Tiêu chuẩn TCVN 7963:2008 Phương pháp xác định độ ẩm trong mật mía, đường thô đường chuyên dụng và xirô

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 7963:2008

PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM TRONG MẬT MÍA, ĐƯỜNG THÔ, ĐƯỜNG CHUYÊN DỤNG VÀ XIRÔ BẰNG QUY TRÌNH KARL FISCHER

The determination of moisture by Karl Fischer procedure in Molasses and in cane raw sugars, specialty sugars and syrups

Lời nói đầu

TCVN 7963:2008 hoàn toàn tương đương với GS 4/7/3-12 (1998);

TCVN 7963:2008 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/F18 Đường, sản phẩm đường và mật ong biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

TCVN 7963: 2008

PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM TRONG MẬT MÍA, ĐƯỜNG THÔ, ĐƯỜNG CHUYÊN DỤNG VÀ XIRÔ BẰNG QUI TRÌNH KARL FISCHER

THE DETERMINATION OF MOISTURE BY KARL FISCHER PROCEDURE IN MOLASSES AND IN CANE RAW SUGARS, SPECIALTY SUGARS AND SYRUPS

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này qui định phương pháp xác định độ ẩm của mật mía bằng qui trình Karl Fischer.

Tiêu chuẩn này có thể áp dụng để xác định độ ầm của các loại đường chuyên dụng, đường thô và xirô trong công nghệ chế biến đường mía [1,2,3].

2. Thuật ngừ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau đây:

2.1 Độ  ẩm (moisture)

Độ ẩm trong các tinh thể đường được xem xét theo 3 dạng sau đây [4]:

- Ẩm tự do (free moisture), có trên bề mặt tinh thể đường thu được sau khi ly tâm, được loại bỏ dễ dàng và nhanh khi sấy.

- Ẩm liên kết vật lý (bound moisture), có trên lớp bề mặt trong suốt của tinh thể và được giải phóng chậm hơn nhiều so với độ ẩm tự do.

- Ẩm liên kết hoá học (inherent moisture), được giữ trong cấu trúc tinh thể và chỉ được giải phóng khi tinh thể đường được nghiền mịn hoặc hòa tan hoàn toàn trong dung môi thích hợp (ví dụ: formamid).

Độ ẩm trong xirô và mật mía xác định bằng quy trình Karl Fischer được coi là "độ ẩm tổng số" và do đó hàm lượng chất rắn tổng số = 100 - "độ ẩm tổng số".

3. Nguyên tắc

Phương pháp Karl Fischer (KF) truyền thống thường gặp phải một số hạn chế trong nhiều phòng thử nghiệm. 

Ví dụ:

- Thiết bị chuẩn độ phải được thiết kế để ngăn ngừa hút ẩm từ không khí,

- các sai sổ do tốc độ phản ứng hóa học chậm,

- Thuốc thử KF truyền thống chứa hoá chất pyridin độc hại và nguy hiểm,

- Sự phân hủy nhanh của các chất theo thời gian và cần phải chuẩn hóa lại.

Tuy nhiên, trong những năm gần đây, sự phát triển về mặt công nghệ đã cung cấp thiết bị chuẩn độ KF tự động kín ẩm. Thiết bị rày có thể bù sai số của điểm kết thúc. Công nghệ này cung cấp thuốc thử KF mới, ổn đmh, không chứa pyridin, có hai thành phần khác cũng được sử dụng. Tóm lại, hiện nay quy trình Karl Fischer tương đối đơn giản, có thể lặp lại, nhanh và chính xác.

Hệ thống hai thành phần Hydranal  mới, sử dụng trong quy trình chuẩn độ thể tích với thiết bị Karl Fischer, chứa metanol, iot (chất chuẩn độ), metanol, imidazol và lưu huỳnh dioxit (dung môi). Quy trình chuẩn độ này sử dụng cả hai thành phần khá đặc biệt đối với nước và xác định một cách dễ dàng độ ẩm tự do.

4. Thuốc thử

CẢNH BÁO VÀ CHÚ Ý VỀ AN TOÀN - Người sử dụng phương pháp này cần tuân thủ các chỉ dẫn của cơ quan y tế quốc gia, các qui định về an toàn và của các nhà cung cấp hoá chất trước khi xử lý các thuốc thử sau đây.

4.1 Hydranal , chất chuẩn độ số 5.

4.2 Hydranal , dung môi.

5. Thiết bị, dụng cụ

5.1 Thiết bị, thiết bị chuẩn độ thể tích Karl Fischer tự động.

5.2 Binh chuẩn độ thủy tinh, có cổng vào phía trên và bên cạnh.

5.3 Đĩa cân, các đã cân bằng chất dẻo có nắp đậy khít với cổng bên của bình chuẩn độ. 

5.4 Cân, có thể đọc chính xác đến 0,1 mg.

5.5 Bình hút ẩm, chứa silica gel chỉ thị.

5.6 Tủ sấy, thổi khí cưỡng bức, được duy trì ở 105 ^oC.

5.7 Thanh khuấy, được phủ lớp teflon để gắn kín với bình chuẩn độ.

5.8 Ống nhỏ giọt, được gắn với bầu cao su.

5.9 Micro xyranh, 100 ml.

6. Cách tiến hành

6.1 Hiệu chuẩn bằng nước

Giữ các bình chuẩn độ thủy tinh sạch trong tủ sấy ở 105 ^oC cho đến khi đạt yêu cầu. Dùng khăn lau hoặc găng tay khô sạch để chuyển các bình này sang tủ hút ẩm. Để nguội và lắp các bình thủy tinh này vào giá chuẩn độ và nối với thiết bị chuẩn độ Karl Fischer tự động và với bình dẫn nước thải, nếu có.

Đặt thanh khuấy từ vào bình chuẩn độ (nếu có) và bật động cơ khuấy. Cho khoảng 20 ml dung môi vào bình chuẩn độ và bắt đầu bước chuẩn độ "ổn định" để loại bỏ hết ẩm trong dung môi và khoảng trống trong bình. Khi quá trình “ổn định" kết thúc, thiết bị KF phải ở chế độ sẵn sàng cho việc chuẩn độ.

Chú thích: Quy trình ổn đmh ban đầu trên đây, áp dụng đối với tất cả quy trình chuẩn độ Karl Fischer, được coi là "Bước 1" trong phương pháp mô tả dưới đây.

Cho nước cất vào micro-xyranh và cân chính xác đến 0,1 mg bằng cân phân tích. Tháo nút trên đỉnh bình chuẩn độ ra và bơm khoảng 30 ml nước vào bình. Đậy nút và cân lại xyranh. Bắt đầu chuẩn độ và ghi lại khối lượng nước thu được trong các lần chuẩn độ khác nhau. Việc hiệu chuẩn theo chất chuẩn/nước được thực hiện hoặc có thể được tính sau mỗi lần chuẩn độ. Lặp lại quy trình hiệu chuẩn khoảng 3 lần hoặc 4 lần cho đến khi kết quả hiệu chuẩn không đổi. Ghi lại giá trị này. Nếu thiết bị làm việc chính xác và mọi điểm kết nối đều kín, thì việc hiệu chuẩn thuốc thử này chỉ cần tiến hành mỗi tuần. 

6.2 Đường thô và đường chuyên dụng

Thực hiện “Bước 1". Cân từ 0,5 g đến 2,0 g mẫu (tuỳ thuộc vào độ ẩm ước tính có trong mẫu) chính xác đến ± 0,1 mg cho vào đĩa khô, bằng chất dẻo có nắp đậy kín khít với cổng bên của bình chuẩn độ. Tháo nút của cổng bên và đưa vào đĩa cân. Quay đĩa cân và đưa mẫu vào dung môi đã “ổn định" trước đó. Lấy đĩa rỗng ra, lắp nút vào cổng bên và bắt đầu chuẩn độ. Cân lại đĩa cân và thu được khối lượng mẫu là chênh lệch giữa các lần cân khác nhau. Ghi lại khối lượng mẫu. Khi kết thúc chuẩn độ, một số thiết bị KF tự động sẽ hiển thị kết quả theo % độ ẩm hoặc có thể tính thủ công.

6.3 Xi rô và mật mía

Thực hiện "Bước 1”: Dùng ống nhỏ giọt có gắn với bầu cao su lấy một ít hỗn hợp mẫu xirô hoặc mật mía đã được trộn đều. Lau sạch phần mẫu thừa bên ngoài và trên đỉnh ống rồi dùng cân phân tích cân chính xác đến 0,1 mg. Ấn nút khởi động thiết bị và tháo nút cổng trên của bình chuẩn độ rồi cho hai giọt xirô hoặc mật mía vào dung môi đã "ổn định" trước đó. Đậy nút và bắt đầu chuẩn độ. Cân lại ống nhỏ giọt và thu được khối lượng mẫu là chênh lệch của các lần khác nhau. Ghi lại khối lượng mẫu. Khi kết thúc chuẩn độ, một số thiết bị KF tự động sẽ hiển thị kết quả theo % độ ẩm hoặc có thể tính thủ công.

Nếu xirô hoặc mật mía có hàm lượng chất rắn quá cao sẽ khó phân tán trong dung môi Hydranal, có thể bổ sung 20 ml formamid vào 20 ml dung môi Hydranal ban đầu trước khi thực hiện bước "ổn định". Xi rô hoặc mật mía sẽ phân tán dễ dàng hơn nhiều trong hỗn hợp dung môi này.

Chú thích: Việc xác định độ ẩm của một số loại đường thô và đường chuyên dụng, xirô, và mật mía có thể được tiến hành liên tiếp khi sử dụng cùng một hỗn hợp dung môi cho đến khi mức dịch lỏng trong bình chuẩn độ dâng lên gần tới cổng bên.

6.4 Các chất khác

Thiết bị Karl Fischer, dung môi Hydranal và hệ thống chất chuẩn có thể được dùng để phân tích hàm lượng nước của tinh bột dạng hạt, cacbon, xương đã hoá than hoặc dạng nghiền, chất trợ lọc và nhiều chất khác chứa ẩm. Việc phân tích tiến hành tương tự như yêu cầu đối với đường thô hoặc đường chuyên dụng sử dụng quy trình cổng bên và đĩa cân.

7. Biểu thị kết quả

7.1 Hiệu chuẩn bằng nước

Cho rằng    a là khối lượng micro xyranh + nước trước khi bơm:

                   b  là khối lượng micro xyranh + nước sau khi bơm;

                   c  là khối lượng nước, c = a - b;

                   d   là chất chuẩn độ, tính bằng mililit.

Khi đó tỉ lệ chất chuẩn độ/nước, tính theo số mililit chất chuẩn độ cần để chuẩn độ 1 g nước là:

trong đó:

i  là chất chuẩn độ, tính bằng mililit;

e  là tỉ lệ chất chuẩn độ/nước (xem 7.1) ;

h  là khối lượng đường; h = f - g

f   là khối lượng đĩa cân + khối lượng đường;

g  là khối lượng đĩa cân.

7.3 Xirô và mật mía

Hàm lượng nước của xirô và mật mía, X₂ ính bằng %, theo công thức sau đây:

trong đó:

r  là chất chuẩn độ, tính bằng mililit;

e  là tỉ lệ chất chuẩn độ/nước (xem 7.1);

n là khối lượng xirô hoặc mật mía; n = l - m

l  là khối lượng ống nhỏ giọt + xirô hoặc mật mía trước khi bơm;

m là khối lượng ống nhỏ giọt + xirô hoặc mật mía sau khi bơm.

7.4 Độ chụm [5]

Đối với mẫu mật mía có độ ẩm từ 16,9 % đến 25,6 %, thì chênh lệch tuyệt đối giữa hai kết quả thu được trong các điều kiện lặp lại không được lớn hơn 0.46 % độ ẩm. Chênh lệch tuyệt đối giữa hai kết quả thu được trong các điều kiện tái lập không được lớn hơn 2,24 %.

Đối với đường thô, tỉ lệ Horwitz đối với 10 mẫu đều vượt quá 2,75 cho thấy độ chụm của phương pháp đối với các mẫu đó là không đầy đủ. Theo một tài liệu tham khảo, đối với đường thô có độ ẩm từ 0,16 % đến 1,24 %, có thể chấp nhận độ lặp lại và tái lập tương ứng là 0,10 % và 0,60 %.

Các loại đường chuyên dụng như đường nâu, chưa được thực hiện thử nghiệm cộng tác.

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Rodger T & Lewis C L (1962/63) lnt. Sugar J, 64. 359-362; 65, 12-16, 43-45, 80-83

[2] Proc. 1 7th Session lCUMSA, 1978, 185,188

[3] Proc. 19th Session lCUMSA, 1986, 230

[4] Proc. 18th Session lCUMSA, 1982, 209, 210

[5] Vaccari G, Godshall, M A và Nemeth M (1998) Zuckerind, 123, 186-192