Prev
Next 
10. Péksütemények sótartalmának meghatározása szabvány szerint és direkt potenciometriás eljárással
Tanulási célok
Péksütemények sótartalmának meghatározása szabvány szerint és direkt potenciometriás eljárással

Elméleti bevezetés

A sütőipari termékek - mint növényi eredetű ételek - a lakosság egyik legfontosabb táplálékforrásai. E termékek többnyire nagy sótartalmú élelmiszerek. A lakosság só-bevitelének jelentős része a kenyérfélék, péksütemények, pékáruk fogyasztásából származik, ezért ezen élelmiszertípus sótartalmának mérése igen fontos szempont.
A sótartalom meghatározására lehetőség van mind klasszikus, mind műszeres módszerrel. A klasszikus meghatározása csapadékképződésen alapuló titrimetriás módszerrel, argentometriával történik.
Műszeresen elektrokémiai módszerrel, potenciometriás eljárással lehet meghatározni. Ennek további két lehetősége van: a direkt és az indirekt potenciometriás módszer.

Klasszikus módszer – az argentometria elvi alapjai

A csapadékos titrálásoknál olyan mérőoldattal titrálunk, amely a meghatározandó iont rosszul oldódó csapadék alakjában leválasztja. Bár számos csapadékképződésen alapuló reakciót ismerünk, ezek közül csak néhány az, amelyet mennyiségi meghatározásra tudunk felhasználni. Ahhoz ugyanis, hogy egy csapadékképződési reakció analitikai célra felhasználható legyen, több feltételnek kell egy időben teljesülnie. A csapadékos titrálások alapját olyan reakciók képezhetik amelyek:
  • sztöchiometrikus összetételű csapadékot eredményeznek,
  • gyorsan játszódnak le,
  • biztosítják a mérendő komponens kvantitatív leválását az ekvivalencia pontban,
  • végpontjuk jól jelezhető.
A gyakorlatban leggyakrabban használt reakció, amely a fenti feltételeknek eleget tesz, az ezüstionok halogenidekkel (X-) és pszeudohalogenidekkel történő reakciója, melynek során oldhatatlan ezüst-sók képződnek; a módszert argentometriának nevezzük. Az argentometria mérőoldata az ezüst-nitrát oldat. A módszer elvi alapja:
Visszatitrálásos elv esetén az ezüst-csapadék képződése mellett a következő reakció játszódik még le:
Végpontjelzésre több lehetőség is ismert, ezek közül a leggyakrabban alkalmazott módszerek:
  • olyan indikátor alkalmazása, amely az egyenértékpontban színes csapadékot képez a mérőoldat feleslegével (pl. sótartalom meghatározása Mohr módszerével)
  • olyan indikátor alkalmazása, amely az egyenértékpontban színes komplex oldatot képez a mérőoldat feleslegével (pl. sótartalom meghatározása Volhard módszerével)
  • az adszorpciós indikátorok (Fajans módszere)
A sótartalom meghatározásánál alkalmazzuk mind a Volhard-féle, mind a Mohr-féle végpontjelzést.
A Volhard-féle eljárás visszaméréssel járó meghatározás, amelyben az indikátor a vas(III)ion. A mérendő halogenid-ionokat savas közegben, feleslegben adagolt ezüst-nitrát mérőoldattal kvantitatívan leválasztjuk, majd az ezüstion feleslegét kálium-tiocianát (KSCN)-, vagy ammónium-tiocianát (NH_4SCN) - segédmérőoldattal vas(III)ionok jelenlétében visszatitráljuk. A titrálás végpontját a képződő vas(III)-tiocianát [Fe(SCN)_3] komplex vörösbarna színe jelzi, amely a tiocianát mérőoldat egy csepp feleslegének hatására jelenik meg.

Az egyenértékpontban lejátszódó reakció:
FeNH_4(SO_4)_2 + 2KSCN = [Fe(SCN)]SO_4 + K_2SO_4 + NH_4SCN
A Volhard-féle eljárás előnye a Mohr-féle meghatározáshoz képest, hogy savas közegben is végrehajtható, így a semleges közegben hidrolizáló kationok nem zavarják a meghatározást.
A Mohr-féle végpontjelzés esetében olyan csapadékképző indikátort – K_2CrO_4 - használunk, amely a mérőoldattal rosszul oldódó, vörösbarna csapadékot képez. Mivel ennek oldhatósága nagyobb, mint az ezüst-halogenideké, a titrálás során előbb a halogenid-csapadék válik le, majd a mérőoldat feleslegének hatására indul meg az ezüst-kromát csapadék képződése. Annak érdekében, hogy az Ag_2CrO_4 valóban a végpontban, vagyis a X--ion teljes leválása után képződjék fontos a kromátkoncentráció helyes megválasztása, ami az oldhatósági szorzatok ismeretében kiszámítható.
A Mohr-féle meghatározás során mindig semleges kémhatást kell biztosítani, mert savas közegben a keletkezett csapadékok oldhatósága megnő, lúgos közegben viszont más komponensek is kicsapódhatnak.

Az egyenértékpontban lejátszódó reakció:
K_2CrO_4 + 2AgNO_3 = \underline Ag_2CrO_4 + 2 KNO_3

Elektrokémiai módszer – a potenciometria elvi alapjai

A potenciometria az elektrolit oldatba merülő elektród felületén kialakuló potenciál mérésén alapuló elektroanalitikai módszer.
Az elektród-aktív komponens (amely meghatározza az elektród potenciálját) kémiai aktivitása és az elektród potenciálja (E) közötti kapcsolatot a Nernst-egyenlet írja le. Ha az elektródpotenciál mérése során biztosítjuk (pl. jelentős mennyiségű indifferens vezetősó), hogy az oldat ionerőssége és ezzel az elektrolit aktivitási koefficiense állandó maradjon, akkor utóbbi összevonható a standard potenciállal (Eo), és így az egyenlet a következő egyszerű formában írható fel (298 K-en)
E = E_0 + \fracRTnF ln c \rightarrow E_25°C = E_0 + \frac0,059n lg c
ahol n az elektródreakció során bekövetkező elektronszám változás. Az elektródpotenciál értékének pontos megmérése révén, E_o ismeretében (vagy kalibráció révén) a koncentráció kiszámítható - ezt az eljárást direkt potenciometriának nevezzük.
A direkt potenciometria fő elvi előnye, hogy igen gyors, s megfelelő kivitelezés esetén megbízható eredményt szolgáltat.
Fontos a diffúziós potenciál kiküszöbölése (kettős diffúziós határrétegű referencia elektród), állandó hőmérséklet biztosítása, elektród tisztasága, az ionerősség állandó értéken tartása.
Megbízható az eljárás, ha azt úgy alkalmazzuk, hogy az indikátorelektród potenciálját kalibráljuk, vagyis mérőgörbét veszünk fel ismert koncentrációjú oldatsorozat mérésével és az ismeretlen oldat koncentrációját erről a mérőgörbéről olvassuk vissza. A mérőgörbe alakja közelítőleg egyenes lesz, ha a vízszintes tengelyen a koncentráció logaritmusát ábrázoljuk (EME – (-lg c) görbe).
Indirekt potenciometrikus eljárásnak azt a módszert nevezzük, amikor a titrálások potenciometriás végpontjelzését valósítjuk meg. Ekkor a potenciál változását követjük, és a potenciálnak a végpontban bekövetkező ugrásából határozzuk meg a titrálás ekvivalencia pontjának helyét.

Argentometriás sómeghatározás Volhard módszerével MSZ 20501-1:2007 szerint – gyakorlati végrehajtás

Eszközigény
200,0 cm^3-es mérőlombik, titráláshoz szükséges eszközök, 20,0 cm^3-es hasas, kétjelű pipetta, szűréshez szükséges eszközök, Erlenmeyer lombik, porcelán dörzsmozsár, szárító szekrény, exszikkátor, daráló, analitikai mérleg

Vegyszerigény
0,1 mol/dm^3 AgNO3 mérőoldat, 0,1 mol/dm^3 NH_4SCN vagy KSCN mérőoldat, telített, salétromsavas Fe(NH_4)(SO_4)_2 indikátor oldat, 2 mol/dm^3 HNO_3 oldat

Minta előkészítése

(a) A pékáru bélzetét kis darabokra aprítjuk, szárítószekrényben 80ºC hőmérsékleten légszáraz állapotúra szárítjuk, exszikkátorban hagyjuk kihűlni
(b) A kihűlt, légszáraz mintát daráló segítségével homogén szemcseeloszlásúvá őröljük, a vizsgálatokhoz az őrleményt használjuk fel.

A mérés végrehajtása
(a) A leírt módon előkészített őrleményből analitikai mérlegen kb. 10 g-nyi mennyiséget mérünk be porcelán dörzsmozsárba
(b) Desztillált vízzel csomómentes szuszpenzióvá keverjük
(c) A szuszpenzió maradék nélkül 200,0 cm^3-es mérőlombikba mossuk és jelre töltjük.
(d) 30 percen keresztül állni hagyjuk az oldatot, miközben több alkalommal, kézzel összerázzuk
(e) A szuszpenziót dekantálva szűrjük redős szűrőn egy Erlenmeyer lombikba
(f) A szűrletből 20,0 cm^3 részletet pipettázunk a titráló lombikba, 3 cm^3 2 mol/dm3 HNO_3 oldattal megsavanyítjuk
(g) 2 cm^3 Fe(NH_4)(SO_4)_2 indikátor oldatot adunk hozzá
(h) Pontosan 20,0 cm^3 ismert faktorú, 0,1 mol/dm^3 AgNO_3 mérőoldatot adunk az elegyhez
(i) 0,1 mol/dm^3 koncentrációjú, ismert faktorú KSCN mérőoldattal addig folytatjuk a titrálást, amíg a vörösbarna Fe(III)-komplex színe legalább 30 másodpercig látható.
(j) Legalább 2 párhuzamos mérést végzünk

A mérési adatok kiértékelése
 [m/m \%] = \frac5,845 * 10^3 (V_A f_A - V_R f_R) * A * 100V_m * m
Az összefüggésben szereplő változók:

V_A= 0,1 mol/dm^3 AgNO_3 térfogata (leírásunk szerint 20 cm^3), cm^3
f_A= 0,1 mol/dm^3 AgNO_3 faktora
V_R= fogyott 0,1 mol/dm^3 KSCN mérőoldat térfogata, cm^3
f_R= 0,1 mol/dm^3 KSCN faktora
A = szuszpenzió össztérfogata (leírásunk szerint 200 cm^3), cm^3
V_m= vizsgált minta térfogat (leírásunk szerint 20 cm^3), cm^3
m= bemért légszáraz őrlemény tömege, g
5,845*10^-3 = 1 cm^3, 0,1 mol/dm^3 AgNO_3 mérőoldatnak megfelelő NaCl tömege, g

A sótartalmat a légszáraz tömegre vonatkoztatva adjuk meg. A szárazanyag tartalom ismeretében ez a koncentráció a friss tömegre visszaszámolható.

Argentometriás sómeghatározás Mohr módszerével MSZ 20501-1:2007 szerint – gyakorlati végrehajtás

Eszközigény
Megegyeznek a Volhard módszernél leírtakkal

Vegyszerigény
0,1 mol/dm^3 ismert faktorú AgNO_3 mérőoldat, 10 m/m% K_2CrO_4 oldat, szilárd KHCO_3, univerzál indikátor papír

Minta előkészítése

Megegyezik a Volhard módszernél leírtakkal

A mérés végrehajtása
(a) A leírt módon előkészített őrleményből analitikai mérlegen kb. 10 g-nyi mennyiséget mérünk be porcelán dörzsmozsárba
(b) Desztillált vízzel csomómentes szuszpenzióvá keverjük
(c) A szuszpenzió maradék nélkül 200,0 cm^3-es mérőlombikba mossuk és jelre töltjük.
(d) 30 percen keresztül állni hagyjuk az oldatot, miközben több alkalommal, kézzel összerázzuk
(e) A szuszpenziót dekantálva szűrjük redős szűrőn egy Erlenmeyer lombikba
(f) A szűrletből 20,0 cm^3 részletet pipettázunk a titráló lombikba
(g) Indikátor papír segítségével ellenőrizzük az oldat pH-ját, s ha szükséges, szilárd KHCO_3 segítségével pH \geq 7 értékre beállítjuk (a KHCO_3 feleslege nem zavarja a mérést)
(h) 5 csepp K_2CrO_4 indikátor oldatot adunk az oldathoz
(i) Ismert faktorú, 0,1 mol/dm^3 AgNO_3 mérőoldatot addig adagoljuk, amíg a végpontot jelző Ag_2CrO_4 csapadék vörösbarna színe meg nem jelenik.
(j) Legalább 2 párhuzamos mérést végzünk


A mérési adatok kiértékelése
 [m/m \%] = \frac5,845 * 10^3 V_A f_A * A * 100V_m * m
A képletben szereplő változók:

V_A= 0,1 mol/dm^3 AgNO_3 térfogata, cm^3
f_A= 0,1 mol/ dm^3 AgNO_3 faktora
A = szuszpenzió össztérfogata (leírásunk szerint 200 cm^3), cm^3
V_m= vizsgált minta térfogat (leírásunk szerint 20 cm^3), cm^3
m= bemért légszáraz őrlemény tömege, g
5,845.10^-3 = 1 cm^3, 0,1 mol/dm3 AgNO_3 mérőoldatnak megfelelő NaCl tömege, g

A sótartalmat a légszáraz tömegre vonatkoztatva adjuk meg. A szárazanyag tartalom ismeretében ez a koncentráció a friss tömegre visszaszámolható

Potenciometriás sómeghatározás direkt potenciometriás eljárással

Eszközigény
100,0 cm^3-es mérőlombik, Erlenmeyer lombik, üvegtölcsér és szűrőpapír, tölcsér, műanyag kanál, főzőpohár, tára mérleg, analitikai mérleg, Hanna pH 209 típusú pH/mV mérő készülék mV üzemmódban, Thermo Orion 9617 BNC típusú kloridion szelektív elektród (mérési tartomány: 5*10^-5 mol/dm^3 - 1 mol/dm^3)
Vegyszerigény
Szilárd NaCl, 1 mol/dm^3 NaNO_3 oldat

Minta előkészítése:
Megegyezik a Volhard módszernél leírtakkal

A mérés végrehajtása
(a) A leírt módon előkészített őrleményből analitikai mérlegen kb. 2-3 g-nyi mennyiséget mérünk be 100,0 cm^3-es mérőlombikba
(b) 1 mol/dm^3 NaNO_3 oldattal csomómentes szuszpenzióvá rázzuk, s jelre töltjük
(c) 30 percen keresztül állni hagyjuk az oldatot, miközben több alkalommal, kézzel összerázzuk
(d) A szuszpenziót dekantálva szűrjük redős szűrőn egy Erlenmeyer lombikba, a szűrletet kétfelé vesszük
(e) Kalibráljuk a pH/mV mérő készüléket. A kalibrációhoz elkészítjük a NaCl törzsoldatokat:
  • nátrium-kloridból, 0,1 mg pontosságú beméréssel, 100,0 cm^3-es mérőlombikban kalibrációs oldatot készítünk 5.10-2 mol/dm^3 koncentrációban.
  • A kész oldatból kalibrációs hígítási sort készítünk úgy, hogy pipettával 20,0 cm^3-t mérünk ki egy tiszta 100,0 cm^3-es mérőlombikba, a lombikot jelre töltjük, tartalmát homogenizáljuk, és ezt a folyamatot még háromszor megismételjük.
  • A létrejövő öt elemű kalibrációs oldatsorozat a 8.10^-5 mol/dm^3, 4.10^-4 mol/dm^3, 2.10^-3 mol/dm^3, 1.10^-2 mol/dm^3 és 5.10^-2 mol/dm^3 kalibrációs pontokat tartalmazza.
  • Ezek segítségével kalibrációs egyenest veszünk fel úgy, hogy a készülék által jelzett és mV-ban kifejezett elektródpotenciál-értékeket a nátrium-klorid koncentráció (-log C (klorid)) függvényében
  • A kalibrációs egyenesről leolvassuk mind a tengelymetszet, mind pedig meredekség számértékeit.
(f) A szűrletekbe bemerítjük a kalibrált és a mérést megelőzően ioncserélt vízzel leöblített elektródot.
(g) A mérőkészülékről leolvassuk a mV-ban kifejezett elektródpotenciál értéket, majd meghatározott kalibrációs egyenes egyenlete alapján kiszámítjuk a mintaoldat nátrium-klorid koncentrációját mol/dm^3 koncentrációban
(h) A mintánkénti két párhuzamos mérés eredményeit átlagoljuk, majd ezt követően a bemérési tömeg és a minta szárazanyag-tartalmának ismeretében meghatározzuk az eredeti minta nátrium-klorid tartalmát m/m%-ban
(i) A mérés megbízhatóságát standard addícióval ellenőrizzük: a vizsgált minták egyikét ismételten bemérjük és pontosan ismert tömegben, analitikai pontossággal szilárd NaCl-ot mérünk hozzá, majd a már ismertetett módon eljárva, mintha új minta lenne, megmérjük a minta sótartalmát. A visszamért sótartalom értékében ± 0,3 m/m% eltérés a megengedett. Ennél nagyobb eltérés esetén a mérést meg kell ismételni.

Kiegészítések, megjegyzések

A sütőipari termékekre vonatkozó, jelenleg érvényben levő szabványok

MSZ 20501-1:2007 Sütőipari termékek vizsgálati módszerei. 1. rész: Kémiai vizsgálatok
MSZ 20501-2:1989 Sütőipari termékek vizsgálati módszerei. Érzékszervi pontozásos bírálat és minősítés
MSZ 20501-3:1982 Sütőipari termékek vizsgálati módszerei. Fizikai vizsgálatok
MSZ 20501-4:1982 Sütőipari termékek vizsgálati módszerei. Mikrobiológiai vizsgálatok
MSZ 6333:1984 Sütőipari termékek mintavétele és tételminősítése

A feladatok végrehajtását követően adjon választ a következő kérdésekre:

  1. Milyen előnyei és hátrányai vannak a Volhard féle klasszikus só meghatározási módszernek?
  2. Milyen előnyei és hátrányai vannak a Mohr féle klasszikus só meghatározási módszernek?
  3. Milyen körülményekre kell figyelni, hogy a direkt potenciometriás meghatározás megbízhatónak minősüljön?
 Prev
Next