Способ определения паров молочной кислоты в аромате истинного раствора молока

Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ включает подготовку и отбор пробы, подготовку детектирующего устройства к работе, ввод пробы в ячейку, регистрацию аналитического сигнала. В качестве детектирующего устройства используют ячейку с пьезокварцевым резонатором, электроды которого предварительно модифицируют нанесением на них сорбента - раствор сульфосалициловой кислоты в ацетоне так, чтобы масса пленки после удаления растворителя в сушильном шкафу в течение 30 мин при 40°С составляла 10-20 мкг, пробу равновесной газовой фазы отбирают пластиковым шприцем из стеклянного бюкса и вводят в ячейку детектирования через герметичный затвор, регистрируют аналитический сигнал через каждые 5 с до установления равновесия в сорбционной системе, по разности F_пл - частоты колебаний пьезорезонатора, модифицированного пленкой сульфосалициловой кислоты, и F_c - частоты колебаний пьезорезонатора при сорбции паров молочной кислоты, рассчитывают отклик сенсора ΔF (Гц) - максимальное изменение частоты колебаний сенсора при сорбции, и строят градуировочный график зависимости ΔF от концентрации паров молочной кислоты в области малых значений (с, мг/м³), и вычисляют с - концентрацию молочной кислоты, по уравнению графика: ΔF=4,5·c. Изобретение позволяет исключить стадию подготовки пробы, увеличить число определений без замены сорбента и применения сложного и дорогостоящего оборудования. 2 табл.

 

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может использоваться для определения паров молочной кислоты в аромате истинного раствора молока с целью последующего применения для получения безалкогольных и алкогольных напитков.

Молочная кислота придает приятный кисловатый запах аромату истинного раствора молока - продукту ультрафильтрационного фракционирования творожной сыворотки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является анализ газовой фазы молочной кислоты в аромате творожной сыворотки методом газовой хроматографии [ГОСТ Р 51483-99. Масла растительные и жиры животные. Определение жирных кислот к их сумме], включающий подготовку и отбор пробы, подготовку хроматографической колонки к анализу, детектирование. В качестве стандартной смеси применяют смесь метиловых эфиров очищенных жирных кислот, в том числе промышленно изготовленные смеси. Раствор метиловых эфиров жирных кислот готовят по ГОСТ Р 51486-99.

Недостатками способа являются длительность подготовки пробы и хроматографической колонки к анализу, сложность и продолжительность анализа, высокая стоимость аппаратурного оформления, которое должно обслуживаться специально подготовленным персоналом.

Технической задачей изобретения является разработка способа определения паров молочной кислоты в аромате истинного раствора молока, характеризующийся ускорением анализа, исключающего стадию подготовки пробы, увеличивающего число определений без замены сорбента и применения сложного и дорогостоящего оборудования.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе определения паров молочной кислоты в аромате истинного раствора молока, включающем подготовку и отбор пробы, подготовку детектирующего устройства к работе, ввод пробы, регистрацию аналитического сигнала, новым является то, что в качестве детектирующего устройства используют ячейку с пьезокварцевым резонатором, электроды которого предварительно модифицируют нанесением на них сорбента (раствор сульфосалициловой кислоты в ацетоне) так, чтобы масса пленки после удаления растворителя в сушильном шкафу в течение 30 мин при 40°С составляла 10-20 мкг, пробу равновесной газовой фазы отбирают пластиковым шприцем из бюкса и вводят в ячейку детектирования через герметичный затвор, регистрируют аналитический сигнал через каждые 5 с до установления равновесия в сорбционной системе, по разности F_пл-F_c (F_пл - частота колебаний пьезорезонатора, модифицированного пленкой сульфосалициловой кислоты, F_c - частота колебаний пьезорезонатора при сорбции паров молочной кислоты) рассчитывают отклик сенсора ΔF, Гц (максимальное изменение частоты колебаний сенсора при сорбции) и строят градуировочный график зависимости ΔF от концентрации паров молочной кислоты в области малых значений. Содержание молочной кислоты в анализируемой пробе вычисляют по уравнению графика:

ΔF=4,5·с,

где ΔF - разность частот колебания модифицированных электродов пьезокварцевого резонатора, Гц; с - концентрация молочной кислоты, мг/м³.

Технический результат по предлагаемому изобретению заключается в разработке способа определения паров молочной кислоты в аромате истинного раствора молока, отличающегося ускорением анализа, позволяющего исключить стадию подготовки пробы, увеличить число определений без замены сорбента и применения сложного и дорогостоящего оборудования. Это достигается за счет модификации электродов пьезокварцевого резонатора пленкой сульфосалициловой кислоты, нанесенной из раствора в ацетоне и проявляющей сорбционное сродство к молочной кислоте. Нанесение на электроды пьезокварцевого резонатора пленки с массой сорбента 10-20 мкг способствует повышению чувствительности и снижению погрешности определения.

Способ осуществляется по следующей методике.

1) Пробоотбор. В бюкс предварительно помещают анализируемый истинный раствор молока, выдерживают при комнатной температуре в течение 5 мин, отбирают пластиковым шприцем равновесную газовую фазу истинного раствора молока в объеме 2 см³ и через герметичный затвор вводят в ячейку детектирования, содержащую пьезокварцевый резонатор, модифицированный раствором сульфосалициловой кислоты в ацетоне.

2) Подготовка пьезокварцевого резонатора. На алюминиевые электроды пьезокварцевого резонатора АТ-среза с собственной частотой колебаний 8-10 МГц микрошприцем наносят сорбент (раствор сульфосалициловой кислоты в ацетоне) так, чтобы после удаления растворителя в сушильном шкафу в течение 30 мин при 40°С масса пленки модификатора составляла 10-20 мкг.

3) Определение паров молочной кислоты. Модифицированный пьезокварцевый резонатор помещают в ячейку детектирования с инжекторным вводом пробы. Затем в нее шприцем отбирают определенный объем анализируемой пробы. Строят градуировочный график зависимости ΔF от концентрации паров молочной кислоты в области малых значений (с, мг/м³). Для этого готовят серию стандартных растворов молочной кислоты с известными концентрациями. Сигналы регистрируют каждые 5 с до установления равновесия в сорбционной системе. По разности F_пл-F_c (F_пл - частота колебаний пьезорезонатора, модифицированного пленкой сульфосалициловой кислоты, F_c - частота колебаний пьезорезонатора при сорбции паров молочной кислоты) рассчитывают отклик сенсора ΔF, Гц (максимальное изменение частоты колебаний сенсора при сорбции). Методом наименьших квадратов получают уравнение графика:

ΔF=4,5·c.

Далее, согласно п.1, подготавливают анализируемую пробу истинного раствора молока и рассчитывают отклик сенсора ΔF, Гц. Содержание молочной кислоты вычисляют по уравнению графика.

После измерения регенерируют ячейку и пленочное покрытие продувкой системы осушенным лабораторным воздухом.

Продолжительность анализа с пробоотбором по полной схеме, включающей модификацию электродов пьезокварцевого резонатора и последующую регенерацию ячейки детектирования, составляет 50 мин.

Время, необходимое для восстановления сорбента, 10 мин.

Погрешность определения паров молочной кислоты в аромате истинного раствора молока ±10%.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Пластиковым шприцем из стеклянного бюкса, закрытого полупроницаемой крышкой, отбирают пробу равновесной газовой фазы истинного раствора молока.

На алюминиевые электроды пьезокварцевого резонатора АТ-среза с собственной частотой колебаний 8-10 МГц микрошприцем наносят сорбент (раствор сульфосалициловой кислоты в ацетоне) так, чтобы после удаления растворителя в сушильном шкафу в течение 30 мин при 40°С масса пленки модификатора составляла 10 мкг. Затем модифицированный пьезокварцевый резонатор помещают в ячейку детектирования с инжекторным вводом пробы, выдерживают в течение 5 мин для установления нулевого сигнала, вводят шприцем анализируемую пробу в объеме 2 см³ и фиксируют отклик пьезокварцевого резонатора. Сигналы регистрируют каждые 5 с до установления равновесия в сорбционной системе. По разности F_пл-F_c

(F_пл - частота колебаний пьезорезонатора, модифицированного пленкой сульфосалициловой кислоты, F_c - частота колебаний пьезорезонатора при сорбции паров молочной кислоты) рассчитывают отклик сенсора ΔF, Гц (максимальное изменение частоты колебаний сенсора при сорбции). Содержание молочной кислоты в анализируемой пробе вычисляют по уравнению градуировочного графика ΔF=4,5·с. Способ осуществим.

После каждого измерения ячейку детектирования и пленочное покрытие регенерируют продувкой системы осушенным лабораторным воздухом.

Продолжительность анализа с пробоотбором по полной схеме, включающей модификацию электродов пьезокварцевого резонатора и последующую регенерацию ячейки детектирования, составляет 50 мин.

Время, необходимое для восстановления сорбента, 10 мин.

Погрешность определения паров молочной кислоты в истинном растворе молока ±10%.

Пример 2.

Пробоотбор осуществляют аналогично примеру 1.

На алюминиевые электроды пьезокварцевого резонатора АТ-среза с собственной частотой колебаний 8-10 МГц микрошприцем наносят сорбент (раствор сульфосалициловой кислоты в ацетоне) так, чтобы после удаления растворителя в сушильном шкафу в течение 30 мин при 40°С масса пленки модификатора составляла 20 мкг.Далее анализируют, как указано в примере 1. Способ осуществим. Примеры 1 и 2 с приведенными соответствующими данными представлены в табл.1.

Как видно из примеров 1 и 2, положительный эффект по предлагаемому способу достигается при массе пленки сульфосалициловой кислоты в ацетоне после сушки 10-20 мкг. При увеличении массы пленки сорбента способ неосуществим, так как отклик модифицированного пьезокварцевого электрода находится на уровне шумов, при уменьшении массы пленки снижается вследствие затухания колебаний, возрастает погрешность определения. Применение других растворителей (например, хлороформа) невозможно вследствие плохой растворимости в них сульфосалициловой кислоты. Применение других модификаторов (например, β-нафтола, рибонуклеиновой кислоты) не позволяет определить пары молочной кислоты в аромате истинного раствора молока.

Таким образом, предлагаемый способ определения паров молочной кислоты в аромате истинного раствора молока позволяет (табл.2):

1) исключить стадию подготовки пробы;

2) сократить время анализа со 120 мин до 50 мин;

3) увеличить число определений без замены сорбентов со 150 до 200;

4) исключить применение сложного и дорогостоящего оборудования.

Таблица 2. Сравнение прототипа и предлагаемого способа
Параметр	Прототип	Предлагаемый способ
Пробоподготовка	необходима	исключена
Продолжительность анализа, мин	90-120	50
Число анализов без замены сорбента	100-150	Не менее 200

Способ определения паров молочной кислоты в аромате истинного раствора молока, включающий подготовку и отбор пробы, подготовку детектирующего устройства к работе, ввод пробы в ячейку, регистрацию аналитического сигнала, отличающийся тем, что в качестве детектирующего устройства используют ячейку с пьезокварцевым резонатором, электроды которого предварительно модифицируют нанесением на них сорбента - раствор сульфосалициловой кислоты в ацетоне так, чтобы масса пленки после удаления растворителя в сушильном шкафу в течение 30 мин при 40°С составляла 10-20 мкг, пробу равновесной газовой фазы отбирают пластиковым шприцем из стеклянного бюкса и вводят в ячейку детектирования через герметичный затвор, регистрируют аналитический сигнал через каждые 5 с до установления равновесия в сорбционной системе, по разности F_пл-F_c,
где F_пл - частота колебаний пьезорезонатора, модифицированного пленкой сульфосалициловой кислоты,
F_c - частота колебаний пьезорезонатора при сорбции паров молочной кислоты, рассчитывают отклик сенсора ΔF (Гц) - максимальное изменение частоты колебаний сенсора при сорбции,
и строят градуировочный график зависимости ΔF от концентрации паров молочной кислоты в области малых значений (с, мг/м³), при этом содержание молочной кислоты в анализируемой пробе вычисляют по уравнению графика:
ΔF=4,5·c,
где ΔF - разность частот колебания модифицированных электродов пьезокварцевого резонатора, Гц;
с - концентрация молочной кислоты, мг/м³.