Universitatea Valahia din TargovisteFacultatea “Ingineria Mediului si Biotehnologii”Specializarea Master: Controlul si expertiza alimentelor

TEMA DE CASA

ANALIZA CHIMICA AALIMENTELOR

PRINPOTENTIOMETRIE

Coordonator: Masterand:Conf.dr Carmen Nicolescu Calota George Mihai

2010 –semestrul I

- 1 -

CUPRINS

Pag.1.Metoda potentiometrica………………………………………..............3 1.1 Definirea metodei…………………………………………..............3 1.2. Principiul metodei………………………………………................3 1.3. Aparatura folosita………………………………………............... 42.Utilizare………………………………………………………............. 6 2.1. Titrarea potentiometrica…………………………………............. 63. Determinarea potentiometrica a aciditatii laptelui………….................7 4.Determinarea aciditatii titrabile din produsele lactate fermentate……………………………………………............... 8 4.1. Pregatirea probei si modul de lucru............................................... 8 4.2. Descrierea metodei de lucru specifice............................................ 9 4.3. Rezultate furnizate........................................................................... 9 4.4. Interpretarea rezultatelor.............................................................. 105. Avantaje si dezavantaje....................................................................... 116. Bibliografie......................................................................................... 12

- 2 -

1.METODA POTENTIOMETRICA

1.1. Definirea metodei

Metoda potentiometrica este o metoda de analiza electrochimica care foloseste pentru determinarea concentratiei ionilor,masuratori de tensiune electromotoare,creata intre 2 electrozi diferiti.

Prin electrod , se intelege un sistem format dintr-un conductor electronic(metal) si electrolitul din jurul sau(sare a metalului respectiv).

La suprafata de contact dintre conductorul electronic si electrolit se stabileste o diferenta de potential numita potential de electrod.Alaturi de electrodul de referinta ,in determinarile potentiometrice se foloseste electrodul indicator,al carui potential se modifica in functie de concentratia ionilor din solutie.

1.2. Principiul metodei

La baza analizei potentiometrice sta masurarea potentialului unei pile electrice intr-o proba lichida.Pila electrica este formata din 2 electrozi imersati in proba si cuplati cu un potentiometru.Unul din electrozii pilei are potential electric constant,fiind considerat electrod de referinta si avand sarcina electrica pozitiva.Pe suprafata sa are loc procesul de oxidare a metalului.Celalalt electrod are potential electric dependent de valoarea concentratiei molare a ionului din solutie fata de care e reversibil,fiind considerat electrod indicator,avand sarcina electrica negative.Pe suprafata sa are loc procesul de reducere.In concluzie , pila electrica functioneaza pe baza proceselor redox care au loc in instalatia potentiometrica.

Valoarea potentialului unui electrod indicator sau de referinta ,notata ε si masurata in volti,este exprimata de ecuatia lui Nernst:

ε=ε° + ln k

- 3 -

unde:ε°-valoarea potentialului standard al electrodului, k-constanta echilibrului redox cara are loc intre ionii din

solutie si specia atomica activa de pe suprafata electrodului. Valoarea potentialului pilei electrice este dependenta ,in conditii

experimentale bine determinate,numai de valoarea potentialului electrodului indicator,valoarea potentialului electrodului de referinta fiind constanta.

Prin determinari experimentale,folosind potentiometrul electronic se poate masura valoarea potentialului pilei electrice formate E si implicit valoarea potentialului electrodului indicator.Valoarea acestuia poate fi convertita direct in valoarea pH-ului sau pX-ului probei,conform relatiei:

pH=- lg [H†] sau pX= - lg [X†]Folosind cele doua marimi (potentialul pilei electrice E exprimat in

volti si pH-ul ), se poate calcula si valoarea rH-ulul probei (potentialul reducator) definit prin relatia:

rH= (E + 0,059pH)/ 0,029 Relatia dintre electrodul indicator εi si pH-ul solutiei in care este

imersat este descrisa de ecuatia :εi =k-pH ,care reprezinta ecuatia unei drepte cu panta negativa.Etalonarea circuitului de comparative, respectiv stabilirea pantei

acestei drepte,presupune folosirea unor solutii cu pH cunoscut.

1.3. Aparatura Analiza potentiometrica se realizeaza in practica prin diferite metode,toate insa uzeaza de formarea unei pile electrochimice, alcatuita din doi electrozi: unul de masura (indicator) si unul de referinta ( de comparatie) de potential cunoscut,cel mai frecvent fiind electrodul saturat de calomel (uneori si cel de Ag/AgCl) de potential Ecal.=0,245 V ( 25ºC).Electrodul indicator este din platina, din sticla cu membrana,mixt,etc. Potentiometrele sunt aparate electronice care masoara si inregistreaza diferenta de potential. Instalatia potentiometrica este alcatuita din:vasul de masurare(V), care contine solutia de analizat,un mic agitator (a), cei doi electrozi,de

- 4 -

masura( Em) si de referinte ( Er) si eventual biureta (B) in cazul titrarilor potentiometrice.Tot ansamblul este asezat pe un agitator magnetic (Ag) prevazut cu un bec de control (b), intrerupator de retea pentru motor (M),intrerupator de retea pentru resou ® si un levier (L) de reglare a turatiei motorului. Cei doi electrozi sunt conectati la potentiometrul (P) sau un pH-metru de laborator care lucreaza ca potentiometru. La determinari individuale de t.e.m. sau de pH se face calibrarea aparatului si a setului de electrozi cu solutii standard, dupa aceea se fac masuratori pe probele necunoscute. Schema instalatiei de titrare potentiometrica:

- 5 -

In cazul titrarilor potentiometrice sau pH-metrice, se face calibrarea aparatului, conform instructiunilor acestuia, apoi se face titrarea in mod obisnuit, urmarind si inregistrand valorile de t.e.m. sau de pH dupa fiecare adaos de reactivi.Cu datele obtinute se evalueaza parametrul

cercetat (Vech,εH,pH,etc.) La terminarea lucrului se deconecteaza aparatele de la retea , se spala electrozii, paharul si biureta si se lasa electrozii in pahar, in apa distilata. Calibrarea aparatului si a setului de electrozi ai celulei se face cu doua solutii tampon pH1 si pH2 care contin intervalul de pH in care se fac masuratorile. Cu primul tampon, de pH1, se face compensarea potentialului de sticla iar cu al doilea tampon,de pH2, se face reglarea pantei electrodului. Temperatura este unul din factorii importanti care influenteaza pH-ul, de aceea pH-metrele au un compensator de temperatura.

2. UTILIZARE

Potentiometria este utilizata pentru caracterizarea solutiilor din punct de vedere al compozitiei si al consumarii unor compusi prezenti. Caracterizarea potentiometrica a unei solutii presupune:● Masurarea pH-ului solutiei● Calcularea rH-ului solutiei utilizand valorile pH-ului si potentialul pilei care include solutia de analizat conform relatiei prezentate.● Titrarea potentiometrica

2.1 . Titrarea potentiometrica

Spre deosebire de titrarea obisnuita , cu detectare vizuala, subiectiva, a punctului de echivalenta pe baza de schimbare de culoare, titrarea potentiometrica este o metoda obiectiva care foloseste drept indicator al

punctului de echivalenta modificarea potentialului (ε ) unui electrod reversibil fata de o anumita specie de ioni din solutia de studiat.Deoarece practica ne pune la dispozitie o serie de electrozi reversibili fata de

- 6 -

anumite specii de ioni, metoda potentiometrica gaseste aplicatii la titrarea mai multor sisteme:●reactii de neutralizare ●reactii de oxido-reducere●reactii de precipitare●reactii cu formare de complecsi. In controlul calitatii alimentelor poate fi utilizata pentru:

●Determinarea pH-ului carnii,● Determinarea continutului de NaCl din carne,● Determinarea aciditatii laptelui,● Determinarea aciditatii ,pH-ului si H-ului la faina de grau,● Determinarea aciditatii libere a unui ulei,● Determinarea aciditatii totale la vin,● Determinarea continutului in substante tananate si colorante din vin.

3. DETERMINAREA POTENTIOMETRICA A ACIDITATII LAPTELUI

Metoda are la baza determinarea pH-ului laptelui folosind o celula cu electrozi de sticla si calomel. Se cunoaste relatia inversa dintre pH si aciditatea laptelui.Astfel la 17-19°T corespunde pentru pH 6,65-6,45. In practica se stie ca la pH <6,4 laptele e necorespunzator. Pentru determinare se foloseste laptele ca atare la 25ºC .Dupa etalonarea celulei si clatirea cu lapte se umple si se face determinarea pH-ului.Din curba de calibrare determinata cu probe etalon se extrage valoarea aciditatii in ºT.

- 7 -

4. DETERMINAREA ACIDITATII TITRABILE DIN PRODUSE LACTATE FERMENTATE

Determinarea aciditatii titrabile ( AT ) din produse lactate fermentate acide se bazeaza pe titrarea potentiometrica a probei conform normei IDF 150:1991. Prin conventie , aciditatea titrabila se exprima in grame acid lactic / 100 g produs , de aceea ,metoda se identifica cu dozarea acidului lactic din produse fermentate,desi dupa modul de operare , se determina aciditatea totala pana la pH=8,3. Metoda se bazeaza pe neutralizarea acizilor slabi HA ( lactic, acetic, propionic, etc) cu solutia volumetrica de NaOH 0,1 N pana la pH=8,3.Are loc reactia:

H-A+ (Na† + HO‾ )↔ ( Na† + A‾) + H2O

Care arata ca pH-ul final este dat de hidroliza sarii (NaA) provenita din baza tare si acizi organici slabi HA, intre care predomina acidul lactic din fermentatie. Analiza reclama utilizarea unui pH-metru calibrat periodic in domeniu de pH=4-9.

4.1. Pregatirea probei si modul de lucru

Proba de analizat se omogenizeaza.Din proba se cantaresc intr-un flacon de 50 ml. circa 10 g produs, cu exactitate de 0,1 mg, care se dilueaza si se amesteca cu 10 ml apa distilata.se imerseaza electrozii de pH astfel incat sa fie complet acoperiti si se incepe titrarea cu NaOH 0,1N care se adauga din biureta , la inceput cate 0,2 ml si dupa pH=8,0 cate 0,05 ml.Cand pH-ul ajunge la 8,3 (stabil dupa agitare timp de un minut ), se citeste volumul V de solutie NaOH 0,1N folosita.Cu acest volum citit cu exactitate de 0,05 ml , se calculeaza continutul de acid lactic

- 8 -

AT= 0,009V*100/m ( grame acid lactic/ 100 grame produs) AT=0,9*V/m ( grame acid lactic/ 100 grame produs)

V-volumul solutiei de NaOH 0,1N folosita la titrarem-masa de proba analizata0,9-factorul de conversie in acid lactic

Produsele lactate fermentate din acelasi lot si de acelasi tip nu trebuie sa difere intre ele cu mai mult de 0,05 g acid lactic.

4.2. Descrierea metodei de lucru specifice

Pentru exemplificare s-a folosit:-iaurt light 0.1% grasime,lot 39 expira la 26.02.2008 produs de S.C.I.L Dambovita-pH-metru model 340i-solutii tampon de pH=4 si pH=7 pentru calibrare-electrod wtw

Mod de masurare pH

Panta -59,16 mV/pHAsimetria 0 mVSetare manuala a temperaturii 25ºCRezolutie 0,01

4.3. Rezultate furnizate Proba 1: Mi: pH = 4,66 Mf: pH = 8,3

VNaOH = 6,5ml m = 10g AT = 0,9x6,5/10 = 0,585g acid lactic/l

= 0,0585 g acid lactic/100g produs <=> Ac = 65 º T(grade Thorner)

- 9 -

Proba 2: Mi: pH = 4,49 Mf: pH = 8,3

VNaOH = 7ml m = 10g AT = 0,9x7/10 = 0,63g acid lactic/l = 0,063 g acid lactic/100g produs <=> Ac = 70 º T(grade Thorner)

unde: Mi = momentul initial inainte de titrare Mf = momentul final de titrare

4.4. Interpretarea rezultatelor

Diferenta dintre cele doua rezultate a probelor luate in lucru nu este mai mare de 0,05g,deci analizele au fost efectuate corect.In urmatorul tabel este prezantata corespondenta dintre continutul de acid lactic si diferitele moduri de exprimare a aciditatii:

ºT ºSH ºD Acid lactic pH% g/l

2,5 1 2,25 0,0225 0,225 -5 2 4,5 0,0450 0,450 -6,5 2,6 5,9 0,0585 0,585 -7 2,8 6,36 0,063 0,63 -7,5 3 6,75 0,0675 0,675 -10 4 9 0,0900 0,90 -12,5 5 11,25 0,1125 1,125 6,815 6 13,5 0,135 1,35 6,616 6,4 14,40 0,144 1,44 -16,5 6,6 14,85 0,148 1,48 -17 6,8 15,30 0,153 1,53 -17,5 7 15,75 0,155 1,575 6,518 7,2 16,2 0,162 1,162 -18,5 7,4 16,65 0,166 1,66 -

- 10 -

19 7,6 17,10 0,171 1,7 -19,5 7,8 17,55 0,175 1,75 -

5. AVANTAJE SI DEZAVANTAJE

Metoda de analiza potentiometrica are urmatoarele avantaje:- se poate realiza atat cu un potentiometru cat si cu un pH-metru

aparate pe care astazi fiecare laborator le pot avea in dotare;- este o metoda rapida si mai accesibila fata de multe alte metode;- este o metoda de mare finete, putand utiliza cantitati mici de proba; - permite aprecierea evolutiei calitatii, functie de conditiile de

conservare;- punctul de echivalenta in determinarea aciditatii nu este determinat

subiectiv prin observare vizuala a virajului unui indicator optic, ci este determinata obiectiv prin valori exacte.

Dezavantajul acestei metode este ca nu se pot face determinari de teren.

- 11 -

BIBLIOGRAFIE

Costin,G.M. – Produse lactate fermentate ,Editura Academica ,2005Sas,I – Analize fizico-chimice si controlul calitatii

produselor, metode instrumentale, indrumar delaborator,Galati, 1989.

- 12 -