ВИНА И ВИНОМАТЕРИАЛЫ

Газохроматографический метод определения объемной доли этилового спирта, массовой концентрации уксусной и пропионовой кислот

И мание официальное

ГОССТАНДАРТ РОССИИ Москва

Предисловие

1    РАЗРАБОТАН Государственным унитарным предприятием «Московское качество». Российской Ассоциацией хроматографистов им. М.С. Цвета

ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 335 «Методы испытании агропромышленной продукции на безопасность»

2    ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 2 ноября 2001 г. № 451-ст

3    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

€> ИПК Издательство стандартов. 2001

Настоящий стандарт нс может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Госстандарта России

ГОСТ I» 51822-2001

Содержание

1    Область применения....................................................... I

2    Нормативные ссылки...................................................... I

3    Сущность метода.......................................................... 2

4    Аппаратура, средства измерений, реактивы, вспомогательное оборудование и материалы ... 2

5    Отбор проб.............................................................. 3

6    Подготовка к измерению.................................................... 3

7    Проведение измерения..................................................... 6

7.1    Проведение измерения при одновременном определении этанола, уксусной

и пропионовой кислот.................................................. 6

7.2    Проведение измерения при раздельном определении этанола, уксусной и

пропионовой кислот.................................................... 6

8    Обработка результатов измерений............................................. 7

9    Контроль погрешности результатов выполняемых измерений........................ 8

10    Требования к точности результатов измерений.................................. 10

11    Требования к квалификации персонала........................................ 10

12    Требования техники безопасности............................................ 10

Приложение А Библиография................................................. 11

III

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВИНА И В И НО МАТЕРИАЛЫ

Гаюхрочатографический метол определения объемной доли лилового спирта, массовой концентрации уксусной и пропионовой кислот

Wines and wine materials. Gas-chromatographic method for determination of volume fraction of ethanol and mass concentration of acetic and propionic acids

Дата введения 2003—01—01

1    Область применения

Настоящим стандарт распространяется на вина и пиломатериалы (далее — продукт) и устанавливает га зохром атографи чес к и й метод определения объемной доли этилового спирта (далее — этанол) и массовой концентрации уксусной и пропионовой кислоте использованием насадочных колонок. Метод позволяет проводить одновременное определение анализируемых компонентов и раздельное определение этанола, уксусной и пропионовой (летучих) кислот.

Диапазон измерения: объемная доля этанола — от 5 до 25 % об., массовая концентрация уксусной и пропионовой кислот — от 0.03 до 3.0 г/дм*.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования

ГОСТ 12.1.005-88 Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны

ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности

ГОСТ 12.1.019-79 Система стандартов безопасности труда. Электробе зопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты

ГОСТ 12.4.009-83 Система стандартов безопасности труда. Пожарная техника для защиты объектов. Основные виды. Размещение и обслуживание ГОСТ 61-75 Кислота уксусная. Технические условия ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия ГОСТ 3022-80 Водород технический. Технические условия ГОСТ 4207-75 Калий жслсзистосинсродистый 3-водный. Технические условия ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия ГОСТ 9293-74 Азот газообразный и жидкий. Технические условия ГОСТ 17433-80 Промышленная чистота. Сжатый воздух. Классы загрязненности ГОСТ 21533-76 Продукты лесохимические. Газохроматографический метод анализа ГОСТ 24104-88* Весы лабораторные общего назначения и образцовые. Общие технические условия

ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры

* С 1 июля 2002 г. вводится в действие ГОСТ 24104-2001.

И манне официальное

ГОСТ 28498-90 Термометры жидкостные стеклянные. Общие технические требования. Методы испытаний

ГОСТ 29227-91 (ИС0835-1—81) Посуда лабораторная стеклянная. Пинетки градуированные. Часть 1. Общие требования

ГОСТ 25706-83 Луны. Тины, основные параметры. Общие технические требования

ГОСТ Р 51144-98 Продукты винодельческой промышленности. Правила приемки и методы отбора проб

ГОСТ Р 51652-2000 Спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья. Технические условия

3    Сущность метода

Метод основан на применении газоадсорбционной хроматографии на органических пористых сорбентах. Определяемые компоненты — этанол, уксусная и пропионовая кислоты — разделяют путем распределения между неподвижной (стационарной) и подвижной (газ-носитель) фазами.

Продолжительность одновременного определения анализируемых компонентов — не более 20 мин, раздельного определения — нс более 30 мин.

4    Аппаратура, средства измерений, реактивы, вспомогательное оборудование и

материалы

Колонка газохроматографическая насадочная стеклянная длиной (!20±10) см. с внутренним диаметром (3±0.5) мм.

Фаза неподвижная — хромосорб-102. Допускается применение других фаз (порапак Q, поли-сорб-1 и т. п.). обеспечивающих аналогичный порядок выхода анализируемых компонентов испытуемой пробы и степень разделения по 6.2.

Хроматограф газовый, оснащенный пламенно-ионизационным детектором типа Кристалл 2000М с пределом детектирования нс более 2 10 '» г С/с и пределом допускаемого относительного среднеквадратического отклонения выходного сигнала 2 %.

Микрошприп вместимостью I мм³ типа «Газохром 101 ЛБ2.793.000* (погрешность дозирования 2 %).

Самописец (потенциометр регистрирующий) TZ-4620 или компьютер (интегратор), имеющий программное обеспечение.

Линейка металлическая 1 класса, по ГОСТ 427.

Лупа типа ЛИ-ЮХ.

Весы лабораторные общего назначения по ГОСТ 24104 с наибольшим пределом взвешивания 200 г.

Колба 2-100-2 по ГОСТ 25336.

Пипетки 1-2-2-10. 1-1-2-0,1 по ГОСТ 29227.

Газ-носитель — азот газообразный, ос. ч. по ГОСТ 9293.

Водород марки А по ГОСТ 3022.

Воздух сжатый, х. ч. по ГОСТ 17433.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.

Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ Р 51652.

Кислота уксусная, х. ч. по ГОСТ 61.

Кислота пропионовая. х. ч. (типа «Aldrich* 24.035-4).

Ацетонитрил, х. ч. по |1).

Чашка ВП-1 по ГОСТ 25336.

Стаканчик для взвешивания по ГОСТ 25336.

Вага стеклянная или стеклоткань.

Термометр жидкостный стеклянный по ГОСТ 28498.

Секундомер или часы с секундной стрелкой.

Склянка для хранения градуировочной смеси любого типа с пробкой, обеспечивающей герметичность.

Палочка стеклянная.

ГОСТ Р 51822-2001

Допускается применение других средств измерений, вспомогательного оборудования, материалов и реактивов с метрологическими и техническими характеристиками не ниже указанных.

5    Отбор проб

Отбор проб — по ГОСТ Р 51144.

6    Подготовка к измерению

6.1    Условия измерения

При подготовке к измерению и при проведении измерения соблюдают следующие условия:

температура окружающего воздуха. *С......20±5

атмосферное давление, мм. рт.    ст.......... 760±40

относительная влажность воздуха. %........ 20—60    (без конденсации паров)

напряжение в электросети. В............. 220±20

частота в электросети. Гц................50±2.

6.2    Приготовление насадки и стабилизация насадочной колонки

Для приготовления насадки берут навеску твердого полимерного носителя массой (2.5±0,5) г. Носитель должен быть сыпучим (без комков), плотностью (0.29±0.05) г/см¹.

Колонку заполняют готовой насадкой в соответствии с ГОСТ 21533. Колонка должна быть заполнена насадкой равномерно и плотно (без пустот). Далее колонку, нс присоединяя к детектору, прогревают, пропуская через нес газ-носитель, в начале при температуре 60 'С в течение двух часов, а затем при температуре 160 *С в течение трех часов.

На пробной хроматограмме проверяют параметры колонки, для этого вычисляют коэффициент разделения к язя всех определяемых компонентов по формуле

А/ ^ь\ ⁺ ь2'

где Л/— расстояние между максимумами соседних пиков на пробной хроматограмме, мм;

Л,. Ь₂ — значения ширины первого и второго пиков на половине высоты соответствующего пика, мм.

Коэффициент разделения к ятя всех определяемых компонентов должен быть не менее 1.4. Эффективность колонки N вычисляют по формуле

12

* = 5.54-L

где I² — квязрат расстояния от момента ввода пробы до выхода максимума пика ацетонитрила на пробной хроматограмме, мм²; b² — квадрат ширины пика ацетонитрила на половине высоты соответствующего пика, мм²;

5,54 — коэффициент соответствия.

Значение N должно быть не менее 860.

6.3    Подготовку хроматографа проводят в соответствии с инструкцией, прилагаемой к прибору.

Прибор градуируют по градуировочным смесям, содержащим определяемые компоненты и

внутренний стандарт (ацетонитрил).

6.4    Приготовление градуировочных смесей

6.4.1    11риготоатение градуировочной смеси с объемной долей этилового спирта 10 %, массовой концентрации уксусной кислоты 0,6 г/дм¹ и пропионовой кислоты 0.3 г/дм¹

В мерную колбу вместимостью 1000 см¹ наливают 500 см¹ дистиллированной воды и вносят пипетками 104 см¹ 96 %-ного этилового спирта, 0,6 см¹ уксусной кислоты. 0.3 см¹ пропионовой кислоты и 50 см¹ (39,3 г) ацетонитрила. Смесь готовят при температуре (20±0.5) ‘С. при необходимости термостатируя исходные компоненты. Содержимое колбы тщательно перемешивают, доводят дистиллированной водой до метки и выдерживают 90 мин при (20±0.5) *С.

6.4.2    Приготовление градуировочной смеси с объемной долей этилового спирта 16 %. массовой концентрации уксусной кислоты I г/дм¹ и пропионовой кислоты 0.5 г/дм¹

В мерную колбу вместимостью 1000 ем* наливают 500 см³ дистиллированной волы и вводят 167 см³ % % этилового спирта. 1.0 см³ уксусной кислоты, 0,5 см³ пропионовой кислоты и 80 см³ ацетонитрила. Содержимое колбы перемешивают, доводят водой до метки и выдерживают в течение 90 мин при 20 *С.

6.4.3    Приготовление градуировочных смесей: с объемной долей этилового спирта 5,0 %, массовой концентрации уксусной кислоты 0.3 г/дм³, пропионовой кислоты 0.15 г/дм³ и с объемной долей этилового спирта 8.0 %, массовой концентрации уксусной кислоты 0,5 г/дм³ и пропионовой кислоты 0,25 г/дм³

Данные растворы готовят двухкратным разбавлением дистиллированной водой градуировочных растворов, приготовленных по 6.4.1 и 6.4.2.

6.4.4    Градуировочные смеси готовят в вытяжном шкафу при температуре окружающего воздуха 18-22 *С.

Градуировочную смесь хранят в холодильнике в герметически закрытой посуде. Срок хранения нс более 8 мсс.

6.4.5    Градуировка хроматографа. Определение градуировочных коэффициентов

В хроматограф вводят с помощью микрошприца по 0.4—1 мм³ градуировочных смесей по 6.4.1—6.4.3, начиная с меньших концентраций.

Регистрируют или вычисляют значения плошали пиков определяемых веществ и внутреннего стандарта, а также значения времени удерживания (порядок выхода пиков представлен на рисунках I и 2; на хроматограммах реальных проб наряду с целевыми компонентами показаны пики нснор-мирусмых компонентов, постоянно присутствующих в продукте и имеющих время выхода, близкое к значениям испытуемых компонентов. Ориентировочные значения времени выхода компонентов приведены в таблице I.

/— метанол; 2— ацетальдегид; .1— этанол; 4 — ацетонитрил (внутренний стандарт); 5— мегнданстат; 6— уксусная кислота; 7 — лила истзт; 8— мротюноьая кислота (между 2-м н 3-м и между 4-м и 5-м инками - переключение диапазона)

Рисунок I — Типовые хроматограммы градуировочной смеси (а) и испытуемой пробы (6) при совместном

измерении компонентов

I— метанол; 2— ацетальдегид; J — этанол; 4- ацетонитрил (внутренний стандарт; между 2-м и 3-м пиками переключение диапазона)

Рисунок 2 — Типовые хроматограммы анализа этанола при раздельном измерении компонентов, градуировочной смеси (а) и испытуемой пробы (б)

ГОСТ Р 51822-2001

Табл и на I — Знамения времени выхода компонентов испытуемой пробы в зависимости от условий анализа

Условия хроматографирования (сорбент, длина колонки, температура термостата) Время выхода, мнн Этанол Ацетонитрил Уксусная кислота Пропнонокая кислота Хромосорб 102. N5 см. 170 ‘С 1.1 10,1 1,410,1 2.3 1 0.3 5.2 1 0,6 Порлмак 0. 106 см. 170 *С 1.610.12 2.2 1 0.2 4.5 1 0.5 101 1.2 Порапак 0. 120 см. 160 *С 1.610.12 2.2 10.15 5.6 1 0.6 131 1.4

Площадь пиков анализируемых компонентов .9, мм², регистрируют с помощью компьютера или интегратора, либо (при ручной обработке хроматограмм) вычисляют по формуле

S~hb_m%    (3)

где Л — высота пика, мм;

Ь_1/2 — ширина пика на половине высоты, мм.

Относительный градуировочный коэффициент К, /-го компонента вычисляют по формуле

, ЯтЧ

^,bs,m„•

где 5_СГ — площадь пика внутреннего стандарта, мм²;

М, — масса навески определяемого вещества, г;

.9,— площадь пика определяемого вещества, мм²;

М_С1 — масса навески внутреннего стандарта, г.

Массу этанола, уксусной и п рол поповой кислот Л/,, г. вычисляют по формуле

Ч = W    (5)

где V, — объем добавки /-го компонента, см';

d, — плотность компонента (этилового спирта — 0,785 г/см'; уксусной кислоты — 1,049 r/см' и пропионовой кислоты — 0.993 г/см').

Массу ацетонитрила М„, г. вычисляют по формуле

М„ - И_сг0.786.    (6)

где У_С1 — объем добавки внутреннего стандарта, см';

0.786 — плотность ацетонитрила, г/см'.

Проводят три измерения для каждой градуировочной смеси, находят среднеарифметическое значение градуировочного коэффициента К. Если | К— К, |>0.05/Г, /-е измерение повторяют; при повторном превышении | К— Л)|>0,05А'выясняют и устраняют причины данного расхождения. Затем измерсния повторяют.

Рассчитывают среднеарифметическое значение результатов определений К для всех градуировочных смесей (А^,).

Значение градуировочного коэффициента определяют ручным методом с помощью линейки и измерительной лупы или с помощью компьютер;! пли интегратора (при наличии соответствующего программного обеспечения).

Анализ градуировочных смесей и расчет значений градуировочных коэффициентов проводят нс реже четырех раз в месяц.

6.5 Подготовка пробы

При анализе шипучих, игристых и шампанских вин проводят предварительное удаление двуокиси углерода. Пузырьки газ;» удаляют интенсивным перемешиванием пли продуванием испытуемой пробы воздухом или вакуумированием с помощью водоструйного насоса.

Продукты с массовой концентрацией сахаров более 250 г/дм' допускается разбавлять дистиллированной водой в 1,5—2 раза; коэффициент разбавления фиксируют и учитывают при обработке результатов.

5

7 Проведение измерения

7.1    Проведение измерения при одновременном определении этанола, уксусной и пропионовой кислот

7.1.1    Газовый хроматограф включают в соответствии с инструкцией по его эксплуатации и устанавливают следующие режимные параметры:

температура термостата..................160— 170 *С

температура испарителя (инжектор;!).......180 'С

температура детектора................... 270 *С

расход воздуха........................ 180—250 см ум и н

расход водорода....................... 30—40 см³/мин

расход газа-носителя азота............... 30—50 смумин

объем вводимой пробы..................0.4—1.0 мм .

При объемной доле этанола в испытуемом продукте не более 14 % хроматографирование проводят в изотермическом режиме при температуре колонки 160—170 *С.

При объемной доле этанола в испытуемом продукте более 14 % рекомендуется все компоненты определять только в рапелыюм режиме хроматографирования по 7.2.

При соответствии метрологических характеристик измерения требованиям таблицы 2. допускается проведение одновременного определения этанола (с любой объемной долей), уксусной и пропионовой кислот.

7.1.2    Приготовление испытуемой пробы с внутренним стандартом (ацетонитрил)

В предварительно взвешенную герметически закрываемую стеклянную емкость вместимостью 5—50 см³ пипеткой приливают фиксированный объем испытуемого продукта, закрывают емкость и взвешивают с точностью до 5 мг. Фиксированный объем продукта устанавливается в зависимости от вместимости стеклянной емкости и он должен составлять около 70 % вместимости используемой емкости. Затем в емкость пипеткой добавляют внутренний стандарт при объемной доле этанола в продукте нс более 14 % — 5 % по объему пробы; при объемной доле этанола более 14 % — 8 % по объему пробы; емкость закрывают и взвешивают с точностью до 5 мг. Объемную долю ацетонитрила С**. %, вычисляют по формуле

А/,

К_ 0.786 •

пр •

где М_ш — масса добавленного ацетонитрила, г;

К_п_ — объем пробы, см³;

0.786 — плотность ацетонитрила, г/см³.

Массовую концентрацию ацетонитрила С_вл11. г/дм³, вычисляют по формуле

<«>

ПР

7.1.3    Проведение измерения

В испаритель микрошприцем вводят испытуемый продукт объемом 0,4—1.0 мм³, подготовленный по 7.1.2. и проводят измерение в соответствии с 7.1. Затем регистрируют пики с их временем выхода, соответствующим времени выхода компонентов градуировочной смеси, выявленных при градуировке хроматографа. Находят высоты и площади пиков выявленных компонентов по 6.4.5 (см. рисунок 16).

7.1.4    Измерение повторяют по 7.1.3. Расхождение между результатами двух измерений не должно превышать для каждого компонента по площади пика — 2 %. по высоте пика — 3 %. по времени выхода — 4 %. I) противном случае измерения повторяют.

7.2 Проведение измерения при раздельном определении этанола, уксусной и пропионовой кислот

7.2.1    Газовый хроматограф включают в соответствии с инструкцией по его эксплуатации и устанавливают следующие режимные параметры:

7.2.1.1    При определении этанола:

температура термостата..................130—140 ‘С

температур;! испарителя (инжектора).......180 *С

ГОСТ Р 51822-2001

температура детектора................... 270 *С

расход воздуха........................ 180—250 см³/мин

расход водорода....................... 30—40 см^/мин

расход газа-носителя азота............... 30—50 см³/мин.

7.2.1.2    При определении уксусной и пропиононой кислот температура термостата 160—180 *С; остальные режимные параметры по 7.2.1.1.

7.2.2    Определение этанола

7.2.2.1    Приготовление испытуемой пробы с внутренним стандартом Приготовление испытуемой пробы с внутренним стандартом проводят по 7.1.2.

7.2.2.2    Проведение измерения

В испаритель микрошприцем вводят испытуемый продукт объемом 0.4—1.0 мм', подготовленный по 7.2.2.1. и проводят определение в соответствии с 7.2.1.1. Затем регистрируют пики с их временем выхода, соответствующим времени выхода ацетонитрила и этанола, выявленных при градуировке хроматографа. Находят значения времени выхода и площади пиков выявленных компонентов по 6.4.5 (см. рисунок 26).

7.2.2.3    Измерение повторяют по 1.2.22. Расхождение между результатами двух измерений не должно превышать для этанола и ацетонитрила по плошали пика — 2 %. по высоте пика — 3 %. по времени удерживания — 4 %. В противном случае измерения повторяют.

7.2.3    Определение уксусной и пропиононой кислот

7.2.3.1    Приготовление испытуемой пробы с внутренним стандартом Приготовление испытуемой пробы с внутренним стандартом проводят по 7.1.2.

7.2.3.2    Проведение измерения

В испаритель микрошприцем вводят испытуемый продукт объемом 0.4—1.0 мм', подготовленный по 7.1.2. и проводят измерение в соответствии с 7.1.1. Затем регистрируют пики с их временем выхода, соответствующим времени выхода компонентов градуировочной смеси, выявленных при градуировке хроматографа. Находят значения времени выхода и площади пиков выявленных компонентов по 6.4.5 (см. рисунок 16) значения хроматографических параметров этанола не определяются).

7.2.3.3    Повторяют измерение по 7.2.3.2. Расхождение между двумя параллельными результатами измерений не должно превышать для каждого компонента по площади пика 2 %. но высоте пика — 3 %. по времени выхода — 4 %. В противном случае измерения повторяют.

8 Обработка результатов измерений

8.1 Объемную долю этилового спирта С. % об., вычисляют по формуле

К„ Л/_с, S100 К0.786 *

где К„ — относительный градуировочный коэффициент этанола (по 6.4.5);

Л/_Ст — масса навески внутреннего стандарта, г (по 7.1.2);

S — площадь пика этанола, мм²;

5_СТ — площадь пика внутреннего стандарта, мм²;

У — объем испытуемой пробы, взятой для анализа, см² (по 7.1.2);

0.786 — плотность ацетонитрила, г/см'.

8.2 Массовую концентрацию пропионовой и уксусной кислот С,. г/дм', вычисляют по формуле

(10)

где К, — относительный градуировочный коэффициент определяемого компонента (по 6.4.5); A/_Ct — масса навески внутреннего стандарта, г (по 7.1.2);

S, — площадь пика определяемого компонента, мм²;

S_C1 — площадь пика внутреннего стандарта, мм²;

У— объем испытуемой пробы, взятой для анализа, см' (по 7.1.2).

7

1