PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DÙNG TRONG CÔNG NGHIỆP ĐƯỜNG (phương pháp phân tích trong công nghiệp đường)

Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM




PHÂN TÍCH THỰC PHẨM

BÀI TIỂU LUẬN


PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
DNG TRONG
CÔNG NGHIỆP ĐƯỜNG














TP. HCM, tháng12/2011

Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
MC LC
1. Giới thiệu chung 1
2. Một số thuật ngữ và định nghĩa 1
2.1 Chữ đường 1
2.1 Đường thô 1
2.1 Đường trắng 1
2.1 Đường tinh luyện 1
2.1 Độ Bx (Brix) 1
2.1 Độ Pol 1
2.1 Đường khử - RS 1
2.1 Nước mía trích mẫu 1
2.1 Xơ trong mía 1
3. Các chỉ tiêu chất lượng trong công nghiệp đường 1
3.1 Đường thô 1
3.2 Đường trắng và đường tinh luyện 2
3.3 Kẹo 2
4. Ứng dụng phương pháp phân tích vật lí 2
4.1 Xác định hàm lượng saccharose trong dung dịch bằng phương pháp đo chỉ số khúc
xạ 3
4.1.1 Chỉ số khúc xạ (n
D
) của một chất 3
4.1.2 Thiết bị đo chỉ số khúc xạ - Khúc xạ kế 3
4.1.3 Nguyên tắc phép đo 3
4.1.4 Tính toán kết quả 4
4.2 Xác định hàm lượng đường saccharose trong dung dịch bằng phương pháp đo độ
phân cực 5
4.2.1 Phạm vi ứng dụng 5

4.2.2 Thiết bị đo độ phân cực – Phân cực kế 5
4.2.3 Nguyên tắc phép đo 6
4.3 Xác định hàm lượng các chất không tan trong đường trắng bằng phương pháp lọc
màng 6
4.3.1 Phạm vi áp dụng 6
Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
4.3.2 Lĩnh vực áp dụng 6
4.3.3 Nguyên tắc của phương pháp 6
5. Ứng dụng của phương pháp hóa học 6
5.1 Xác định hàm ẩm trong đường 6
5.1.1 Xác định độ ẩm bằng phương pháp sấy khô 7
5.1.1.1 Phạm vi ứng dụng 7
5.1.1.2 Nguyên tắc của phương pháp 7
5.1.1.3 Ưu-Nhược điểm của phương pháp 7
5.1.2 Xác định độ ẩm bằng phương pháp Karl Fischer 7
5.1.2.1 Phạm vi ứng dụng 7
5.1.2.2 Nguyên tắc của phương pháp 7
5.1.2.3 Một số máy chuẩn độ Karl Fischer hiện đạ 7
5.1.2.4 Ưu – Nhược điểm của phương pháp 8
5.2 Xác định hàm lượng đường khử trong đường thành phẩm bằng
phương pháp Knight – Allen EDTA 9
5.2.1 Phạm vi ứng dụng 9
5.2.2 Nguyên tắc của phương pháp 9
5.2.3 Ưu – Nhược điểm của phương pháp 10
5.3 Xác định hàm lượng đường khử trong kẹo bằng phương pháp Bentrand 10
5.3.1 Phạm vi ứng dụng 10
5.3.2 Nguyên tắc của phương pháp 10
5.3.3 Ưu – Nhược điểm của phương pháp 12
6. Ứng dụng của phương pháp quang phổ 12
6.1 Phạm vi ứng dụng 12

6.2 Nguyên tắc của phương pháp 12
6.3 Thiết bị và thuốc thử 12
6.4 Một số thiết bị đo 12
6.4.1 Quang phổ kế 12
6.4.2 Máy so màu 14


7. Ứng dụng của phương pháp sắc kí 14
Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
7.1 Nguyên tắc của phương pháp 14
7.2 Sơ đồ và nguyên lí hoạt động của thiết bị 16
7.3 Một số thí nghiệm phân tích đường bằng HPLC 16
7.4 Ưu – Nhược điểm của phương pháp 19

Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
1. Giới thiệu chung
Trong công nghiệp đường, để dễ dàng kiểm soát các yếu tố về hàm ẩm, hàm lượng đường
saccharose và đường khử, hàm lượng các kim loại nặng, ….nhằm đáp ứng được các tiêu
chuẩn về chỉ tiêu chất lượng, người ta phải tiến hành phân tích các tiêu chí trên bằng một số
phép phân tích thông dụng. Dưới đây, chúng tôi tập trung nghiên cứu các phương pháp phân
tích được dùng phổ biến để xác định các chỉ tiêu của đường saccharose và đường khử có
trong nguyên liệu mía và trong hai sản phẩm phổ biến của công nghiệp sản xuất đường là
đường thành phẩm và kẹo.

2. Một số thuật ngữ và định nghĩa
2.1 Chữ đường
Số đơn vị khối lượng đường saccharose theo lý thuyết có thể được sản xuất từ 100 đơn vị
khối lượng mía.
2.2 Đường thô
Đường thô là đường saccharose được làm sạch, kết tinh có độ Pol thường từ 96%-99%, tinh
thể có bám một lớp mật đường màu vàng hoặc màu tím vàng (chủ yếu làm nguyên liệu sản

xuất đường tinh luyện)
2.3 Đường trắng
Đường trắng là đường saccharose được làm sạch, kết tinh có độ Pol trên 99,5%
2.4 Đường tinh luyện
Đường tinh luyện là đường saccharose được làm sạch, kết tinh có độ Pol trên 99,8%.
2.5 Độ Bx (Brix)
Là tỷ số phần trăm giữa khối lượng đường saccharose và khối lượng dung dịch nước đường,
tính bằng gam, ký hiệu %mas hay
0
Brix.
- Độ Bx quan sát: là độ Bx đo ở nhiệt độ bất kì bằng khúc xạ kế.
- Độ Bx hiệu chỉnh: là độ Bx đo ở nhiệt độ tiêu chuẩn 20
o
C hoặc được hiệu chỉnh về
nhiệt độ tiêu chuẩn.
2.6 Độ Pol
Là khối lượng đường saccharose có trong dung dịch tính theo phần trăm khối lượng dung
dịch do kết quả đo được bằng máy phân cực kế.
- Pol quan sát: Độ quay cực của dung dịch đường ở nhiệt độ nào đó đọc trực tiếp trên
phân cực kế.
- Pol hiệu chỉnh (Pol): Độ quay cực của dung dịch đường ở nhiệt độ chuẩn 20
0
C hoặc
được hiệu chỉnh về 20
0
C.
2.7 Đường khử - RS
Những loại đường trong công thức phân tử có chứa nhóm chức -CHO (andehyt) hoặc
CO (xeton) ,chẳng hạn như glucose và fructose.
2.8 Nước mía trích mẫu

Phần nước mía trích ra từ mía khi đi qua 2 trục ép đầu tiên của hệ thống ép với lực ép quy
định 200 - 250 kg/cm
2
và được lấy ra để xác định các thông số đo cần thiết.
2.9 Xơ trong mía
Tổng các chất không tan trong nước có trong mía

3. Các chỉ tiêu chất lượng trong công nghiệp đường
Đây là một số tiêu chí để đánh giá chất lượng đường thông qua các phép phân tích.
3.1 Đường thô
Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
Bảng 3.1. Chỉ tiêu hóa lí của đường thô
Tên chỉ tiêu
Mức
Hạng 1
Hạng 2
Độ Pol (
0
Z), không nhỏ hơn
98.5
96.5
Hàm lượng đường khử, % khối lượng, không lớn hơn
0.35
0.65
Tro dẫn điện, % khối lượng, không lớn hơn
0.3
0.4
Sự giảm khối lượng khi sấy ở 105
0
C trong 3h, % khối lượng,

không lớn hơn
0.2
0.5
Độ màu, đơn vị ICUMSA, không lớn hơn
1000
2500

3.2 Đường trắng và đường tinh luyện
Hàm lượng các chất nhiễm bẩn cho phép:

3.3 Kẹo
Bảng 3.2. Chỉ tiêu hóa lí của kẹo
Tên chỉ tiêu
Mức độ
Kẹo cứng có nhân
Kẹo mềm hoa quả
Kẹo dẻo
Độ ẩm, %
2 – 3
6.5 – 8
10 - 12
Hàm lượng đường khử
(glucose), %
Vỏ: 15 – 18
Nhân: 25 - 30
18 - 125
35 - 45
Hàm lượng đường toàn
phần, %, không nhỏ hơn
40

40
40
Hàm lượng tro không
tan trong acid HCl 10%,
%, không lớn hơn

0.1

0.1

0.1

Dư lượng SO
2
: mức tối đa 70mg/kg

4. Ứng dụng phương pháp phân tích vật lí
Sơ lược: Trong công nghiệp sản xuất đường từ nguyên liệu mía, chúng ta quan tâm chủ
yếu đến lượng đường saccharose trong mía. Để xác định lượng chữ đường trong mía nguyên
liệu cần tiến hành xác định đường saccharose thông qua nhiều bước. Từ nguyên liệu mía ban
đầu, tiến hành lấy mẫu trung bình. Mía được chọn làm mẫu sẽ được đem ép với lực ép 200 -
250 kg/cm
2
để tách thành 2 phần riêng biệt là nước mía trích mẫu và phần bã mía.
- Lượng mía trích mẫu sẽ được đem đi phân tích bằng phương pháp phân tích vật lý để đo
hàm lượng đường saccharose thông qua phép đo chỉ số khúc xạ và chỉ số phân cực của
saccharose trong nước mía trích mẫu, từ đó tính được Brix % và Pol % nước mía trích
mẫu.
- Phần bã mía cũng được đem đi sấy và cân để xác định hàm lượng xơ trong mía (F).
Từ đó, áp dụng công thức CCS để suy ra hàm lượng chữ đường có trong nguyên liệu mía ban

đầu.
Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

Trong phần này, chúng tôi tập trung nói về cách xác định độ Brix và độ Pol của saccharose
trong nước mía trích mẫu.

4.4 Xác định hàm lượng saccharose trong dung dịch bằng phương pháp đo chỉ số khúc
xạ
4.4.1 Chỉ số khúc xạ (n
D
) của một chất
Đại lượng không thứ nguyên biểu diễn tỷ số giữa vận tốc ánh sáng truyền trong không
khí tiêu chuẩn và vận tốc ánh sáng truyền trong chất đó.
4.4.2 Thiết bị đo chỉ số khúc xạ - Khúc xạ kế
Khúc xạ kế dùng để xác định hàm lượng đường trong dung dịch thông qua mối tương
quan giữa hàm lượng đường và chỉ số khúc xạ.
Các loại khúc xạ kế được sử dụng bao gồm:
- Khúc xạ kế cầm tay và khúc xạ kế Abbe: khúc xạ kế mà việc đặt mẫu dung dịch
và đọc kết quả đo được thực hiện bởi người thao tác.
- Khúc xạ kế tự động: khúc xạ kế mà việc đặt mẫu dung dịch và đọc kết quả đo
được thực hiện tự động.
- Khúc xạ kế bán tự động: khúc xạ kế mà việc đặt mẫu dung dịch được thực hiện
bởi người thao tác, còn kết quả đo hiển thị tự động hoặc được in ra.

Hình 4.1. Một số loại khúc xạ kế thường dùng

4.4.3 Nguyên tắc phép đo
Nước mía trích mẫu được chuẩn bị sẵn được đưa vào bộ phận đo của khúc xạ kế
với một lượng đủ để phủ hết bề mặt của lăng kính. Máy sẽ tiến hành đo độ khúc xạ n
D

của ánh sáng khi qua mẫu, dựa trên nguyên lý tuyến tính giữa nồng độ và chiết xuất
(khúc xạ) máy sẽ tính toán và hiển thị chính xác nồng độ Brix nước mía trích mẫu.
Khúc xạ kế làm việc dựa trên nguyên tắc xác định góc tới hạn. Mẫu được đặt giữa
hai lăng kính là lăng kính đo lường (nằm trên) và lăng kính chiếu sáng (nằm dưới). Cho
nguồn sáng đi qua lăng kính chiếu sáng vào mẫu. Vì bề mặt lăng kính chiếu sáng không
bằng phẳng nên ánh sáng có thể đi vào mẫu ở nhiều góc độ, bao gồm cả những đường
song song với bề mặt. Sau đó, ánh sáng được khúc xạ ở góc tới hạn tại bề mặt dưới cùng
của lăng kính đo lường. Kính hiển vọng sẽ thu nhận và quay hình ảnh trở lại làm vùng tối
Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
nằm phía dưới và vùng sáng nằm phía trên. Biết góc và chỉ số khúc xạ của lăng kính đo
lường ta sẽ tính ra được chỉ số khúc xạ của mẫu.

Hình 4.2. Sơ đồ hoạt động của abbe kế.



Ghi nhận kết quả đo và nhiệt độ của mẫu khi đo.
Theo tiêu chuẩn ICUMSA (International Commission for Uniform Method of sugar Analysis):
Các giá trị đo được xác định tại bước sóng λ = 589,3 nm và nhiệt độ 20
o
C.
4.4.4 Tính toán kết quả

Brix % nước mía trích mẫu = Brix đọc ± ∆
∆: giá trị hiệu chính nhiệt độ về nhiệt độ quy chuẩn 20
o
C.
Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

4.5 Xác định hàm lượng đường saccharose trong dung dịch bằng phương pháp đo độ
phân cực
4.5.1 Phạm vi ứng dụng
Phương pháp đo độ phân cực có thể ứng dụng cho tất cả các loại đường thô, đường trắng,
đường đặc biệt có yêu cầu làm sạch, …
4.5.2 Thiết bị đo độ phân cực – Phân cực kế
 Phân cực kế là thiết bị đo hàm lượng đường sucrose bằng phương pháp phân cực thông
qua mối tương quan giữa sự xoay trục quang học gây ra bởi mẫu dung dịch và sự xoay
trục quang học gây ra bởi dung dịch đường sucrose tinh khiết, sử dụng cùng một ánh
sáng được phân cực.
 Thang đo trên phân cực kế được chia theo thang đo đường quốc tế:
o
Z hay
o
S với nhiệt
độ quy chuẩn là 20
o
C. Chia độ đến 100
o
Z hay 100
o
S, trong đó:
- 0
o
Z hay 0
o
S là giá trị mà máy đo được đối với nước tinh khiết (nước cất).

Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
 Lưu ý: Vật liệu dùng cho phân cực kế là vật liệu không bị ăn mòn bởi hoá chất được sử

dụng khi đo độ đường và hóa chất làm sạch ống.
4.5.3 Nguyên tắc phép đo
Dung dịch mẫu được làm trong bằng dung dịch chì acetate kiềm tính và được hòa tan bằng
nước tinh khiết đến 100ml., sau đó tiến hành lọc để làm sạch dung dịch và cho vào ống
đựng mẫu. Tiến hành đặt ống vào phân cực kế và máy sẽ xuất giá trị Pol dựa vào sự quay
cực quang học. Sự quay cực là tổng đại số các hiệu ứng chủ yếu của hàm lượng đường
saccharose trong mẫu bị chuyển đổi do sự có mặt của các chất hoạt động quang học khác
và do quy trình làm sạch. Để chuẩn hóa phân cực kế và hiệu chỉnh nhiệt độ về nhiệt độ tiêu
chuẩn 20
0
C, ta sử dụng các tấm thạch anh phẳng, đồng nhất và các tấm thạch anh này sẽ
tao ra một góc quay quang học bằng với góc quay mà dung dịch đường sachharose tạo ra.

Hình 4.3. Phân cực kế tự động MCP 300/500 Sucromat

4.6 Xác định hàm lượng các chất không tan trong đường trắng bằng phương pháp lọc
màng
4.6.1 Phạm vi áp dụng
Phương pháp lọc qua màng của Hibbert và Phillipson để xác định hàm lượng chất không
tan trong nước của đường trắng.
4.6.2 Lĩnh vực áp dụng
Áp dụng cho tất cả các loại đường trắng dạng tinh thể và dạng bột không chứa các phụ
gia. Đối với các loại đường có khả năng lọc kém thì cần có qui trình cải tiến khác.
4.6.3 Nguyên tắc của phương pháp
Đường thử nghiệm được hòa tan trong nước nóng và lọc qua màng lọc có cỡ lỗ 8,0
µm.Màng lọc và chất không tan giữ lại trên màng được rửa sạch,sấy khô và cân.
Hàm lượng chất không tan được tính từ phần khối lượng tăng thêm của màng lọc.
Thuốc thử:
Trước khi sấy ta có thể rửa màng nhiều lần,để xác định điểm dừng ta sử dụng thuốc thử.
Thuốc thử:Thuốc thử phun dùng cho sắc ký,dung dịch 1-naphtol/axit phosphoric.Hòa tan

1,0g 1-naphtol trong 100ml etanol và thêm 10ml axit orthophosphoric.
Thỉnh thoảng phun thuốc thử dạng phun dùng cho sắc ký 1-naphtol/axit phosphoric lên
màng,sau khi sử dụng và nâng nhiệt lên đến 105 độ C.Màng lọc phải không có bất kì vết
bắt màu tím nào.Như vậy,trên màng lọc không lưu lại đường.
Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục


5. Ứng dụng của phương pháp hóa học
5.1 Xác định hàm ẩm trong đường
Mục đích phép phân tích: Xác định độ ẩm rất quan trọng trong phân tích giá trị dinh
dưỡng và chất lượng thực phẩm của đường. Khi hàm ẩm vượt quá mức cho phép, giá trị
dinh dưỡng của đường sẽ giảm, đồng thời, khả năng bảo quản sẽ bị hạn chế và gây ảnh
hưởng xấu về mặt cảm quan cũng như chất lượng.
5.1.1 Xác định độ ẩm bằng phương pháp sấy khô
5.1.1.1 Phạm vi ứng dụng
Phương pháp này áp dụng cho đường cát trắng, đường viên và đường thô.
5.1.1.2 Nguyên tắc của phương pháp
Đây là phương pháp định lượng gián tiếp bằng cách sấy mẫu đường đến khối lượng
không đổi trong điều kiện qui định.

5.1.1.3 Ưu-Nhược điểm của phương pháp
Ưu điểm: dụng cụ phân tích đơn giản, dễ thao tác, ít sai số, độ chính xác cao.
Nhược điểm: độ nhạy kém, lượng mẫu phân tích lớn, tính chọn lọc không cao, thời
gian phân tích dài.

5.1.2 Xác định độ ẩm bằng phương pháp Karl Fischer
5.1.2.1 Phạm vi ứng dụng
Phương pháp này dùng để xác định hàm ẩm trong mật mía, đường thô, đường chuyên
dụng và sirô.
5.1.2.2 Nguyên tắc của phương pháp

 Dựa trên độ mất màu của iot trong thuốc thử Fischer: Ở nhiệt độ thường, iot kết
hợp với nước và SO
2
tạo thành HI không màu và làm mất màu nâu đỏ của iod theo
phản ứng:
I
2
+ SO
2
+ 2H
2
O ↔ 2HI + H
2
SO
4

 Từ sự mất màu của dung dịch iot, ta có thể tính phần trăm lượng nước có trong
mẫu.
 Phản ứng trên là phản ứng thuận nghịch, muốn cho phản ứng theo một chiều để xác
định được chính xác lượng ẩm, Fischer cho thực hiện phản ứng trong môi trường
có piridin.
Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
 Thiết bị sử dụng để đo độ ẩm theo phương pháp này là máy đo độ ẩm tự động với
thuốc thử Fischer có chứa piridin, SO
2
, iod, methanol.
5.1.2.3 Một số máy chuẩn độ Karl Fischer hiện đại
Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

a. Aquamax KF Moisture meter – UK

Hình 6.1. Máy chuẩn độ Aquamax KF Moisture meter – UK

- Nhờ sự kết hợp phương pháp đo dòng điện cu lông với phương pháp Karl Fischer, máy
chuẩn độ Aquamax KF có thể xác định hàm lượng nước của mẫu đường bằng cách đo
dòng điện phân cần thiết để sản sinh ra lượng iod cần cho phản ứng.
- Phạm vi đo độ ẩm của máy từ: 1ppm - 100% nước với độ nhạy tối đa: 0.1μg.
- Các giá trị sẽ được xuất trên màn hình LCD với định dạng hiển thị: μg, mg / kg, ppm, %.
b. Máy chuẩn độ Karl Fischer Mettler
Hình 6.1. Máy chuẩn độ Karl Fischer Mettler

- Phạm vi đo độ ẩm của máy từ 100ppm đến 100%, thấp hơn 100ppm có thể đo bằng cách
tăng lượng mẫu. Đồ thị và kết quả cũng được xuất ra trên màn hình cảm ứng LCD
5.1.2.4 Ưu – Nhược điểm của phương pháp
Ưu điểm
Phát hiện được tới vết nước (lượng nước rất nhỏ)
Định lượng nhanh và hàng loạt với máy đo độ ẩm tự động.
Nhược điểm
Phương pháp Karl Fischer truyền thống thường gặp phải một số hạn chế:
 Thiết bị chuẩn độ phải được thiết kế để ngăn ngừa hút ẩm từ không khí.
 Các sai số do tốc độ phản ứng hóa học chậm.
Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
 Thuốc thử Karl Fischer truyền thống chứa hoá chất pyridin độc hại và nguy hiểm.
 Sự phân hủy nhanh của các chất theo thời gian và cần phải chuẩn hóa lại.
Để khắc phục điều này, thiết bị chuẩn độ Karl Fischer tự động kín ẩm đã ra đời. . Thiết bị này có
thể bù sai số của điểm kết thúc và sử dụng loại thuốc thử KF mới, ổn định, không chứa pyridin.
Do đó, thao tác với thiết bị hiện đại tương đối đơn giản, có thể lặp lại, nhanh và chính xác.
5.2 Xác định hàm lượng đường khử trong đường thành phẩm bằng phương pháp
Knight – Allen EDTA
5.2.1 Phạm vi ứng dụng
Dùng để xác định các chất có hàm lượng đường khử thấp mà tại đó phương pháp Fehling sẽ

không cho ra được kết quả chính xác. Ví dụ sử dụng phương pháo Knight – Allen EDTA để xác
định lượng đường khử dưới 0.02% trong đường trắng hoặc các mẫu thử pha loãng có nồng độ
sucrose ít chuyển hóa dưới 0.1%.
5.2.2 Nguyên tắc của phương pháp
- Đun nóng dung dịch đường với thuốc thử đồng kiềm tính trong nồi cách thủy chứa nước sôi.
Khi đó, ion đồng (II) Cu
2+
bị khử thành kết tủa oxit đồng (I) Cu
2
O màu nâu đỏ bởi lượng
đường khử có trong mẫu. Sau khi làm nguội, các ion Cu
2+
còn dư sẽ đem đi chuẩn độ với
dung dịch EDTA, sử dụng chỉ thị murexit. Dựa vào đó, ta xác định được lượng Cu
2+
đã tham
gia phản ứng và suy ngược lại lượng đường khử trong mẫu ban đầu.
- Với chất chỉ thị murexit, dung dịch ban đầu màu xanh lá, từ từ chuyển sang màu xám và cuối
cùng thành màu đỏ tím. Điểm dừng chuẩn độ là điểm mà tại đó toàn bộ dung dịch chuyển
sang màu đỏ tím.
- Trong thực tế, người ta tiến hành xây dựng đồ thị chuẩn có sẵn mối tương quan giữa dung
dịch EDTA dùng chuẩn độ và lượng đường khử có tương ưng trong mẫu bằng cách thêm
những lượng đường khử đã biết trước nồng độ vào dung dịch đường sucrose ít chuyển hóa.
Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

Bảng 5.1. Bảng tra xác định lượng đường khử quy ra tương ứng trong những thể
tích dung dịch EDTA dùng để chuẩn độ

5.2.3 Ưu – Nhược điểm của phương pháp
Ưu điểm: xác định được hàm lượng đường khử rất nhỏ, dễ thao tác.

Nhược điểm: bột methylen xanh dùng trong quá trình nghiền có thể gây hại cho người sử dụng
khi hít phải. Đồng thời, quá trình chuẩn độ nếu ngưng giữa chừng sẽ gây ra sai số trong chuẩn độ
vì màu được tạo thành biến mất ngay do sự oxy hóa.
5.3 Xác định hàm lượng đường khử trong kẹo bằng phương pháp Bentrand
5.3.1 Phạm vi ứng dụng
Phương pháp Bentrand là một trong phương pháp hóa học dùng để định lượng hàm lượng đường
khử cao trong các sản phẩm bánh, kẹo (lượng đường khử tạo thành do phản ứng nghịch đảo
đường saccharose) dựa trên khả năng khử các hợp chất khác nhau của chúng. Phương pháp này
cho phép định lượng đường chính xác trong khoảng từ 1 – 40 mg.
5.3.2 Nguyên tắc của phương pháp
- Trong môi trường kiềm, các đường khử như glucose, fructose, … dễ dàng khử đồng (II) oxit
thành đồng (I) oxit tạo kết tủa màu đỏ gạch, qua đó tính được lượng đường khử tương ứng.
- Thuốc thử dùng trong định lượng đường khử là thuốc thử fehling. Thuốc thử này là hỗn hợp
của 2 dung dịch: dung dịch đồng sulfat (fehling A) và dung dịch kiềm của muối seignett –
muối kali natri tartrat (fehling B).Khi trộn 2 dung dịch fehling A và fehling B với nhau sẽ
xảy ra phản ứng gồm 2 giai đoạn.
 Giai đoạn 1: Tạo kết tủa Cu(OH)
2
màu xanh da trời:
CuSO
4
+ 2NaOH = Cu(OH)
2
+ Na
2
SO
4

 Giai đoạn 2: Cu(OH)
2

tác dụng với muối seignett tạo muối phức hòa tan làm dung
dịch có màu xanh thẫm. Muối phức trên là một hợp chất không bền. Các loại đường
có chứa nhóm aldehyde hoặc cetone dễ dàng khử Cu
2+
thành Cu
+
tạo kết tủa đồng
Cu
2
O màu đỏ gạch và đường bị oxy hóa khi tác dụng với dung dịch fehling.
Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
- Oxy hóa Cu
2
O bằng Fe
2
(SO
4
)
3
hoặc bằng amoni sắt kép sulfat trong môi trường H
2
SO
4
,
Cu
+
bị oxy hóa trở lại thành Cu
2+
, Fe
3+

bị khử thành Fe
2+
. Xác định lượng Fe
2+
bằng cách
oxy hóa nhờ KMnO
4
trong môi trường acid với thuốc thử phenolphthalein, từ đó xác định
lượng KMnO
4
dùng cho chuẩn độ, suy ngược lại lượng Cu
2
O tạo thành và hàm lượng
đường khử trong mẫu ban đầu.

10FeSO
4
+ 2KMnO
4
+ 8H
2
SO
4
= 5 Fe
2
(SO
4
)
3
+ 2MnSO

4
+ K
2
SO
4
+ 8H
2
O

- Trong thực tế, người ta cũng tiến hành xây dựng sẵn đồ thị chuẩn biểu diễn mối tương quan
giữa lượng KMnO
4
đã sử dụng với nồng độ đường khử (glucose) tương ứng trong mẫu.

Bảng 5.2. Mối tương quan giữa lượng KMnO
4
dùng chuẩn độ và hàm lượng đường
khử trong mẫu

5.3.3 Ưu – Nhược điểm của phương pháp
Ưu điểm: dụng cụ phân tích đơn giản, dễ thực hiện, độ chính xác cao.
Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
Nhược điểm: chỉ xác định được lượng đường khử lớn, phân tích lượng khử nhỏ dễ gây sai
số.
6. Ứng dụng của phương pháp quang phổ
Mục đích phép phân tích
Xác định hàm lượng asen trong đường giúp quản lí tốt chỉ tiêu về hàm lượng kim loại nặng
cho phép có mặt trong đường thành phẩm.
Xác định hàm lượng asen trong đường thành phẩm bằng phương pháp so màu
6.1 Phạm vi ứng dụng

Phương pháp xác định hàm lượng asen bằng phương pháp so màu trong sản phẩm đường
trắng và đường tinh luyện có nồng độ asen không quá 2mg/kg.
6.2 Nguyên tắc của phương pháp
- Phương pháp này định lượng asen dựa trên sự hình thành phức chất màu ở dạng asenua
hydrua khi asen được sục vào dung dịch bạc dietyldithiocacbamat trong pyridin.
- Dung dịch mẫu được xử lý bằng hydro theo phương pháp Gutzetit tạo thành hydro sunfua
và asen hydrua. Hydro sunfua được hấp thụ bằng chì axetat và asen hydrua được cuốn theo
dòng khí hydro khi cho sục vào dung dịch bạc dietyldithiocacbamat trong pyridin để tạo
thành phức chất màu đỏ.
6.3 Thiết bị và thuốc thử
- Tất cả các thuốc thử phải là loại thích hợp để phân tích kim loại vết. Chỉ sử dụng nước cất
hoặc nước có độ tinh khiết tương đương.
- Thiết bị sử dụng để xác định hàm lượng asen là máy đo quang phổ hoặc máy so màu sử
dụng bước sóng 540 nm.
6.4 Một số thiết bị đo
6.4.1 Quang phổ kế
Quang phổ kế là một thiết bị dùng để đo “số lượng ánh sáng” một mẫu hấp thụ được khi cho
tia sáng đi xuyên qua mẫu và đo lường cường độ của ánh sáng đến đầu dò (detector).
Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

Hình 6.2. Quang phổ kế

a. Nguyên tắc hoạt động
Tia sáng là một dòng photon. Khi một photon gặp một phân tử mẫu phân tích, mẫu sẽ hấp thu
photon. Sự hấp thu làm giảm số lượng photon của tia sáng, do đó làm giảm cường độ của tia
sáng. Các nguồn ánh sáng được thiết lập để phóng 10 photon cho mỗi giây. Các photon chuyển
động và được hấp thu khi cho tia sáng qua các khe chứa mẫu. Cường độ của ánh sáng đến được
đầu dò thấp hơn cường độ tia sáng phát ra.
b. Sơ lược phép đo
 Đo cường độ tia sáng I

0
đi qua một mẫu chuẩn. Mẫu chuẩn là mẫu không chứa các chất hấp
thụ ánh sáng. Việc chuẩn mẫu này là cần thiết bởi vì các ngăn đựng đã tán xạ một ít ánh sáng.
 Đo cường độ của ánh sáng I đi qua các mẫu đo.
 Xác định 2 đại lượng: độ truyền suốt (T) và độ hấp thu (A).
T = I/I
o

A = -log T
- Trong phạm vi mà một mẫu hấp thụ ánh sáng phụ thuộc mạnh mẽ vào bước sóng ánh sáng.
Do đó, quang phổ kế phải sử dụng ánh sáng đơn sắc. Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng trong đó
tất cả các photon có cùng bước sóng.
- Để phân tích các mẫu mới, trước tiên phải xác định phổ hấp thụ. Phổ hấp thu hiển thị sự hấp
thụ ánh sáng tùy thuộc vào bước sóng ánh sáng khác nhau. Hàng loạt các mẫu chuẩn được
chuẩn bị sẵn với nồng độ asen được biết chính xác, qua đó người ta xây dựng một đồ thị
chuẩn theo độ hấp thu và nồng độ asen tương ứng trong mẫu chuẩn. Ghi nhận đồ thị của mẫu
cần đo và xác định mẫu chuẩn có dạng đồ thị tương ứng, ta xác định được lượng asen có
trong mẫu cần phân tích
- Theo định luật Beer, độ hấp thu là 1 đường tuyến tính phụ thuộc vào bề dày mẫu và nồng độ
mẫu phân tích.
A = k.l.C
với k: khả năng hấp thụ mol ( l.cm/mol)
l: bề dày mẫu (cm)
Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
C: nồng độ mẫu (mol/l),

6.4.2 Máy so màu

Hình 6.3. Máy so màu

a. Nguyên tắc hoạt động
- Thiết bị có cấu tạo gồm một nguồn chiếu sáng là bộ LED bán dẫn phát ánh sáng trắng, ánh
sáng phát ra từ bộ LED sẽ được chiếu trực tiếp vào bề mặt của mẫu cần đo, ánh sáng sau khi
phản xạ từ bề mặt được nhận bởi bộ phận cảm biến màu giúp lọc chùm ánh sáng phản xạ và
chỉ cho qua 3 ánh sáng cơ bản là đỏ, xanh lá, xanh dương đồng thời chuyển đổi cường độ của
3 màu cơ bản này sang tần số tương ứng.
- Theo lý thuyết màu, các giá trị thu được của 3 ánh sáng cơ bản này (còn gọi là 3 giá trị kích
thích thành phần) đủ để mô tả bất kì màu nào nằm trong vùng phổ khả kiến. Các giá trị màu
này sẽ được chuyển đến bộ vi xử lí để thực hiện hiệu chỉnh và hiển thị màu mà máy đọc
được. Kết quả cuối cùng được hiển thị trên một màn hình LCD gắn trực tiếp trên máy đo.
b. Ưu – Nhược điểm của phương pháp
Ưu điểm: nhanh, phân tích kim loại dạng vết.
Nhược điểm: sai số do bộ lọc vùng phổ rộng của máy so màu và nguồn chiếu sáng không
phải nguồn sáng chuẩn.
Để khắc phục, ta phải tiến hành chuẩn hóa thiết bị.
7. Ứng dụng của phương pháp sắc kí
Xác định thành phần các loại đường bằng phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao áp
(HPLC)
Ứng dụng HPLC trong phân tích thành phần các loại đường trong mẫu
Tùy vào kinh nghiệm người tiến hành mà pha động và pha tĩnh được chọn có thể khác nhau.
7.1 Nguyên tắc của phương pháp
- Pha tĩnh là một yếu tố quan trọng quyết định bản chất của quá trình sắc ký và loại sắc ký.
- Cùng với pha tĩnh, để rửa giải chất phân tích ra khỏi cột, cần có pha động.
- Khi ta nạp mẫu gồm hỗn hợp chất phân tích A,B,C,… vào cột phân tích, A, B, C sẽ
được tách ra khỏi nhau khi đi qua cột. Quyết định hiệu quả của sự tách sắc ký ở đây là sự
tổng hợp các tương tác giữa pha tĩnh, pha động và các chất A, B,C Tổng các tương tác
này quyết định chất nào được rửa giải ra khỏi cột trước tiên khi lực lưu giữ trên cột là nhỏ
nhất và ngước lại.Đối với mỗi chất, sự lưu giữ được quy định bởi 3 lực F
1
, F

2
, F
3
. Trong
đó F
1
, F
2
đóng vai trò quyết định còn F
3
có ảnh hưởng không lớn.
Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
 F
1
: lực giữ chất phân tích trên cột.
 F
2
: lực kéo của pha động đối với chất phân tích ra khỏi cột.
 F
3
: lực tương tác giữa pha tĩnh và pha động

Như vậy, các chất khác nhau thì F
1
, F
2
khác nhau sẽ di chuyển với tốc độ khác nhau
khi ra khỏi cột.
Kết quả quá trình tách chất được detector ghi lại thành sắc ký đồ.

Hình 7.1. Sắc kí đồ
7.2 Sơ đồ và nguyên lí hoạt động của thiết bị
Sơ đồ thiết bị
Trong hệ thống gồm
-Bình đựng dung môi pha động
Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
-Bơm cao áp
-Bộ phận tiêm mẫu (bằng tay hay tự động-autosample)
-Cột sắc ký
-Detector (nhận tín hiệu)
-Hệ thống máy tính có phần mềm nhận và xử lý dữ liệu sẽ in ra kết quả trên màn hình.
Hình 7.2. Sơ đồ thiết bị

Nguyên lý hoạt động thiết bị
Hệ thống dung môi pha động được trộn với nhau theo tỉ lệ thích hợp và có thể thay đổi
thành phần.
Pha động được bơm liên tục qua cột tách bằng hệ thống bơm cao áp.
Mẫu phân tích được đưa vào cột bằng bộ phận tiêm mẫu,sau đó được pha động đẩy vào
cột tách,quá trình tách xảy ra ở đây.
Các chất sau khi ra khỏi cột tách vào các thời điểm khác nhau lần lượt vào detector thích
hợp và được chuyển thành các tín hiệu điện rồi được khuếch đại và được bộ phận máy
tính xử lý kết quả và hiển thị trên màn hình.
7.3 Một số thí nghiệm phân tích đường bằng HPLC
Đối với các mẫu sản phẩm mà thành phần có nhiều loại đường thì phương pháp
HPLC là một phương pháp phân tích hiệu quá,cho kết quả chính xác.
HPLC được áp dụng phổ biến để phân tích các loại đường nghịch đảo
Pha tĩnh :silicagen
Pha động:H
2

O-NaOH pha theo tỉ lệ thích hợp


Một số thí nghiệm


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục













Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục





Kết quả phân tích một mẫu đường 50ppm SUGARS 368-0405-98-2
Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
7.4 Ưu – Nhược điểm của phương pháp
Ưu điểm

- Hiệu quả, độ chọn lọc cao, ứng dụng rộng rãi
- Thể tích mẫu nhỏ
- Có thể không phá hủy mẫu
- Định lượng dễ dàng
- Áp dụng được với các mẫu không bay hơi, không bền nhiệt.
- Áp dụng được với các ion vô cơ
Nhược điểm
- Chi phí cao
- Một số dung môi được sử dụng có tính chất độc hại.

Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục