2.2Методы исследований
Химический состав исходного и сброженного сока (титруемые и летучие кислоты) устанавливали по действующим ГОСТ и методам технохимического контроля /80/.
Качественный состав и количество летучих компонентов устанавливали методом капиллярной хроматографии /8,121,143,144,152/. Для анализа летучих компонентов сброженного арбузного сока и дистиллята использованы газовые хроматографы «Хром-5» и «Кристалл-2000М». Оба варианта позволяли выполнить измерение компонентного состава летучих примесей в отгонах. В обоих случаях использован детектор ионизации в пламени.
Массовую концентрацию Сахаров определяли по ГОСТ 13192-73. Сухие вещества контролировали рефрактометрически. Величину рН определяли потенциометрически с помощью иономера рН 340. Массовую концентрацию альдегидов и общих эфиров устанавливали после их предварительной отгонки методом омыления, а также газохроматографическим методом с использованием капиллярной колонки.
Были выбраны следующие условия газо-хроматографического анализа на хроматографе «Хром-5»: —
стальная (кварцевая) капиллярная колонка, длиной 50 метров, внутренний диаметр 0,32 мм; —
НЖФ: полиэтиленгликоль-600 + 1,2,3,-трис-бетта-цианэтоксипропан + полипропиленгликольадипинат в соотношении 3:2:1; —
температура испарителя хроматографа - 170° С; —
температура подогрева детектора ДИП - 170 °С; —
входное давление на колонке в начале анализа 45 кПа , после выхода пика этилового спирта, входное давление увеличивали до 55 кПа и не изменяли до конца анализа;
—температура термостата колонок 40°С, после выхода пика этилового спирта поднимали до 75° С; после выхода пика 1-амилола (внутренний стандарт), температуру термостата колонок устанавливали равной 90° С и оставляли до конца анализа; —
инжектор с делением потока - коэффициент деления потока - 1:12; —
объем пробы - 2 мм3; —
газ-носитель - азот; —
расход водорода - 15 см3/ минуту; —
расход воздуха - 230 см3/ минуту; —
время анализа 140 минут.
Для количественных расчетов содержания компонентов в пробе применяли метод внутреннего стандарта (1-амилол).
Коэффициенты чувствительности вычисляли для каждого компонента на основе модельной смеси. Модельную смесь ацетапьдегида, сложных эфиров, метанола и сивушного масла готовили на 40 %-ном водно-спиртовом растворе с использованием спирта «Экстра» и дистиллированной воды. Модель подбиралась по составу, близкому к исследуемым объектам /10,37,38,136/.Порядок и время выхода (мин) компонентов в указанном режиме анализа приведены в таблице 1.
Во втором варианте измерения проведены на газовом хроматографе «Кристалл-2000М», оборудованном 50-ти метровой кварцевой капиллярной колонкой HP FFAP с внутренним диаметром 0,32 мм, производства США. Таблица 1 - Порядок и время (мин) выхода компонентов Номер Компонент Время выхода 1 Диэтиловый эфир 7 2 Ацетальдегид 10 3 Этилформиат 12 4 Метилацетат 13 5 Этилацеталь 16 6 Этилацетат 17 7 Метилэтилкетон 18 8 Метилпропионат 19 9 Метанол 20 10 Диацетил 21 11 Этанол 24 12 2-бутанол 31 13 1-пропанол 33 14 Кротоновый альдегид 36 15 Изобутанол 37 16 Изоамилацетат 38 17 Этилвалериат 39 18 Диэтоксипентан 40,5 19 1-бутанол 47 20 Метил-З-бутанол-1 Метил-2-бутанол-1 53 54
21 1-амилол 58 22 1 -гексилацетат 65 23 1-гексанол 71 24 Этилкаприлат 80 25 Этиллактат 82 26 Фурфурол 115 27 Этилкапринат 130 РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ
., БИБЛИОТЕКА
41
Были выбраны следующие условия газо-хроматографического анализа: —
кварцевая капиллярная колонка, длиной 50 метров, внутренний диаметр 0,32 мм; —
неподвижная жидкая фаза - FFAP; —
температура инжектора хроматографа - 150°С; — температура подогрева детектора ДИП - 170°С; —
входное давление на колонке 60 кПа; —
температура термостата колонок 50°С, изотерма 7 минут, затем программирование температуры со скоростью 5°С/мин до 140°С и выдержка до конца анализа; —
испаритель с делением потока - коэффициент деления потока - 1: 33; —
поток газа-носителя через колонку 1,21 см3/ мин; —
объем пробы - 2 мм3; —
газ-носитель - азот; —
расход водорода - 25 см3/ минуту; —
расход воздуха - 250 см3/ минуту; —
время анализа - 41 минута.
Для количественных расчетов содержания компонентов в пробе применяли метод абсолютной калибровки.
Модельную смесь ацетальдегида; сложных эфиров, метанола и сивушного масла готовили на 40 %-ном водно-спиртовом растворе с использованием спирта «Экстра» и дистиллированной воды. Модель подбиралась по составу, близкому к исследуемым объектам. На рисунке 2 представлена характерная хроматограмма арбузного дистиллята, выполненная на газовом хроматографе «Кристалл-2000М».Порядок и время выхода (мин, сек) компонентов в указанном режиме анализа приведены в таблице 2. Дата создания файла: 8.01.03 Время создания файла: 11:35:21 Дата записи файла: 5.0*3.03 Время записи файла: 10:53:10
ПАСПОРТ
Название: арбузный дистиллят креп 63,5%
Оператор:
Объем, мкл: 2
Единица концентрации: мг/дмЗ Проба:
Колонка: капилл 50м, HP, т=75С, лин. скор 20 Комментарии:
ХРОМАТОГРАММА 0:00:00
0:56:15 to
§го
(0 ГОд
qi-
SO
^ I
с; 0
1
го
о ^
ф
с ц о о
X X
го го ю2ю
. с і jij
о
? s ;
с о
X
го п о а. с
н
Q. S ? С
о >s
J3
m о с; s 2 го о
со S
in'
со
о
со
і І
СГ
S;
с о
X
га
V?. >
а. s с о
>s л m о С s 5 : ГО
со; 2,
?X
:го ' с :о • о. с к
см
? ? і
сз
о; о
го
X
s
• г! V, 'if
Vr
' < ; I
! I
41
•! ?!(:' ч Її
Ю.'
О» L
"Чіщд Хроматэк Аналитик © 1995-2000 ОКБ Хроматэк
Рисунок 2 - Хроматограмма арбузного дистиллята, выполненная на «Кристалл-2000М». Таблица 2 - Порядок и время выхода летучих веществ виноматериалов и коньячных спиртов на капиллярной колонке FFAP Номер Компонент Время выхода 1 Диэтиловый эфир 4.56 2 Ацетапьдегид 5.26 3 Ацетон 6.44 4 Этилформиат 6.51 5 Метилацетат 6.54 6 Этилацеталь+этилацетат 8.07 7 Метанол 8.24 8 Метилэтилкетон 8.33 9 Метилпропионат 8.39 10 Этанол 9.22 И 2-пропанол 9.00 12 2-бутанол 12.15 13 1-пропанол 12.49 14 1-бутилацетат 14.02 15 Изобутанол 14.54 16 1-бутанол 16.47 17 Метил-З-бутанол-1 + Метил-2-бутанол-1 18.50 18 1-амилол 20.00 19 1-гексилацетат 20.51 20 1-гексанол 23.17 21 Этилкаприлат 25.37 22 Этиллактат 27.26 23 Линалоол 29.11 24 Фурфурол 36.26 Установлены границы относительной погрешности (%) измерения массовой концентрации (мг/дм3) летучих компонентов и нормативы оперативного контроля (%) измеряемых массовых концентраций (мг/дм3) летучих компонентов результаты показаны в таблицах 3 и 4.
Таблица 3 - Границы относительной погрешности (%) измерения массовой концентрации (мг/дм3) летучих компонентов Компонент Массовая концентрация Границы относительной погрешности Сивушное масло от 0,5 до 10,0 ±15 свыше 10,0 до 5000 ±10 Сложные эфиры от 0,5 до 10,0 ±15 свыше 10,0 до 5000 ±10 Ацетальдегид от 0,5 до 10,0 ±15 свыше 10,0 до 5000 ±10 Метанол от 1 до 10,0 ±20 свыше 10,0 до 100 ±15 свыше 100 до 2000 ±10 Таблица 4 - Нормативы оперативного контроля (%) измеряемых массовых концентраций (мг/дм3) летучих компонентов
Нормативы оперативного контроля (%) Массовая Сходимости, Воспроизво Погрешности Компонент концентрация п=2, при димости, при Р=0,90 Р=0,95 т=2, при Р=0,95 1 2 3 4 5 Сивушное от 0,5 до 10,0 15 18 13 масло свыше 10,0 до 5000 8 10 8,4 Сложные от 0,5 до 10,0 15 18 13 эфиры свыше 10,0 до 5000 8 8,2 8,4 Ацетальдегид от 0,5 до 10,0 15 18 13 свыше 10,0 до 5000 7 7,4 8,0 Продолжение таблицы 4
1 2 3 4 5 Метанол от 1 до 10,0 20 30 17 свыше 10,0 до 100 15 20 13 свыше 100 до 2000 7 10 8,4 Для анализа глицерина сброженного арбузного сока применили модифицированный метод капиллярной газовой хроматографии с использованием хроматографа «Хром-5», оборудованного 20 метровой капиллярной колонкой с внутренним диаметром 0,32 мм.
Были выбраны следующие условия газо-хроматографического анализа: —
стальная капиллярная колонка, длиной 20м, внутренний диаметр 0,32 мм; колонка включена без поддува газа-носителя в детектор;
— НЖФ - полиэтиленгликоль 20000 (карбовакс 20М); —
температура испарителя хроматографа - 180°С; —
температура подогрева детектора ДИП - 170°С; —
входное давление на колонке 40 кПа; —
температура термостата колонок 130°С; —
испаритель с делением потока - коэффициент деления потока — 1:10; —
поток газа-носителя через колонку — 2,50 см3/ мин; —
объем пробы - 2 мм3; —
газ-носитель - азот; —
расход водорода - 25 см3/ минуту; —
расход воздуха - 250 см / минуту; —
время анализа - 8 минут.
В указанных условиях время выхода глицерина составляло 5 минут, причем вещества с меньшими температурами кипения выходили на 2 — 3 минуте.
В случае повышения температуры инжектора до 230°С, а в термостате колонок — до 140°С значительно увеличивались шумы, вызванные разложением сахара, фенольных и дубильных веществ бражки — измерение глицерина становилось невозможным.Для количественных расчетов строили калибровочный график по водным растворам глицерина концентрацией 5, 10 и 20 г/дм3, убеждались в линейности работы детектора и проводили измерения в исследуемых образцах. Расчет массовой концентрации глицерина выполняли методом градуировки. Предел обнаружения глицерина составил 0,1г/дм3.
Массовую концентрацию органических кислот определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии /142/. Метод основан на разделении нелетучих органических кислот арбузного сока с помощью жидкостного хроматографа, с рефрактометрическим детектором. Для выделения свободных органических кислот применены ионообменные колонки. Процесс пробоподготовки заключался в следующем: 10 см3 арбузного сока (в последствии сброженного материала) пропускали через анионообменную колонку в ОН" форме для извлечения органических кислот. Затем колонку тщательно промывали дистиллированной водой для удаления остальных компонентов образца. Кислоты смывали раствором едкого натрия, пропускали элюат через катионообменную колонку в Н* форме и получали разбавленный раствор органических кислот. Полученный элюат упаривали досуха на водяной бане при 70°С. Сухой остаток растворяли в 1 см подвижной фазы и 6 мм дозировали в жидкостный хроматограф НРР- 4001. Анализ органических кислот проводили на жидкостном хроматографе с рефрактометрическим детектором и двумя последовательно соединёнными колонками, заполненными Separon SGX С-18 (150мм х 3,3 мм). Расход подвижной фазы - 0,6 % раствор уксусной кислоты - составлял 0,3 см3 в минуту. Количественные расчеты проводили, используя калибровочные растворы индивидуальных органических кислот.