Fizika | Tanulmányok, esszék » A sör etanol tartalmának meghatározása gázkromatográfiával

Sör etanol tartalmának meghatározása gázkromatográfiával A gyakorlat elvégzéséhez a gázkromatográfia alapjainak (a gázkromatográf részei, ezen részek típusai és funkciói; a minőségi azonosítás és a mennyiségi meghatározás módszerei) ismerete szükséges. Ezekről részletesen „A gázkromatográfia alapjai” c. leírásban olvashattok 1. A sör A sör malátából, valamint bizonyos pótanyagokból vízzel cefrézett, komlóval, illetve egyéb engedélyezett anyagokkal ízesített, sörélesztővel erjesztett, szén-dioxidban dús, magas tápértékű, általában alkoholtartalmú ital. A sört az emberiség több évezrede ismeri. A sörrel kapcsolatos legkorábbi feljegyzések körülbelül 6000 évvel ezelőtt készültek, ie. 3000-ben már törvény szabályozta az elkészítésének módját Ma a sörgyártás hatalmas méretű nemzetközi üzletág, amely főként multinacionális vállalatok kezében van, de sok ezer kisebb cég is foglalkozik

sörfőzéssel. A sör készítésének két szakasza van: a malátázás és magának a sörnek a készítése. A sör alapanyaga az árpa ill. a maláta víz és a komló A malátához felhasznált árpát tisztítják, áztatják és csíráztatják A csíráztatás terméke a zöld maláta, amit szárítanak. A malátát őrlik, és 50 °C-on cefrézik A cefrézés során a malátában található keményítő és egyéb makromolekulák hidrolízise zajlik enzimatikus úton. Szűrés után komlóval főzik a sörlét. Főzéssel a sörbe került mikroorganizmusokat elpusztítják, majd újból szűrik. A szűrt és lehűtött sörlét ezután anyaélesztővel beoltva az erjesztőpincében 4-5 °C-on erjesztik. 6-12 napig tartó főerjedés után a sör utókezelése következik Az erjesztést ászokpincében folytatják,melynek hőmérséklete 0-2 °C. A 2-5 hónapos ászokolás alatt lezajlik az utóerjedés, a sör megtisztul és szén-dioxiddal telítődik, kialakul

habszerkezete és jellegzetes íz harmóniája. A gyártás során a vonatkozó kötelező előírásoknak, nemzeti irányelveknek, (Magyar Élelmiszerkönyv), és más minőségbiztosítási rendszereknek (pl. HACCP) is meg kell felelni A különböző sörfajták vizsgálatára sokféle elemzési módszert használnak. Mérik a sör etanol-, aszkorbinsav-, glükóz-, maltóz- , szén-dioxid- , kén-dioxid- , riboflavin- , N-nitrozodimetilamin – tartalmát, és sokféle szervetlen ion koncentrációját. Vizsgálják a sör habzását, keserűségét, átlátszóságát, színét és pH-ját. A gyakorlat során az etanoltartalmat kell meghatározni A Magyar Élelmiszerkönyv 5,5% (v/v) névleges alkoholtartalomig ±0,5% (v/v) eltérést engedélyez, 5,5% (v/v) feletti alkoholtartalomnál ± 1 % (v/v). 2. Validálás Egy analitikai módszer validálása az a tevékenység, amely rendszerezett vizsgálatok segítségével bizonyítja, hogy a módszer teljesítményjellemzői

kielégítik az analitikai módszerrel szemben támasztott követelményeket. A módszer validálása során olyan teljesítőképességi paramétereket határoznak meg, mint a torzítatlanság (accuracy), precizitás (precision), linearitás, szelektivitás, kimutatási határ. A gyakorlat során az időkorlát miatt az első két paraméter kerül meghatározásra Torzítatlanság A torzítatlanság a rendszeres hiba kimutatására szolgál, mely ugyanazon alkotók ismételt mérése során állandó, vagy kiszámítható módon változó hibaelem. Torzítatlanság vizsgálatakor a mintához ismert mennyiségű vizsgálni kívánt komponenst adalékolunk, végrehajtjuk a mintaelőkészítést, és megmérjük az így kapott oldatokat. A torzítatlanságot a kapott mérési eredmények az adalékolás alapján várt eredmények százalékában megadva jellemezhetjük. Precizitás A mérési gyakorlatban a véletlen hiba mérőszáma a precizitás, mely a kölcsönösen független

megismételt vizsgálatok eredményei közötti egyezés mértéke a becsült tapasztalati szórással (standard deviáció, SD), vagy a százalékos szórással (relatív standard deviáció, RSD) kifejezve. 2 n ( xi SD xi ) i 1 RSD% n 1 SD 100 xi 3. Mérési feladat A gyakorlat célja sörminták etanoltartalmának meghatározása két különböző módszerrel, ill. a két módszer bizonyos teljesítményjellemzőinek meghatározása. A minőségi azonosítás a retenciós idők alapján, a standard oldatokról és egy sörmintáról felvett kromatogram összehasonlításával, a mennyiségi meghatározás pedig a kalibrációs egyenesek alapján történik. Kromatográfiás körülmények Agilent 6890 gázkromatográf Agilent automata mintaadagoló Split/Splitless injektor 200 °C Split injektálás 50:1 split arány HP Innowax oszlop (poláris polietilénglikol állófázis) 15m x 0.25mm x 025 m Hidrogén eluens 50 cm/min lineáris áramlási sebesség izoterm

elválasztás 50 °C Lángionizációs detektor 225 °C Injektált mennyiség 1 l 4 perc mérési idő Agilent Chemstation szoftver Kiértékelés belső standard kalibráció Kalibráció mérendó komponens: etanol belső standard: n-propanol kalibrációs pontok: 2; 5; 8 v/v% kalibráló oldatok készítése: 10 cm3 – es mérőlombikot félig töltünk desztillált vízzel, hozzáadunk 40 l n-propanolt, majd a különböző pontoknak megfelelően 40, 100 ill 160 l abszolút etanolt, jelig töltjük vízzel. Sörminták mérése „A” módszer Az etanoltartalom legegyszerűbben közvetlenül, mintaelőkészítés nélkül meghatározható a mintából. A magas szárazanyagtartalom elszennyezheti a készülék részeit (liner), rövidítve élettartamát, ezért ötszörösére hígítjuk a mintákat. 20 cm3 sört 15 percig ultrahang segítségével buborékmentesítünk, majd 4 db 10 ml-s mérőlombikot félig töltünk deszt. vízzel hozzáadunk 2 ml sörmintát és 40 l

propanolt. Három párhuzamosan előkészített mintára lesz szükség a precizitás megállapításához, ezeket jelig töltjük desztillált vízzel. A negyedik mintából kell meghatározni a torzítatlanság mértékét Mivel nem áll rendelkezésre olyan mátrix, ami a sörmintával megegyezik és nem tartalmaz etanolt, ezért az adott mintát kell felhasználni. A sörmintához ismert mennyiségű etil-alkoholt adunk (spike, 40 l ). Az mérés eredménye a hozzáadott és az ismeretlen alkoholtartalom összege Az ismeretlen alkoholtartalmat a mérésekkel meghatározzuk, ezt az értéket kivonva az eredmény a hozzáadott etanol mért értéke. A mért és a valós érték hányadosa a torzítatlanságot jellemző szám „B” módszer Sörminták etanoltartalma meghatározható etilacetátos (EtAc) extrakcióval is. Az etilalkohol megoszlási hányadosa víz – etilacetát rendszerben körülbelül 1, ezért háromszori kirázás szükséges az elégséges extrakcióhoz.

Kalibráció Az elkészített kalibráló oldatokat használjuk ebben a pontban is. 3 3 5 cm oldatot 40 ml-s kupakos fiolába töltünk, 5cm EtAc – t adunk hozzá, majd alaposan összerázzuk. A felső szerves fázist pipettával egy 40 ml-s kupakos fiolába visszük át. További két kirázás 5-5 cm3 oldószerrel szükséges. A szerves fázisokat a fiolában egyesítjük, 5g Na2SO4 – t adunk hozzá vízelvonószerként. A sörmintáknál az extrakciós eljárás megegyezik a kalibrációnál leírtakkal. A gyakorlat során a következő kromatogramokat kell felvenni: azonosítás céljából etanol és n-propanol vizes oldata két módszerrel előkészített kalibrációs pontok (3-3 db) két módszerrel előkészített sörminta 3-3 párhuzamos mérése mindkét módszerrel előkészített spike-olt minta A jegyzőkönyvről (a minden gyakorlatra érvényes követelményeken kívül):     a gyakorlaton végzett munka összefoglalása kb. 10 mondatban (CTRL+C,

CTRL+V automatikus jegyzőkönyv-újra) a felvett kromatogramokat csatolni kell tartalmazza a kromatográfiás körülményeket számítás: Kalibrációs egyenesek megszerkesztése a mért csúcsterületek alapján Etanol koncentrációja % (v/v)-ban megadva, módszerek precizitása RSD% -ban megadva, módszerek torzítatlanságát jellemző hányados megadása  A módszerek rövid szöveges összehasonlítása