Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7277:2003 (GS 1/2/3 - 1 : 1994) về xác định độ pol của đường thô bằng phương pháp đo độ phân cực – phương pháp chính thức do Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành

TIÊU CHUẨN VIỆT NAM

TCVN 7277 : 2003

XÁC ĐỊNH ĐỘ POL CỦA ĐƯỜNG THÔ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ PHÂN CỰC – PHƯƠNG PHÁP CHÍNH THỨC
The determination of the polarisation of raw sugar by polarimetry - Official

1. Phạm vi áp dụng

Phương pháp này có thể áp dụng được cho tất cả các loại đường thô, đường trắng, đường đặc biệt có yêu cầu làm sạch.

2. Lĩnh vực áp dụng

Phương pháp này đo độ quay cực của dung dịch chuẩn của đường thô, có thể được sử dụng làm cơ sở các hợp đồng mua bán đường. Độ pol được biểu thị bằng ⁰Z theo thang đường quốc tế.

3. Định nghĩa

3.1 Dung dịch đường chuẩn (The normal sugar solution): là 26,0160 g đường sacaroza tinh khiết được cân trong chân không và hòa tan trong nước tinh khiết ở 20,00 ⁰C đến thể tích cuối cùng là 100,000 ml. Dung dịch này tương ứng với 26,000 g được cân trong không khí và hòa tan trong nước tinh khiết ở 20,00⁰C đến thể tích cuối cùng là 100,00 ml.

3.2 Cơ sở của điểm 100 ⁰Z theo thang đường quốc tế (The basis of the 100 ⁰Z point of the international sugar scale): là sự quay cực của dung dịch chuẩn của đường sacaroza tinh khiết ở bước sóng xanh lá cây của đồng vị thủy ngân ¹⁹⁶Hg (bước sóng 546,2271 nm trong chân không) ở 20,00 ⁰C trong ống phân cực 200,000 nm. Góc quay cực khi đo ở bước sóng này bằng 40,777⁰ ± 0,001⁰, khi đo ở ánh sáng natri màu vàng đã lọc (bước sóng 589,4400 nm trong chân không), 100 ⁰Z tương ứng với góc 34,626 ⁰ ± 0,001 ⁰. Đối với lăng kính thạch anh hoạt động hiệu quả ở bước sóng 587,0000 nm, thì 100 ⁰Z tương ứng với góc quay 34,934⁰ ± 0,001⁰.

4. Nguyên tắc

Sự quay cực là tổng đại số các hiệu ứng chủ yếu của hàm lượng đường sacaroza có trong mẫu chuyển đổi do có mặt các chất hoạt động quang học khác và do qui trình làm sạch.

Đây là một phép phân tích vật lý bao gồm ba bước cơ bản sau:

- Chuẩn bị dung dịch chuẩn của đường thô trong nước, kể cả việc làm trong bằng cách bổ sung dung dịch chì axetat kiềm tính;

- Làm sạch dung dịch bằng phương pháp lọc; và

- Xác định độ pol bằng cách đo độ quay cực của dung dịch đã được làm sạch.

5. Thuốc thử

CẢNH BÁO VÀ YÊU CẦU VỀ AN TOÀN

Người sử dụng phương pháp này nên tham khảo các văn bản pháp qui về đảm bảo sức khỏe và an toàn của quốc gia trước khi sử dụng chì axetat kiềm tính và danh mục các thuốc thử nêu trong phụ lục B.

5.1 Chì axetat kiềm tính, phù hợp với qui định của ICUMSA trong phụ lục A và được nghiền nhỏ để lọt qua sàng cỡ lỗ 0,42 mm.

5.2 Dung dịch chì axetat kiềm tính: Hòa tan 560 gam chì axetat kiềm tính trong khoảng 1 lít nước cất. Đun sôi trong khoảng 30 phút và để lắng. Gạn dịch lỏng nổi phía trên và pha loãng đến tỷ trọng 1,24 g/ml hoặc hàm lượng chì tổng số 24,4 g PbO/100 ml với nước cất vừa mới đun sôi. Kiểm tra hàm lượng chì tổng số bằng cách đo tỷ trọng chính xác hoặc xác định chì tổng số bằng phương pháp chuẩn độ như mô tả trong phụ lục B. Chì tổng số yêu cầu có tỷ trọng, r₂₀, 1,24 g/ml ± 0,01 hoặc hàm lượng chì tổng số là 24,4 g PbO/100ml ± 1,0. Hàm lượng chì kiềm tính phải nằm trong khoảng từ 9,5 g PbO/100ml đến 10,5 g PbO/100ml. Nếu lượng chì kiềm tính vượt qua ngoài phạm vi này thì điều chỉnh thuốc thử bằng cách cho thêm axit axetic băng. Sau khi điều chỉnh, xác định lại cả hàm lượng chì tổng số và hàm lượng chì kiềm tính.

Giữ dung dịch trong bình có nút đậy kín để tránh tiếp xúc với cacbon dioxit trong không khí. Cho khí nitơ vào đầy bình trước khi đóng lại.

6. Thiết bị, dụng cụ

6.1 Cân phân tích, có thể đọc được đến 1 mg.

6.2 Bình chuyên dụng 100ml, phù hợp với quy định của ICUMSA. Bình có dung tích danh nghĩa là 100 ml với dung sai ± 0,02 ml.

Khi không có sẵn bình loại này, thì sử dụng bình ICUMSA và thực hiện “việc hiệu chỉnh bình”. “Thể tích thực của bình – 100,00 ml” được hiểu là “thể tích hiệu chỉnh bình”, cần được khắc rõ ràng trên bầu của bình hoặc được ghi riêng theo mã số của bình. Khi sử dụng các bình đã “hiệu chỉnh”, cần hiệu chỉnh số đọc độ soi bằng cách bổ sung hệ số “hiệu chỉnh bình”. Giá trị của hệ số “hiệu chỉnh bình” có thể là âm hay dương. Vì vậy phải sử dụng chính xác dấu.

6.3 Thiết bị phân phối tự động chì axetat: Để tránh tiếp xúc với CO₂ trong không khí, lắp một ống có chứa hỗn hợp canxi hydroxit và natri hydroxit, hoặc chất tương đương vào đường dẫn không khí của thiết bị pha chế.

6.4 Thiết bị lọc: Dùng phễu không cuống làm bằng vật liệu chống ăn mòn để lọc các dung dịch được chuẩn bị để xác định độ pol. Lắp phễu vào bình thủy tinh chứa nước lọc hoặc các cốc có mỏ sao cho chì không bị bắn ra ngoài và đậy phễu bằng miếng giấy nhỏ để giảm thiểu sự bay hơi. Sử dụng loại giấy lọc phù hợp với việc đo độ pol của đường thô, ví dụ dùng giấy lọc Whatman số 91 đường kính 15 cm với độ ẩm trong khoảng từ 6% đến 8%, được xác định bằng cách sấy trong 3 giờ ở 100⁰C.

6.5 Máy đo độ phân cực, được hiệu chuẩn theo độ đường (⁰Z) ở 20,00 ⁰C.

6.6 Ống phân cực và kính đậy, phù hợp với qui định của ICUMSA. Dung sai của chiều dài ống phù hợp với loại A hoặc loại B, chiều dài thực của ống được hiệu chỉnh theo qui định cho loại A thì phải được khắc rõ ràng vào ống. Việc hiệu chỉnh chiều dài của ống bằng chiều dài danh nghĩa được chia cho độ dài thực và sau đó được áp dụng như hệ số nhân đối với tất cả các số đọc độ pol.

6.7 Lăng kính thạch anh, đã được chứng nhận bởi cơ quan có thẩm quyền công nhận như Physikalisch – Technische Budesanstalt (Braunschweig, Đức), hoặc lăng kính đã được hiệu chuẩn theo lăng kính đã được chứng nhận.

6.8 Nồi cách thủy, duy trì được nhiệt độ 20⁰C ± 0,5⁰C

6.9 Nhiệt kế, có thể đọc được đến 0,1⁰C trong dải nhiệt từ 0⁰C đến 50⁰C.

7. Lấy mẫu

Khi mẫu được đưa đến phòng thử nghiệm, trước khi mở cần kiểm tra mẫu xem:

- Đường có bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi nhiệt độ giữa thời gian bao gói và thời gian đưa đến phòng thử nghiệm không;

- Túi mẫu có bị hỏng hoặc bị rách không.

Nếu kết quả kiểm tra phát hiện thấy đường nhận được từ phòng thử nghiệm có thể khác với đường khi bao gói, thì phải thông báo cho người hoặc tổ chức đề nghị phân tích cho dù mẫu có được tiến hành phân tích hay không phân tích.

Nếu có thể được thì nên giữ độ ẩm tương đối trong phòng thử nghiệm khi mở bao gói mẫu ở khoảng 65% đến 70%.

Tránh trộn lại mẫu, nếu có thể. Nếu cần phải trộn lại, thì việc xác định lượng hao hụt khi sấy cần được ghi lại cùng với độ pol.

Nếu đường đã được trộn lâu và có lý do để nghi ngờ rằng vật chứa mẫu không kín, thì loại bỏ ngay 1cm đến 2cm mẫu phía trên vật chứa trước khi cân.

8. Cách tiến hành

8.1 Chuẩn bị và làm trong dung dịch mẫu: Cân chính xác 26,000 g ± 0,002 g đường càng nhanh càng tốt. Chuyển đường vào bình định mức 100 ml cùng với nước cất đến thể tích không quá 70 ml và hòa tan hết bằng cách khuấy bằng tay hoặc dùng máy khuấy. Thêm nước cất đến thể tích từ 60 ml đến 70 ml nếu cần. Thêm dung dịch chì axetat kiềm tính theo độ pol dự kiến của đường thô: dưới 99,3 Z thì thêm 1,00 ml ± 0,05 ml, và trên 99,3 ⁰Z thì thêm 0,50 ml ± 0,05 ml. Thêm dung dịch chì bằng thiết bị pha chế tự động.

Trộn đều dung dịch bằng cách khuấy nhẹ, ở cùng tốc độ và thêm nước cất cho đầy bầu của bình. Để yên trong lòng ít nhất là 10 phút ở nhiệt độ phòng, tốt nhất là để ở nhiệt độ được khống chế ở 20⁰C ± 1⁰C.

Cho thêm nước cất thấp hơn vạch khoảng 2 mm, đảm bảo tráng sạch cổ bình. Chú ý không để cho bọt khí lọt vào bình, nếu cần, khử bọt trên mặt cong của chất lỏng bằng cồn hoặc ete bay hơi. Dùng cuộn giấy lọc sạch để lau khô mặt trong cổ bình trong khu vực cách vạch mức khoảng vài mm. Khi nhìn rõ mặt cong, giữ bình thẳng bằng cách cầm ở phần trên cổ bình, để vạch ở ngang tầm mắt và quay ra phía ánh sáng. Thêm từng giọt nước cất, tốt nhất là dùng xilanh, cho đến khi đáy của mặt cong vừa trùng với vạch tiêu chuẩn. Nếu có lẫn bã hoặc các hạt nhỏ thì gõ nhẹ ở cạnh cổ bình sao cho có thể nhìn thấy đúng vị trí của mặt cong chất lỏng.

Lau khô phía trong cổ bình, đậy kín bình bằng nắp khô, sạch và lắc kỹ. Cho nhiệt kế sạch, khô vào bình và ghi nhiệt độ, t_m chính xác đến 0,1⁰C. Giữ phần trên cổ bình trong suốt quá trình đo.

8.2 Lọc dung dịch: Để dung dịch đứng yên ít nhất 5 phút cho cặn lắng xuống. Sau đó lọc dung dịch qua giấy lọc đơn bằng thiết bị mô tả trong 6.4. Loại bỏ 10 ml dịch lọc đầu tiên và thu lấy thể tích vừa đủ để đo độ pol, thông thường từ 50 ml đến 60 ml. Đậy phễu lọc trong suốt quá trình lọc bằng miếng giấy nhỏ để giảm thiểu sự bay hơi cũng như giữ cho bộ lọc không bị ảnh hưởng của gió và ánh nắng trực tiếp. Không được bổ sung thêm dung dịch vào phễu lọc và cũng không đổ nước lọc trở lại phễu lọc.

8.3 Xác định độ pol. Tráng kỹ ống pol ít nhất 2 lần bằng dung dịch được sử dụng và đổ đầy dung dịch vào ống sao cho không có bọt khí bên trong. Vặn nắp kín để tránh bị hở. Vặn quá chặt có thể làm căng vật liệu là thủy tinh của nắp và làm méo mặt phẳng ánh sáng phân cực. Cầm ống càng ít càng tốt để tránh làm nóng ống.

Đặt ống vào máy đo độ phân cực. Đối với máy đo độ phân cực quan sát được, đọc bốn lần chính xác đến 0.05 ⁰Z hoặc chính xác hơn. Quay ống khoảng 45⁰ (quanh trục đối xứng của ống) giữa mỗi lần đọc. Đối với một vài kiểu ống, tất nhiên có thể không xoay được theo phương pháp của ống. Phải đảm bảo rằng nắp thiết bị được đậy kín khi cân và đọc. Các số đọc được lấy trung bình chính xác đến 0,01 ⁰Z.

Đo nhiệt độ của dung dịch trong ống, t_r càng sớm càng tốt sau khi đọc máy đo độ phân cực và ghi là chính xác đến 0,1 ⁰C.

8.4 Chuẩn hóa máy đo độ phân cực và hiệu chỉnh nhiệt độ. Chuẩn hóa việc đọc máy đo độ phân cực bằng lăng kính thạch anh đã được chứng nhận với giá trị danh nghĩa khoảng 95 ⁰Z đến 101 ⁰Z. Theo phương pháp chuẩn hóa và việc áp dụng hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ đối với các số đọc không khí, các số đọc nước và lăng kính thạch anh được sử dụng cùng với nhiệt độ của lăng kính thạch anh và máy đo độ phân cực. Các số đọc này được thực hiện giống như đối với ống máy đo độ phân cực với độ chính xác 0,01 ⁰Z.

Có hai phương pháp được khuyến cáo cho việc tiến hành chuẩn hóa máy đo độ phân cực và tính độ pol của dung dịch thử được hiệu chỉnh về 20⁰C. Phương pháp 1 yêu cầu đối với mỗi loạt dung dịch thử. Thực hiện đồng thời việc chuẩn hóa lăng kính thạch anh. Qui trình này giả định rằng máy đo độ phân cực vận hành ở một nhiệt độ không đổi nhưng không đo nhiệt độ của thiết bị. Phương pháp 2 yêu cầu tiến hành đọc lăng kính thạch anh định kỳ nhưng không cần thiết phải tiến hành cùng thời gian với dung dịch thử. Chuẩn hóa máy đo độ phân cực được thực hiện bằng cách áp dụng việc hiệu chỉnh thang đo theo qui trình này. Vì phương pháp 1 có thể áp dụng rộng rãi hơn nên được trình bày ngay dưới đây còn phương pháp 2 nêu trong phụ lục C.

Phương pháp 1

Ghi lại số đọc sau:

1. Máy đo độ phân cực ở giá trị zero, có nghĩa là số đọc của không khí là P_a.

2. Số đọc của lăng kính thạch anh, Q_tq ở nhiệt độ t­_q, trong đó t_q là nhiệt độ của lăng kính thạch anh ở thời điểm đọc.

3. Số đọc của ống đo độ phân cực chứa đầy nước, P_N.

4. Số đọc của dung dịch thử, P_tr ở nhiệt độ t_r.

5. Nhiệt độ khi định mức đến vạch, đã được ghi lại trước đó.

9. Biểu thị kết quả

9.1 Tính toán: Lấy các kết quả từ 8.3 và 8.4, tính độ pol được hiệu chỉnh về 20⁰C, P₂₀, bằng cách áp dụng việc hiệu chỉnh sau đây đối với độ pol quan sát được P_tr.

Sử dụng nước hiệu chỉnh giá trị zero

Trừ P_w

Hiệu chỉnh nhiệt độ khi đọc, t_r, cộng c x P_tr x (t_r – 20) – 0,004 x R x (t_r – 20)

trong đó

c là hệ số ở bảng 1;

R là đường khử trong mẫu, tính bằng %.

- Hiệu chỉnh nhiệt độ khi định mức đến vạch, t_m,trừ  ¦ x P_trx (t_m - 20)

trong đó: f là hệ số ở bảng 1

Bảng 1 – Bảng hệ số dùng cho việc hiệu chỉnh nhiệt độ pol – Phương pháp 1 và 2

Kết hợp hiệu chỉnh thang đo và hiệu chỉnh nhiệt độ thiết bị

Trừ Q_tq – Q₂₀ – P_a - 0,000144 x Q₂₀ x (t_q – 20)

trong đó: Q₂₀ là giá trị của lăng kính thạch đã được chứng nhận ở 20⁰C.

Vì vậy:

P₂₀ = P_tr – P_w + hiệu chỉnh t_r – hiệu chỉnh t_m – hiệu chỉnh thang đo và thiết bị t.

Biểu thị các kết quả đến hai chữ số thập phân theo thang đo ⁰Z. Chỉ ra trong kết quả các giá trị hiệu chỉnh đã được áp dụng cho kết quả quan sát được không hiệu chỉnh (ví dụ: đã hiệu chỉnh cho thiết bị chuẩn hóa tới nhiệt độ 20 ⁰C).

9.2 Độ chụm: Chênh lệch tuyệt đối giữa 2 kết quả thu được trong các điều kiện lặp lại không được lớn hơn 0,10 ⁰Z.

Chênh lệch tuyệt đối giữa hai kết quả thu được trong các điều kiện tái lập không được lớn hơn 0,25 ⁰Z.

Chú thích – Cho dù độ chênh lệch tuyệt đối cho phép là 0,25 ⁰Z, cũng cần lưu ý rằng các hợp đồng giữa người mua và người bán đường thô có thể đưa ra giới hạn chênh lệch đến 0,15 ⁰Z. Chênh lệch này thu được từ nghiên cứu cộng tác giữa 6 chuyên gia thử nghiệm do MR Player tổ chức.

PHỤ LỤC A

(Qui định)

YÊU CẦU KỸ THUẬT ĐỐI VỚI CHÌ AXETAT KIỀM TÍNH