Анализ и уточнение методики определения числа Рейхерта-Мейссля молочного жира

Автор: Охрименко Ольга Владимировна

Журнал: Молочнохозяйственный вестник @vestnik-molochnoe

Рубрика: Технические науки

Статья в выпуске: 4 (16), 2014 года.

Бесплатный доступ

Существует проблема определения натуральности сливочного масла. Одной из наиболее характерных констант молочного жира является число Рейхерта-Мейссля, определение которого позволяет выявить фальсификацию молочного жира другими жирами. Проведен анализ существующих методик определения этой константы, выявлены уязвимые места, предложена модификация метода.

Натуральность сливочного масла, рейхерта-мейссля число, определение, методика, анализ, модификация

Короткий адрес: https://sciup.org/14998771

IDR: 14998771

Текст научной статьи Анализ и уточнение методики определения числа Рейхерта-Мейссля молочного жира

В настоящее время существует проблема нелегальной массовой фальсификации сливочного масла животными и растительными жирами [1, 2].

Поэтому все более актуальной становится задача определения натуральности сливочного масла. Одной из наиболее характерных констант молочного жира является число Рейхерта-Мейссля, которое характеризует наличие в жире низших жирных кислот (НЖК), растворимых в воде, в частности масляной и капроновой. Благодаря этим кислотам молочный жир имеет более высокие значения числа Рей-херта-Мейссля по сравнению с другими жирами. Так, для молочного жира это число лежит в пределах от 20 до 32 единиц, говяжьего жира – 0,25…0,50, пальмоядрового масла – от 4 до 7 единиц и т.д.

Очевидно, что пониженное значение числа Рейхерта-Мейссля исследуемого масла свидетельствует о его фальсификации другими жирами или маслами.

Для определения числа Рейхерта-Мейссля молочного жира применяют метод, разработанный Г.С. Иниховым с сотрудниками [3]. Метод практически без изменений положен в основу методик, предложенных специалистами ВНИИМСа для определения массовой доли немолочных жиров в спредах [4], разновидностях коровьего масла (сливочного и топленого) с комбинированной жировой фазой и других [5].

В то же время, многолетнее использование указанной методики для измерения числа Рейхерта-Мейссля молочного жира на лабораторных занятиях по химии и физике молока в ВГМХА показало во всех случаях сильно завышенные результаты.

Цель исследований – выявить «узкие» места метода.

Объектом исследований являлся молочный жир, полученный из масла крестьянского, произведенного способом преобразования высокожирных сливок на «Молочном заводе ВГМХА им. Н.В. Верещагина».

Повторность опытов 5…8-кратная.

Достоверность результатов эксперимента оценивали методами математической статистики.

Основные этапы метода [3]:

Омыление жира.

Выделение жирных кислот из мыла.

Количественное определение НЖК.

На рисунке 1 представлена схема лабораторной установки для омыления жира, выделения жирных кислот из мыла и их отгонки. Все процессы производится в одной и той же колбе при нагревании, т.е. в течение всего анализа жир подвергается интенсивной термической обработке.

Уравнения реакций (1)…(3) раскрывают сущность отдельных этапов определения числа Рейхерта-Мейссля.

Рисунок 1. Схема лабораторной установки для отгонки летучих жирных кислот: 1 – колба с исследуемым жиром; 2 – холодильник; 3 электроплитка; 4 – штатив; 5 – колба для дистиллята; 6 – каплеуловитель

Омыление жира:

р2-О-СО-С]7Н35                             сн2-он

СН-О-СО-С|71135 + 3NaOH---* 3C17H35COONa + pi-OH

СН2- О-СО-С| 7Н35                    стеарат натр ия      CI 12~ 011

(мыло)          глицерин

Выделение жирных кислот из мыла:

2RCOONa + H2SO4 → 2RCOOH + Na2SO4 мыло              смесь свободных жирных кислот

Количественное определение низших жирных кислот:

С3Н7COOH + NaOH С3Н7COONa + H2O масляная кислота        бутират натрия

Причиной завышенных результатов по определению числа Рейхерта-Мейссля, по нашему мнению, является термическое разложение высших жирных кислот и глицерина при отгонке летучих жирных кислот. Процесс термического разложения этих компонентов сопровождается образованием летучих кислых веществ, попадающих в приемную колбу и завышающих результаты титрования.

В пользу нашего предположения о термическом разложении жирных кислот и глицерина говорит тот факт, что помимо завышенных результатов, наблюдали наличие желтой смолы и застывших парафинов на стенках перегонной колбы, каплеуловителя и холодильника; резкий, удушающий запах, вызывающий кашель и слезотечение; темный, густой раствор в перегонной колбе.

Анализ процесса выделения жирных кислот из мыл. Согласно [3, 4], для выделения жирных кислот в колбу с омыленным жиром добавляют 90 см3 дистиллированной воды, 50 см3 серной кислоты, немного пемзы или несколько кусочков фарфора для равномерности кипения. Колбу присоединяют к холодильнику через каплеуловитель и помещают на электроплитку. Отгонку НЖК ведут до тех пор, пока объем дистиллята в приемной колбе не достигнет 110 см3.

На наш взгляд, в основе термического разложения компонентов реакционной смеси – жирных кислот и глицерина – лежит слишком высокая температура кипения смеси. Это может быть связано, как с недостаточным количеством добавленной воды (следствием этого является высокая температура кипения раствора), так и с нерегулируемой температурой электроплитки, которая во всех случаях превышала 350 оС.

Известно, что термическое разложение высших жирных кислот начинается при нагревании до 300 оС [6]. Состав образующихся веществ сложен и мало изучен, но среди других в них обнаружены кетены и низшие жирные кислоты [6].

Кетены из-за большой реакционной способности быстро превращаются в кислоты либо полимеризуются. Превращение кетенов в кислоты:

Следовательно, в дистилляте увеличивается содержание НЖК.

Кипение глицерина происходит при 290 оС и сопровождается его разложением до акролеина [7]:

СНо -он

г         ^

сн-он —* сн2= сн—С +2 Н2оI                              нсн2-он

глицерин          акролеин

Акролеин хорошо растворим в воде, на воздухе легко окисляется до акриловой кислоты, что также увеличивает содержание кислот в дистилляте. Кроме того, акролеин сильно раздражает слизистые оболочки носа и глаз, вызывает слезотечение [8].

Содержание кислот в дистилляте увеличивается также за счет испарения серной кислоты, которая кипит при температуре 279,6 оС [7]. Испарение серной кислоты приводит к повышению температуры кипения оставшегося в перегонной колбе раствора, образованию мыл, загустеванию раствора и его термическому разложению. Натриевые мыла при этом образуют углекислые соли и ряд летучих конденсирующихся и неконденсирующихся продуктов, в основном парафиновых углеводородов [6].

Уточнение методики определения числа Рейхерта-Мейссля. Анализ процесса выделения жирных кислот из мыл показал необходимость:

  • 1.    Определения оптимального объема воды, добавляемой в перегонную колбу при отгонке НЖК.

  • 2.    Обоснования температурных режимов выделения жирных кислот из мыл и их отгонки.

Результаты исследований

  • 1.    Определение оптимального объема воды, добавляемой в перегонную колбу Условия опыта:

  • -    объем воды, добавляемой в перегонную колбу – 90, 105, 120, 130 и 150 см3.

  • -    нерегулируемая температура электроплитки.

  • 2.    Обоснования температурных режимов выделения жирных кислот из мыл и их отгонки.

Результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1. Зависимость числа Рейхерта-Мейссля от объема воды в перегонной колбе

Объем воды в колбе, см3                 Число Рейхерта-Мейссля, ед.

90

47±20

105

30±3

120

27±2

130

25±1

150

24±2

Из таблицы 1 следует, что при объеме воды 90 см3 число Рейхерта-Мейссля получалось сильно завышенным (норма 20…32 ед.), отмечался значительный разброс данных. Неустойчивые данные получались и при объеме воды 105 см3.

Начиная с объема воды 120 см3, число Рейхерта-Мейссля практически не изменялось, хотя и наблюдалась тенденция к его снижению с увеличением объема воды. Это можно объяснить увеличением количества свободной влаги, которая, как известно, кипит при 100 оС и быстро заполняет приемную колбу. Для дальнейших исследований выбрали объем 130 см3, так как в этом случае наблюдали минимальный разброс экспериментальных данных.

В таблице 2 приведена характеристика жирных кислот молочного жира. Анализ данных показывает, что из НЖК (маясляная – каприновая), а также высших (лауриновая - миристиновая) наибольшую температуру кипения имеет каприновая кислота – 268…270 оС.

Следовательно, для того, чтобы произвести отгонку всех НЖК, предотвратить попадание в дистиллят серной кислоты и термическое разложение высших жирных кислот, необходим нагрев реакционной смеси до температуры не выше 270 оС.

Таблица 2. Характеристика НЖК молочного жира [9,10,7]

Кислота

Код

Среднее содержание в 100 г

Растворимость

Температуры

в воде

в спирте

плавления о С

кипения о С

Масляная

С 4

0,11

хорошо

неогр.

- 5,26

163,50

Капроновая

С 6

0,08

0,968

раств.

- 3,9

205,35

Каприловая

С 8

0,04

м.р.

неогр.

+ 16,5

239,30

Каприновая

С10

0,09

м.р.

раств.

+ 31,5

268-270

Лауриновая

С12

0,1 0

н.р.

126,0

+ 44,2

225,00

Миристиновая

С14

0,51

н.р.

44,9

+ 54,4

250,50

Пальмитиновая

С16

0,64

н.р.

9,3

+ 64,0

390,00

Стеариновая

С18

0,35

о.м.р.

2,5

+71,5-72,0

376,10

Для проверки методики определения числа Рейхерта-Мейссля с уточненными параметрами процесса выделения жирных кислот из мыл и их отгонки провели трехкратное определение этой константы на одной и той же пробе молочного жира. Среднее значение числа Рейхерта-Мейссля составило 27,6±1,0.

Методику апробировали в учебном процессе, во всех случаях получали хорошую сходимость результатов.

Выводы:

  • 1.    Уточнена методика [3] выполнения измерений числа Рейхерта-Мейссля.

  • 2.    Правильность методики подтверждена экспериментально.

  • 3.    Методика внесена в ряд учебных пособий [11, 12].

Список литературы Анализ и уточнение методики определения числа Рейхерта-Мейссля молочного жира

  • Уточнена методика выполнения измерений числа Рейхерта-Мейссля.
  • Правильность методики подтверждена экспериментально.
  • Методика внесена в ряд учебных пособий . Список литературных источников:
  • ГОСТ Р 52969-2008. Масло сливочное. Технические условия. -Введ. 13.10.2008. -М.: Стандартинформ, 2009. -25 с.
  • Масштабы фальсификации сливочного масла грозят продовольственной безопасности России . -Режим доступа: http://www.maslorus. narod.ru/analiz.html.
  • Инихов, Г. С. Химический анализ молочных продуктов (практикум)/Г. С. Инихов, Н. П. Брио. -М.: Пищепромиздат, 1951. -218 с.
  • ГОСТ Р 52100-2003. Спреды и смеси топленые. Общие технические условия.-Введ. 30.06.2003. -М.: Стандартинформ, 2008. -40 с.
  • Лепилкина, О. В. Методы установления фальсификации жировой фазы продуктов/О. В. Лепилкина, Л. И. Тетерева//Сыроделие и маслоделие. -2011. -№5. -С. 24-25.
  • Тютюников, В. Н. Химия жиров/В. Н. Тютюников. -М.: Пищевая пром-сть, 1974. -448 с.
  • Рабинович, В. А. Краткий химический справочник/В. А. Рабинович, З. Я. Хавин. -Л.: Химия, 1978. -392 с.
  • Краткая химическая энциклопедия: в 5-ти томах/Под ред. И. Л. Кнунянца. -М.: Советская энциклопедия, Т. 1. -1961. -1262 с.
  • Горбатова, К. К. Биохимия молока и молочных продуктов. -М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1984. -336 с.
  • Состав и свойства молока как сырья для молочной промышленности: Справочник/Н. Ю. Алексеева, В. П. Аристова, А. П. Патритий и др.; под ред. Я. И. Костина. -М.: Агропромиздат, 1986. -239 с.
  • Охрименко, О. В. Биохимия молока и молочных продуктов: методы исследования: учеб.-метод. пособие для студентов, обучающихся по специальности 310700 «Зоотехния» и 310800 «Ветеринария»/О. В. Охрименко, А. В. Охрименко. -Вологда; Молочное: ИЦ ВГМХА, 2001. -201 с.
  • Лабораторный практикум по химии и физике молока/О. В. Охрименко, К. К. Горбатова, А. В. Охрименко. -СПб.: ГИОРД, 2005. -256 с.
Еще
Статья научная