Материал: Потенциометрический метод исследования мясных продуктов

Потенциометрический метод исследования мясных продуктов

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Казанский национальный исследовательский технологический университет»

(ФГБОУ ВО «КНИТУ»)

Кафедра АХСМК

Курсовая работа

по дисциплине:

Аналитическая химия и физико-химические методы анализа

на тему:

«ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ»

Выполнил студент группы 61-51-21 ( Р.Б. Валеева )

Проверил доцент кафедры АХСМК ( Н.Г. Николаева )

Содержание

Введение

Перечень сокращений и условных обозначений

1. Литературный обзор

.1 Объекты исследования

.2 Электрохимические методы анализа

.3 Потенциометрические методы анализа

2. Практическая часть

.1 Объекты, постановка целей и задач исследования

.2 Потенциометрический метод определения массовой доли хлоридов

Заключение

Список литературы

Введение

Исследование пищевых систем - одна из важнейших задач технологии питания. Она тесно связана с применением различных инструментов и методов анализа, в частности физико-химических методов анализа. Пищевые продукты - сложные по структуре многокомпонентные системы, качество которых зависит от свойств и совокупности изменений в составе и структуре пищевого сырья при его технологической обработке и последующем хранении.

В современных условиях оценка качества и рациональное использование пищевого сырья осуществляются на основе исследования его состава и физико-химических свойств с использованием современных органолептических и инструментальных методов анализа. Применение современных инструментальных методов анализа позволяет комплексно изучить структуру, состав и свойства пищевого сырья и продуктов его переработки для объективной оценки их качества и безопасности.

Современные методы исследования незаменимы также для установления безвредности пищевого сырья в связи с возможным попаданием в них различных химических соединений, применяемых для борьбы с вредителями сельского хозяйства (пестициды), радио- активных изотопов, искусственных красителей, химических консервантов, полициклических ароматических углеводородов. Кроме того, они позволяют глубоко изучить состав и свойства пищевых продуктов, их качество и пищевую ценность, выявить изменения, не обнаруживаемые органолептическими или обычными физическими и химическими методами, спрогнозировать изменение качества, установить способы хранения и сроки использования.

Для контроля процессов хранения пищевого сырья и продуктов его переработки большое значение приобретают дистанционные методы определения температуры, влажности и других условий хранения (освещенности, состава и движения воздуха), на основе которых могут быть обеспечены оптимальные режимы хранения.

Современные методы количественного анализа классифицируют по измеряемым свойствам, таким как масса вещества, объем раствора реактива, интенсивность спектральных линий элементов, поглощение видимого инфракрасного и ультрафиолетового излучения, вращение плоскости поляризации, электродный потенциал и т. п.

Актуальность представленной работы обусловлена в первую очередь тем, что Потенциометрические методы анализа, являясь одними из наиболее распространенных физико-химических методов анализа, находят широкое применение в медицине, фармацевтике, пищевой промышленности, животноводстве и других областях. В этой связи, интересно и актуально рассмотреть их применение при анализе показателей мясных продуктов.

Цель работы - изучить возможность применения методов потенциометрического анализа мясных продуктов.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

изучить метод потенциометрического анализа;

проанализировать объекты исследований;

изучить методики потенциометрического анализа в приложении к данному объекту.

Объектом исследования представленной работы являются мясные продукты.

потенциометрический анализ мясной продукт

Перечень сокращений и условных обозначений

ЭДС - электродвижущая сила потенциометрической ячейки;

НВЭ - нормальный водородный электрод

1. Литературный обзор

Основные понятия и определения

Качество пищевых продуктов - это совокупность свойств, обеспечивающих физиологические потребности человека в пищевых и вкусовых веществах, т. е. совокупность их пищевой ценности и потребительских достоинств. Качество выпускаемых продуктов зависит от многих факторов, среди которых первостепенное значение имеют состав и свойства сырья, рецептуры, условия и режимные параметры технологических процессов производства и хранения, качество используемого оборудования и упаковки.

Показатель качества - это количественная характеристика одного или нескольких полезных свойств продукта. Качество пищевых продуктов оценивают по единичным и комплексным показателям. Единичный показатель качества характеризует одно из свойств продукта, а комплексный - несколько его свойств.

Оценка качества продукции - совокупность операций, включающая выбор номенклатуры показателей качества оцениваемой продукции, определение значений этих показателей и сопоставление их с базовыми.

Мясные товары - это пищевые продукты, произведенные только из мяса теплокровных животных и птицы или с добавлением другого вспомогательного сырья растительного или животного происхождения и подвергнутые определенной технологической переработке.

Массовая доля хлоридов в мясе и мясных продуктах: Общее содержание хлоридов, определенное методом, изложенным в настоящем стандарте и выраженное в виде массовой доли хлорида натрия в процентах.

1.1 Объекты исследования

Объектом исследования представленной работы являются мясные продукты. Дадим определение объекту исследования и выделим основные идентификационные признаки.

Мясные товары - это пищевые продукты, произведенные только из мяса теплокровных животных и птицы или с добавлением другого вспомогательного сырья растительного или животного происхождения и подвергнутые определенной технологической переработке.

Товары этой однородной группы подразделяются на подгруппы в зависимости от глубины обработки и технологии производства на мясо свежее, в том числе мясо птицы, субпродукты, полуфабрикаты, колбасные, солено-копченые изделия, мясные консервы. Кроме того, в колбасных изделиях и мясных консервах выделяют подгруппу мясосодержащих продуктов, в которых наряду с мясом присутствуют растительные компоненты сырья (например, мясорастительные колбасы и консервы). Содержание растительных компонентов в мясосодержащих продуктах может составлять от 30 до 70 % и более.

Пищевая ценность мясных товаров обусловлена в первую очередь полноценными белками, минеральными веществами, особенно кальцием и фосфором, витаминами группы В. Кроме того, в мясе содержатся жиры, экстрактивные и другие вещества, также влияющие на пищевую ценность мяса и необходимые организму человека.

К общим идентифицирующим признакам ассортиментной принадлежности мясных товаров относятся в основном органолептические показатели: форма, цвет, вкус, запах, консистенция, внутреннее строение. Мясные товары разных подгрупп, видов и подвидов не имеют общих физико-химических показателей для ассортиментной идентификации.

Поэтому далее они будут конкретизированы относительно выбранной категории мясных продуктов

1.2 Электрохимические методы анализа

Важнейшее место среди физико-химических методов анализа занимает группа электрохимических методов. Их отличает доступность, специфичность - возможность определять концентрацию отдельных ионов в присутствии многих других.

Электрохимические методы анализа включают в себя методы исследования и анализа, основанные на явлениях, которые протекают на электродах, находящихся в контакте с анализируемым раствором, а также в межэлектродном пространстве электрохимической ячейки.

Электрохимические методы можно классифицировать следующим образом:

методы без протекания электродной реакции (кондуктометрия при низких и высоких частотах);

методы, основанные на протекании электродных реакций в отсутствии тока (потенциометрия) или под током (кулонометрия, полярография).

Во всех случаях аналитическим сигналом является измеряемый электрический (сила тока, напряжение) или электрохимический (электропроводимость раствора, поляризация электродов) параметр. Электрохимические методы анализа позволяют определять концентрации веществ в широком интервале (от 1 до 1 · 10 -9 моль/л), могут быть легко автоматизированы и использованы для контроля качества пищевых продуктов.

.3 Потенциометрические методы анализа

Как и любой другой физико-химический метод, потенциометрия бывает прямой и косвенной. В обоих случаях анализ проводят в потенциометрической ячейке, состоящей из двух электродов - электрода сравнения и индикаторного электрода, помещенных в исследуемый раствор (рис.1)

Рисунок 1 - Потенциометрическая ячейка

Во внешней электрической цепи электроды подключены к измерительному прибору - потенциометру, измеряющему разность потенциалов электродов ячейки или потенциал индикаторного электрода относительно потенциала электрода сравнения, который в данных условиях является величиной постоянной ( ср = const), тогда как потенциал индикаторного электрода таковой величиной не является ( инд const). Эта разность носит название электродвижущей силы (ЭДС) потенциометрической ячейки.

Таким образом, пара электродов, погруженная в потенциометрическую ячейку с каким-либо раствором, представляет собой гальванический элемент, а разница потенциалов между ними - ЭДС гальванического элемента.

Один электрод (сам по себе) представляет собой полуэлемент, обладающий в зависимости от условий собственным потенциалом. Так, при погружении пластинки какого-либо металла в воду на ее поверхности возникают процессы, приводящие к образованию двойного электрического слоя. Ионы металла из кристаллической решетки под действием полярных молекул воды отрываются и переходят в воду, заряжая его положительно ( +). Электроны остаются на поверхности металла, заряжая ее отрицательно (-).

Потенциометрические методы анализа основаны на измерении электродвижущих сил (ЭДС):

E=E1-E2

где E - электродвижущая сила (ЭДС); E1 и E2 - потенциалы электродов исследуемой цепи.

Потенциал электрода E связан с активностью и концентрацией веществ, участвующих в электродном процессе, уравнением Нернста (1):

где E0 - стандартный потенциал редокс-системы; - универсальная газовая постоянная, равная 8,312 Дж/(моль К);- абсолютная температура, К;- постоянная Фарадея, равная 96485 Кл/моль;- число электронов, принимающих участие в электродной реакции;, ared - активности соответственно окисленной и восстановлено форм редокс-системы;

[ox] [red] - их молярные концентрации;

γox, γred - коэффициенты активности

В настоящее время отсутствуют теоретические и экспериментальные методы, при помощи которых можно вычислить или измерить абсолютные значения электродного потенциала, которые используются при электрохимических расчетах. В связи с этим электродные потенциалы измеряют относительно определенного стандарта.

В качестве такого стандарта принят нормальный водородный электрод (НВЭ) (рис.2).

Рисунок 2 - Стандартный водородный электрод

Стандартный водородный электрод представляет собой платиновую пластину, покрытую «платиновой чернью» (высокодисперсная платина с огромной удельной поверхностью), частично погруженную в раствор кислоты с активностью ионов гидроксония, равной единице (условие стандартизации). Через раствор, обдувая электрод, пропускают постоянный ток водорода под давлением 1 атм (условие стандартизации). В водородном электроде устанавливаются равновесия:

H2(газ) ↔ 2H(адсорбированный платиной) ↔ 2H3O+ + 2 e-,

или опуская промежуточную стадию адсорбции:

H2(газ) + 2H2O ↔ 2H3O+ + 2 e- ,

т.е. схему данного электрода можно записать как:

Pt, H2 (P(H2)=1 атм)| H+ (aH+=1).

Учитывая, что электродный потенциал стандартного водородного электрода равен 0,00 В по определению, теоретически с его помощью можно определить потенциал любого другого электрода, собрав из них электрохимическую ячейку. Например, для электрода, описанного выше:

-Pt, H2 (P(H2)=1 атм)| H+ (aH+=1)||Mn+|M+,

где двойная черта означает солевой мостик или полупроницаемую мембрану между растворами электролитов. Расположение электродов в данной схематической записи электрохимической ячейки отвечает рекомендациям IUPAC, т.е., если электродная реакция, записанная в сторону восстановления, является самопроизвольной, то потенциал электрода будет положительным. Если же с помощью указанной ячейки определить потенциал электрода в стандартных условиях (т.е. поместить электрод в раствор соответствующего электролита с активностью равной единице), то полученный потенциал будет стандартным электродным потенциалом данного вещества при данной температуре, и является термодинамическим параметром данной сопряженной окислительно-восстановительной пары в стандартных условиях:

Mn+ + ne- → M, E°Mn+/M

Зная значение относительного стандартного потенциала вещества (они приводятся в термодинамических справочниках), с помощью уравнения Нернста можно определить зависимость относительного потенциала электрода первого рода от активности электролита.

Таким образом, собрав выше описанную электрохимическую ячейку, можно использовать данный электрод в качестве индикаторного для определения активности ионов Mn+/.

Так как материал данного индикаторного электрода участвует в исследуемом обратимом окислительно-восстановительном процессе, то он относится к активным металлическим электродам. В случае же если электрод непосредственно не участвует в окислительно-восстановительном процессе, а служит только переносчиком электронов от восстановленной формы к окисленной (например, как у описанного выше водородного электрода), он относится к инертным металлическим электродам (редокс-электрод).

Подобного рода электроды изготавливают из благородных металлов (Au, Pt) и применяют в потенциометрическом окислительно-восстановительном титровании.

Электроды сравнения в потенциометрии. Электроды сравнения служат эталонами, по отношению к которым измеряют потенциалы индикаторных электродов. Электроды сравнения должны обладать устойчивым во времени потенциалом, не изменяющимся при прохождении небольшого тока.

Обычно в качестве электродов сравнения используют хлорсеребряный и каломельный электроды. Они представляют собой металлические электроды, находящиеся в контакте с раствором, насыщенным малорастворимой солью металла и содержащей избыток другой соли с одноименным анионом. Следует напомнить, что стандартные потенциалы всех электродов сравнения измерены относительно нормального водородного электрода, стандартный потенциал которого условно принимается за нуль.