Сухі речовини - це... Метод визначення

Вода-це одне з найпоширеніших хімічних сполук на Землі. Вона грає в житті біологічного світу виняткову роль, як і кисень, будучи необхідною умовою життя, входить до складу всіх живих істот і бере участь в їх системах метаболізму. Визначення вмісту води (відсоток вологості) в навколишньому людини середовищі, продуктах харчування, промислових матеріалах, газоподібних, твердих і рідких речовинах-одна з багатьох завдань, що вирішуються в лабораторіях усього світу.

Визначення поняття

Найбільш загальне визначення поняття сухих речовин (сухого залишку в хімії) полягає в тому, що це субстанції, з яких видалена волога. Але вологу, яка міститься в речовині або матеріалі, можна розділити на дві складові:

• та, яка міститься в молекулах речовини, або пов`язана;
• та, яка міститься між молекулами речовини, або вільна.

Вільну воду ми можемо видалити фізичними методами: випарюванням, висушуванням, відгонкою і т. д. При цьому структура речовини може змінюватися, хімічний склад-немає. Пов`язана волога може бути видалена тільки при більш жорстких умовах або навіть тільки за допомогою хімічних речовин.

Сухі-це речовини, в яких відсутні обидва види води. При цьому необхідно пам`ятати, що навколишнє повітря постійно містить деяку кількість водяної пари.

Тому висушені гарячі речовини необхідно зберігати в спеціальних ємностях, щоб в них не потрапили водяні пари.

Вода в продуктах харчування

У продуктах харчування вода міститься у великих кількостях. Від 70-95 % в різних фруктах і овочах і до 4 % в сухому молоці. Але вологість продукту не говорить про процентному вмісті в ньому води вільної і пов`язаної, а це відіграє провідну роль при зберіганні. Адже в залежності від вологості змінюється вигляд, смак і, відповідно, час і спосіб зберігання без появи ознак зіпсованості. Тому виробники зазвичай вказують не тільки термін, але і вологість і температуру зберігання продукту.

В їжі вода може бути пов`язана білками і великою кількістю інших органічних сполук в стійкі колоїдні системи, з яких видаляється насилу.

Вода в кормах для тварин

Суха речовина може стосуватися сухої частини корму для тварин. Поживна речовина в кормі або токсин можуть бути віднесені до таких, щоб показати їх рівень в їжі для тварин. Облік рівнів поживних речовин у різних кормах на основі сухої речовини (а не на основі фактичних даних) полегшує порівняння. Адже все харчування має різні процентні вмісту води. Це також дозволяє порівняти рівень даного поживної речовини в сухому з рівнем, необхідним в раціоні тварини.

Відсоток води часто визначається нагріванням корму на паперовій тарілці в мікрохвильовій печі або використанням KOSTER Tester для сушіння корму. Визначення сухих речовин може бути корисним для низькоенергетичних кормів з високим відсотком води, щоб забезпечити адекватне споживання енергії. Було показано, що тварини, які вживають ці види харчування, отримують менше харчової енергії. Проблема, яка називається втратою сухої речовини, може виникнути в результаті виділення тепла, викликаного мікробним диханням. Це зменшує вміст неструктурних вуглеводів, білків і в цілому енергії їжі.

Як можна вирахувати кількість вологи

Вміст сухих речовин визначається різницею між вагою всього продукту і його вологістю (вмістом вологи). Для цього зазвичай застосовують прямий і непрямий способи.

Прямі методи допомагають витягти міститься в продукті воду, а потім визначити її кількість.

Непрямі методи, такі як висушування, рефрактометрія, щільність або електропровідність розчину, визначають вміст сухих речовин. До непрямих способів можна також віднести метод впливу на досліджувану речовину хімічними реагентами.

Складнощі при визначенні вмісту вологи в речовині

Визначення кількості води в зразку іноді ускладнюється тим, що його сушка призводить і до зміни його хімічного складу: легколетучі речовини, такі як вуглекислий газ, деякі органічні кислоти, сполуки аміаку, а також більшість спиртів і ефірів при процесі просто випаровуються, а окислення ряду органічних речовин призводить до збільшення ваги сухого залишку. Він може збільшуватися і за рахунок води, що міститься в стійких гідрофільних колоїдах.

Як визначити сухий залишок

Визначення сухих речовин здійснюється різними методами. Розглянемо основні і найбільш часто застосовуються:

1. Арбітражний метод. Вміст води визначається методом висушування до постійної маси сухої речовини, коли виділяється гігроскопічна волога. Температура при цьому витримується строго певна. Висушується зразок до постійної маси. Існує також прискорений метод, здійснюваний при підвищеній температурі. При цьому задається конкретний час сушіння, а процес здійснюється за допомогою спікання в однорідну масу з заздалегідь прожареним піском. Кількість застосовуваного піску має бути від двох до чотирьох разів більше, ніж зразок. Пісок необхідний для рівномірного висушування, підвищує пористість і полегшує виведення вологи. Процес проводять в порцелянових чашечках протягом 30 хвилин, температура визначається видом продукту. Замість порцелянових чашок можна використовувати алюмінієві або скляні.
2. Висушування в апараті високої частоти. Такий апарат дає інфрачервоне випромінювання і зазвичай складається з двох плит, які з`єднані між собою. Метод дозволяє у багато разів прискорити процес сушіння, а значить, і всього дослідження.
3. Метод рефрактометрії. Застосування цього способу зазвичай актуально для речовин, що містять багато сахарози: солодощі, сиропи або соки. При цьому порівнюються коефіцієнти заломлення зразка речовини і сахарози. Ґатунок. до. коефіцієнт заломлення залежить від температури, то обидва розчину поміщають перед дослідженням в термостат. Цей метод досить точно визначає кількість сухих речовин.

Рідко застосовуються методи

1. Метод диференціальної скануючої колориметрії полягає в охолодженні зразка нижче температури замерзання води, при цьому вільна вода перейде в твердий стан, і при нагріванні зразка можна знайти тепло, витрачене на танення цієї води. А зв`язана вода буде визначена як різниця між загальною водою та замороженою.
2. Метод діелектричних вимірювань заснований на тому, що при наявності частково зв`язаної води її властивості як діелектрика сильно відрізняються від зразка, де такої води немає. Визначивши діелектричні властивості зразка речовини, за спеціальними таблицями знаходять вміст вільної і зв`язаної води.
3. Метод вимірювання теплоємності полягає у вимірюванні показника замороженої води при її відтаванні, коли відбувається розрив водневих зв`язків. При високій вологості зразка значення теплоємності буде визначати саме вільна вода, теплоємність якої в 2 рази більше, ніж льоду.
4. Метод ядерно-магнітного резонансу визначає рухливість води в нерухомій матриці. При наявності вільної і пов`язаної води прилад визначає їх наявність в спектрі відразу двома лініями. Один вид води дає лише одну спектральну лінію. Метод дорогий, але дуже точний, використовується для глибоких досліджень будови органічних речовин.
5. Денсиметричний метод починається з визначення питомої ваги зразка. Це звичайний спосіб для обчислення води в соках, сиропах, продуктах переробки фруктів або ягід з цукром. Питома вага визначаємо ареометром. Знаючи його, використовуємо наведені в гості на досліджуване речовина дані і встановлюємо вміст води в зразку.

Необхідно відзначити, що методи визначення сухих речовин не обмежуються наведеними в даній статті.

Рекомендації щодо вибору методу дослідження

Для кожного конкретного зразка речовини, продукту або матеріалу застосовується свій спосіб визначення сухих речовин. Щоб уточнити метод, необхідно звернутися до державний стандарт і нормативам, які розроблені для всіх продуктів харчування та їх виробництв.

Державний стандарт

Великий вибір методів визначення сухого залишку не означає самодіяльного вибору потрібного методу. Для правильного проведення дослідження необхідно ознайомитися з державними стандартами і нормативами проведення цих аналізів згідно ГОСТу.

Так, розроблений ГОСТ 26808-2017 "Консерви з риби і морепродуктів. Методи визначення сухих речовин" і ГОСТ 32640-2012, що стосується способів розрахунку вмісту речовини в кормах. У них дуже детально описані процеси, відзначений особливості їх проведення, обладнання та матеріали для дослідження.

Інші стандарти і нормативи

Крім державних стандартів існує велика кількість різних нормативів, що визначають правильність виконання лабораторних досліджень для кожного виду досліджуваної речовини на вміст сухих речовин. Це різні ости, ТУ, РСТ, МВВ та інші нормативи і стандарти. Так, наприклад, є РД 118.02.8-88 " Методика виконання вимірювань вмісту сухого залишку (розчинених речовин) в стічні води».