Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9721:2013 (ISO 11817:1994) về Cà phê rang xay - Xác định độ ẩm - Phương pháp Karf Fischer (Phương pháp chuẩn)
CÀ PHÊ RANG XAY – XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM – PHƯƠNG PHÁP KARL FISCHER (PHƯƠNG PHÁP CHUẨN)
Roasted ground coffee – Determination of moisture content – Karl Fischer method (Reference method)
Lời nói đầu
TCVN 9721:2013 hoàn toàn tương đương với ISO 11817:1994;
TCVN 9723:2013 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/F16 Cà phê và sản phẩm cà phê biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn và Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
CÀ PHÊ RANG XAY – XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM – PHƯƠNG PHÁP KARL FISCHER (PHƯƠNG PHÁP CHUẨN)
Roasted ground coffee – Determination of moisture content – Karl Fischer method (Reference method)
Tiêu chuẩn này qui định phương pháp xác định độ ẩm của cà phê rang xay bằng phương pháp chuẩn độ Karl Fischer. Phương pháp này có độ chính xác cao, vì vậy thích hợp để làm phương pháp chuẩn.
Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).
TCVN 2309:2009 (ISO 760:1978), Xác định hàm lượng nước – Phương pháp Karl Fischer (Phương pháp chung)
Trong tiêu chuẩn này sử dụng thuật ngữ và định nghĩa sau đây:
3.1. Độ ẩm (moisture content)
Hàm lượng nước chiết được bằng metanol khô theo quy trình quy định trong tiêu chuẩn này.
Độ ẩm được biểu thị bằng phần trăm khối lượng.
Chiết phần mẫu thử bằng metanol khô ở 65 oC (nhiệt độ sôi) bằng cách cho hồi lưu để loại nước. Để nguội rồi chuẩn độ phần dịch lỏng của dịch chiết được giữ lại trong thiết bị Karl Fischer cho đến khi đạt được điểm kết thúc chuẩn độ theo phương pháp chuẩn độ ampe với hai điện cực chỉ thị.
Trong quá trình xác định độ ẩm theo phương pháp Karl Fischer, nước có trong mẫu phản ứng với iot và sulfua dioxit với sự có mặt của amin và alcohol:
H2O + I2 + SO2 + ROH + 3 RnNH3-n2RnNH3-n • HI + RnNH3-n • HSO4R
trong đó R là nhóm alkyl hoặc alkoxyl.
Điểm kết thúc phản ứng thu được bằng phép đo điện đối với iot dư.
Chỉ sử dụng các thuốc thử tinh khiết phân tích và nước được sử dụng phải là nước cất hoặc nước đã khử khoáng có độ tinh khiết tương đương.
6.1. Thuốc thử Karl Fischer không chứa pyridin[1], một thành phần hoặc hai thành phần.
6.2. Metanol, chứa không quá 0,01 % (khối lượng) nước.
6.3. Rây phân tử, cỡ lỗ 0,3 nm, hình quả lê; đường kính khoảng 2 mm, mật độ khối (để tơi) khoảng 75 g trên 100 ml.
Sử dụng các thiết bị, dụng cụ của phòng thử nghiệm thông thường và cụ thể như sau:
7.1. Tủ sấy, có khả năng hoạt động ở 40 oC ± 5 oC, để bảo quản ổn định các dụng cụ thủy tinh.
7.2. Cân phân tích
7.2.1. Cân phân tích, có thể cân chính xác đến 0,000 1 g, để xác định độ chuẩn của thuốc thử Karl Fischer.
7.2.2. Cân phân tích, có thể cân đến 0,001 g, để cân phần mẫu thử.
7.3. Thiết bị hồi lưu.
7.3.1. Thiết bị gia nhiệt, thích hợp cho bình cầu đáy tròn 100 ml; tốc độ tăng nhiệt được duy trì bằng bộ điều chỉnh nguồn thyristor.
7.3.2. Bình cầu đáy tròn, dung tích 100 ml, có miệng hình côn.
CHÚ THÍCH 1: Cần ít nhất ba bình.
7.3.3. Bộ sinh hàn hồi lưu, dài 25 cm đến 30 cm, có khớp thủy tinh mài hình nón.
7.3.4. Ống làm khô, được làm đầy bằng khoảng 40 g rây phân tử (6.3), được thay hàng ngày.
7.4. Thiết bị chuẩn độ.
CHÚ THÍCH 2: Để xác định độ ẩm theo phương pháp Karl Fischer, các thiết bị chuẩn độ hoàn chỉnh có bán sẵn gồm có các bộ phận đơn lẻ nêu trong 7.4.1 đến 7.4.5.
7.4.1. Máy chỉ thị điểm kết thúc, dùng cho việc chuẩn độ theo phương pháp chuẩn độ ampe với hai điện cực chỉ thị.
7.4.2. Điện cực kép bằng platin.
7.4.3. Máy khuấy từ, gắn với đũa khuấy, được phủ bằng polytetrafloetylen.
7.4.4. Bình chuẩn độ, dung tích khoảng 100 ml, có ít nhất ba ống nối thủy tinh mài.
Nối một ống thủy tinh mài với buret, đặt điện cực kép bằng platin vào ống nối thứ hai và dùng ống nối thứ ba để cho thuốc thử và mẫu vào. Nên có vòi xả ở đáy bình. Nối vòi xả với bình bằng ống mao quản có thể tích không lớn hơn 0,5 ml. Nếu bình chuẩn độ không có vòi xả thì cần có bốn ống nối thủy tinh mài. Làm rỗng chúng bằng cách rút ống thủy tinh ra cho đến khi cột mao quản chạm đáy bình.
7.4.5. Buret, chia độ với các vạch chia 0,05 ml, lọ đựng thuốc thử và ống làm khô.
Khi dùng dụng cụ chuẩn độ tự động, khoảng cách chia độ tối thiểu phụ thuộc vào số liệu của nhà sản xuất (ví dụ: 0,02 ml).
Tránh để lọ đựng thuốc thử, buret và thuốc thử Karl Fischer (6.1) tiếp xúc với ánh sáng. Đóng tất cả các ống nối thông gió trong bình chuẩn độ bằng ống làm khô chứa chất làm khô có hiệu quả hoặc rây phân tử hoặc bằng các bình làm khô chứa đầy thuốc thử (6.1) để tránh ảnh hưởng bởi độ ẩm từ không khí.
7.5. Xyranh, để lấy được từ 30 µl đến 40 µl nước dùng cho xác định độ chuẩn, ví dụ: microxyranh Hamilton 0,05 ml.
7.6. Bình hút ẩm, chứa chất làm khô hiệu quả, ví dụ: silica gel có chỉ thị ẩm hoặc rây phân tử.
7.7. Ống đong, dung tích 100 ml, chia độ 1 ml.
7.8. Pipet, dung tích 5 ml, 10 ml và 50 ml.
Phòng thử nghiệm phải nhận được đúng mẫu đại diện và mẫu không bị hư hỏng hoặc thay đổi trong suốt quá trình bảo quản hoặc vận chuyển.
9.1. Cà phê rang xay
Trộn kỹ mẫu phòng thử nghiệm.
9.1. Cà phê rang xay đóng gói chân không
Một đơn vị bao gói ban đầu được coi là mẫu thử.
10.1. Xác định độ chuẩn của thuốc thử Karl Fischer
Xác định độ chuẩn của thuốc thử Karl Fischer (6.1) theo TCVN 2309 (ISO 670).
Để định lượng chính xác các lượng nước nhỏ hơn nên dùng xyranh (7.5), cân lượng nước thu được bằng cân phân tích (7.2.1).
Xác định lượng cần thiết bằng vài lần chuẩn độ (10.6), mỗi lần từ 30 mg đến 40 mg nước và tính độ chuẩn, T, theo công thức sau đây:
trong đó:
m là khối lượng của nước đã sử dụng, tính bằng miligam (mg);
V là thể tích của thuốc thử đã sử dụng (6.1), tính bằng mililít (ml).
10.2. Chuẩn bị dụng cụ thủy tinh
Giữ tất cả dụng cụ thủy tinh cần dùng trong tủ sấy (7.1) để ở 40 oC. Trước khi sử dụng, làm nguội dụng cụ thủy tinh đến nhiệt độ phòng và bảo quản chúng trong bình hút ẩm (7.6).
10.3. Chuẩn bị bộ sinh hàn hồi lưu
Cho 75 ml metanol (6.2) vào bình cầu đáy tròn 100 ml (7.3.2). Chỉnh tốc độ tăng nhiệt của thiết bị gia nhiệt (7.3.1) có nguồn nước làm lạnh hồi lưu, bằng bộ điều chỉnh thyristor sao cho metanol ngưng tụ ở phía trên cùng của bộ sinh hàn hồi lưu (7.3.3). Ghi lại sự điều chỉnh này. Sau đó, đóng thiết bị bằng ống làm khô (7.3.4) và đun sôi hồi lưu metanol ở tốc độ tăng nhiệt không đổi trong 30 min. Mở nguồn cấp nước lạnh và làm mát thiết bị. Chỉ đến khi thiết bị nguội đến nhiệt độ phòng mới lấy bình ra.
Sau khi chuẩn bị, loại bỏ hết nước bám dính phía trong bộ sinh hàn hồi lưu. Ngay sau khi lấy các bình ra, đậy bộ sinh hàn đã chuẩn bị bằng bình cầu đáy tròn có chứa chất làm khô còn tác dụng (rây phân tử hoặc sillica gel có chỉ thị ẩm).
10.4. Xác định giá trị trắng
Dùng pipet lấy 50,0 ml metanol khô vào bình cầu đáy tròn 100 ml (7.3.2) khô và đun sôi với dòng nước lạnh trong 30 min. Sau đó để nguội bình rồi lấy ra khỏi thiết bị và đậy bình ngay.
Lấy 10,0 ml dịch lỏng để chuẩn độ giá trị trắng và chuẩn độ theo 10.5 và 10.6. Ghi lại thể tích thuốc thử Karl Fischer đã sử dụng.
10.5. Chiết mẫu
Cân khoảng 3 g mẫu thử (Điều 9), chính xác đến 0,001 g, vào trong bình cầu đáy tròn 100 ml. Dùng pipet thêm 50,0 ml metanol khô và đậy bình ngay.
Gắn bình cầu đáy tròn vào bộ sinh hàn hồi lưu và gia nhiệt lượng chứa trong bình ở cùng tốc độ tăng nhiệt như 10.3 (sự điều chỉnh bằng thyristor đã ghi lại) với dòng nước làm lạnh đến khi bắt đầu hồi lưu. Khi bắt đầu hồi lưu, đun sôi thêm 30 min nữa. Sau đó để nguội bình cầu đáy tròn đến nhiệt độ phòng, lấy bình ra khỏi bộ sinh hàn và đậy bình ngay.
10.6. Chuẩn bị thiết bị chuẩn độ
Chuẩn bị thiết bị chuẩn độ (7.4) theo chỉ dẫn của nhà sản xuất. Điều quan trọng là bình chuẩn độ phải kín khí.
CHÚ THÍCH 3: Số đo sự không kín khí là đo tốc độ rò khí (µg H2O trên min) của hệ thống. Tốc độ rò có thể từ 10 µg/min đến 60 µg/min phụ thuộc vào độ ẩm không khí môi trường. Xác định tốc độ rò theo chỉ dẫn của nhà sản xuất thiết bị chuẩn độ Karl Fischer và tốc độ rò không được quá 60 µg/min.
Cho 35 ml metanol khô (chất nhận) vào bình chuẩn độ. Chú ý để phần kim loại của điện cực kép bằng platin (7.4.2) ngập hoàn toàn.
Trước ngày sử dụng đầu tiên, làm ổn định hệ thống 20 min trong chế độ chuẩn độ dự phòng khi đã loại bỏ hết nước.
10.7. Xác định
Tùy thuộc vào hàm lượng nước dự kiến của các mẫu cà phê rang xay, dùng pipet lấy nhanh 10 ml dịch lỏng [hàm lượng nước < 3 % (khối lượng)] hoặc 5,0 ml [hàm lượng nước > 3 % (khối lượng)] từ mẫu chiết được theo 10.5 rồi cho ngay vào bình chuẩn độ đã được chuẩn bị theo 10.6, thời gian mở bình càng ngắn càng tốt.
Bắt đầu chuẩn độ tự động trong khi vẫn khuấy bằng máy khuấy từ (7.4.3). Liều lượng thuốc thử và việc xác định điểm kết thúc được kiểm soát tự động bằng thiết bị.
Chỉnh thiết bị sao cho quá trình chuẩn độ điện tử kết thúc khi không có thay đổi điện thế lớn hơn 15 mV trong vòng 20 s.
Tiến hành ba lần chuẩn độ trên mỗi dịch chiết (hoặc đối với phép xác định giá trị trắng). Không thay đổi bình thu nhận (xem 10.6). Lấy giá trị trung bình của ba lần chuẩn độ để đưa vào tính kết quả (11.1).
11.1. Tính kết quả
Độ ẩm của cà phê rang xay, ww, biểu thị theo phần trăm khối lượng mẫu, tính được theo công thức:
ww =
Trong đó:
T là độ chuẩn (10.1) của thuốc thử Karl Fischer, tính bằng miligam nước trên mililit (mg/ml);
mE là khối lượng phần mẫu thử, tính bằng miligam (mg);
V1là thể tích metanol đã dùng để chiết (10.5), tính bằng mililit (ml);
V2 là thể tích dịch chiết đã dùng để chuẩn độ, tính bằng mililit (ml);
V3 là thể tích thuốc thử Karl Fischer (6.1) đã dùng để chuẩn độ giá trị trắng (10.4), tính bằng mililit (ml);
V4 là thể tích thuốc thử Karl Fischer (6.1) đã dùng để chuẩn độ dịch chiết mẫu (10.7), tính bằng mililit (ml);
V5 là thể tích metanol dạng lỏng đã dùng trong phép xác định giá trị trắng (10.4), tính bằng mililit (ml).
Làm tròn kết quả đến một chữ số thập phân.
11.2. Độ chụm
Các kết quả của phép thử liên phòng thử nghiệm được nêu trong Phụ lục A. Phép thử liên phòng thử nghiệm đã được tiến hành, ngoại trừ việc sử dụng các mẫu đóng gói chân không.
11.2.1. Độ lặp lại
Chênh lệch tuyệt đối giữa các kết quả của hai phép thử nghiệm độc lập thu được khi sử dụng cùng một phương pháp, trên vật liệu thử giống hệt nhau, trong cùng một phòng thử nghiệm, do một người thực hiện, sử dụng cùng thiết bị, trong một khoảng thời gian ngắn, không được quá 0,14 %.
11.2.2. Độ tái lập
Chênh lệch tuyệt đối giữa hai kết quả thử nghiệm đơn lẻ thu được khi sử dụng cùng một phương pháp, trên vật liệu thử giống hệt nhau, trong các phòng thử nghiệm khác nhau, do những người khác nhau thực hiện, sử dụng các thiết bị khác nhau, không được quá 0,25 %.
Báo cáo thử nghiệm phải chỉ ra được:
- phương pháp đã sử dụng;
- kết quả thử nghiệm thu được;
- nếu kiểm tra về độ lặp lại, thì nêu kết quả cuối cùng thu được;
Báo cáo thử nghiệm cũng phải đề cập mọi chi tiết thao tác không được quy định trong tiêu chuẩn này hoặc tùy chọn cũng như các sự cố bất kỳ có thể ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm.
Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm mọi thông tin cần thiết để nhận biết đầy đủ về mẫu.
(Tham khảo)
Các kết quả của phép thử liên phòng thử nghiệm
Phép thử liên phòng thử nghiệm do Deutsches instatus fur Normung tiến hành năm 1988, trong đó có chín phòng thử nghiệm tham gia, mỗi phòng thử nghiệm tiến hành hai lần xác định trên một mẫu thử, cho các kết quả thống kê (đã được đánh giá theo ISO 5725[2]) nêu trong Bảng A.1.
Bảng A.1 – Độ ẩm trung bình của cà phê rang
Số lượng phòng thử nghiệm được giữ lại sau khi trừ ngoại lệ | 9 |
Độ ẩm trung bình, % (khối lượng) | 4,21 |
Độ lệch chuẩn lặp lại, sr Hệ số biến thiên lặp lại, % Độ lặp lại, 2,83sr | 0,0506 1,2 0,14 |
Độ lệch chuẩn tái lập, sR Hệ số biến thiên tái lập, % Độ tái lập, 2,83 sR | 0,0866 2,5 0,24 |
[1] Các sản phẩm phù hợp có bán sẵn
[2]ISO 5725:1986, Precision of test method – Determination of repeatability and reproducibility for a standard test method by inter-laboratory test (Độ chụm của phương pháp thử - Xác định độ lặp lại và độ tái lập đối với phương pháp thử chuẩn bằng phép thử liên phòng thử nghiệm). Tiêu chuẩn này hiện nay đã hủy.
Ý kiến bạn đọc
