TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 10025:2013 ISO 12779:2011 LACTOSE - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NƯỚC - PHƯƠNG PHÁP KARL FISCHER Lactose - Determination of water content - Karl Fischer method Lời nói đầu TCVN 10025:2013 hoàn toàn tương đương với ISO 12779:20011; TCVN 10025:2013 Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/F12 Sữa sản phẩm sữa biên soạn, Tổng Cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học Công nghệ công bố LACTOSE - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NƯỚC - PHƯƠNG PHÁP KARL FISCHER Lactose - Determination of water content - Karl Fischer method Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn quy định phương pháp xác định hàm lượng nước lactose phương pháp chuẩn độ Karl Fischer (KF) Nguyên tắc Mẫu thử chuẩn độ trực tiếp thuốc thử Karl Fischer hai thành phần có bán sẵn thị trường Hàm lượng nước phần mẫu thử tính từ lượng thuốc thử sử dụng Việc chuẩn độ nhiệt độ gần 40 oC cho thời gian chuẩn độ ngắn thấy rõ điểm kết thúc chuẩn độ Nên sử dụng thuốc thử Karl Fischer thành phần (3.1) nhiệt độ cao 40 oC Thuốc thử Chỉ sử dụng thuốc thử loại tinh khiết phân tích sử dụng nước cất, nước loại khoáng nước có chất lượng tương đương, trừ có quy định khác Tránh hấp thụ ẩm từ môi trường 3.1 Thuốc thử Karl Fischer (KF)1), loại thuốc thử hai thành phần không chứa Hydranal - Titrant 2/Hydranal - Solvent từ Sigma-Aldrich apura Titrant 2/HydranalSolvent từ Merck ví dụ hệ thống hai thành phần có bán thị trường Hydranal  Composite từ Sigma-Aldrich apura  CombiTitrant từ Merck ví dụ thuốc thử thành phần có bán thị trường Thông tin đưa tạo thuận tiện cho người sử dụng tiêu chuẩn không ấn định phải sử dụng sản phẩm 1) pyridin có bán sẵn thị trường, thuốc thử gồm có thành phần chuẩn độ (3.2) thành phần dung môi (3.3) Thành phần chuẩn độ (3.2) dung dịch iot metanol thành phần dung môi (3.3) dung dịch sulfua dioxit metanol bazơ thích hợp (ví dụ: imidazon) Cách khác, sử dụng thuốc thử KF thành phần chuẩn độ không chứa pyridin Thành phần chuẩn độ (3.2) dung dịch iot, sulfua dioxit bazơ thích hợp (ví dụ: imidazon) dung môi thích hợp (ví dụ dietylen glycol monoetyl ete) Thành phần dung môi (3.3) metanol (3.5) Chỉ kết hợp thuốc thử chuẩn độ thành phần metanol thực chuẩn độ nhiệt độ khoảng 40 oC cao 3.2 Thành phần chuẩn độ Thành phần chuẩn độ thuốc thử KF (3.1) phải có đương lượng nước xấp xỉ mg/ml Thuốc thử KF có đương lượng nước khoảng mg/ml thích hợp thiết bị KF sử dụng buret dung tích ml (4.1) 3.3 Thành phần dung môi Thành phần dung môi thuốc thử KF quy định 3.1 3.4 Chất chuẩn nước, w(H2O) = 10 mg/g Để xác định đương lượng nước thành phần chuẩn độ, sử dụng chất chuẩn nước chứa hàm lượng nước 10 mg/g có bán sẵn thị trường 3.5 Metanol (CH3OH), với hàm lượng nước không lớn 0,05 % khối lượng Thiết bị, dụng cụ Sử dụng thiết bị, dụng cụ phòng thử nghiệm thông thường cụ thể sau Tất dụng cụ phải khô hoàn toàn sử dụng 4.1 Thiết bị Karl Fischer (KF) Sử dụng thiết bị KF thể tích tự động, tốt có buret dung tích 10 ml Cần sử dụng buret ml thuốc thử KF chứa đương lượng nước khoảng mg/ml (xem 3.2) Để chuẩn độ nhanh nhiệt độ khoảng 40 oC, sử dụng bình chuẩn độ hai lớp áo có đầu nước vào đầu nước để thực chuẩn độ 4.2 Nồi cách thủy, trì nhiệt độ nước 40 oC ± oC kiểm soát nhiệt độ, có trang bị ổn nhiệt bơm để làm nóng bình chuẩn độ hai lớp áo thiết bị KF (4.1) CHÚ THÍCH: Chỉ sử dụng nồi cách thủy có kiểm soát nhiệt độ thực chuẩn độ nhiệt độ cao nhiệt độ phòng 4.3 Cân phân tích, cân xác đến mg đọc đến 0,1 mg 4.4 Xyranh dùng lần, dung tích ml 10 ml để lấy chất chuẩn nước (3.4) 4.5 Thìa cân thủy tinh, để lấy mẫu thử Lấy mẫu Mẫu gửi đến phòng thử nghiệm phải mẫu đại diện không bị hư hỏng thay đổi suốt trình bảo quản vận chuyển Việc lấy mẫu không quy định tiêu chuẩn Nên lấy mẫu theo TCVN 6400 (ISO 707)[1] Cách tiến hành 6.1 Độ lệch thiết bị KF 6.1.1 Xác định độ lệch thiết bị KF (4.1) hàng ngày và/hoặc thay đổi điều kiện làm việc, sau: Trộn khoảng 30 ml thành phần dung môi (3.3) bình chuẩn độ thiết bị KF (4.1) Chuẩn độ sơ thành phần dung môi Sau thực chuẩn độ (không thêm mẫu thử) Nếu việc xác định (6.5) thực nhiệt độ 40 oC, làm nóng bình lượng chứa bên đến 40 oC nồi cách thủy (4.2) trước chuẩn độ sơ thành phần dung môi tiến hành chuẩn độ mà không bổ sung mẫu thử ĐIỀU QUAN TRỌNG: Trong lần chuẩn độ, lượng thành phần dung môi sử dụng phải ngập hoàn toàn điện cực thiết bị KF 6.1.2 Tính độ lệch thiết bị KF, qv, tính mililit phút (ml/min), theo Công thức (1) sau đây: (1) Trong đó: qv = Vd t Vd thể tích thành phần chuẩn độ (3.2) sử dụng trình chuẩn độ (6.1.1), tính mililit (ml); t thời gian, tính phút (min) Hoặc tính độ lệch thiết bị KF, qm, tính miligam nước phút (mg/min), theo Công thức (2) sau đây: V ρ (2) qm = d e t ρe đương lượng nước (6.2) thành phần chuẩn độ (3.2) sử dụng chuẩn độ (6.1.1), tính miligam nước mililit (mg/ml) 6.2 Đương lượng nước thành phần chuẩn độ thuốc thử KF 6.2.1 Chuẩn độ Đối với phép xác định, để tính xác đương lượng nước thành phần chuẩn độ, ρe, tiến hành chuẩn độ điều bước tính toán (6.2.2) năm lần Cho khoảng 30 ml thành phần dung môi (3.3) vào bình chuẩn độ thiết bị KF (4.1) (xem thêm 6.1.1) chuẩn độ sơ thành phần dung môi CHÚ THÍCH: Đương lượng nước thành phần chuẩn độ không phụ thuộc vào nhiệt độ Do không cần phải làm nóng sơ bình chuẩn độ phép xác định đương lượng nước Nếu phép xác định (6.5) tiến hành 40 oC, đương lượng nước xác định 40 oC Khi đó, bình lượng chứa bên làm nóng đến 40 oC nồi cách thủy (4.2) trước chuẩn độ Sử dụng xyranh dùng lần (4.4) lấy từ 0,6 g đến 0,9 g chất chuẩn nước (3.4) (tương ứng với khoảng mg đến mg nước) Cân xyranh với chất chuẩn nước, ghi lại khối lượng xác đến 0,1 mg Cũng lấy nhiều 0,6 g đến 0,9 g chất chuẩn nước sử dụng lượng chứa xyranh vài lần chuẩn độ, lần chuẩn độ cần thực liên tục Trong trường hợp này, sử dụng khoảng 0,6 g đến 0,9 g chất chuẩn nước lần chuẩn độ, lần cần tính xác cách cân xyranh lượng chứa bên lại sau lần bơm CHÚ THÍCH: Chỉ có phòng thử nghiệm có kinh nghiệm sử dụng lượng nhỏ (khoảng giọt lấy từ xyranh) nước tinh khiết thay cho chất chuẩn nước bán sẵn Ngay sai số lượng cân nhỏ cho kết sai lệch 100 % mH O Cho lượng chất chuẩn nước xyranh vào bình chuẩn độ Cân lại xyranh rỗng ghi lại khối lượng xác đến 0,1 mg Lấy khối lượng xyranh với chất chuẩn nước trước cho chất chuẩn nước vào bình chuẩn độ, trừ khối lượng xyranh rỗng để thu khối lượng thực chất chuẩn nước cho vào bình chuẩn độ Ghi lại khối lượng thực, , chất chuẩn nước bổ sung cho lần chuẩn độ, xác đến 0,1 mg, (i = … 5) Tiến hành chuẩn độ sử dụng Vρ i thời gian dừng trễ 10 s nêu 6.3 Ghi lại thể tích thành phần chuẩn độ sử dụng, , tính mililit, với i = … ,e Không thực ba lần chuẩn độ phần thành phần dung môi Sau ba lần chuẩn độ phần thành phần dung môi, làm rỗng bình chuẩn độ thực lần chuẩn độ cách cho khoảng 30 ml thành phần dung môi vào bình chuẩn độ thiết bị KF, chuẩn độ sơ thành phần dung môi tiến hành tiếp 6.2.2 Tính kết Tính đương lượng nước thành phần chuẩn độ ρe,I, tính miligam nước mililit (mg/ml) theo Công thức (3) sau đây: (3) ρ e,i = mH 2Oi wH 2O ,s Vρe ,i Trong đó: khối lượng chất chuẩn nước mH O i dùng để chuẩn độ lần thứ i (6.2.1), tính gam (g); phần khối lượng nước chất gam (mg/g); w H 2O,s chuẩn nước, tính miligam thể tích thành phần chuẩn độ (3.2) Vρ i lần chuẩn độ lần thứ i (6.2.1), tính mililit (ml) ,e 6.2.3 Giá trị trung bình Tính đương lượng nước thành phần chuẩn độ, ρe, theo giá trị trung bình năm lần (i = … 5) chuẩn độ riêng rẽ (6.2.1), miligam nước mililit, theo Công thức (4) sau đây: (4) 6.2.4 Biểu thị đương lượng nước ρe = ∑ρ i =1 e,i Biểu thị giá trị (trung bình) đương lượng nước thành phần chuẩn độ đến ba chữ số thập phân 6.3 Thời gian dừng trễ Tùy thuộc vào thiết bị sử dụng, thời gian dừng trễ so với điểm dừng 10 s độ lệch thời gian dừng cao độ lệch đo (6.1) 6.4 Chuẩn bị mẫu thử Đồng hóa mẫu thử cách trộn kỹ mẫu bột 6.5 Xác định Cho khoảng 30 ml thành phần dung môi (3.3) vào bình chuẩn độ thiết bị KF (4.1) Nếu sử dụng thuốc thử KF thành phần (3.1) muốn thời gian chuẩn độ ngắn hơn, làm nóng bình chuẩn độ lượng chứa bên nồi cách thủy (4.2) đến khoảng 40 oC Lấy khoảng 0,3 g mẫu thử (6.4) vào thìa cân thủy tinh (4.5) Cân thìa với mẫu thử, ghi lại khối lượng xác đến 0,1 mg Cho phần mẫu thử vào bình chuẩn độ cách mở đóng nhanh nắp đậy Cân lại thìa cân rỗng ghi lại khối lượng xác đến 0,1 mg Lấy khối lượng thìa chứa mẫu thử trừ khối lượng thìa để thu khối lượng phần mẫu thử thực, m, ghi lại khối lượng thực xác đến 0,1 mg Tiến hành chuẩn độ ghi lại thể tích thành phần chuẩn độ, V, tính mililit Không thực hai lần chuẩn độ phần thành phần dung môi Nếu chuẩn độ không tự động tính kết (xem 7.1) ghi lại thời gian chuẩn độ, t Nên thực vài phép thử lặp mẫu để thu kết xác Trong trường hợp này, ghi lại khối lượng phần mẫu thử, mi, lượng thành phần chuẩn độ Vi thời gian chuẩn độ ti Tính biểu thị kết 7.1 Tính kết Có thể sử dụng chuẩn độ có tính toán tự động phù hợp, có sẵn 7.1.1 Tính hàm lượng nước mẫu w H O thử, , phần trăm khối lượng, theo Công thức (5) Công thức (6) sau đây: (V − qv t ) ρe × 100% (5) wH O = 2 (6) w H2O = Trong đó: m Vρ e − q m t × 100% m V thể tích thành phần chuẩn độ (6.5), tính mililit (ml); qV giá trị độ lệch (6.1.2), tính mililit phút (ml/min); qm giá trị độ lệch (6.1.2), tính miligam nước phút (mg/min); t thời gian chuẩn độ (6.5), tính phút (min); ρe đương lượng nước thành phần chuẩn độ (6.2.3), tính miligam nước mililit (mg/ml); m khối lượng phần mẫu thử (6.5), tính miligam (mg) 7.1.2 Nếu n số lần thực lặp lại w H O,i mẫu thử tính hàm lượng nước riêng mẫu thử, lần lặp lại thứ i, tính phần trăm khối lượng, theo Công thức (7) Công thức (8): (V − qv ti ) ρe × 100% (7) w H O,i = i V ρ m−i qmt i (8) w H O,i = i e × 100% 2 Trong đó: mi Vi thể tích thành phần chuẩn độ lần lặp lại thứ i (6.5), tính mililit (ml); ti thời gian chuẩn độ lần lặp lại thứ i (6.5), tính phút (min); mi khối lượng phần thử lần lặp lại thứ i (6.5), tính miligam (mg); i số thứ tự lần lặp lại, với i = … n 7.1.3 Tính giá trị trung bình hàm w H O lượng nước mẫu thử, , n lần lặp lại, biểu thị phần trăm khối lượng, theo Công thức (9): (9) 7.2 Biểu thị kết n w H2O = ∑ i =1 w H2O,i n Biểu thị kết đến hai chữ số thập phân Độ chụm 8.1 Phép thử liên phòng thử nghiệm Các giá trị độ lặp lại độ tái lập thu từ phép thử liên phòng thử nghiệm đánh giá phù hợp với TCVN 6910-1 (ISO 5725-1)[2] TCVN 6910-2 (ISO 5725-2)[3] Các giá trị độ lặp lại độ tái lập tính mức xác suất 95 % không áp dụng cho dải nồng độ chất khác với giá trị nêu Chi tiết phép thử liên phòng thử nghiệm[4] độ chụm phương pháp đưa Phụ lục A 8.2 Độ lặp lại Chênh lệch tuyệt đối hai kết thử nghiệm đơn lẻ, độc lập thu được, sử dụng phương pháp thử vật liệu thử giống hệt nhau, người phân tích, tiến hành phòng thử nghiệm, khoảng thời gian ngắn, không % trường hợp lớn 0,15 % 8.3 Độ tái lập Chênh lệch tuyệt đối hai kết thử nghiệm đơn lẻ riêng rẽ thu được, sử dụng phương pháp thử vật liệu thử giống hệt nhau, người phân tích khác thực phòng thử nghiệm khác nhau, sử dụng thiết bị khác nhau, không % trường hợp lớn 0,16 % Báo cáo thử nghiệm Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm thông tin sau: a) thông tin cần thiết để nhận biết đầy đủ mẫu thử; b) phương pháp lấy mẫu sử dụng, biết; c) phương pháp thử sử dụng viện dẫn tiêu chuẩn này; d) điều kiện thao tác không quy định tiêu chuẩn xem tùy chọn, với tình bất thường ảnh hưởng đến kết quả; e) kết thử nghiệm thu được; f) kiểm tra độ lặp lại nêu kết cuối thu PHỤ LỤC A (Tham khảo) PHÉP THỬ LIÊN PHÒNG THỬ NGHIỆM Phép thử liên phòng quốc tế gồm 15 phòng thử nghiệm thực tám mẫu (bốn mẫu mù lặp lại hai lần) lactose tổ chức thực Đức Ba phòng thử nghiệm không tuân theo hướng dẫn hai phòng thử nghiệm cho thấy có khác biệt nhiều so với phòng thử nghiệm khác, phòng cho độ lệch lặp lại cao, phòng cho độ lệch lớn kết phòng thử nghiệm không đưa vào đánh giá thống kê Độ đồng quan sát giá trị độ chụm riêng rẽ cho phép khuyến cáo sử dụng giá trị độ chụm trung bình (tổng thể) r = 0,15 kg/100 g R = 0,16 g/100 g Bảng A.1 nêu kết gộp mẫu giống Các giá trị tính theo giá trị trung bình mẫu độc lập phòng thử nghiệm báo cáo Bảng - Kết gộp phép thử liên phòng mẫu thử giống hệt Thông số Số lượng phòng thử nghiệm sau trừ ngoại lệ Mẫu Trung và và bình 10 10 10 10 - Giá trị trung bình, % 4,805 5,100 5,140 5,022 Độ lệch chuẩn lặp lại, sn % 0,053 0,045 0,062 0,049 0,053 Hệ số biến thiên lặp lại, % 1,1 0,9 1,2 1,0 1,0 Giới hạn lặp lại, r = 2,8 sr, % 0,148 0,125 0,174 0,137 0,147 Độ lệch chuẩn tái lập, sR, % 0,060 0,045 0,065 0,059 0,058 Hệ số biến thiên tái lập, % Giới hạn tái lập, R = 2,8 sR, % 1,2 0,9 1,3 1,2 1,1 0,168 0,125 0,182 0,164 0,161 THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TCVN 6400 (ISO 707), Sữa sản phẩm sữa - Hướng dẫn lấy mẫu [2] TCVN 6910-1 (ISO 5725-1), Độ xác (độ độ chụm) phương pháp đo kết đo - Phần 1: Nguyên tắc định nghĩa chung [3] TCVN 6910-2 (ISO 5725-2), Độ xác (độ độ chụm) phương pháp đo kết đo - Phần 2: Phương pháp xác định độ lặp lại độ tái lập phương pháp đo tiêu chuẩn [4] ISENGARD, H.-D.HASCHKA, E., MERKH, G Lactose - Determination of water content by Karl Fischer titration - Interlaboratory collaborative study Bull Int Dairy Fed.2011, (450)