metode spectrofotometrice de analiza a produselor alimentare

Mod. Coala N.Document Semnat Data

A efectuat

A verificat

Rata Ion Litera Coala Coli

Mija Nina.Consultant

Metode spectrofotometrice de analiza a produselor

alimentareUTM FTMIAGr. TAP-063

Aprobat

Contr.norm.

Tema: Metode spectrofotometrice de analiza a produselor alimentare

Principii de analiza spectroscopie

1.1 Notiuni spectroscopie…………………………………………………………..

1.2 Metode optice de analiza……………………………………………………….

1.3 Spectroscopie de absorbtie molecular…………………………………………..

1.4 Analiza spectrofotometrica calitativa si cantitativa.............................................

Tehnica, instalatie de laborator

2.1 Schema de principiu a unui fotometru...................................................................

2.2 Surse de lumina......................................................................................................

2.3 Tipuri de fotometrie...............................................................................................

2.4 Metode,indici tehnici de exploatare......................................................................

Metode de analiza

3.1 Metoda de determinare a zaharului cu acid picric.................................................

3.2 Metoda de determinare a ferului in albus de ou....................................................

3.3 Metoda de determinare a fosfstilor in albus de ou................................................

Proiect de an

Pag.

Mod Coala N. Document Semnat Data

Principii de analiza spectroscopie

1.1 Notiuni spectroscopie

Spectroscopia este o denumire generica data unei clase de procedee si tehnici experimentale

prin care urmareste si se cuantifica efectul absorbtiei sau emisiei de energie de catre o proba

supusa analizei chimice calitative si/sau cantitative. La folosirea spectroscopiei in analiza chimica

calitativa. Scopul spectroscopiei este acela ca dintr-un spectru sa se obtina informatii despre proba

analizata precum: structura interna, compozitie, dinamica. Spectrofotometria este o ramura a

spectroscopiei molecular ce se ocupa cu analiza calitativa si cantitativa a spectrelor de absorbtie in

domeniul UV-VIS a substantelor organice sau anorganice in stare lichida.din cauza ca in

domeniul UV-VIS nu toate substantele sau elementele chimice au spectre de absorbtie cu maxime

clare analiza calitativa nu este atit de reprezentativa ca cea cantitativa. Un spectrofotometru sau un

colorimetru utilizeaza transmiterea luminii printr-o solutie pentru determinarea concentratiei unui

solut in solutia respectiva. Radiatia ectromagnetica emisa intr-un spectru electromagnetic este

desfacuta prin refractie pe o prisma sau pe o retea de difractie Tn scopul evidentierii precise a

lungimilor de unda specifice diferitelor elemente, ioni, radicali sau molecule. La folosirea

spectroscopiei in analiza chimica calitativa se realizeaza corelarea lungimilor de unda a spectrelor

obtinute cu spectre etalon. La analiza chimica cantitativa se foloseste dependenta dintre

intensitatea emisiilor spectrale specifice si concentratia elementelor sau substantelor din compusi

sau amestecuri de compusi.

Clasificarea metodelor spectroscopice:

1. Spectroscopie atomică

Spectroscopie atomică de absorbţie (AAS/OAS)

Spectroscopie de atomică de emisie (AES/OES)

Spectroscopie de atomică de fluorescentă (AFS)

Spectroscopie electronică

Spectroscopie Rontgen (XRS)

2. Spectroscopie moleculară Spectroscopie în e masă (MS)

4. Spectroultraviolet-vizibil (UV/Vis)

3. Spectroscopie dscopie de timp ultrascurt

5. Spectroscopie Laser

6. Spectroelectrochimie

7. Astrospectroscopie

Proiect de an

Pag.


1.2 Metode optice de analiza

Lumina reprezintă partea vizibilă a spectrului de radiaţie electromagnetică. La iradierea unui

corp soluţie sau gaz cu radiaţie luminoasă aceasta suferă o serie de fenomene specifice de reflexie,

absorbţie, difuzie, refracţie, etc., Intensităţile radiaţiilor ce rezultă ca urmare a acestor fenomene

sînt legate prin relaţia:

Lo=Lr+Labs+L+Ld

unde:

Io- radiaţia incidenţă

labs-radiaţia absorbită

Ir- radiaţia reflectată

Ld- radiaţia difuzată

l-radiaţia transmisă.

Radiaţia transmisă include şi radiaţia refractată , radiaţie care are un unghi mai mare decît unghiul

dintre radiaţia incidenţă şi radiaţia transmisă nerefractată dar mai mic decît unghiul dintre radiaţia

incidenţă şi radiaţia difuzată. Reflexia poate fi totală , parţială sau inexistentă. Un corp care

reflectă total lumina albă apare opac şi de culoare albă. Dacă un corp reflectă parţial lumina albă

acesta apare colorat în culoarea complementară culorii absorbite. Dacă un corp nu reflectă lumina

(aceasta este total absorbită) corpul apare de culoare neagră şi este opac. O soluţie are o anumită

culoare pentru că lasă să treacă (transmite) această culoare şi absoarbe în schimb culoarea

complementară . De exemplu percepem o soluţie de culoare roşie deoarece soluţia absoarbe

culoarea verde şi transmite culoarea complementară (cea roşie) . Pentru a măsura absorbţia unei

soluţii roşii în vederea determinării concentraţiei , cuva cu soluţie trebuie iradiată cu culoare verde

cu lungimea de undă de 490 şi 580 nm. în tabelul de mai jos sînt prezentate culorile spectrale ale

luminii albe şi culorile complementare corespunzătoare.

Tabel .1. Culori spectrale corespunzatoare lungimilor de unda

Proiect de an

Pag.


Tabel.2. clasificarea metode de analiza optica

1.3 Spectroscopia de absorbtie moleculara

Spectrometria de absorbţie moleculara are aplicaţii atit în analiza calitativa şi în cea cantitativa.

Se iradiază proba de analizat cu radiaţii de lungimi de unda dorite de exemplu în domenul UV-

VIS) şi se înregistrează spectrul de absorbţie ( intensitatea radiaţiei în funcţie de lungimea de unda

, (în infraroşu în funcţie de numărul de undă sau frecvenţă ). Cu spectrul înregistrat şi cu ajutorul

unor atlase spectrale se identifică specile moleculare care se regăsesc în dreptul unei anumte

lungimi de undă specifice. La aparatele moderne echipate cu tehnică de calcul şi soft specific

identificarea se face automat. Spectrometria în infrarosu foloseşte la ora actuală pe larg

identficarea automată a specilor chimice. La analiza cantitatvă se determină concentraţia unei

anumite specii chimice pe baza corespondenţei acesteia cu intensitatea radiatei absorbite din

radiaţia incidentă cu lungimea de undă specifică acelei specii moleculare.

Spectrometria moleculară se poate aplica speciilor chimice în stare de agregare lichidă gazoasă sau

solida. La analiza în stare lichidă pe fotodetector cade o cantitate de radiaţie monocromatice

specifică ce reprezintă diferenţa dintre cantitatea iniţială a radiaţiei şi cantitatea radiaţiei absorbite

de probă, cea din urmă fiind proporţională cu concentraţia. Analiza gazelor presupune închidere

unui volum constant de gaz într-o celulă specială şi fotometrarea acesteia. Spre deosebire de

lichide concentratia stabilită la analiza cantitativă a gazelor este puternic dependenta de presiune şi

de temperatură , de asemenea dată fiind distanta mare intre molecule pentru ca metoda să prezinte

sensibilitate suficient de buna, cuvele au lungimi mari care pot ajunge la valori de ordinul zecilor

de centimetrii. Din motivele enumerate mai sus analiza spectrofotometrică a gazelor se efectuează

de regulă numai sub forma analizei calitative. Atunci cînd şi analiza cantitativă este totusi strict

necesara se poate alege soluţia barbotării gazelor printr-un mediu chimic lichid a cărui compoziţie

este astfel stiblită încît specie sale chmice să dea reacţii de culoare cu gazele barbotate. La

spectrofotometria solidelor este analizată cantitatea de radiaţie reflectată de proba solidă supusă

Proiect de an

Pag.


analizei din cantitatea radiaţiei policromatice incidente va lipsi o cantitatea proporţională cu

concentratiile speciilor chimice prezente în materialu solid , iar in cazul iradierii acestuia cu

radiaţie monocrom at că va lipsi din cantitatea iniţială a radiaţiei o cantitate proporţională cu

concentraţia speciei ohm te căreia îi este specifică radiaţia. La spectrometria de absorbţie

moleculară a corpurilor soide trebuie avut în vedere că dată find abaterea macro şi

microgeometrică a suprafeţei examinate de la o suprafaţa perfect plană reflexia se realizează şi pe

alte direcţii decît directa radiaţiei incidente ca urmare cantitatea de radiaţie ce cade pe detector nu

reflectă numai radiaţia absorbită de probă ci si cantitatea reflectată pe alte direcţii afectînd

sensibilitatea si precizia determinării. in principiu, reflexia poate fi totala . parţială sau inexistenta.

Un corp care reflectă total lumina albă apare opac şi de culoare albă. dacă un corp nu reflectă

lumina (aceasta este total absorbita) corpul apare de culoare neagră şi este opac. dar dacă un corp

reflectă parţial lumina albă (aceasta este partal absorbită] acesta apare colorat în culoarea

complementară culorii absorbite. In cazul soluţiilor acestea au o anumită culoare pentru că lasă să

treacă (transmit) această culoare şj absorbe în schimb culoarea complementară . De exemplu o

soluţie este percepută de culoare roşie deoarece soluţia absoarbe culoarea verde şi trânsmf e

culoarea complementară (cea roşie). tot în acest sens pentru a măsură absorbţia fotometrică a unei

soluţii roşii cuva cu soluţie trebuie iradiată cu culoare verde cu lungimea de undă de 490 şi 580

nm.

Proiect de an

Pag.


1.4 Analiza spectrofotometrica calitativa si cantitativa

Spectrometria de absorbţie moleculară are aplicaţii atît în analiza cantitativă cît şi în cea

calitativă. Spectrometria de absorbţie moleculară efectuate în cele trei domenii spectrale UV-VIS-

IR nu dă aceleaşi rezultate în ce priveşte analiza calitativă şi cantitativă. Astfel datorită unor

maxime de absorţie limitate în domeniul UV-VIS acest domeniu este folosit preponderent în

analiza cantitativă. Datorită .........domeniul IR este folosit preponderent în domeniul analizei

calitative.

Tab.3. Lungimi de unda si pozitii ale benzii de absorbtie specifice de absorbtie pentru legaturi

cromofore si grupari functionale in domeniul spectral ultraviolet si infrarosu

In tabelul 3 sînt date lungimi de undă specifice pentru maxime de absorbţie a unor grupări

cromofore şi grupări funcţionale pentru domeniul ultraviolet şi infraroşu. Prezenţa unor absorbţii

la aceste lungimi de undă reprezintă indiciul prezenţei respectivelor grupări în substanţa de

analizat

Analiza spectrofotometrică cantitativă . Intensitatea unui fascicul de radiaţii luminoase ce cade de

o substanţă lichidă gazoasă sau solidă suferă absorbţii, reflecţii, refracţii sau provoacă fluorescentă

figura 7. în fotometria moleculară cantitativă se determină cantitatea de radiaţie :

- absorbită de probă la traversarea acesteiea de o radiaţie electromagnetică ,

Proiect de an

Pag.


Fig.4.Fenomene optice ce au loc la trecerea unui fascicule de radiatie printr-un mediu

transparent lichid

- absorbită de probă la reflexia radiaţiei de pe probă. fig. 7b, (fotometrie la corpuri solide

netransparente)

- emisă de probă pe o lungime de undă superioară lungimii de undă a radiaţiei incidente , fig. 7c.

(fotometrie de fluorescentă şi fosforescenţă)

- cantitatea de radiaţie absorbită de probă dintr-o emisie pe aceeaşi lungime de undă ca cea

specifică specieiei chimice analizate . fig. 7d, (spectrofotometrie de absorbţie atomică ).

Proiect de an

Pag.


Tehnica, instalatie de laborator

2.1 Schema de principiu a unui fotometru

Un spectrofotometru este format principial dintr-o sursă de lumină (1), un sistem optic pentru

producerea luminii monocromatice, compus din lentile (2), un sistem de fante (3). un sistem

Fig.5. Schema de principiu a unui fotometru. 1- sursa de lumina\ 2- lentile colmatoare, 3-sistem

de fante, 4- sistem monocromator cu prisma 5-spatiu pentru cuvele cu solu(ie de analizat 6-

detector de radiafie luminoasa, 7- amplificator 8- sistem de afisare

monocromator (4) cu reţea de difracţie sau cu prismă, spaţiu pentru cuve cu soluţie de referinţă şi

cuve pentru soluţie de analizat (5), un detector de radiaţie luminoasă (6). un amplificator (7) şi un

sistem de afişare (8).

Fig. 6. Schema de principiu a unei masurari spectro fotometrice efectuate cu sonda de

masurare conectata prin fibra optica la un spectroscop clasic folosind о celula echivalenta. 1.2-

prisme de sticla optica, 3,4 - ogliizi cu reflexie totala, 7,8- fibre optice, 9- sonda de inersie, 10 -

oglinda cu reflexie totala, 11- solutie de analizat, 12- sursa de radiatie, 13-grup de leniile

colinatoare, 14-diatragma, 15-locasul spectrofotometrului pentru fixarea cuvei clasice, 16-

retea de difractie fixa, 17-detector Diode- Array, 18-amplificator electronic , 19- sistem de

achizitie ti prelucrare date

Proiect de an

Pag.


Modul de lucru este următorul : se fixează celula spectrofotometnca echivalenta in locaşul

paralele piped ic (15) destinat in mod obişnuit cuvei clasice din sticlă ce conţine soluţia de

analizat. Radiaţia luminoasă emisă de sursa (12) este reflectată de oginda (3) a celulei echivalente ,

trece prin prisma (1). fibra optica (7) spre sondă speciala (9), traversează fereastra (f) inundată cu

soluţia de analizat se reflectă pe oginda (10) traversează din nou fereastra (f) şi ajunge prin fibra

optică (8) prisma (2) pe oginda (4) de unde este reflectată pe reţeaua de difracţie (16) care o

descompune dispersiv după lungimea de unda şi o reflectă în continuare spre detectorul CCD (17)

semalele electrice al acestuia fiind amplificate în amplificatorul (18) şi preluate de sistemul de

achiziţie prelucrare şi afişare a datelor (19). La determinări cantitative de concentraţie trebuie avut

în vedere faptul că în sonda specială (9) radiaţia luminoasă trece de două on prin fereastra (f) cu

soluţie de analizat ca atare valoarea grosimii ţb) (egala cu deschiderea ferestrei ţf ) a stratului) din

legea Lambert-Beer este dublă.

Pentru a corespunde criteriului de liniaritate a legii Lambert - Beer care limitează utilizarea

măsurătorile fotometrice la concentarţii relativ mici situate la max 0,05M şi pentru a putea

fotometra cu erori mici si soluţii mai concentrate sondele fotometrice de de măsurare se execută de

regulă din două părţi prima parte conţine fibra optică cu sistemul de prindere prin filet şi partea a

doua conţine capul de lucru detaşabil cu o fereastra de o anumită dimensiune prin care intră soluţia

de analizat, fiecare cap de lucru reprezintă echivalentul unei cuve clasice din cuarţ de o anumută

grosime.

Pentru fiecare lungime de undă individuală dorită există ca detector al intensităţii luminoase

absorbite o fotodiodă individuală. A doua constatare este faptul că intregul spectru dat de reţeua de

difracţie (5) cade în acelaţi timp pe detectorul şir de fotodiode (6). Numărul de fotodiode/detector

este la ora actuală de 512, 1024, 2048 după tipul constructiv al acestuia, cu rezoluţii ale lungimii

Proiect de an

Pag.


de undă mult sub un nanometru. Asemenea rezoluţii sînt practic de neatins cu monocromatoare de

scanare în timp. Detectorul şir de fotodiode a deschis calea şi spre sondele

Fig.7. Schema optica a unui spectrofotometru UV-VIS cu detectorsir de fotodiode.

a)- schema optica 1- sursa de radiatie policromatica, 2,4,-grupuri de lentile, 3- cuva cu solutie

de analizat, 5 - retea de difractie, 6- detector sir de fotodiode. b)-detector Diode Array

Proiect de an

Pag.


2.2 Surse de lumina

Surse de lumină. La fotometre se folosesc fie surse de radiaţie cu spectru |arg ( metale înroşite)

fie surse de radiaţie cu bandă spectrală îngustă. Sursele de radiaţie cu spectru larg emit în mod

continuu lumină într-un domeniu întins de lungimi de undă. astfel:

- Lampa cu filament de Wolfram ( engl. Tungsten) emite lumină în domeniul lungimilor de undă

cuprinse între 300 - 1000 nm. Lampa radiază cu intensitate crescîndă începînd cu 300 nm.

Intensitatea de radiaţie creşte progresiv, figura . Randamentul acestei lămpi este slab în domeniul

ultraviolet. La lămpile obişnuite de wolfram la temperaturile filamentului de cea 3000 K se

evaporă atomi de wolfram şi se condensează pe sticla lămpii. Aceste precipitate nu duc numai la

modificarea intensităţii luminoase ci şi la modificarea spectrului. Din acest motiv aceste lămpi se

schimbă la intervale de timp bine determinate fără a se aştepta arderea filamentului. La lămpile

mai moderne cu filament de wolfram şi mediu gazos halogen . cel din urmă absoarbe în prima fază

aceşti atomi , la răcirea lămpii atomii se condensează din nou pe filament în felul acesta ese evitată

formarea unui depozit metalic pe partea interioară a sticlei lămpii.

Lampa cu halogen ( lampa din sticlă de cuarţ şi vapori de iod) emite în domeniul 300 - 1000 nm.

Această lampă prezintă o intensitate de radiaţie mai mare decît lampa cu filament de wolfram.

- Lampa cu deuteriu emite în ulrtraviolet în domeniul lungimilor de undă 180 - 360 nm

- Lampa cu xenon emite fulgere de lumină de mare intensitate în domeniul lungimilor de undă 200

- 1000 nm

Surse de radiaţie cu bandă spectrală îngustă. Lămpile din această categorie emit lumina pe un

domeniu îngust de lungimi de unda . Dacă se încălzeşte mercur sau cadmiu pană la evaporare ele

emit un spectru de linii pe lungimi de undă bine definite. Lampa cu vapori de mercur emite pe

lungimile de undă : 254, 265, 280, 302, 313, 334, 365, 405, 436, 492, 546, 578, 623, 691. figura.

Sursele de radiaţie cu bandă spectrală îngustă prezintă, faţă de sursele cu bandă largă, avantajul

unei inintensităţi mai ridicate precum ţi avantajul unui domeniu spectral îngust din care se poate

izola fătră eforturi mari un domeniu spectral şi mkai îngust. Dezavantajul principal este acela că

domeniul spectral îngust emis de aceste surse nu se suprapune totdeauna cu absorbţia optimă a

substanţei analizate

Proiect de an

Pag.


Fig. 8. Distributia spectrala a unei lampi cu incadescenta (a) a unei lampi de fluorescenta (b) si

distributia grafica a spectrului pentru cele doua lampi (c)

Obţinerea radiaţiei monocromatice. Pentru asigurarea lungimilor de undă specifice absorbţiei

maxime ( absorbţia optimă) este necesară separarea ei din spectrul larg al aluminii vizibile .

Această separare se poate face cu filtre de absorbţie, filtre de interferenţă prisme sau reţele de

difracţie, vezi şi cap. Deoarece la ora actuală sînt construite aproape în exclusivitate

spectrofotometre şi mai puţin fotometre filtrele sînt tot mai puţin folosite, locul lor fiind luate de

monocromatoare. Date fiind posibilităţile tehnice a obţinerii unor reţele de difracţie performante la

preţuri mici acestea iau încet locul prismelor în monocromatoare. În figura este prezentată schema

de principiu a obţinerii luminii monocromatice pentru un spectrofotometru cu monocromator cu

reţea de difracţie

Proiect de an

Pag.


Fig.9. Schema de principiu a monocromatografului cu retea de difractie folosit in fotometrie

Lăţimea benzii spectrale. Segmentul de spectru ( puritatea spectrală) care este trimisă prin cuvă cu

substanţa de analizat depinde în parte de gradul de dispersie al luminii (calitatea

monocromatorului} şi in parte de dechiderea fantei din obturatorul de lumină, figura.

Fig. 10.Influenta micsorarii fantei (A,B) si a rezolutiei retelei de difractie (B;C) asupra puritatii

speclrale a luminii ce trece prin proba de analizat

Proiect de an

Pag.


Cuve pentru soluţie. Există următoarele tipuri de cuve pentru soluţia de analzat

cuvă normală

Cuvă cu absorbţe umplere ca la cuva normală, gol re prin absorbţie cu o pompă şi o caplarâ

Cuva cu circularea în flux continuu a soluţiei de analizat Prin diverse norme s-a ajuns la cu vele

uzuale de formă pararetepîpedică cu grosimea stratului analizat de 1 cm. dar sînt folosite şi cuve

cu grosimea stratului de 0.5 şi 0.6 cm (pentru determinarea soluţiilor de concentraţii mari) precum

şi cuve cu grosmi ale stratului de 2 cm (pentru determinarea soluţiilor de concentraţi mici).

Volumul de umplere pentru cuve normale este situat în următoarele limite:

• cuve macro :> 1000 ml > cuve mii: > 500 ni

• cuve micro: 50 -200 ml

Materiale uzuale pentru cuvă pot fi sticlă de cuarţ natural, stelă optică normali. polimetracrilat de

meri . poistren. La lungimi de undă mai mici de 310 nm se folosec în exclusivitate cuve de cuart.

O atente deosebită trebuie acordată cuvelor sintetice. Materialele acestora find foarte bune

izolatoare termice, preîncălzirea trebuie realizată la un timp cel puţin dublu faţă de cuvele din

sticlă. Pereţii cuvei de soluţie produc o împrăştiere totală de cea 4% din radiaţia luminoasă

incidenţa. Extincţia unei cuve goale are o valoare a extincţiei de cea. 0,080, dacă cuva este

umplută cu apă distilată pierderile prin reflecţie se reduc la extincţii situate în jurul valorii de

0.040.

Proiect de an

Pag.


2.3 Tipuri de fotometre

Fotometre cu un singur fascicul . Aceste fotometre au un singur fascicul luminos care trece pe

rînd prin cuva cu soluţia de referină şi prin cuva cu soluţia de analizat, figura . Din punct de

vedere constructiv aceste fotometre pot avea unul două sau mai multe locaşe pentru probă. La

aparatele cu un singur locaş după fotometrarea soluţiei de rerferinţă se scoate cuva din locaş şi se

introduce cuva cu soluţia de analizat în locul ei. La aparatele cu mai multe locaşe primul locaş este

ocupat de cuva cu soluţia de rerferinţă iar următoarele locaşuri cu cuvele soluţiilor de analizat.

Aducerea probelor pe rînd în dreptul fascicului luminos se relizează cu ajutorul unui ghidaj paralel

pe care este prins sistemul de sprijin al cuvelor în felul acesta creşte productivitatea la

determinare. Avantajul acestui tip de fotometru constă în simpliatatea constructivă, preţul de cost

scăzut şi fiabilitatea ridicată- Avînd în vedere că măsurarea se realizează decalat în timp se

reclamă o mare stabilitate a sursei de lumină. De asemenea modul de lucru cu mai multe locaşe

presupune cuve cu proprietăţi optice asolut identice pentru pereţii transparenţi prin care trece

radiaţia.

Fig.11.Schema de principiu a unui Fotometru cu un singur fascicul

Fotometrul cu două fascicule. La acest tip de aparate cuva cu soluţia de referinţă şi cuva cu soluţia

de analizat sînt iradiate paralel.în acest scop fasciculul iniţial de lumină este divizat de un sistem

de oglinzi în două fascicule paralele care iradiază în acelaşi timp sau alternativ la intervale de

timpi foarte mici cuva cu soluţia de referinţă şi cuva cu soluţia de analizat. Soluţia aceasta este

evident mai scumpă decît cea folosită la fotometrele cu unsingur fascicul uminos prezintă în

schimb avatajul că fluctuaţii ale sursei de lumină pot fi compensate şi eliminate uşor. Din punct de

vedere constructiv există fotometre cu două fascicule decalate spaţial, figura şl fotometre cu două

fascicule decalate în timp, figura .La fotometrul cu două fascicule decalate spaţial lumina

provenită de la sursă este este divizată de o oglindă semitransparentă în două fascicule identice ce

traversează cuva cu soluţia de referinţă şi cuva cu soluţia etalon în acelaşi timp. Intensitatea

luminoasă absorbită este măsurată de două detectoare identice separate între ele.

Proiect de an

Pag.


Fig.12. Schema de principiu a fotometrului cu doua fascicule decalate spatial

Fig.13. Schema de principiu a fotometrului cu doua fascicule decalate In timp

Cu două fascicule este mai ales atunci cînd se înregistrează spectre fiind posibuilă corecţia

continuă a măsurătorii prin intermediul soluţiei de referinţă.

Spectrofotometrul cu şir de fotodiode. Una din realizările cele mai importantă în domeniul

spectrofotometriei o reprezintă folosirea detectoarelor şir de fotodiode în locul detectoarelor

clasice . Acest tip de detector permite preluarea spectrului UV-VIS-NIR în acelaşi timp nefiind

necesară scanarea secvenţială în timp a tuturor lungimilor de undă. Avantajele sînt legate de citirea

şi transmiterea în timp real a datelor Ia sisteme de urmărire şi reglare automată a concentraţiilor şi

parametrilor cu aplicaţii deosebită în procese alimentare. Cea mai importantă aplicaţie în chimia

analitică alimentară o reprezintă folosirea spectroscopului UV-VIS-NIR cu detector şir de

fotodiode ca analizor în cromatografia HPLC. La concentraţii mici din domeniul urmelor, adesea

componenta urmărită iese din coloana capilară într-un interval de timp în care scanarea ciclică a

Proiect de an

Pag.


spectrului în cazul spectroscoapelor clasice se găseşte într-un domeniu de lungimi de undă în care

specia respectivă nu prezintă absorbţie. în această situaţie, analizorul spectroscopie nu sesizează

prezenţa speciei respective în amestec. De asemenea, există şi probabilitatea ca specia respectivă

să fie surprinsă la începutul sau la sfîrşitul ieşirii din coloana cromatografică de către lungimile de

undă unde specia prezintă absorbţie maximă. în acest caz indicaţia concentraţiei este mai mică

decît cea reală. Trebuie arătat că una din aplicaţiile de bază pentru acest tip de analizor

spectrofotometric îl reprezintă analiza micotoxinelor din materii prime şi produse alimentare. In

figura este prezentată schema optică a unui spectrofotometru UV-VIS cu şir de fotodiode. Se

remarcă în principal faptul că acest spectroscop nu are nici un element mecanic sau

electromecanic în mişcare aşa cum au spectroscoapele clasice cu scanare . La acest tip de

fotometru lumina se desparte îmn lungimile de undă individuale abia după ce trece prin cuvă .

2.4 Metode, indici tehnici de exploatare

Proiect de an

Pag.


Tab.14 Tipuri spectrofotometre caracteristici tehnice

Parametri tehnici Spectrofotometru

UV,VIS. AquaMate

Spectrofotometru

UV,VIS. S22

Spectrofotometru 23RS

Lungime de unda 190-1100 nm 198-1000nm 320-1100nm

Precizie lungimii

de unda

+/- 1nm +/-2nm +/-nm

Rezolutie 1nm 2nm 1nm

Largimea benzii 2nm 6nm 6nm

Monocromator 1200 linii/nm 1900linii/nm 1500linii/nm

Absorbanta 0,005A 0,300-1.999 A 0.5-0.004A

Zgomot

fotometric

0.0001A 0.1 0.005

Interfata RS232C printer si calculator printer si calculator

Alimentare 220/50 Hz 220/50 Hz 220/50 Hz

Banda spectrala 6nm 2nm 6nm

Spectrofotometru UV,VIS. AquaMate

Proiect de an

Pag.


Spectrofotometru UV,VIS. S22

Spectrofotometru 23RS

Metode de analiza

Proiect de an

Pag.


3.1 Determinarea zaharurilor simple cu acid picric

În scopul studierii produsului care absoarbe lumina restabilită de acidul picric a fost pregătit un

amestec-model din zaharuri, care imită conţinutul de zaharuri în fructe. A fost pregătită o soluţie

din zaharuri simple cu concentraţia de 10 %, unde zaharoza, fructoza şi glucoza se află în

proporţia de 1:1:1. Soluţia a fost expusă metodei de determinare a zaharurilor cu acid picric.

Complexul de culoare portocalie obţinut a fost calorimetrat în diapazonul lungimii de undă 315-

980 nm.

Tabelul .15.Valoarea densităţii optice a soluţiei din zaharuri cu concentraţia de 10 % în reacţia

cu acid picric

Lungimea de undă λ, nm Densitatea optică D

315 0

340 0

400 0,01

440 0,053

490 0,185

540 0,492

590 0,048

670 0

750 0

870 0

980 0

Proiect de an

Pag.


Figura.16 Diapazonul valorilor densităţii optice a soluţiei-model în reacţia cu acid picric

Din figura dată se vede clar vîrful absorbţiei de lumină de către amestec la lungimea de ubdă de

540 nm.

Pentru diferite diluări ale soluţiei-model, atunci cînd concentraţia zaharurilor simple variază între

0,27-6,4 g/100 ml soluţie au fost determinate valorile densităţii optice (D) şi a coeficientului de

trecere (T).

Tabelul .17. Valorile densităţii optice şi a coeficientului de trecere a soluţiei-model la diferite

concentraţii de zaharuri

Concetraţia zaharurilor în

probă, g/100 ml soluţie

Lungimea de undă, λ=540 nm

T D

0,277 56,26 2,5

0,138 75,34 0,124

0,093 87,3 0,059

1,6 0,854 2,076

1,6 0,424 2,407

2,24 4,572 1,34

6,4 1,298 1,892

Proiect de an

Pag.


În urma calculelor a fost construit graficul de calibrare pentru determinarea zaharidelor în

reacţia cu acid picric.

Figura .18. Graficul de calibrare pentru determinarea zaharidelor în reacţia cu acid picric

Datele obţinute:

Tabelul .19. Datele experimentale obţinute pentru 5 zile de determinări

Proba Densitatea optică D, λ=540 nm

Ziua 1 Ziua 2 Ziua 3 Ziua 4 Ziua 5

Prune+apă Proba I 0,48 0,58 0,68 0,48 0,69

Proba II 0,504 0,52 0,736 0,424 0,648

Prune+alcool 0,816 0,717 0,75 0,671 0,782

În probele de prune extrase cu alcool etilic densitatea optică are valori mai mari decît în

cele extrase cu apă, ceea ce denotă că extracţia zaharidelor cu alcool este mai completă.

Tabelul .20. Prelucrarea datelor experimentale (model)

Proiect de an

Pag.


Proba Densitatea

optică,

λ=540 nm

Concentraţia

de zaharuri,

g/100 ml

soluţie

Pierdereri la

filtrare (0,8)

Cantitatea de

zaharuri

Date de

referinţă din

literatură

[26]

10 g 100 g

Prune

+apă

Proba I 0,48 0,97 1,164 1,164 11,64

9,5Proba II 0,504 0,94 1,128 1,128 11,28

Prune+alcool 0,816 1,27 1,524 1,524 15,24

Concluzie. În urma efectuării experimentului am avut ca scop determinarea conţinutului de

zaharuri simple în prune. Soluţia de cercetat a fost studiată la cromotgraf la două lungimi de undă:

λ =490 nm; λ =540 nm. În rezultatul efectuării calculelor s-a calculat valoarea densităţii optice (λ

=540 nm) pentru 5 zile de măsurări.

Introducere

Proiect de an

Pag.


Spectrofotometria este o ramura a spectroscopiei molecular ce se ocupa cu analiza calitativa si

cantitativa a spectrelor de absorbtie in domeniul UV-VIS a substantelor organice sau anorganice

in stare lichida.din cauza ca in domeniul UV-VIS nu toate substantele sau elementele chimice au

spectre de absorbtie cu maxime clare analiza calitativa nu este atit de reprezentativa ca cea

cantitativa. Un spectrofotometru sau un colorimetru utilizeaza transmiterea luminii printr-o solutie

pentru determinarea concentratiei unui solut in solutia respectiva. Spectrofotometrul difera de

colorimetru prin modul in care lumina este separata in lungimile de unda componente.

Spectrofotometrul utilizeaza o prisma pentru separarea luminii, iar colorimetrul utilizeaza filtre.

Ambele se bazeaza pe un model simplu de trecere a luminii de lungime de unda cunoscuta printr-o

proba si masurarea cantitatii de energie luminoasa care este transmisa. Aceasta se realizeaza prin

plasarea unei fotocelule in partea opusa a probei respective. O raza de lumina este formata din

fotoni; cand un foton intalneste o molecula de analit, exista sanse ca analitul sa absoarba fotonul.

Aceasta absorbtie reduce numarul de fotoni din raza de lumina, astfel reducand intensitatea

luminoasa.Toate moleculele absorb energie radianta la anumite lungimi de unda. Cele care absorb

energie in spectrul vizibil sunt cunoscute ca pigmenti. Proteinele si acizii nucleici absorb lumina

in domeniul ultraviolet. Un spectrofotometru implica o sursa de lumina, o prisma, un suport pentru

probe si o fotocelula. Acestea sunt conectate la un sistem electric sau mecanic care controleaza

intensitatea luminii, lungimea de unda si conversia energiei primite la nivelul fotocelulei in

fluctuatii voltmetrice. Fluctuatiile voltmetrice sunt apoi proiectate pe o scala metrica/digitala si

valorile sunt inregistrate intr-un computer.

Intensitatea culorii dintr-o proba depinde de cantitatea de solut din proba respectiva. Transmisia

luminii nu este o functie liniara, ci mai degraba exponentiala. Transmitanta este procentul relativ

de lumina care a trecut prin proba. Transmitanta procentuala este transformata intr-o functie

logaritmica inversa cunoscuta ca absorbanta (sau densitate optica).

Proiect de an

metode spectrofotometrice de analiza a produselor alimentare

Documents