1

ANALIZE FIZICO – CHIMICE SPECIFICE INDUSTRIEI ALIMENTAREEXTRACTIVE

ANALIZA FIZICO – CHIMICĂ A SFECLEI DE ZAHĂR

1.Determinarea continutului de zahar polarizabil :Principiul determinarii : se aplica metoda digestiei care consta in extragerea zaharului din sfeclamaruntita, cu ajutorul apei calde ( 75 - 80º C ).Determinarea concentratiei de zahar a extractului se face cu ajutorul zaharimetrului. Se iau in analiza26 g produs si se foloseste un tub polarimetric de 200 mm.Modul de lucru : Sfecla de zahar ---- taiere---- maruntire---- terci de sfecla---- omogenizare---- cantarire( 26g )---- transvazare cantitativa( apa distilata 75 - 80ºC )---- limpezire ( defecare , acetat bazic deplumb – 7cm³ )---- incalzire ( 75 - 80ºC )---- agitare ( din 5 in 5 minute )---- completare aproape desemn ( balon cotat- apa distilata 75-80ºC )---- spargerea spumei ( eter 1-2 pic. )---- racire 20ºC----completare la semn ( apa distilata - 20ºC )---- omogenizare ---- filtrare ---- limpezire( acid acetic diluat– 2 pic.) ---- filtrat limpede ---- umplere tub polarimetric ( tub polarimetric 400 mm ) ---- citirearezultatului ( zaharimetru ).

ANALIZA SUCULUI NORMAL

Sucul normal se obtine prin presarea terciului de sfecla. Pentru aceasta terciul circa 1 kg seinfasoara intr-o panza alba, curata si uscata si se preseaza la o presa de laborator. Sucul care trece prinpanza se colecteaza intr-un pahar curat si uscat si se pastreaza la rece pana la efectuarea analizelor.1.Puritatea sucului normal se calculeaza cu formula :

100xB

PQ ,

in care : Q reprezinta puritatea sucului ;P – polarizatia sucului ( zahar polarizabil , in % ) ;Bx – Brixul ( substanta uscata aparenta , in % ).

2

ANALIZA APEI

Pentru operatia de difuzie se foloseste apa de la condensatorul barometric, apa de condensatie siapa de la retea. Pentru aceasta apa, principala conditie care se impune este aceea de a avea un pHcuprins intre 5,8 – 6,2 pentru a se evita solubilizarea substantelor pectice.

Determinarea pH – ului se face cu hartie indicatoare de pH sau pe cale potentiometrica ( pH-metru echipat cu un electrod de calomel- electrod de referinta si un electrod de sticla- electrodul demasurare ).Cand se foloseste hartie indicatoare, se alege hartia corespunzatoare pentru domeniul de pH respectiv,se introduce in proba de analizat , se tine 3s, se scoate si dupa 30s, in care timp se stabilizeaza culoarea.Se compara cu scara de pH a trusei de hartie.

ANALIZA ZEMII DE DIFUZIE

a) Aciditatea zemii de difuzie este data de acizii organic ice se extrag o data cu zaharul din sfecla.Determinarea aciditatii se face prin titrare cu o solutie de NaOH si se exprima in procente de

CaO. Pentru ca aciditatea sa se exprime in acest fel, determinarea, se efectueaza cu o solutie de NaOHn /28.

Modul de lucru. 25 cm³ zeama se introduc intr-o capsula mare de portelan, se dilueaza cu apaneutrala proaspat preparata si se titreaza cu solutia de hidroxid n /28. Sfarsitul reactiei se constata cu ohartie de fenolftaleina pe care se picura solutia de analizat. Cand apare o coloratie roz in jurul picaturii,titrarea este terminata.

Calculul aciditatii. Daca titrarea s-a facut cu solutie de NaOH n/28 – la fiecare cm³ de solutiecorespund 0,001 g CaO, deci :

CaO ( % ) = 4·V·0,001b) Determinarea pH-ului se face, rapid, cu ajutorul hartiei indicatoare de pH sau mai precis,potentiometric.

ANALIZA PUDREI DE CACAO

1.Determinarea finetii : - 100 g pudra de cacao se cantaresc cu precizie de 0,01g si se cern prin sita cutesatura de sarma 9 STAS 1077 – 67.

Cernerea se poate efectua manual sau mecanic. In cazul cernerii manuale, durata cernerii este de6 minute, cu circa 80 pana la 100 miscari de du-te vina pe minut, schimbandu-se sensul miscarii lafiecare 2 minute.

In cazul cernerii mecanice, durata va fi de 3 minute, iar turatia de 120 rot./min. Se cantareste cuprecizie de 0,01g reziduul de pe sita a carui masa reprezinta rezultatul determinarii, exprimat in %.

3

DETERMINAREA CONTINUTULUI DE ZAHARURI – prezentare generala

Determinarea zaharurilor prin metode fizice : a) Dozarea zaharurilor cu ajutorul areometrelor( zaharometre )consta in determinarea directa a cantitatii de zaharoza, din solutiile pure, exprimata ingrade sau in g/100g la temperature la care este gradat aparatul. Se folosesc zaharometre Balling sizaharometre Brix la 17,5ºC sau 20ºC.Un grad zaharometric Balling sau Brix corespunde la 1 g de zaharoza in 100 g solutie.b) Dozarea refractometrica a zaharurilor, bazata pe determinarea indicelui de refractie, este cel maiutilizat in productie dar numai pentru o gama limitata de produse, deoarece indicele de refractie esteinfluentat de compozitia chimica complexa a acestora.c) Determinarea polarimetrica a zaharurilor se bazeaza pe proprietatile optice active ale acestora,putand devia planul de polarizare a luminii care strabate solutia, spre dreapta sau spre stanga, cu unanumit unghi, care depinde de natura, concentratia si grosimea stratului de solutie. Examinarea se facela 20ºC si in lumina monocromatica de sodiu.Aparatele folosite sunt polarimetrul si zaharimetrul.

Polarimetrul este un aparat optic alcatuit din doua parti principale : polarizorul si analizorul,montati la capetele unui tub in care se introduce substanta de analizat. Polarizorul este orientat spresursa de lumina si are rolul de a transforma lumina normala in lumina polarizata, iar analizorul princare se priveste si care permite analiza imaginii se poate roti la dreapta sau la stanga cu un surubmicrometric. Solutia de cercetat se introduce intr-un tub polarimetric din portelan sau sticla, cu olungime determinata de 200 mm sau 100 mm.

Zaharimetrul este un polarimetru special gradat incat permite citirea directa in procente, acontinutului de zaharoza dintr-o substanta solida sau dintr-o solutie. Zaharimetrul este etalonat pentru oanumita cantitate de substanta solida sau solutie, numita masa normala. Pentru majoritateazaharimetrelor masa normala este de 26 g.Exemplu : 1º zaharimetric = 0,26 g zaharoza in 100 ml solutie.

Figura 1. Polarimetru

4

DETERMINAREA CONŢINUTULUI DE SUBSTANŢĂ USCATĂ – prezentare generală

Substanţa uscată reprezintă totalitatea substanţelor care rămân după evaporarea apei din produs.Metodele de determinare a conţinutului de substanţă uscată : prin cântărire, prin determinarea indiceluide refracţie, prin determinarea densităţii.

Determinarea conţinutului de substanţă uscată refractometric.

Principiul metodei:Metoda refractometrică se bazează pe proprietatea substanţelor transparente de a devia raza de

lumină care le străbate.Gradul de deviere este specific fiecărei substanţe şi este caracterizat prinindicele de refracţie n.Indicele de refracţie variază în funcţie de concentraţia soluţiei.În cazul soluţiilorpure, indicele de refracţie indică exact concentraţia soluţiei analizate.Dacă soluţiile conţin amestecuri,valorile obţinute indică doar aproximativ concentraţia.

Materiale şi aparatură folosite:

Refractometru portabil, termometru, pipetă de sticlă ;

Mod de lucruCalibrarea1 Se deschide capacul prismei2 Se pun 1-2 picături din apă distilată pe prisma inferioară,utilizând o pipetă3 Se închide prisma superioară (capacul prismei)4 Se ţine refractometrul cu partea frontală către o sursă de lumină (naturală sau artificială)5 Se priveşte prin ocular şi se roteşte inelul de compensare spre stânga sau spre dreapta până

când se obţine o imagine clară.6 Linia de demarcaţie dintre zona luminoasă şi cea întunecată trebuie să coincidă cu intersecţia

diagonalelor.Linia de demaraţie dintre zona luminoasă şi cea întunecată indică valoarea concentraţiei însubstanţă uscată solubilă, în % şi trebuie să fie 0 pentru apa distilată.

7 Dacă există o deviaţie faţă de această valoare, se parcurg următorii paşi (la temperatura de200C)

a) se stabileşte piuliţa de fixare a şurubului de calibrareb) se roteşte şurubul de calibrare pentru a ridica sau coborâ scalac) se strânge piuliţa de fixare a şurubului de calibrareMăsurareaÎn cazul produselor proaspete,porţiuni mici din acestea se pun în presa de mână şi se storc până

se obţine suc.Apoi, se parcurg primele etape de mai sus, folosind în locul apei distilate proba deanalizat şi se continuă astfel:

8 Se citeşte pe linia de demaraţie dintre zona luminoasă şi cea întunecoasă valoarea în procentesau în grade Oechde.Aceasta trebuie să coincidă cu intersecţia diagonalelor.

9 După folosire, se curăţă cu mare atenţie prisma şi capacul prismei cu o cârpă moale înmuiatăîn apă sau alcool.

Corecţia rezultatelorRefractometrul de mână Zeiss poate fi folosit fără a se corecta rezultatele la temperatura de 20

0C.Dacă atunci când se efectuează citirea, temperatura nu este de 20 0C, se poate aplica corecţia

conform relaţiei :

5

Grade refractometrice = R ± 0,07 ·tunde :R – numărul de grade refractometrice citite, în º Brix ;t – diferenţa dintre temperatura citită la termometru şi cea prescrisă, în ºC.

Aparatul se compune din: -prisma inferioară, capacul prismei, piesa de focalizare, şurubul decalibrare, piuliţă de fixare a şurubului de calibrare.

Figura 2. Refractometru portabil

DETERMINAREA ACIDITĂŢII – prezentare generală

Aciditatea naturala a materiei prime din industria extractiva este diferita pentru fiecarecategorie de produs si o crestere a acesteia indica interventia agentilor de descompunere, in primul randal celor microbieni.

Acicitatea se poate exprima prin concentratia de acid ( aciditate totala) si prin pH (aciditatereala sau actuala ).

Pentru determinarea aciditatii titrabile se intrebuinteaza metode bazate pe titrarea directa a unuivolum determinat din lichidul de analizat, folosind o solutie alcalina titrata pana la reactie neutra,stabilita cu ajutorul indicatorilor acidobazici ( fenolftaleina, turnesol, metiloranj, rosu de fenol ).

Aciditatea se poate exprima in procente, adica in grame de acid anorganic sau organic, alesconventional, conform indicatiilor din standard respectiv la 100 ml sau 100 g produs. Indicele deaciditate reprezinta cantitatea de hidroxid de potasiu, in mg, necesara pentru a neutraliza acizii grasiliberi dintr-un gram de produs. Exprimarea aciditatii in grade Thorner se face la lapte si produselactate, care reprezinta volumul in ml de hidroxid de sodium, 0,1 n, necesar pentru neutralizareaaciditatii din 100 ml lapte sau 100 g produse lactate.

6

Figura 3. Biuretă folosită la titrare

DETERMINAREA CONŢINUTULUI DE SUBSTANŢE GRASE – prezentare generală

Substantele grase de pot determina prin diferite metode ; majoritatea se bazeaza pe proprietateagrasimilor de a se dizolva in solventi organici (eter etilic, eter de petrol, toluen, benzene ).a) Metoda de extractie cel mai des utilizata este metoda Soxhlet.Produsul (ulei) este extras intr-unaparat de extractie prin trecerea dizolvantului peste produs timp de 6-8 ore.Apoi se elimina dizolvantuldin miscela obtinuta prin distilare. Reziduul se usuca la etuva si reprezinta cantitatea de substante grasedin proba.b) Determinarea uleiului din semintele oleaginoase se face prin metode densimetrice. Metoda consta inextragerea rapida a grasimii cu un dizolvant greu volatile, avand densitatea diferita de a uleiului. Sedetermina densitatea miscelei obtinute si in functie de aceasta,continutul de grasime.c) Determinarea refractometrica a substantelor grase se bazeaza pe extragerea grasimii cu undizolvant cu indice de refractie ridicat. Prin citirea indicelui de refractie a miscelei si cunoscandindicele de refractie a uleiului si dizolvantului, se poate determina continutul in ulei al probei.d) Determinarea substantelor grase prin centrifugare se bazeaza pe hidroliza substantelor proteice printratare cu acid sulfuric concentrat si separarea grasimii prin centrifugare, operatie ajutata de alcoolulamilic.

7

Figura 4.Aparatul Soxhlet : balon cu fundul rotund, extractor, refrigerent.

Etape de lucru : se cântăresc 5….10 g material cu precizie de 0,01 g, se trec cantitativ într-un mojar de porţelan,

se introduc circa 5 g nisip şi se omogenizează ; materialul mojarat se trece cu o spatulă într-un cartuş de extracţie ; se închide cartuşul cu un tampon de vată curată şi se introduce în extractorul aparatului Soxhlet balonul, în prealabil uscat la etuvă până la masă constantă, se conectează la extractorul

aparatului şi se toarnă solvent în extractor până când se produce sifonarea ; se lasă să sifonezecomplet şi se mai adaugă încă circa 50 ml solvent ; se asamblează întreaga instalaţie şi seplasează pe baia de apă ; temperatura băii se reglează astfel încât să se producă 8…10 sifonări.

timpul de extracţie ( ore min. ) depinde de materialul care se examinează :1. pentru seminţe şi miez de seminţe oleaginoase ( exclusiv ricin şi soia ) : etapa I – 7 ; etapa II – 22. pentru seminţe şi miez de seminţe de ricin : etapa I – 16 ; etapa II – 3 ;3. pentru brochen, şrot, soia : etapa I – 6 ; etapa II – 2. după trecerea timpului total de extracţie, se îndepărtează cartuşul şi se colectează solventul

evaporat în extractorul aparatului ; miscela obţinută trebuie să fie limpede şi fără impurităţi ; balonul cu ulei se mai ţine circa 15 min. în poziţie înclinată pe baia de apă ( până când pe gâtul

balonului nu mai apar picături de solvent ) şi apoi se usucă la etuvă la 105 ºC timp de 30 min. ;se răceşte 1 oră în exicator şi se cântăreşte ; se repetă operaţiile de uscare şi cântărire până lamasă constantă.

% Ulei ( raportat la materialul cu umditatea la care s-a făcut cântărirea probei )

= 1003

12

mmm

,

în care : m1 – masa balonului gol, în g ;m2 – masa balonului cu ulei extras, în g ;m3 – masa probei supuse analizei, în g.

8

% Ulei ( A ) ( raportat la substanţa uscată ) = 100100

100

3

12 Um

mm,

în care : U – conţinutul de apă al materialului măcinat.

% Ulei ( raportat la materialul cu umditatea dinaintea măcinării sau la o umiditate

oarecare U ) = AU

1001 ,

în care : U – umiditatea la care se face raportarea conţinutului de grăsime, în % ;A – conţinutul de ulei raportat la substanţa uscată, în %.

Ca rezultat se ia media aritmetică a două determinări paralele care nu diferă între ele cu mai mult de :0,4 în cazul materialelor cu un conţinut de ulei peste 25 % ;0,2 în cazul materialelor cu un conţinut de ulei între 2 % şi 25 % ;0,1 în cazul materialelor cu un conţinut de ulei sub 2 % .

DETERMINAREA CONŢINUTULUI DE APĂ LA SEMINŢELE OLEAGINOASE – prezentaregenerală

Metodele de determinare a conţinutului de apă pot fi grupate : directe, indirecte.Prin metode directe se determină conţinutul de apă propriu-zis, pe când prin metodele indirecte sedetermină substanţa uscată, iar conţinutul în umiditate este calculat prin diferenţa dintre proba deprodus cântărită înainte de uscare şi masa substanţei uscate.

Figura 5. Etuvă electrică termoreglabilă

9

EXAMENUL SENZORIAL AL SEMINŢELOR OLEAGINOASE

Principiul metodei.

Se determină pierderea de masă prin încălzire la 130 ºC.

Materiale şi aparatură folosite:

Proba de seminţe, balanţa tehnică (balanţă analitică), trusă de greutăţi, fiolă de cântărire (depreferinţă din aluminiu, cu diametrul de 5-6 cm şi o înălţime de 3 cm), exsicator, cleşte metalic,etuvă

Modul de lucru.

ETAPE:

1.Proba de seminţe pregătită2. În fiolă de cântărire, cu capac, tarată în prealabil (având nisip în interior)3. cca. 5 g seminţe cântărite la balanţa tehnică (doar în caz de litigiu se cântăresc cu balanţaanalitică)4.Uscare la etuvă 1 oră la 130 ºC (fiola este descoperită)5.Răcire în exsicator 30-60 minute (fiola este acoperită)6.Cântărirea fiolei cu probă după uscare şi răcireObs. Etuva este în prealabil încălzită la 140 - 145º C.În caz de litigiu, cântăririle se fac cu o precizie de 0,001 g. Se efectuează în paralel douădeterminări.

Formula de calcul.

Umiditatea se exprimă n procente şi se calculează cu formula:

Umiditatea [%] =

în care: m1 = masa fiolei cu proba de seminţe, înainte de uscare, în g;m2 = masa fiolei cu proba de seminţe, după uscare, în g;m0 = masa fiolei goale, în g.Rezultatul se calculează cu două zecimale şi se rotunjeşte la o zecimală.

Interpretarea rezultatelor.

Ca rezultat se ia media aritmetică a celor două determinări efectuate în paralel. Diferenţa dintrerezultatele a două determinări paralele, efectuate de acelaşi operator în cadrul aceluiaşi laborator,trebuie să nu depăşească 0,5 g apă la 100 g probă de seminţe.

10

Umiditatea seminţelor oleaginoase se poate determina prin două metode:

metoda conductometrică (electrometrică) - cu ajutorul umidometrului (este o metodăfoarte rapidă)

metoda prin uscare - la etuvă (prin ea se obţin rezultatele cele mai exacte, fiindrecomandată ca metodă de control în caz de litigiu)

Principiul metodei.

Metoda conductometrică: constă în modificarea conductibilităţii aparatului (umidometrului)prin introducerea probei, deoarece rezistenţa electrică a materialelor solide este invers proporţională cuumiditatea acestora.

Materiale şi aparatură folosite:

proba de seminţe, umidometru "Electronica tip T1", trusa de greutăţi a umidometrului,termometru;

Modul de lucru.

1. Metoda conductometrică

Umidometrul electronic este un aparat portabil, alimentat cu baterii.Pentru a efectua măsurători corecte, aparatul trebuie aşezat pe o suprafaţă orizontală şi reglat.Reglarea balanţei dozatorului. Se atârnă de cârligul dozatorului cupela (12) şi o greutate de 40g, iar încentrul cupelei se pune greutatea de 100g. Dacă dozatorul este bine reglat, acul lui trebuie să segăsească în dreptul reperului de echilibru de la jumătatea scalei (e). Pentru reglare se roteşte ocontragreutate (grosieră sau fină), slăbind contrapiesa care se găseşte în spatele aparatului.

Etapele modului de lucru sunt :

11

Reglarea punctului de zero al aparatului.

Apăsând pe butonul de evacuare (10) se verifică dacă aparatul este golit de seminţe.Se roteşte butonul central (1) pentru aducerea indicatorului (14) cu linia de citire (c) în dreptulreperului (r). Se apasă apoi pe butonul de măsurare (2).

Determinarea umidităţii.

Proba cântărită se trece din cupelă în pâlnia (7)şi se apasă până la refuz butonul de încărcare (8),pentru ca întreaga cantitate de seminţe să cadă în traductorul aparatului. Pentru citirea umidităţii seroteşte butonul central (1), se aduce indicatorul (14) aproximativ la mijlocul scării şi se apasă pebutonul de măsurare (2). Acul (15) instrumentului de măsurare va devia; atunci se roteşte butonulcentral pentru a readuce acul la reperul zero.

În această situaţie, în dreptul liniei de citire a indicatorului, pe scara corespunzătoare produsuluianalizat, se poate citi umiditatea.

12

Evacuarea probei din aparat.

La sfârşitul determinării se apasă pe butonul de evacuare (10), seminţele cad în sertarul (13) care sescoate şi se goleşte.

Părţile componente ale umidometrului "Electronica tip T1"( figura 6 ) sunt:1. - buton central2. - butonul "MĂSURARE"3. - opritori pentru scările de citire4. - scări metalice de citire5. - butonul "CONTROL"6. - carcasa metalică a aparatului7. - plnie; 8. - buton de ncărcare9. - dozatorul (balanţa)10. - buton de evacuare11. - buton "REGLAJ ZERO"12. - cupelă ; 13. - sertar14. - indicator 15. - instrumentul de măsură16. - capac; 17. - contrapiesă 18. - contragreutate; 19. - locaş20. - bateriia. - acul indicator al instrumentului de măsurăb. - limitele scalei instrumentului de măsurăc. - linie de citiree. - reperul de echilibru de pe placa dozatoruluir. - reperul "reglare de pe scară"

Corecţia de temperatură

Determinarea umidităţii trebuie să se facă la otemperatură de 20ºC. Dacă temperatura seminţelor diferă (este între 10ºC şi 30ºC), se aplică o corecţiede ± 0,1% pentru fiecare grad în plus sau în minus faţă de 20ºC, valoare care se adună în cazultemperaturilor inferioare şi se scade în cazul temperaturilor superioare valorii de 20ºC.

Astfel : U20ºC = UtºC ± 0,1 · t ( % ) unde :

UtºC - umiditatea seminţelor citită pe scara umidometrului, la temperatura tt - diferenţa de temperatură .

13

DETERMINAREA Ph –ului LA SFECLA DE ZAHĂR – prezentare generală

pH – ul se defineşte ca fiind logaritmul cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogendintr-o soluţie sau logaritmul numărului de ml de apă în care se găseşte un atom gram de hidrogen înstare de ion.

Determinarea pH-ului se face prin metode colorimetrice şi metode electrometrice (potenţiometrice ).

Figura 7 . Hârtie indicatoare de pH Figura 8 . pH - metre

14

DETERMINAREA CENUŞII ( CONŢINUT ÎN SUBSTANŢE MINERALE ) LA SFECLA DEZAHĂR – prezentare generală

Conţinutul în cenuşă reprezintă un indice calitativ important pentru sfeclă. Determinarea se faceprin calcinarea produsului şi se dozează cenuşa rămasă care este formată din oxizii diferitelor elementeexistente în sfeclă.

Figura 9 . Cuptor de calcinare