Луч света при переходе из одной среды в другую отличной плотности изменяет направление, т.е. преломляется. Показателем преломления называется отношение синусов углов, образованных лучом, падающим и преломленным, с перпендикуляром к поверхности раздела двух сред. Различные масла имеют характерные для них коэффициенты преломления, что позволяет контролировать чистоту продукта и дает информацию о мере непредельности жирных кислот. Известно, что чем богаче масло непредельными кислотами, тем выше коэффициент преломления.[ …]
Величина показателя преломления определяется свойствами преломляющей среды, длиной световой волны и температурой. Поэтому принято определять показатель преломления по отношению к световой волне определенной длины, чаще всего к спектральной линии Э натриевого пламени, и обозначать Пц20 (число вверху — температура, при которой производилось определение).[ …]
Масло предварительно тщательно фильтруется от взвесей и осадков. Определение рефракции проводят при 20°С для жидких масел на рефрактометре ИРФ-20 и при 50°С для твердых жиров на буттер-рефрактометре (здесь не описывается). Показатели преломления измеряются в пределах от 1,30 до 1,70 с точностью до 10 4. На каждый градус температуры ниже или выше заданного уровня вносится поправка для масла 4 • Ю»4.[ …]
Порядок работы на рефрактометре.[ …]
Проверку правильности работы на рефрактометре и установку «нуля» проводят с помощью стандартных пластинок с известным У10. Для этого открывают верхнюю головку рефрактометра и на нижнюю призму наносят каплю я-монобромнафталина. Накладывают, равномерно и осторожно прижимая на эту каплю пластинку полированной стороной вниз. Появление интерференционных полос свидетельствует о неравномерном контакте пластинки и нижней призмы.[ …]
Прибор установлен правильно, если совпадают отсчет по прибору с данными, указанными на пластинке.[ …]
Если эти величины не совпадают, то проводят корректировку прибора. Для этого пересечение нитей окуляра точно устанавливают на цифру, которая указана на пластинке, и ключом, приложенным к рефрактометру, вращают винт, расположенный за зрительной трубкой. Границу раздела поля доводят до точки пересечения нитей. В таком положении прибор пригоден к работе. На определение показателя преломления требуется мало времени и всего несколько капель масла. Удобно сочетать этот анализ с определением йодного числа по Ермакову, который не требует проведения дополнительных операций, а только других расчетов по формуле (см. с. 445).[ …]
Сначала включают нагрев воды в ультратермостате, регулируют температуру и скорость прохождения воды через рефрактометр так, чтобы на выходе температура воды была 20 ± 1°С. Поднимают верхнюю головку рефрактометра и оплавленной пипеткой или стеклянной палочкой наносят 2-3 капли масла на полированную поверхность нижней головки. Закрывают верхнюю головку прибора так, чтобы жидкость заполнила зазор между призмами.[ …]
Осветительное зеркало устанавливают так, чтобы отраженный свет равномерно освещал поле зрения, и закрепляют его винтом.[ …]
Устанавливают окуляр зрительной трубы так, чтобы нити были резко видны. Амидазу прибора перемещают от малых значений к большим до тех пор, пока поле окуляра не разделится на две части: затемненную и освещенную. Амидазой устанавливают пересечение нитей точно на границу раздела полей — освещенного и затемненного. Берут отсчет по шкале с точностью до тысячного знака, а десятитысячные определяют визуально. Отсчет для одной пробы делают 3-4 раза, слегка сдвигая границу раздела вверх и вниз, а затем устанавливая ее точно на пересечении нитей. Для расчетов берут среднее арифметическое из полученных значений.[ …]
Вернуться к оглавлению
Одним из физических показателей, указывающих на качество растительных масел и животных жиров, является коэффициент преломления.
Вариантов применения масел и жиров огромное количество. Основным видом деятельности, где используют эти продукты, является пищевая промышленность. Помимо использования масел и жиров как отдельных ингредиентов при приготовлении пищи их также активно добавляют в состав многих продуктов при производстве. Это различные кондитерские изделия, соусы, молочная продукция и многое другое. В большом количестве используют жиры и различные масла в медицине, парфюмерии, мыловарении, для изготовления красок, при производстве искусственных смол.
Также растительное масло легло в основу целебной эмульсии при лечении различных болезней по методу Николая Викторовича Шевченко. Согласно мнению автора, не каждое растительное масло будет соответствовать необходимым требованиям качества. Поэтому для проверки качества даже в домашних условиях, он рекомендует использование ручного рефрактометра ATAGO PAL-RI. Полученные с помощью рефрактометра данные, а именно показатель преломления (индекс рефракции), помогут в подборе необходимого растительного масла. Н.В.Шевченко в своей методике утверждает, что «чем больше, например, в подсолнечном масле содержится линолевой дважды ненасыщенной жирной кислоты, относящейся к классу полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) – тем больше величина показателя преломления (nD) этого масла. И, соответственно, наоборот».
Показатель преломления жидких растительных масел и топлёных животных жиров будет отличаться в зависимости от качества продукта, а также происхождения масличных культур. Он отражает качество, чистоту масла и степень его окисления.
Для измерения необходимо соблюдение температурного режима, так как показатель преломления измеряется строго при следующей температуре:
- 20оC – для жиров и масел, полностью жидких при этой температуре;
- 40оC – для жиров и масел, полностью расплавленных при этой температуре, но не расплавившихся при температуре 20оC;
- 50оC — для жиров и масел, полностью расплавленных при этой температуре, но не расплавившихся при температуре 40оC;
- 60оC — для жиров и масел, полностью расплавленных при этой температуре, но не расплавившихся при температуре 50оC;
- 80оC или выше — для других жиров и масел, например, для полностью отверженных жиров или восков.
Для выполнения этих требований есть два выхода:
1. Наиболее простым решением будет автоматический цифровой рефрактометр со встроенным модулем Пельтье: он позволит разогревать или охлаждать масло до любой температуры в диапазоне от 5 до 75°C.
Также для этого подходят рефрактометры серии Аббе с водяной циркуляционной баней.
2. Для наиболее быстрого «экспресс-анализа» подойдут ручные цифровые рефрактометры, с имеющимся температурным датчиком. Зная реальную температуру, можно сделать пересчет по поправочным коэффициентам. Полученное значение и будет являться истинным показателем преломления. Для этого метода подойдут цифровые рефрактометры серии PAL (PAL-RI, PAL-BX/RI) и PEN (PEN-RI). Имеющийся температурный датчик будет показывать на дисплее температуру, что позволит сделать Вам точные измерения.
Подробное описание метода измерений указано в ГОСТ 5482-90.
Далее приведем таблицу с показателями преломления некоторых масел и жиров.
| Показатель преломления при Т=20°C | |
|---|---|
| Растительные масла | |
| Подсолнечное | 1,473 — 1,475 |
| Кукурузное | 1,471 — 1,474 |
| Соевое | 1,474 — 1,478 |
| Арахисовое | 1,468 — 1,472 |
| Горчичное | 1,470 — 1,474 |
| Оливковое | 1,466 — 1,471 |
| Оливковое из ядра косточек | 1,466 — 1,474 |
| Рапсовое | 1,472 — 1,476 |
| Льняное | 1,480 — 1,487 |
| Конопляное | 1,477 — 1,479 |
| Хлопковое | 1,472 — 1,476 |
| Какао | 1,45691 |
| Пальмовое | 1,45451 |
| Пальможаровое | 1,45161 |
| Кокосовое | 1,44971 |
| Миндальное | 1,470 |
| Животные жиры | |
|
Говяжий — из сала — костный — копытный |
1,4566 — 1,45831 1,4679 — 1,46811 1,4672 — 1,46871 |
| Бараний | 1,4566 — 1,45832 |
| Свиной | 1,4577 — 1,46091 |
1 — при tо = +40оС
2 — при tо = +60оС
Что такое показатель преломления?
Показатель преломления вещества — это отношение скоростей света (электромагнитных волн) в вакууме и в данной среде. Показатель преломления — безразмерная величина, которая зависит от температуры и длины волны света. Показатель преломления характеризует скорость распространения света в среде и рассчитывается по формуле:
n = c / v,
где:
n — показатель преломления;
c — скорость света в вакууме (или воздухе);
v — скорость света в среде (например, воде, оливковом масле и т. п.).
На этой странице приведена необходимая информация о методах измерения показателя преломления.
Узнайте больше о показателе преломления, его применении, способах измерения, а также о законе преломления света и многом другом.
Перейдите в один из следующих разделов, чтобы узнать больше о показателе преломления:
- Преломление света: практический пример
- Закон преломления света (закон Снеллиуса)
- Полное внутреннее отражение и критический угол
- Закон преломления света и устройство рефрактометра
- Измерение показателя преломления: что измеряет рефрактометр?
- Факторы, влияющие на величину показателя преломления
- Показатель преломления: применение на практике
- Абсолютный и относительный показатель преломления
- Рекомендации по измерению показателя преломления
- Совершенствуйте методику измерения показателя преломления
- Приблизительные значения показателя преломления стандартных и эталонных веществ
- Часто задаваемые вопросы
Преломление света: практический пример
Прежде чем углубиться в теоретическое обоснование показателя преломления, рассмотрим наглядный пример распространения света в различных средах.
На иллюстрации изображены три стакана с опущенными в них стеклянными палочками. Стаканы заполнены разными жидкостями:
Жидкость в стакане
1 Вода.
2 Вода и кедровое масло.
3 Кедровое масло.
Что мы видим в этих стаканах?
Показатель преломления воды (n = 1,333) ниже, чем стекла (n = 1,517). По этой причине стеклянную палочку видно в стакане 1 и отчасти — в стакане 2.
Зато у стеклянной палочки (n = 1,517) и кедрового масла (n = 1,516) показатели преломления почти одинаковые, поэтому кажется, что палочка при погружении в кедровое масло исчезает (частично в стакане 2 и полностью в стакане 3).
Закон преломления света (закон Снеллиуса)
Закон преломления света, известный также как закон Снеллиуса, описывает взаимосвязь углов падения и преломления с показателями преломления граничащих сред. Как показано на иллюстрации, согласно этому закону отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления β (и показателей преломления n1 и n2) — это величина, постоянная для двух данных сред:
n1 sin α = n2 sin β.
На иллюстрации показано, как отклоняется световой луч (1, синяя стрелка), проходящий под определенным углом из оптически менее плотной (n1) в оптически более плотную среду (n2), например из воздуха в воду.
Но когда луч проходит из одной среды в другую перпендикулярно границе раздела, никакого преломления не происходит (зеленая стрелка).
Согласно закону преломления света, отношение показателей преломления граничащих сред пропорционально отношению угла падения и угла преломления светового луча. То есть:
Полное внутреннее отражение и критический угол
Полное внутреннее отражение возникает, когда весь свет, направленный из оптически более плотной среды в оптически менее плотную, отражается обратно в оптически более плотную среду. Для понимания этого явления рассмотрим иллюстрацию слева.
Синяя стрелка: луч света преломляется, проходя из оптически более плотной среды (n2) в оптически менее плотную (n1).
Угол падения α увеличивается (зеленая стрелка): когда угол падения α возрастает (1), он может достигнуть критической величины, после которой свет не проходит в оптически менее плотную среду (n1), а отражается вдоль раздела двух сред. Такой угол падения называют критическим углом полного внутреннего отражения. Заметим, что при этом угол отражения β = 90°.
Угол падения больше критической величины: если угол падения превышает критическую величину, свет полностью отражается обратно в оптически более плотную среду (n2). Это явление называют полным внутренним отражением (2).
Показатель преломления n1 рассчитывается по величине критического угла α, когда
β = 90° —> sin β = 1.
Внимание! Луч в случае 1 (зеленая стрелка) падает под критическим углом, а полное внутренне отражение происходит в случае 2 (голубая стрелка).
Закон преломления света и устройство рефрактометра
На основе описанного выше закона преломления света созданы рефрактометры — приборы для измерения показателя преломления жидкостей и высоковязких веществ.
На иллюстрации схематически показано устройство измерительной ячейки цифрового рефрактометра, в котором использован закон преломления света. Процедура измерения связана с полным внутренним отражением и критической величиной угла падения света. Принцип действия:
Источник света (1) — светодиод (LED). Луч света от светодиода проходит через поляризационный фильтр (2), интерференционный фильтр (3) и фокусирующие линзы (4), а затем через сапфировую призму (5) на образец.
Когда угол падения превышает критическую величину, отраженный свет попадает через линзу (6) на оптический датчик с зарядовой связью (7), который фиксирует критический угол. Кроме того, современные цифровые рефрактометры автоматически контролируют температуру на поверхности раздела призма/образец для повышения точности измерения.
Измерение показателя преломления: что измеряет рефрактометр?
Цифровой рефрактометр предназначен для измерения показателя преломления и связанных с ним характеристик жидкостей по методу полного внутреннего отражения. Процедура измерения автоматизирована, благодаря чему точность результатов не зависит от оператора. Измерение выполняется в течение нескольких секунд с высокой точностью на небольших образцах (объемом от 0,5 до 1 мл).
Также для измерения показателя преломления используются ручные рефрактометры, например оптический настольный рефрактометр Аббе или обычный переносной рефрактометр. Подробнее об их достоинствах и недостатках.
Факторы, влияющие на величину показателя преломления
Влияние температуры на измерение показателя преломления
Как зависит величина показателя преломления от температуры?
Сначала узнаем, как влияет температура на жидкости. С ростом температуры увеличивается пространство, которое занимают атомы, связанные между собой в одной молекуле. При нагревании усиливаются колебания атомов, атомы отодвигаются друг от друга раздвигаются, что приводит к снижению оптической плотности среды.
Как сказано выше, показатель преломления связан со скоростью распространения света в среде. Когда температура растет, оптическая плотность среды снижается, а скорость света в ней увеличивается, что приводит к небольшому изменению угла преломления. Другими словами, чем выше температура, тем меньше показатель преломления, как показано на графике ниже на примере воды.
Из графика видно, что температура образца существенно влияет на измеряемую величину. Это означает, что температуру следует точно измерять и по возможности регулировать.
Приборы старой конструкции, например рефрактометры Аббе, приходится помещать в жидкостный термостат. В большинстве современных цифровых рефрактометров температура оптической системы регулируется с помощью элемента Пельтье. Такая конструкция обеспечивает быстрое и точное измерение показателя преломления.
Влияние длины волны на измерение показателя преломления
Вследствие различной дисперсии света (дисперсионного соотношения) в разных веществах показатели преломления также почти всегда различаются в зависимости от длины волны света, используемого для измерения. Дисперсионное соотношение можно рассчитать следующим образом.
Мы знаем, что скорость распространения света в среде равна:
v = c/n,
где:
n — показатель преломления;
c — скорость света в вакууме (или воздухе);
v — скорость света в данной среде.
Длина волны в этой же среде:
λ = λ0/n,
где: λ0 — длина световой волны в вакууме (или воздухе).
Следовательно, величина показателя преломления (n) обратно пропорциональна как длине волны, так и скорости распространения света в среде. Это означает, что при большей длине волны показатель преломления уменьшается. Такое соотношение можно представить в виде уравнения:
v(λ) = c/n(λ).
В то же время для контроля качества в промышленности необходимо иметь определенную точную длину волны, чтобы сравнивать значения показателя преломления различных образцов, измеренные в одинаковых условиях.
Чаще всего в рефрактометрах используется желтая линия спектра натрия с длиной волны 589,3 нм. Желтая линия натрия уже давно используется для измерения показателя преломления. Это широко доступный, надежный и стабильный стандарт оптического излучения.
n = показатель преломления.
t = температура (°C).
D = желтая линия натрия.
Значение показателя преломления, измеренное по желтой линии натрия, обозначается символом nD.
Показатель преломления: применение на практике
Любой материал, который взаимодействует со светом, можно характеризовать показателем преломления. Во многих отраслях промышленности измерение показателя преломления используется для проверки чистоты и концентрации жидких, высоковязких и твердых образцов. Показатель преломления жидких и высоковязких материалов измеряется с высокой точностью (погрешность от ± 0,00002).
Кроме того, показатель преломления можно сопоставлять с широким диапазоном концентраций. Эту зависимость используют для анализа многих материалов в разных отраслях, например:
- Производство пищевых продуктов и напитков: плотность (содержание сахара) по шкале Брикса для безалкогольных напитков или плотность виноградного сусла по шкале Эксле.
- Химическая промышленность: температура замерзания (°C или °F), концентрация кислоты/щелочи, содержание органических растворителей или неорганических солей в объемных или весовых процентах.
- Производство и клинические исследования лекарств: содержание перекиси или метилового спирта, концентрация различных веществ в моче.
В некоторых случаях измерение показателя преломления сочетают с измерением плотности, получая простой и эффективный метод контроля. Такой анализ можно полностью автоматизировать.
Требуется более подробная информация о показателях Брикса, Плато, Баллинга и Боме?
Наряду с плотностью по шкале Брикса, существуют другие сопоставимые единицы для измерения содержания сахарозы, например градусы Плато, Боме, Эксле и Баллинга. Узнайте больше об их различиях, применении, способах измерения и расчета.
Абсолютный и относительный показатель преломления
Абсолютный показатель преломления
Абсолютный показатель преломления рассчитывается относительно вакуума, в котором свет распространяется с максимально возможной скоростью 299 792 458 метров в секунду (скорость света). На практике воздух, которым мы дышим, также считается эталонной средой, хотя свет распространяется в нем с чуть меньшей скоростью (в 1,0003 раза медленнее, чем в вакууме).
Можно сказать, что абсолютный показатель преломления указывает, во сколько раз скорость света в вакууме (или воздухе) больше, чем в другой среде.
В качестве примера рассчитаем абсолютный показатель преломления воды, в которой, как известно, свет при 20 °C распространяется со скоростью 2,25 × 108 м/с.
Получается, что в воде свет распространяется в 1,33333 раза медленнее, чем в вакууме (или воздухе).
Относительный показатель преломления
Относительный показатель преломления — это отношение скоростей распространения света в любых двух средах, кроме вакуума (или воздуха). Можно, например, измерить показатель преломления оливкового масла относительно показателя преломления воды. Однако в производственной практике пользоваться относительными величинами неудобно.
Рекомендации по измерению показателя преломления
Современные цифровые приборы легко определяют показатели преломления жидкостей с высокой точностью. Тем не менее сами приборы с высоким разрешением еще не гарантируют получения точных результатов. Необходимо придерживаться правильной методики измерения.
Например, если плохо очистить призму или просто стереть предыдущий образец салфеткой, в следующем измерении может возникнуть существенная ошибка.
Поскольку рефрактометр измеряет угол полного отражения от поверхности призмы, даже самый тонкий слой оставшегося вещества сильно повлияет на измерение показателя преломления любого нового образца.
Скачайте руководство по измерению показателя преломления и изучите рекомендации, чтобы избежать ошибок в определении показателя преломления жидкостей.
Совершенствуйте методику измерения показателя преломления
Есть важные правила, которые необходимо соблюдать, чтобы измерять показатель преломления более точно, независимо от того, работаете вы с химическими реактивами, пищевыми продуктами, напитками или другими материалами, которые могут быть и пастообразными, и жидкими. Необходимо уделить внимание следующим вопросам:
- Как часто следует калибровать прибор?
- Какой растворитель использовать для очистки измерительной ячейки и призмы?
- Образец пастообразный или вязкий. Какой должна быть процедура его подготовки и измерения?
Ответы на эти вопросы напрямую влияют на качество результатов. Изучите интерактивную брошюру, посвященную основным проблемам измерения показателя преломления, градусов Брикса и плотности.
Приблизительные значения показателя преломления стандартных и эталонных веществ
Часто задаваемые вопросы
О чем говорит высокое значение показателя преломления?
Высокое значение показателя преломления означает, что лучи света распространяются в среде медленно. На практике высокий показатель преломления указывает на высокую концентрацию раствора.
Как примеси влияют на показатель преломления?
Влияние примесей на показатель преломления может быть двояким:
- Если показатель преломления примеси выше показателя преломления среды: скорость света в среде уменьшается, и показатель преломления увеличивается.
- Если показатель преломления примеси ниже показателя преломления среды: скорость света в среде увеличивается, и показатель преломления уменьшается.
Как твердые частицы влияют на показатель преломления?
Если жидкий образец содержит взвесь твердых частиц, рекомендуется после нанесения образца на предметный столик микроскопа подождать немного (например, 10 секунд), прежде чем приступить к измерению.
Можно ли с помощью рефрактометра измерять показатель преломления черных или цветных образцов?
Да, с помощью цифрового рефрактометра можно измерять показатель преломления темных, черных и окрашенных материалов.
Как показатель преломления можно использовать для идентификации веществ?
Показатель преломления удобно использовать для идентификации чистых образцов, поскольку каждое вещество имеет собственное значение этой величины. По измеренному значению показателя преломления можно, пользуясь справочником, определить соответствующее вещество. Кроме того, автоматические рефрактометры пересчитывают значение показателя преломления в единицы измерения концентрации (например, градусы Брикса, весовые или объемные проценты и т. д.).
Показатель
преломления рядом с другими
физико-химическими показателями может
служить для идентификации жиров,
характеристики их чистоты, степени
окисления.
Показатель
преломления в жирах увеличивается при
наличии оксикислот, увеличении
молекулярной массы и количества
насыщенных жирных кислот.
Для
определения показателя преломления
чаще всего используют масляный
рефрактометр или рефрактометр ИРФ-22,
но могут использоваться и другие
рефрактометры (РЛУ, УРЛ).
Исследуемый
образец масла хорошо перемешивают и
фильтруют. Через рубашки в оправах призм
рефрактометра медленно пропускают воду
с температурой 20°С.
Правильность
работы рефрактометра определяют по
дистиллированной воде, показатель
преломления которой при температуре
+20°С равняется 1,3329.
На
нижнюю призму подготовленного к работе
рефрактометра стеклянной палочкой
наносят несколько капель масла так,
чтобы все поле призмы было покрыто
тонким слоем масла. Осторожно закрывают
головку рефрактометра;
осветительное
зеркальце устанавливают таким образом,
чтобы свет равномерно освещал поле
зрения. Поворотом маховичка, который
находится на левой стороне корпуса
рефрактометра, находят границу раздела
светлого и темного полей; компенсатором
убирают световой спектр, затем соединяют
границу раздела светлого и темного
полей с точкой пересечения тонких линий.
После этого 2-3 раза (с интервалом 45 сек.
— 1мин) снимают показания рефрактометра
с точностью до третьего или четвертого
знака (в зависимости от шкалы рефрактометра)
и находят среднее значение из полученных
величин.
Если
во время работы
не
было возможности определить показатель
преломления при температуре 20°С, то
полученную величину показателя
при
любой
температуре приводят к значению при
20°С по формуле:
n200
= nt+
0,00035(t
– 20) (5),
где
n200—
показатель преломления при температуре
+20°С;
nt
— показатель преломления при температуре
исследования;
0,00035 — изменение показателя преломления
при изменении температуры
на
1°С;
t — температура
исследования.
После
окончания работы масло вытирают из
призм сухой
ватой,
а потом
призмы
протирают ватой, смоченной эфиром и
сухой мягкой
тканью.
Показатели
преломления некоторых видов растительных
масел:
подсолнечное-1,474-1,478
кукурузное -1,471-1,474
оливковое
-1,470-1,474 хлопковое
—1,472-
1,476
соевое
—1,474-1,478.
2.2.6. Определение плотности.
Относительная
плотность жиров характеризует их
природу, жирно-кислотный состав, чистоту.
Этот показатель возрастает с повышением
степени ненасыщенности жирных кислот,
которые входят в состав триглицеридов,
с накоплением продуктов окисления и
уменьшается с повышением молекулярной
массы кислот и количества насыщенных
кислот в молекуле триглицерида.
Плотность
масел может определяться ареометром,
пикнометром или гидростатическими
весами. Если плотность масла определяется
как один
из
физических
показателей, то можно использовать
ареометрический метод, с которым студенты
были детально ознакомлены на лабораторных
занятиях по разделу «Теоретические
основы товароведения».
Плотность
некоторых растительных масел
(при
температуре 15°С):
подсолнечное
917-927 кг/м3
кукурузное
924-926 кг/м3
оливковое
928-934 кг/м3
хлопковое 918-931 кг/м3
соевое
922-932 кг/м3
Величина относительной
плотности также как и показатель
преломления зависит от температуры.
Если в процессе выполнения лабораторной
работы нет возможности определения при
температуре +20°С, то полученную
относительную плотность можно привести
к температуре +20°С по формуле:
d20=dt-0.0007
(20°-t°)
(6),
где
d20
–
относительная плотность масла при
20°С;
dt
–относительная плотность масла при
опыте;
0,0007
– изменение относительной плотности
жира при
изменении температуры на 1°С ;
t°– температура
опыта °С.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Идентификация масел и жиров
10/23/2021 г.
Сырьевую принадлежность возможно установить по комплексу органолептических характеристик, физических показателей, качественных реакций и жирнокислотному составу.
Органолептические показатели значимы при определении сырьевой принадлежности и вида растительных масел, пищевых топленых жиров, кулинарных, кондитерских и хлебопекарных жиров. У очищенных (рафинированных) жировых продуктов они теряют свою актуальность.
Физические показатели. Из физических показателей при идентификации растительных масел определяют показатель преломления, плотность, вязкость, температуру застывания; при идентификации пищевых топленых жиров — температуру плавления, температуру застывания, показатель преломления и плотность; при идентификации кулинарных, кондитерских и хлебопекарных жиров — температуры плавления и застывания.
Для оценки этих показателей используются простые физические приборы. Длительность исследования не превышает 10-20 мин, а методы относят к экспрессным.
Показатель преломления. Жидкие растительные масла и топленые животные жиры в расплавленном состоянии обладают способностью преломлять луч света. Причем преломляющая способность масел, полученных из различных масличных культур, и животных жиров неодинакова:
|
Плотность при 20 0С, кг/м3 |
Показатель преломления при 20 0С |
Вязкость при 20 0С, Па·с |
Температура застывания, 0С |
Температура плавления, 0С |
Число омыления, мг КОН |
Йодное число, % йода |
|
|
Растительные масла |
|||||||
|
Подсолнечное |
917-920 |
1,473-1,475 |
0,0546-0,0598 |
От -15 до -19 |
— |
186-194 |
119-145 |
|
Кукурузное |
914-921 |
1,471-1,474 |
0,0657-0,0723 |
От -10 до -20 |
— |
188-193 |
117-123 |
|
Соевое |
921-931 |
1,174-1,478 |
0,0532-0,0658 |
От -15 до -18 |
От -7 до -8 |
188-195 |
124-133 |
|
Арахисовое |
911-929 |
1,468-1,472 |
0,0759-0,0812 |
От -2,5 до -3 |
— |
188-197 |
83-105 |
|
Горчичное |
913-923 |
1,470-1,474 |
-0,1170 |
От -8 до -16 |
— |
170-183 |
92-123 |
|
Оливковое |
914-918 |
1,466-1,471 |
0,0713-0,0899 |
От 0 до -6 |
— |
185-196 |
80-85 |
|
Оливковое из ядра косточек |
918-920 |
1,466-1,474 |
0,0713-0,0899 |
От 0 до -6 |
— |
||
|
Рапсовое |
908-915 |
1,472-1,476 |
— |
От 0 до -10 |
— |
172-175 |
94-106 |
|
Льняное |
926-936 |
1,480-1,487 |
0,0527-0,0530 |
От -16 до -27 |
— |
184-195 |
174-183 |
|
Конопляное |
922-932 |
1,477-1,479 |
0,0646-0,0649 |
От -15 до -28 |
— |
190-194 |
140-143 |
|
Хлопковое |
918-932 |
1,472-1,476 |
0,0592-0,0734 |
От 5 до -6 |
10 (осадок) |
194-196 |
103-116 |
|
Какао |
960 |
1,4569 |
21,5-27 |
От -15 до -20 |
192-196 |
34-38 |
|
|
Пальмовое |
923 |
1,4545 |
31-41 |
27-30 |
196-210 |
51-57 |
|
|
Пальможаровое |
930 |
1,4516 |
19-24 |
25-30 |
240-257 |
12-16 |
|
|
Кокосовое |
925 |
1,4497 |
19-26 |
24-27 |
246-268 |
8-10 |
Преломляющую способность масел характеризуют величиной показателя преломления (и20), определенного при 20 °С (у топленых животных жиров при 40 °С). Показатель преломления равен отношению синуса угла падения луча к синусу угла преломления. Показатель преломления характеризует не только чистоту жиров, но и степень их окисления; он возрастает при наличии оксигрупп, увеличении молекулярного веса и количества непредельных жирных кислот в жирно-кислотных радикалах триглицеридов.
Определение показателя преломления производят с помощью рефрактометра. Это безразмерная величина.
Температура плавления. Температура плавления характеризует переход жира из твердого состояния в жидкое. Так как жиры не имеют резко выраженной температуры плавления, их характеризуют по двум показателям: по температуре, при которой жир приобретает подвижность и которую называют температурой плавления, и по температуре полного расплавления, когда жир становится совершенно прозрачным. Температура плавления зависит от соотношения жирных кислот в молекуле триглицеридов.
В производстве пищевых жиров температура плавления является характерным показателем. Она отличает тугоплавкие жиры с температурой плавления выше определенного предела от жиров низкоплавких. Последние лучше усваиваются организмом человека.
Температура застывания. Температура застывания жиров зависит от химического состава и служит характеристикой степени чистоты жиров и жирных кислот.
Относительная плотность. Относительная плотность растительного масла может быть определена как отношение массы определенного объема масла к массе равного объема дистиллированной воды при 20 °С или при помощи ареометра. Относительная плотность — величина безразмерная.
В химии жиров плотность (в кг/м3) принято определять как отношение массы жира при 20 °С к массе того же объема воды при 4 °С.
Плотность жиров характеризует состав жирных кислот, входящих в молекулу триглицерида. Плотность жиров уменьшается с увеличением молекулярной массы и увеличивается с повышением степени ненасыщенности жирных кислот, входящих в состав триглицеридов. Кроме этого, наличие гидроксильных групп в жирно-кислотном радикале, образующихся в процессе окисления, приводит к увеличению плотности. При увеличении содержания свободных жирных кислот, образующихся при гидролизе глицеридов, плотность жиров снижается. Плотность нерафинированных жиров выше, чем рафинированных.
Вязкость. Вязкость масел и жиров, как правило, определяют с применением вискозиметра Оствальда. Измерение вязкости при помощи капиллярного вискозиметра основано на определении времени истечения через капилляр определенного объема жидкости из измерительного резервуара.
Вязкость жиров и масел зависит от молекулярной массы жирных кислот, входящих в состав триглицеридов. С увеличением молекулярной массы жирных кислот вязкость увеличивается и снижается с увеличением числа двойных связей. Вязкость натуральных жиров и масел колеблется в относительно узких пределах, однако этот показатель имеет существенное значение при установлении природной чистоты жира.
Из чисел, определяемых в жирах и растительных маслах, значимыми для экспертизы являются число омыления и йодное число, по величине которых можно также судить и о чистоте и природе жиров.
Число омыления. Число омыления представляет собой число миллиграммов едкого кали, необходимое для омыления глицеридов и фосфатидов и для нейтрализации свободных жирных кислот, входящих в состав 1 г жира.
Этот показатель является характеристикой средней молекулярной массы смеси свободных жирных кислот и кислот, входящих в состав глицеридов исследуемого жира. На величину числа омыления оказывают влияние неомыляемые вещества, свободные жирные кислоты, моно- и диглицериды, а также посторонние примеси.
Йодное число. Йодное число жира — условная величина, представляющая собой число граммов йода, эквивалентное галогену, присоединившемуся к 100 г исследуемого жира, выраженное в процентах йода.
При определении йодного числа жира происходит количественное насыщение двойных связей ненасыщенных кислот жира при комнатной температуре, связывание избытка непрореагировавших галогенов йодистым калием с последующим количественным определением выделившегося свободного йода путем титрования его гипосульфитом натрия в присутствии крахмала.
Йодное число является важнейшим химическим показателем жиров. Оно позволяет судить о степени ненасыщенности жирных кислот, входящих в состав жира. По величине йодного числа судят о преобладании в растительном масле или жире насыщенных или ненасыщенных жирных кислот. Чем выше содержание ненасыщенных жирных кислот, тем выше значение йодного числа. Тугоплавкие жиры имеют низкое значение йодного числа, легкоплавкие — высокое. Этот показатель имеет важное значение при идентификации пищевых топленых жиров. По повышенному значению йодного числа бараньего жира можно предположить, что он фальсифицирован легкоплавким жиром (конским или собачьим). Низкое йодное число свиного жира свидетельствует о добавлении к нему тугоплавкого жира (бараньего или говяжьего).
Качественные реакции на жиры и масла. Качественные реакции на жиры и масла позволяют точно и быстро выявить примеси отдельных видов жиров и растительных масел в исследуемых жировых продуктах. Особенно актуальными они становятся при экспертизе дорогостоящих растительных масел, маргаринов и топленых жиров с целью выявления их ассортиментной фальсификации.
Реакции на наличие гидрогенизированных жиров. Основным способом обнаружения гидрогенизированных жиров является выявление остатка никеля химическими методами или спектрографически.
Косвенно можно различить гидрогенизированные жиры от натуральных, определив в них содержание неомыляемых веществ. В гидрогенизированных жирах их в 2-3 раза больше, чем в натуральных.
Реакция на хлопковое масло. Эта реакция основана на восстановлении азотнокислого серебра и обнаруживает в смеси наличие даже 5% хлопкового масла. Для этого 5 мл жирных кислот, выделенных из испытуемого масла, растворяют в 15 мл 90%-ного спирта, прибавляют 2 мл 3%-ного водного раствора азотнокислого серебра и смесь кипятят в течение 1-3 мин. Жирные кислоты хлопкового масла окрашиваются в темный цвет восстановленным металлическим серебром.
Реакция на кунжутное масло. 0,1 г тонко растертого сахара растворяют в 10 мл соляной кислоты плотностью 1,19. К этому раствору приливают 20 мл исследуемого масла и сильно взбалтывают. При наличии кунжутного масла получается красная окраска.
Реакция на жиры морских животных и рыб. Большие примеси жиров морских животных и рыб к другим жирам можно обнаружить по неприятному запаху, а также по сильной красно-бурой окраске, которую дают эти жиры при смешивании с крепкой фосфорной кислотой и с концентрированными спиртовыми растворами едких щелочей. Однако эти признаки оказываются недостаточными, если содержание жиров морских животных и рыб в смеси других жиров незначительно или если испытуемое вещество содержит эти жиры в полимеризованном или гидрогенизированном виде.
Наиболее быстрым способом определения примесей жиров морских животных и рыб является следующий: 5 мл расплавленного жира растворяют в 10 мл хлороформа и 1,5 мл ледяной уксусной кислоты, затем прибавляют 2,5 мл бромного раствора. Жиры рыб и морских животных дают при этом быстро исчезающую розовую окраску, а по истечении 1 мин появляется зеленая окраска, которая держится довольно долго. Растительные и животные жиры при такой обработке дают желтую или красновато-желтую окраску.
Реакция на масла крестоцветных. Рапсовое, рыжиковое, горчичное и другие масла крестоцветных распознают путем открытия серы, которую они содержат. Для качественного определения серы необходимо 25-30 г исследуемого масла нагревать в течение нескольких минут с 20 мл 10%-ного раствора NaOH. Мыльный раствор отфильтровать через бумажный фильтр. Фильтратом смочить фильтровальную бумагу, пропитанную уксусно-кислым свинцом. Если в масле содержится сера, то фильтровальная бумага почернеет вследствие образования сернистого свинца.
Масла крестоцветных также обладают низким числом омыления (около 175, см. табл. 4.1), из-за наличия в них большого количества высокомолекулярной ненасыщенной эруковой кислоты (табл. 4.6). Более или менее значительные примеси этих масел могут быть выявлены после определения числа омыления, которое должно быть ниже характерного для большинства масел.
Кроме этого, одним из признаков масел крестоцветных является способность мыльных растворов, полученных омылением масла 0,5н спиртовым раствором КОН, застывать при комнатной температуре с образованием лучистых агрегатиков.