соотношение навески продукта и растворителя на каждом этапе устанавлив ают равным от 1: 3 до 1: 5.

Возможность определения различных форм воды основывается на способности кристаллогидратов избирательно растворяться в органических растворителях с потерей кристаллизационной воды, Например, в диэтиловом эфире сахара, сахароспирты, аминокислоты

> 50 нерастворимы, и, соответственно, кристаллизационная вода не переходит в эфир несмотря на то, что свободной воды может содержаться в данном растворителе до 6,5%. Б то же время в таких растворителях, как пиридин, 55 диметилформ амид, с ахар а, сахар ос пирты, аминокислоты растворимы, и освобождающаяся вода переходит в растворитель. Соответственно, при использовании диэтилового эфира можно определять свободную воду, содержащуюся н сухих пищевых продуктах, помещенных в данный растворитель. Поместив навеску в диэтиловый эфир, можно определить количество свободной воды в данном продукте, а после удаления растворителя и последующего обезвоживания от остатков свободной воды и растворителя при перемешивании к навеске пиридина определяют кристаллизационную воду. Сумма определенных свободной и кристаллизационной, воды дает общее содержание воды в продукте.

Остаточная влажность сухих пищевых продуктов составляет 0-15%, Со- . отношение навески продукта и растворителя устанавливают равным от 1:3 до 1:5. При увеличении разбавления более чем 1:5 затрудняется обсчет данных ввиду несоблюдения пропорциональности в отклике пламенно-ионизационного детектора газожидкостного хроматографа. Поскольку кристаллизационная вода в пищевых продуктах, в основном, присутствует в сахарах, а растворимость сахаров в пиридине ограничена, то при отношении навески с высоким содержанием сахаров к растворителю менее чем 1:3 переход кристаллизационной воды в растворитель затруднен (см.табл.1), Т а б л и ц а 1

Содержание кристаллизационной воды, %

Соотношение навеска: растворитель фактичес- определенное кое

1:4

5,0

5,0

1:3

5,.0

4;.9

1:2

5,0

5,0

3,5

Максимальная скорость растворения кристаллогидратов в пиридине наблюдается при высоких температурах — близ— ких к температуре его кипения (см. табл.2). Поэтому с целью ускорения

1451596

ПРодолжение табл.З

Темпера5 тура раствора диэтило воГО эфира ержание сзоной воды, Х вдеRHea твоти ко

0 20

0,45

0,5

2 0,5

4 0 5

6 0,5

0,1 0,5

0,43

Т аблиц а 2

0,45

0,49

0,49

Температура раствора пиридина, С.

Время выСодержание крис .таллиэационной воды, % держки раствора, ч факти- опредеческое ленное

5,0

0,55

5,0 0,82

5,0

1,10. 5,0

2,05

5,0

3,18

3,59

5,0

100

4,03

5,0

5,0

100

4,97

5,0

5,05

100

110

5,05

5,0

0,1

Содержание сноб одной ВОды 1 %

Время видержки

Температура раствора диэтилового эфира, С фактическоее определенное раствора, ч

2 05 036

4 05 042

20 процесса растворения кристаллогидратов в пиридине, диметилформамиде возникает необходимость нагревания смеси до кипения, Максимальная скорость перехода свободной воды в диэтиловый эфир наблюдается при температуре кипения этого растворителя (см.табл.3) . По. этому с целью ускорения процесса перехода свободной воды в диэтилоный эфир возникает также необходимость нагревания смеси до кипения, Скорость растворения кристаллогидратов в пиридине при температурах, близких к температуре кипения

Т аблиц а3

Скорость перехода свободной воды в диэтиловый эфир при температуре кипения

Охлаждение растворителя с навеса кой до 18-22 С необходимо для последующего доведения раствора до мето ки калиброванной емкости при 20 С.

25 Высушинание над водоотнимающим средством необходимо для полного удаления свободной воды из нанески.

Высушивание осуществляют над силикагелем, концентрированной серной

30 кислотой в течение 1-2 ч.

Использование на первом этапе органического растворителя, не растно- ряющего кристаллогидраты, позволяет определить только свободную ноду про35 дукта. Существующие методы опреде ления свободной воды наряду с данной водой частично определяют и кристаллизационную воду. При определении свободной воды высушиванием продук40 та наряду со свободной водой испаряется и кристаллизационная вода глюкозы, трегалозы, рафинозы, что значительно снижает точность определения свободной воды данного продукта.

Использование на втором этапе органического растворителя, растворяющего кристаллогидраты, позволяет определить только кристаллизационную ноду продукта.

Соотношение органического растворителя и продукта на каждом этапе устанавливают от 1:3 до 1:15, так как при более высоких концентрациях продукта вода не полностью переходит в органический растноритель, а при сильном раэбавлении продукта органическим растворителем затрудняется обсчет данных ввиду несоблюдения про1451596 порциональности в отклике пламенно.— ионизационного детектора гизожидкостно r о хр омато гр афа.

Нагрев растворителей до кипения необходим для более полного перехода

5 свободной и кристаллизационной вод в соответствующий : растворитель и для сокращения времени анализа на одно определение. 10

Предлагаемый способ поясняется сл едувщими пример ами, Пример 1. На первом этапе навеску детской молочной смеси "Дето-! лакт" массой 1,6667 r взвешенную с точностью до 0,0002 r помещают в пикнометр вместимостью 5 мп, приливают 3 мл абсолютно сухого диэтилового эфира, закрывают пробкой с газоотводной трубкой с внутренним диамет- 20 ром 0,5 мм и нагревают до кипения растворителя (36 С) затем быстро охлаждают под струей воды до 18 С, после чего доводят содержимое пикнометра до метки абсолютно сухим диэти- 25 ловым эфиром,что соответствует соот-. ношению продукт:растворитель 1:3.

Перевод воды в ацетилен осуществля( ют в реакторе, совмещенном с испарителем газожидкостного хроматографа. 30

1,0 мкл раствора диэтилового. эфира с водой из пикнометра вводят в реактор, представляющий собой стеклянную трубку с внутренним диаметром 3 мм,длиной 150 мм, наполненную карбидом кальция.

Образовавшийся ацетилен с помощью газа носителя попадает на хроматографическую колонку. Разделение ацетилена и диэтилового эфира проводят на гаэожидкостном хроматографе "Бнет- 10

104" с пламенно-ионизационным детек тором на стеклянной капиллярной колонке 50 м"0;5 мм с фазой СКТФТ-50 в о изотермическом режиме при 50 С. Тем-. пература испарителя 100 С. Время удерживания ацетилена при этих условиях 13 с. Обсчет площадей пиков осуществляют с помощью цифрового автоматического интегратора "И-02".

Расчет содержания свободной воды в продукте осуществляют по формуле

М

W = и где W — содержание воды в образце, мас.7; м — масса навески, г;

M — содержание воды в растворителе, найденное по калиброночному графику или по формуле

М =

1118 где S - площадь пика, мВс;

1118 — коэффициент пересчета содержания воды по отклику пламенно-ионизационного детектора, мВс.

На втором этапе декантируют растворитель, осадок осушают, помещая пикнометр с осадком в эксикатор, загруженный обезвоженным силикагелем, выдерживают 2 ч для удаления остатков свободной воды, к остатку в пнкнометре приливают 3 мп абсолютно сухого пиридина, закрывают пробкой с газоотводной трубкой с внутренним диаметром 0,5 мм и нагревают до начала кипения растворителя (110 С), Определение и расчет ведут аналогично первому этапу.

Пример 2. Навеска детской молочной смеси "Детолакт" составляет

0Ä7143 г, что при смешивании с растворителем в пикнометре вместимостью

5 мл обеспечивает соотношение продукт:растворитель 1:7. Определение проводят аналогично примеру 1.

Пример 3. Навеска детской молочной смеси "Детолакт" составляет 0,3333 г, что при смешивании с растворителем в пикнометре вместимостью 5 мп обеспечивает соотношение продукт:растворитель 1:15. Определение проводят аналогично примеру 1.

Пример 4. Навеска детской молочной. смеси "Мальпп" составляет 0,7143 г„ что при смепгивании с растворителем в пикнометре вместимостью

5 мл обеспечивает соотношение продукт:растворитель 1:7. Определение проводят аналогично примеру 1, Пример 5. Навеска детской молочной смеси "Малыш" составляет

0,3333 r, что при смешивании с растворителем в пикнометре вместимостью

5 ип обеспечивает соотношение продукт:растворитель 1:15, Определение проводят аналогично примеру I.

Пример 6. Навеска высушеннбго яблочного порошка составляет

0,7143 г, что при смешивании с растТаблица4

Содерваиие свободной и кристаллиаациоиной воды в различных пищевых продуктах

Свободная вода.

Крнсталливацноииая вода

Продукт одеркаиие, нас. I оиадь тяка, нВс Содеркаиие, насЛ

Площадь пика, нВс з 7 1!:!5 !гз 1 !!! !|:!! ! (!:! !5:3 (!:! !:!5

895 390 186 0 48 0,49 0°, 50 2330 430 1,25 1,20 1,!5

Детолакт

Детская снесь

"Навык!!

0,72

3314 1535 - 4 15 4 12

0,70

575 260

Яа оый воровок

3050 1416 - 3, 82 3,80

1,53 !,55

1222 578 нука rsaeничивя

s/с

5134 13 ° 78 112 0,30

Ппоковв пищев ая

9,50

3540

257 0,69!

П р и н е ч а н н в. Соотноаение продукт!рвстворитель (1:3 ° 1i7 1:15) выбиралось исходя нв общего содериаиия воды в продукте.

1451 ворителем в пикнометре вместимостью

5 мл обеспечивает соотношение продукт:растворитель 1:7, Определение проводят аналогично. примеру l.

Пример 7. Навеска высушенно5

ro яблочного порошка составляет

0,3333 г, что при смешивании с растворителем в пикнометре вместимостью

5 мл обеспечивает соотношение продукт;растворитель 1:15. Определение проводят аналогично примеру 1.

Пример 8. Навеска муки пшеничной в/с составляет О,3333 га что при смешивании с растворителем в

При хранении сухих пищевых продуктов при определенных условиях возможен переход кристаллизационной воды в свободную (разрушение кристаллогидратов), что приводит к ускорению химических и биохимических процессов, часто вызывающих порчу продукта. ПоВтому определение изменения общего содержания кристаллиэационной воды в данном случае сигнализирует о начале протекания нежелательных процессов.

Кроме того, увеличение количества кристаллизационной воды (иммобилизация сВОбОДнои ВОДЫ В кристаллО гидраты} приводит к укрупнению крис таллов, что в дальнейшем сказывается на растворимости продукта и повышении связанных с этим энергозатрат.

596 пикнометре вместимостью 5 мл Обеспечивает соотношение продукт: раство— ритель 1: 15. Определение проводят аналогично примеру 1.

Пример 9. Навеска пищевой глюкозы составляет 0,3333 г, что при смешивании с растворителем в пикнометре вместимостью 5 мл обеспечивает соотношение продукт:растворитель

1:15. Определение проводят аналогично примеру 1.

В табл.4 представлены данные определения свободной и кристаллизас ционной вод по примерам 1-9.

Изменение содержания кристаллизационной воды также свидетельствует об изменении соотношения аномерных форм (альфа- и бета) различных веществ, которые в результате этих переходов уже не являются кристаллогидр ат ами. таким образом, общее /суммарно/ содержание кристаллиэационной воды в сухих пищевых продуктах является важным показателем изменений при их хр аненин.

Формул а иэ обр ет ения

Способ определения свободной и кристаллизационной вод в сухих пищевых продуктах, предусматривающий введение раствора в реактор, связы%70 15О + 4Ó +<+< УОА ль сг туна

Составитель Н.Абрамова

Техред А.Кравчук

Корректор С.Иекмар

Редактор Л.Веселовская

Заказ 7073/4? Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35,, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. 11роектная, 4

9 1 ванне воды с карбидом кальция с по-. лучением ацетилена, газохроматогра фический анализ и расчет содержания воды по калибровочному графику, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения способа и сокращения . расхода продукта, процессы введения раствора в реактор, связывание воды ,, с карбидом кальция с получением ацетилена, газохроматографический анализ ведут последовательно в два эта па, при этом на первом этапе навеску продукта предварительно растворяют в растворителе — абсолютно сухом диэтиловои эфире — с последующим нагреванием раствора до температуры кипения, охлаждением до 18-22 С и

451596 10 добавлением диэтилового эфира, а по калибровочному графику ведут расчет содержания свободной воды, перед

5 проведением второго этапа из продукта удаляют диэтиловый эфир, сушат осадок над безводным силикагелем и растворяют сухой осадок в растворителе - абсолютно сухом пиридине или

10 абсолютно сухом диметилформамидес последукицим нагреванием раствора до температуры кипения и охлаждением до 18-22 С, а по калибровочному rpa фику ведут расчет содержания кристал)Б лизационной воды, при этом соотношение продукта и растворителя на каждом этапе устанавливают равным от

1:3 до 1:15.