Главная Жизнь и бизнес

Система организации и проведения современного сенсорного анализа. Реферат: Лекции по Сенсорному анализу продовольственных товаров. классификация дегустаторов и дегустаций согласно международному стандарту по сенсорной оценке

В отечественной практике органолептический анализ медов не нашел широкого распространения, хотя по требованиям ГОСТа Р 54644-2011 «Мед цветочный» определены органолептические показатели нормального меда которые должны соответствовать определенным требованиям (ГОСТ Р 54644-2011).

Фундаментальных и точных результатов в сфере сенсорного анализа не достигнуто и в зарубежной практике. Тем не менее, в ряде западных стран и прежде всего во Франции, Италии, Германии, Швейцарии в последние годы регулярно проводятся курсы подготовки пчеловодов по сенсорному анализу. В ходе этих курсов были предложены общие методы, ведущие к лучшей оценке качества медов на основе визуальных, обонятельных, вкусовых и тактильных критериев. Предложенные методы оценки были обобщены Мишель Гоннэ - руководителем Центра профессиональной подготовки и развития в области сельского хозяйства и Габриэль Ваш - сотрудником зоологической и пчеловодческой станции в Национальном институте Французских Агрономических исследований в Авиньоне. Эти методы официально используются на многих крупных соревнованиях во Франции и Италии, организуемых по случаю сельскохозяйственных выставок.

Методы оценки качества меда, предложенные Мишель Гонне и Габриэль Ваш переведены на русский язык и изданы в книге под названием «Дегустация меда».

При содействии Итальянской гильдии медов курсы по сенсорному анализу меда были проведены под руководством Лючии Пиано в Новосибирске в 2010 и 2012 годах. Два автора настоящего пособия прошли обучение на этих курсах.

Органолептический (сенсорный) анализ - это оценка качества меда с помощью органов чувств: зрения, обоняния, вкуса, осязания. Внешний вид, цвет, текучесть, прозрачность, однородность, качество кристаллизации воспринимаются органами зрения. Человеческий глаз дает около 40% сенсорных ощущений и оказывается одним из главных источников информации о меде. Не менее важны и обонятельные ощущения, которые дают представление о запахах продукта. Основным органом, ответственным за анализ запахов является нос. Однако нос улавливает только самые легкие летучие молекулы, формирующие запах. Более тяжелые молекулы анализируются только во рту, когда ароматические молекулы доведены до температуры тела и они воспринимаются через ретрозональный путь, на границе языка и носоглотки. При этом необходимо иметь ввиду, что обонятельные ощущения не являются долговременными и улавливаются на короткое время. Фактически это запахи. Через несколько секунд после вдоха или повторных вдыханий человек начинает ощущать аромат продукта, в нашем случае меда. Поэтому запах и аромат могут несколько отличаться между собой.

Вкусовые ощущения - сладость, горечь, терпкость, кислотность, жгучесть возникают во рту в результате реакции слизистой оболочки (рецепторов) с химическими веществами и соединениями, содержащимися в меде. Как и с ароматом, после некоторого времени (несколько секунд), возникает так называемое послевкусие или характерный привкус.

Тактильные ощущения - твердость, жирность, размер кристаллов, состояние кристаллизации возникают при соприкосновении меда с губами, нёбом, деснами, механорецепторами языка. Сенсорный анализ позволяет более или менее детализовано оценить основные качественные особенности меда, подтвердить его натуральность, выявить дефекты и его грубую фальсификацию. Для проведения сенсорного анализа за основу можно принять описание некоторых общих методик, изложенных в книге «Дегустация меда» (Мишель Г., Габриэль В.).

Обонятельную, вкусовую и тактильную оценку меда производят на образцах, помещенных в прозрачные, округлые, выпуклые прозрачные бокалы на тонком, достаточно длинном стержне с плоским основанием, позволяющим легко передвигать бокал по подставке (рис.8).

Для перемешивания и извлечения меда из бокала используется ложечки из нейтрального пластика, так как деревянные или металлические менее удобны для работы.

Сенсорный анализ меда проводят в три этапа. Вначале оценивается внешний вид меда, затем его нюхают и наконец, пробуют на вкус и тактильные ощущения. На каждой из последовательных стадий доминирует смесь определенных ощущений, формируемых оптическими нервами глаза, рецепторами. Практически это должно выглядеть так: нужно взяться за ножку бокала с медом, помешать мед пластиковой ложечкой, затем поднести стакан к носу и медленно, без напряжения вдохнуть несколько раз.

Реакция на запах появляется только после растворения ароматических молекул в слизистой оболочке носа, первые запахи можно различить только после второго или третьего вдоха. После анализа запахов несколько граммов меда берут из бокала и кладут в рот, постепенно рассасывают и, перенося к задней части ротовой полости. Именно здесь аромат ощущается по ретроназальному пути. Эта вторая стадия должна уточнить не только вкус, который ощущается при начальном соприкосновении меда с языком, но и аромат меда, который может совпадать со вкусом, но может и несколько отличаться от него. Все вкусовые ощущения, называемые «ощущениями рта» составляют вкус меда.

На конечном этапе анализа, когда мы раздавливаем мед между нёбом и языком оценивается пластичность или твердость кристаллической структуры, размер кристаллов, гранул и т.д. Для анализа запаха, вкуса и тактильных ощущений можно использовать не один, а два образца из одного бокала. Все ощущения должны быть отражены в записях на карточке исследуемого меда.

Образцы меда для анализа должны быть одинаковой температуры, предпочтительно соответствующей температуре помещения, в которой проводится анализ. Чтобы избежать быстрого перенасыщения и сенсорной усталости от перенасыщения сахарозой, после каждого анализа необходим перерыв, во время которого можно съесть часть спелого, сочного, кисловатого яблока.

Карточки могут бить разными и по форме и по содержанию. В табл. 5 и 6 приводятся образцы Итальянской и испанской карточек, приведенных в работе Мишель Г. и Габриэль В. «Дегустация меда». Мы рекомендуем свою карточку, отражающую органолептическую характеристику местных медов (табл. 7).

Последовательность проведения органолептического анализа меда

Зрительный анализ

При проведении органолептического анализа меда вначале проводится его зрительный анализ. Оценивается его внешний вид и привлекательность, описывается физическое состояние, цветовая гамма. При проведении зрительного анализа обращается внимание на чистоту и прозрачность меда, его однородность, наличие или отсутствие каких либо включений.

Натуральный мед должен быть идеально чистым. Чистота меда оценивается зрительно. В чистом меде не должно быть остатков воска, перги дерева, фрагментов пчел и других насекомых, пыли, частиц земли и других посторонних включений. Посторонние включения в мед не только портят внешний вид и привлекательность меда, они могут спровоцировать дефектную кристаллизацию, которая заключается в неполной кристаллизации, разделении меда на фазы и появления отдельных пятен ретракции. Чистота меда зависит не только от включений, но и от условий упаковки и расфасовки меда. Емкости для меда должны быть чистыми как внутри, так и снаружи, они не должны заполняться до верха, чтобы избежать вытекания меда через край.

Таблица 5

Итальянская карточка

A.N.A.M. Национальная Ассоциация Дегустаторов Меда

Зрительный анализ кристал-лизации	мелкие кристаллы	опти-мально	достаточно	плохое качество	Темпе-ратура среды. Время дегустации. Дата.
	средние кристаллы
	крупные кристаллы
	кремообразный
	гранулированный
	спресованный
Зрительный анализ	прозрачность

	тональность
	текучесть
	непосредственность
Обоня-тельный анализ	интенсивность
	стойкость
	качество
	непосредственность
Вкусовой и ретро-вкусовой анализ	гармоничность
	стойкость
	вкусовые и обонятельные ощущения
	качество
	состояние развития

Таблица 6

Испанская карточка

Номер образца_______ Баллы		Жидкий прозрачный____________________ Темный_______________________________ Гранулированный______________________
Частичная	Коэффициент
Внешний вид	Текучесть (клейкость, влажность)_________ Цвет ________________________________
Запах	(Интенсивность, качество)
Вкус	(Интенсивность, качество, стойкость)
Тактильные ощущения	(Размер кристаллов, кремообразность)
Сумма баллов
Показания: Внешний вид : грязный, с остатками растений, насекомых, воска; чрезмерно чрезмерно полный, жирный, фазы разделения жидкого и кристаллизованного меда; чрезмерно текучий; неоднородный, мраморный; пена на поверхности; другое ____________________ Запах: неприятный, кислый, другое _______________________________________________ Вкус: неприятный, кислый, карамельный, другое ___________________________________ Тактильные ощущения: _________________________________________________________ Подчеркните качества, которые Вы наблюдали или добавьте те, которые не были перечислены выше. Дегустатор ________________ Дата_________________ Подпись ___________

Таблица 7

Карточка описания Забайкальских медов

Дата________________ Место___________________________________________

Время_________________ Температура окружающей среды_____________________

От кого получил мед_______________ Место летнего базирования пасеки______________

	Критерии	Характеристики	Примечание

Зрительный анализ	Внешний вид меда	Собрание визуальных характеристик: чистота, прозрачность, непрозрачность, белесость, однородность, загрязненность, фракционность, текучесть, наличие пены
	Физическое состояние	Жидкий, вязкий, пастообразный, мелкокристаллический, кристаллический, неполная кристаллизация, формы кристаллов салообразный, спрессованный
		Белый, светлый, бледно-желтый, ярко-желтый, соломенно-желтый, красноватый, светло-коричневый, темно-коричневый
Обонятельный анализ	Описание запаха	Колесо запахов и ароматов меда: цветочный, фруктовый, горячий, ароматический, химический, растительный, животный
	Интенсивность запаха	Несущественная, очень слабая, слабая средняя, довольно сильная, очень сильная
	Общие характеристики	Деликатный, легкий, изысканный, резкий, очень интенсивный, тяжелый, отвратительный
Обонятельно-вкусовой анализ	Описание аромата	Колесо запахов и ароматов меда. Например: запах цветочный - аромат розы, фиалки, земляники или запах фруктовый - аромат тропических фруктов или винный. Элементарные ароматы.
	Интенсивность аромата	Слабый, средний, деликатный, сильный, очень сильный, тяжелый
	Стойкость (послевкусие аромата)	Очень короткая, короткая, средняя, длинная, очень длинная
		Сладкий (слабый, средний, сильный, очень сильный) Соленый (несущественная, слабая) Горький (несущественная, слабая, сильная, очень сильная) Кислый (несущественный, слабый, довольно сильный, кислый (брожение)
	Другие ощущения	Терпкий, острый, горький, металлический
	Консистенция, кристаллы	Жидкий, густой, вязкий, плотный. Ощущаются или не ощущаются, природа и качество кристаллов
		Посторонние неприятные запахи (краски, горелости, дыма). Посторонние включения (насекомых, воска, растений)
	Общая оценка	Свежий, молодой, старый, дефектный, испорченный
	Общие заключения	Обычный, оригинальный, дефектный, подозрительный

Ф.И.О.

Подпись

Оценка чистоты меда должна быть отражена в карточке. Мед можно оценить как чистый, небольшие остатки, многочисленные остатки экзогенного и эндогенного происхождения (остатки насекомых, пчел, воска, вощины, неоднородность меда, мраморность, наличие пены и др.).

Литература

Атлас пыльцевых зерен Астровых (Asteraceae) М.: Товарищество научных изданий КМК, 2004. 236 с.
ГОСТ 19792-87 «Мед натуральный» М.: Стандартинформ. 1988
ГОСТ 19792-2001 «Мед натуральный» М.: Стандартинформ, 2001. 46 с.
ГОСТ Р 52451-2005 «Меды монофлорные» М.: Стандартинформ, 2006. 13 с.
Джарвис Д.С. Мед и другие естественные продукты. Апимондия, 1981. 127 с.
Дзюба О.Ф. О подготовке пчелопродуктов (меда, обложки и перги) для изучения содержащейся в них перги. Материалы XI Всероссийской палинологической конференции. М.: ПИН РАН. 2005. С. 63-64.
Ивашевская Е.Б., Лебедев В.И., Рязанова О.А., Позняковский В.М. Экспертиза продуктов пчеловодства. Качество и безопасность. Сибирское университетское издательство. Новосибирск. 2007.
Куприянова Л.А., Алёшина Л.А. Пыльца двудольных растений флоры европейской части СССР. Lamiaceae - Zygophyllaceae. Л.: Наука, 1978. 184 с.
Куприянова Л.А., Алёшина Л.А. Пыльца и споры растений флоры европейской части СССР. Л.: Наука, 1972. Т. 1. 170 с.
Мишель Гоннэ, Габриэль Ваш. Дегустация меда. Сенсорный анализ. UNAF-APIMONDIA. Париж, Бухарест. 186 с.
Пыльцевой анализ / И.М. Покровская. Госгеометиздат, 1950. 570 с.
Хисматуллина Н.З. Апитерапия. Пермь: Мобиле, 2005. 296 с.
Цывегмид Халиунаа. Палинологический анализ и его значение при характеристике качества меда. Автореф. дисс. канд. с.-х. наук. М., 2006.
Чернигов В.Д. Мед. Минск «Ураджай», 1979. 79 с.
Шабаршов И.А. История Русского Пчеловодства. М.: ПАИМС, 1996. 592 с.
Экспресс-лаборатория исследования меда. Руководство по применению. ЗАО «Крисмас+»., Санкт-Петербург, 2009. 41 с.

Тема №1 Сенсорный (органолептический) анализ

Общая характеристика органолептического анализа и его назначения

Органолептика – наука, изучающая свойства пищевых продуктов их промышленных форм и ингредиентов, вызывающих сенсорную реакцию человека.

Органолектика – наука о сенсорных свойствах сред и ингредиентов и их измерений с помощью органов чувств человека, биологических объектов и искусственных систем.

Различают качественный и количественный органолептический анализ. Качественный анализ объекта используется для характеристики проявления его свойств без их количественной оценки. Количественный анализ предназначен для количественной оценки силы выраженности свойств и основан на количественных характеристиках человека, проводят его только эксперты. Основное назначение количественного анализа – проверка соответствия продукции требованиям ТНПА, определения уровня качества продукции, определения безопасности и порчи продукции.

Классификация видов органолептического анализа и их характеристика

Основные виды анализа определяются совокупностью органов чувств (зрение, слух, вкус, обоняние, осязание, интуиция). Различают следующие виды органолептического анализа: визуальный, обонятельный, вкусовой, осязательный.

Визуальный метод используется на первом этапе анализа как не разрушающий метод контроля, является наиболее чувствительным методом, используется для характеристики форм, размеров и т.д.

Количественными характеристиками вкусового анализа являются порог ощущения, порог распознавания, порог различения, порог насыщения. Интенсивность вкуса выражается в балах, вкусовая стойкость. Адаптация время, в течение которого начинает снижаться вкусовая чувствительность.

Осязательный органолептический анализ

Осязание – восприятие текстуры, формы, размеров, массы, консистенции, давления, температуры. Существует 3 вида тактильных рецепторов:

1) Реагирует на касание – неустойчивая деформация.

2) Реагирует на давление – статическую деформацию.

3) Реагируют на вибрацию – пульсирующую деформацию.

Текстура – макроструктура объекта (твёрдая, волокнистая, клейкая, хрупкая, рассыпчатая, однородная, неоднородная, шершавая и т.д.).

Упругость – характеристика текстуры, обусловленная скоростью и степенью восстановления исходных размеров после деформации.

Пластичность – способность сохранять деформацию без разрушения после прекращения воздействия.

Хрупкость – способность разрушаться при деформации.

Консистенция – совокупность свойств текстуры, характеризующих её реологические свойства, жидкая, твёрдая, газообразная. В текстуру входят механические характеристики (связанные с силовым воздействием), геометрические, характеризующие макроструктуру.

Организация сенсорных исследований

Для получения оптимального эффекта от применения органолептических методов оценки качества товаров, необходимо наличие квалифицированных дегустаторов, оценку профессиональной пригодности дегустаторов проводят исходя из специфики поставленной задачи. Сенсорную чувствительность делят на 4 группы : чувствительную, среднюю, удовлетворительную, низкую. Для работы в качестве дегустаторов выбирают лиц, имеющих удовлетворительную чувствительность и выше.

Профессиональный отбор дегустаторов – система мероприятий направленная на выявление индивидуально-личностных и межличностных качеств человека для его успешной деятельности.

Оценка осуществляется в 3 этапа:

1) Клинические испытания.

2) Оценка сенсорной чувствительности.

3) Психологические испытания.

При проверке на вкусовой дальтонизм испытуемому предлагают пробы основных вкусов (модельный раствор с достаточно высоким содержанием веществ, который он должен распознать).

Для проверки обонятельной способности применяют следующие растворы:

Сенсорную чувствительность органов чувств и обоняния тестируют на распознавательную и различительную. Для определения распознавательной чувствительности применяются следующие растворы:

Для определения обонятельной чувствительности применяются:

Для определения различительной и распознавательной вкусовой чувствительности используют разные концентрации данных или иных веществ и градация осуществляется так же по 4-ёх бальной шкале.

Формирование групп дегустаторов включает 4 этапа: отбор, теоретическая подготовка, тренировка, проверка. Для оценки работы дегустаторов используют индекс повторяемости, представляет собой статистическую величину правильности оценки при анализе и использовании бальных шкал и выражает среднее отклонение результатов оценки при многократных испытаниях одних и тех же продуктов.

Профессиональная информированность дегустатора должна включать соответствующие знания товароведа, технологии производства, хранение продуктов, а так же знание о факторах, влияющих на сенсорные исследования, методах развития сенсорных способностей, их применение и знание возможностей подавления субъективных факторов. Обучение отобранных лиц состоит в теоретической подготовке, практическая часть. Отобранные обученные и прошедшие тренировку дегустаторы должны регулярно проходить проверки гарантирующие надёжность результатов.

Из отобранных кандидатов образовывают дегустационные комиссии, которые бывают производственными и исследовательскими. Производственные выявляют и отбраковывают некачественный продукт, а так же устанавливают причины его возникновения и принимают меры по ликвидации причин (дегустаторы должны обладать средней чувствительностью, уровень 2). Исследовательские комиссии определяют взаимосвязь между отдельными показателями качества, совершенствуют методы анализа, решают иные научные задачи (уровень чувствительности не менее 3). Как правило, комиссия состоит из 5-9 человек во главе с председателем. При работе комиссии дегустаторы должны руководствоваться разработанной для конкретного случая инструкцией, содержащей оценочную таблицу, словесную характеристику каждого уровня качества продукции, методику анализа. Каждый дегустатор оценивает продукцию индивидуально в специально оборудованной лаборатории, результаты работы заносятся в дегустационные листы, а полученные результаты работы группы сводятся в протокол обработки дегустационных листов. Результаты работы дегустационной комиссии выражает в баллах как среднее арифметическое значение, присуждаемое каждой пробе. Воспроизводимость результатов испытаний характеризуется повторяемостью и сравнимостью.

Повторяемость – количественное выражение величины случайных ошибок дегустационной комиссии, когда она в одинаковом составе, при одинаковых условиях испытаний один и тот же день получает различные результаты оценки одной и той же пробы продукта.

Сравнимость – количественное выражение величины случайных ошибок, которые возникают, когда различные комиссии получают различные результаты для одной и той же пробы при сходных условиях испытаний.

Методы сенсорного анализа

1) Предпочтения – основывается на логическом заключении и применяется для потребительской оценки товаров, в данном случае опрашиваемый отвечает на вопрос, нравится ему или нет предлагаемый товар. В данном методе используется шкала: очень нравится, нравится, не очень нравится, очень не нравится. Для получения более точных ответов используются опросные анкеты. Данные методы используются специалистами, а так же и не профессионалами.

2) Методы сравнений , позволяют определить различие между несколькими образцами, а так же величину и направленность этих различий. Методы могут быть симметричными и асимметричными (разные количества единиц образцов).

3) Метод парных сравнений , заключается в том, что испытуемым дают две пробы. Необходимо установить разницу, между ними или какая проба интенсивнее, предпочтительнее. Метод прост и не требует большого количества образцов.

4) Метод треугольных сравнений , дегустатору предоставляется три пробы, в состав которых входит два одинаковых образца и один отличающийся.

5) Двупарный метод , дегустатора предоставляют два неизвестных образца и эталон, необходимо выбрать образец соответствующий эталону.

6) Тетрайдный метод , использует четыре пробы, которые попарно незначительно различается между собой по оргонолептическим свойствам, нужно выбрать лучший образец.

7) Метод расстановки , предполагает наличие трёх и более образцов и дегустатор должен расставить беспорядочно поданные образцы в порядке возрастания интенсивности или убывания какого-либо свойства (при исследовании влияния изменения рецептуры на некоторые показатели качества продукции).

8) Метод разбавлений , жидкий продукт подвергается серии разбавлений до получения такой его концентрации, при которой исследуемые признаки не обнаруживаются оргонолептически, а интенсивность признаков оценивают по числу разбавлений. При изучении показателей плотных продуктов данным методом может применятся экстрагирование.

9) Методы бальной оценки , результаты оценки продукции выражаются по средствам безразмерных чисел называемых баллами, совокупность которых в определённом диапазоне образует бальную шкалу. Различают четыре вида шкал: номинальная, порядковая, интервальная, рациональная.

10) Профильный метод , каждое из органолептических свойств оцениваются дегустаторами по качеству интенсивности и порядку выявления. Профиль вкусности пива оценивают так, аромат: хмелевый, фруктовый, дрожжевой, кислый, солодовый, смолистый, финил уксусной кислоты; вкусности: солёное, сладкое, кислое, фруктовое, горькое, дрожжевое, солодовое, финил уксусной кислоты, вяжуще терпкое;

Закон Бугера-Ламберта-Бера

Закон Бугера-Ламберта-Бера: оптическая плотность раствора прямопропорцианальна концентрации светопоглощающего вещества, толщине слоя раствора и молярному коэффициенту светопоглощения.

E – постоянная величина для конкретного вещества не зависит от концентрации длинны и интенсивности входящего светового потока, но зависит от длинны волны. Графическая зависимость оптической плотности A раствора от длинны волны света называют спектром поглащения.

Оптическую плотность раствора измеряют фотоэлектроколориметрами (ФЭК). И спектрофотометрами.

Принцип работы ФЭК заключается в том, что световой поток прошедший через кювету с раствором попадает на фотоэлемент который преобразует энергию света в электрическую энергию измеряемую микроамперметром.

Схема однолучевого ФЭК:

Работа ФЭК: диафрагму регулируют так, чтобы стрелка микроамперметра отклонялась на всю шкалу до деления 100 (кювета с чистым растворителем). Не изменяя отверстия диафрагмы помещают кювету с анализируемым окрашенным раствором, при этом стрелка микроамперметра показывает светопропускание (Т, %), который перещитывают на оптическую плотность.

A=-lg T Т=I t /I o

Для измерения светопоглощения выбирают такую длину волны, при которой возможен минимальный предел обнаружения.

ФЭКи снабжены специальной кассетой со светофильтрами, применяемый светофильтр должен пропускать лучи такой длинны, которая поглащается анализируемым раствором.

Оптическая плотность А анализируемого вещества можно измерить последовательно при всех светофильтрах и выбрать тот, при котором оптическая плотность наибольшая.

Аналитические задачи , решаемые фотометрическими методами:

1) Определения, основанные на собственном светопоглощении веществ (определение кофеина в чае).

2) Определение связанные с образованием интенсивно окрашенных продуктов при добавлении бесцветного реактива к бесцветному раствору определяемого вещества (определение белков, нитритов).

3) Определения основанные на измерении интенсивности окраски избытка окрашенного реактива (определение сахаров по избытку дихромата калия).

Схема спектрофотометра:

Спектрофотометрия основана на тех же законах светопоглащения, что и фотоэлектроколярометрия. Возможность проводить измерения оптической плотности как видимой так и ближней УФ и ИК света. Точные результаты получаются когда оптическая плотность примерно равна 0.4, а если ОП 0.8 и больше то применяют кюветы с меньшей длинной, если ОП 0.1 то используют кюветы с большей длинной.

Основы спектроскопии

Спектроскопический метод – метод, основанный на взаимодействии вещества с электромагнитным излучением.

Электромагнитные излучения – вид энергии, который распространяется в вакууме со скоростью 300000 км/с и которая может выступать в форме света, теплового, УФ излучения, микро-, радиоволн, гамма и рентгеновского излучения.

Свойства электромагнитного излучения описывают исходя из теорий его волновой и корпускулярной природы.

Для описания явлений поглощения и не пускания электромагнитного излучения необходимо использовать представления о его корпускулярной природе. При этом излучение представляют в виде потока отдельных частиц – фатонов. Энергия такой частицы находится в строгом соответствии с частотой излучения.

Атомизаторы

Простейшим способом перевода пробы в атомарное состояние является пламя. В последствии для улучшения чувствительности определения был предложен электрометрический способ атомизации – графитовые печи .

При пламенном способе атомизации раствор пробы распыляют в пламя в виде мелких капель, горючая смесь для поддержки пламя состоит из горючего газа и газа окислителя.

Окислитель может одновременно служить распыляющим газом или подаваться в горелку отдельно (вспомогательный газ), для определения большинства элементов используют смесь ацитилен-воздух, в пламени происходит испарение составных частей пробы, их дисоциация на свободные атомы, возбуждение атомов под действием внешнего излучения, ионизация атомов. Эти же процессы протекают в атомизаторах других типов.

Электротермический способ атомизации – с использованием графических трубок нагреваемых электрическим током (графитовые кюветы). Длинна трубки 30-50мм внутренний диаметр около 10мм.

Расход пробы примерно 10мкл вводят в кювету и нагревают по специальной температурной программе подводя напряжение через металлические контакты (до 3.000 градусов кельвина), путём программируемого повышения температуры до100-110 о С раствор пробы сначала высушивают в защитной атмосфере энертного газа (оргона), затем пробу озоляют повышая температуру до 500-700 градусов в процессе озоления удаляются летучие компоненты, затем температуру повышают до 2-3 тыс кельвина при этом происходят процессы диссоциации, возбуждения и др. описанные выше.

Монохроматор

Роль монохроматора в ААС. Заключается в отсечении лишних линий испускания лампы с полым катодом, молекулярных полос и постороннего внешнего излучения. Из-за слишком широких спектральных полос пропускания использование светофильтров в ААС не возможно. Обычно для монохроматизации в ААС используют дифракционные решётки, содержащие до 3-ёх тысяч штрихов на миллиметр, в качестве приёмников излучения применяют фотоэлектронные умножители.

На катод попадает фатон и выбивает из него электрон в вакуумном пространстве между катодом и анодом возникает электрический ток. Электрон, вылетевший из катода, бомбардирует ближайшиё к нему динод и выбивает из него несколько вторичных электронов, те в свою очередь бомбардируют следующий динод. В результате число выбитых электронов увеличивается лавинообразно.

Количественный анализ по закону Бугера-Ламберта-Бера.

Практическое применение: методом ААС можно определить до 70 металлов, неметаллы, как правило, непосредственно определить нельзя, существуют способы косвенного определения неметаллов, методом ААС можно определять как следовые так и достаточно высокие содержания.

Недостатки ААС: одноэлементный метод анализа (требуется новая лампа с полым катодом), для более быстрого определения устанавливается барабан с лампами.

Количественный анализ

Количественный анализ. Особенность метода РПА – наличие сильных матричных эффектов. Помимо непосредственного возбуждения атомов определяемого элемента первичным рентгеновским излучением, может наблюдаться ряд других явлений. Взаимодействия излучений с веществом: возбуждение атомов определяемого элемента под действием вторичного излучения от атомов элементов матрицы; поглощение первичного излучения элементами матрицы – уменьшается интенсивность возбуждающего излучения и уменьшается аналитический сигнал; поглощение вторичного излучения атомами матрицы 9 занижение аналитического сигнала). Способы коррекции матричных эффектов:

1) Использование внешнего стандарта образца, максимально близко соответствующего анализируемой пробе. В этом случае матричные эффекты в равной мере сказываются на скорости счёта и для образца, и для стандарта.

2) Специальная пробоподготовка – пробу можно сильно разбавить слабопоглощающим материалом сахарозой или целлюлозой, влияние матричных эффектов сильно уменьшается.

3) Расчётный метод – использование теоретических представлений о взаимодействии вещества с рентгеновским излучением.

Практическое применение

Практическое применение . Методом РФА определяют главные компоненты при анализе материалов металлургической, строительной, стекольной, керамической, топливной промышленности, геологии, а в последнее время для анализа объектов окружающей среды в медицине и научно исследовательских целях. Методом РПА можно определить 83 элемента от фтора до урана. Анализируют твёрдые образцы - порошкообразные, стеклообразные, металлические.

Порошкообразные должны иметь размер зёрен менее 30 микрометров для обеспечения воспроизводимости, их предварительно прессуют в таблетки без наполнителя или в смеси с цилюлозой или графитом. Для гомогенизации пробы используют плавление, сплавляют с натрием или литием до стеклообразной массы. Металлические образцы анализируют как есть.

Основное достоинство метода РПА – возможность не разрушающего контроля, удобен для анализа приповерхностного слоя материалов и произведений искусств. Выпускаются прототивные спектрометры, которые легко доставить к анализируемому объекту.

Источники излучения

В качестве источников излучения в ИК области используется раскалённые твёрдые тела. Для таких источников распределение интенсивности излучения по длин. Волн зависит от температуры и описывается законом Планка. Это распределение не равномерно и имеет чётко выраженный максимум. Для ИКС необходимо отсечь интенсивное кратковременное излучение в видимой области и оставить более длинноволновое и менее интенсивное излучение в ИК области.

Наиболее распространённые источники ИК излучения это штифты Нерста, изготовленные из оксидов иттрия и циркония, а так же из корбида кремния.

Их нагревают до высоких температур с помощью электрического тока (800-1900 o C).

Для дальней ИК области используют специальные источники излучения – ртутные разрядные лампы высокого давления. В ближнем можно использовать лампы накаливания с вольфрамовой нитью.

Подготовка проб

Пробоподготовка трудоёмка относительно других спектральных методов. Для газообразных проб используют специальное вакуумирование (толщина от мм до м). Чаще всего анализируются жидкие пробы, при этом в качестве растворителя ни вода, ни спирт не подходят. Применяют органические растворители, очищенные от воды. В качестве растворителей применяют: нуйол, ацетон, бензол. Чтобы собственное поглощение растворителя было, как можно меньше используют тонкие кюветы (до 1 мм).

Твёрдые образцы анализируют непосредственно, если из материала можно приготовить тонкий слой

Измельчённую в порошок пробу смешивают с нуйолом до однородной смеси, которая помещается между двумя окошками кюветы. Окошки прижимают друг к другу, избавляясь от пузырьков воздуха.

Монохроматоры

В ИКС в качестве монохраматоров можно применять как призмы, так дифракционные решётки. В зависимости от исследуемого спектрального диапазона, применяют призмы из кварца, LiF, NaCl, KBr, CsI. В настоящее время преобладают решётчатые монохраматоры. Достоинства:

Высокая равномерная разрешающая способность,

Механическая и химическая устойчивость,

Широкий рабочий диапазон спектра.

Детекторы

В качестве детекторов используют термопары. Термопара преобразует энергию ИК излучения в тепловую, а затем в электрическую. Возникающая при этом разность потенциалов регистрируют обычным способом.

Балометр работает по принципу термометра сопротивления. Рабочим материалом является металл или сплав (платина, никель и т.д.), электрическое сопротивление сильно изменяется с изменением температуры.

Общей проблемой измерения интенсивности ИК излучения является наличие значительного теплового шума окружающей среды при небольшом полезном сигнале. Поэтому детекторы ИК излучения максимально изолируют от окружающей среды.

Устройство ИК спектрометра

Как правило, Ик-спектрометр работает по 2-х лучевой схеме: 2 параллельных световых потока пропускают через кювету с анализируемым образцом и кювету сравнения – это позволяет уменьшить погрешности, связанные с рассеянием, отражением и поглощением света, материалом кюветы и растворителем. Свет, испускаемый источником, делится на 2 потока: один из которых проходит через измерительную кювету, а второй через кювету сравнения. Затем оба потока падают на зеркало, вращающееся с определенной частотой, это зеркало разделено на 4 равных сектора (по 90), 2 из них прозрачные, а 2 других отражающие. Световые потоки поочередно попадают на монохроматы (по схеме Литтрова). Световой луч отражается зеркалом Литтрова и дважды проходит через призму. Затем с помощи системы зеркал направляется на детектор. Сканирование спектра осуществляется при помощи поворота зеркала Литтрова или призм. В качестве детектора применяют высокочувствительную термопару. Электрическая схема усилителя собрана так, чтобы при одинаковых интенсивностях измеряемого светового потока и потока сравнения, результирующий ток был нулевой. При поглощении света в измеряемой кювете интенсивность, соответствующего светового потока уменьшается. Это вызывает появление в цепи электрического тока, который приводит в действие мотор. Мотор перемещает клин-ослабитель в световой поток сравнения на столько, чтобы снова выровнять интенсивность обоих сигналов, таким образом, положение клина характеризует степень поглощения света. Одновременно информация о положении клина подается на регистрирующее устройство. Данные о текущей длине волны определяется по положению зеркала Литтрова.

ИК-спектрометр с Фурье преобразованием (самостоятельно, на экзамене не будет).

Качественный анализ

Качественный анализ используется для решения задач различного типа. Ик-спектр позволяет установить природу вещества, сравнивают экспериментальный спектр неизвестного вещества со спектрами, имеющимися в спектральной библиотеке. Ик-спектр позволяет выяснить отвечает ли строение вещества предлагаемой формуле, а также выбрать среди нескольких структур наиболее вероятную. Можно предположить структуру вещества. При исследовании структуры веществ методом ИК-спектроскопии необходимо придерживаться следующих основных положений:

1) Для регистрации ИК-спектра следует использовать чистое вещество;

2) Необходимо знать дополнительную информацию о веществе (какой класс веществ и т.п.)

3) Отсутствие полосы в некоторой области частот – надежное доказательство того, что соответствующий структурный фрагмент в молекуле отсутствует. Однако, наличие полосы еще не свидетельствует, что в молекуле имеется данная группа.

4) Для рассматриваемой группы следует найти все её характеристические спектральные полосы

5) В первую очередь необходимо исследовать полосы в тех областях спектра, где их мало.

6) Достоверное отнесение структуры возможно лишь тогда, когда все характеристические полосы проидентифицированы и имеется спектр аналогичного построенного соединения для сравнения.

Данный метод чаще всего используют совместно или в сочетании других методов.

Количественный анализ

Для количественного анализа, средняя ИК-область не столь пригодна как УФ или видимая. Интенсивность источников излучений здесь невелика. Чувствительность детекторов невелика. Сложность создает очень малая толщина кювет, которую трудно воспроизвести или измерить. Уровень рассеянного излучения в ИК-области значительно выше чем в УФ и видимой. Тщательная градуировка с использованием стандартных образцов, а также применение современной аппаратуры позволяют в какой-то степени преодолеть эти трудности и использовать ИК-спектроскопию для количественного анализа. С помощью данного метода определяют отдельные ароматические углеводороды, глюкозу в сыворотках крови, загрязнители воздуха (СО, ацетон, атилен-оксид, хлороформ). Большое значение для Ик-анализа имеет ближняя ИК-область. Методом спектроскопии в ближней ИК-области можно непосредственно определять октановое число бензина.

Оптическая микроскопия

Микроскоп – это оптический прибор для получения увеличенных изображений объектов.

Микроскоп состоит из двух систем из окуляра и объектива. Объектив расположен близко к образцу (эпсилон). Создает первое увеличенное изображение объекта (эпсилон ’). Это изображение увеличивается в 2 или более раз для глаза смотрящего эпсилон"". На сетчатке формируется изображение эпсилон""" под значительно большим углом, что и определяет большое увеличение микроскопа.

1677 год изобретен микроскоп, Ливенгук впервые увидел простейшие организмы, просматривал пробу воды из канавки. В современных микроскопах применяются сложные оптические системы, а также создаются специальные условия освещения объектов. В результате такой микроскоп может увеличивать в несколько тысяч раз. N опт приблизительно равно 10*10*10.

Если объект освещается обычным белым светом, то изображение объекта получается не резким. В системе линз оптические пучки лучей разного цвета не совпадают, они имеют разный путь, в результате изображение для каждой длинны волны получается сдвинутым, так как оптическая система разлагает белый свет в спектр. В результате мелкие детали становятся не различимы, чтобы организовать монохроматическое освещение в микроскопах используют специальные лампы и оптические фильтры, наиболее приближенные к монохроматическому свету одной длинны волны является излучения некоторых лазеров. Даже в случае монохроматического освещения существует предел разрешающей способности микроскопа, этот предел обусловлен волновой природой света, которая проявляется в дифракции световой волны на краях линз оптической системы.

Рисунок. А – общий вид дифракционной картины при наблюдении двух мелких объектов на небольшом угловом расстоянии. Б – предел разрешения двух точек по Реллею.

В оптической микроскопии для характеристики возможности увеличения фактической микроскопии используют понятия предельный угол разрешения и разрешающая способность. Предельный угол разрешения это угол при котором первое тёмноё дифракционной картины проходит через светлый центр второго, зависит от ƛ освещающего объекта, при этом минимальное разрешаемое микроскопом расстояние определяется по формуле:

A – числовая опертура. A≤1, зависит от материала и материала линзы.

Разрешающая способность микроскопа это величина обратная предельному углу разрешения. Правило Реллея – предельное разрешение оптического микроскопа не может быть больше половины длинны волны освещающего объект света.

Электронная микроскопия.

Был придуман в 1930 годы, чтобы увеличить разрешающую способность предложили вместо светового излучения использовать излучение фотонов (поток электронов) длинна волны которых определяется по формуле:

ƛ=h/mv – длинна волны Дебройля.

h – 6.624*10 -24 Дж*м

m – 0.9*10 -27

v – скорость электрона.

Предельная разрешающая способность электронных микроскопов в 1000 раз больше чем у оптических микроскопов. Для того чтобы получить изображение в микроскопе используется поток электронов испускаемых раскалённым катодом. Управляются электроны с помощью внешних электромагнитных полей. Электронное изображение формируется электрическими и магнитными полями так же как световое оптическими линзами. Устройство фокусировки и рассеяния электронного пучка называют электронными линзами. Поскольку глаз не может непосредственно воспринимать электронные пучки, то они направляются на люминисцетные экраны мониторов. Можно увидеть отдельные атомы. Наибольшее распространение получил растровый микроскоп (РЭМ). В таком микроскопе тонкий луч электронов диаметром 10нм сканирует образец по горизонтальным строчкам и синхронно передаёт сигнал на монитор, аналогичен работе телевизора. Источник электронов металл (вольфрам), из которого при нагревании испускаются электроны – термоэлектронные эмиссии. Необходимость работы в полном вакууме, поскольку наличие газов внутри камеры может привести к его ионизации и исказить результаты. Электроны оказывают разрушительное воздействие на некоторые вещи. Позволяет увидеть атомную решётку, различить атом, однако его разрешения недостаточно, чтобы увидеть атомную структуру или наличие химических связей в молекуле. Для этой цели используют нейтронные микроскопы.

Нейтронные микроскопы. Нейтроны входят вместе с протонами, входят в состав атомных ядер и имеют массу в 2000 раз больше чем электроны. Разрешающая способность в 1000 раз выше, чем у электронных микроскопов. Основной недостаток нейтроны не могут управляться электромагнитными полями, поэтому соорудить их очень трудно.

Атомно-силовой микроскоп

Атомно-силовой микроскоп (1986 г.), сходен с принципом действия туннельного микроскопа. Измеряет силу связи атомов. Приближение иглы приводит к тому, что атомы иглы всё сильнее притягиваются к атомам образца, сила притяжения будет возрастать пока игла и поверхность не сблизятся настолько, что их электронные облака начнут электростатически отталкиваться, при дальнейшем сближении электростатическое отталкивание экспоненциально ослаблсяет силу притяжения. Эти силы уравновешиваются на расстоянии между атомами 0.2 нм. В качестве зонда АСМ обычно используется алмазная игла с радиусом закругления менее 10 нм, закреплённая вертикально на конце горизонтальной пластинки – консоли.

Острие сканирующей иглы называется tip, а консоль – cantilever. При изменении силы действующей между поверхностью и остриём консоль откланяется и это регистрируется датчиком (лазерный луч). Лазерный луч отражается на фотодиот, показания затем передаются на компьютер. Преимущество – возможность исследовать структуру электропроводящих образцов и не электропроводящих материалов.

Разновидности АСМ:

1) Магнитносиловой микроскоп, в качестве зонда используется намагниченное остриё. Его взаимодействие с поверхностью образца позволяет регистрировать магнитные микрополя и представлять их в виде карты намагниченности.

2) Электросиловой микроскоп, остриё и образец рассматриваются как конденсатор, и измеряется изменение ёмкости вдоль поверхности образца.

3) Сканирующий тепловой микроскоп. Регистрирует распределение температуры по поверхности образца, разрешение достигает 50 нм.

4) Сканирующий фрикционный микроскоп. Зонд скребётся по поверхности, оставляя карту сил трение.

5) Магнитно резонансный микроскоп.

6) Атомносиловой акустический микроскоп.

№4 Физические методы исследований.

Разделяют электрофизические и термические методы.

Двухзондовый метод

Используется для определения удельного сопротивления образцов правильной геометрической формы с известным поперечным сечением, например: используется для контроля распределения ρ (удельное сопротивление) по длине слитков полупроводникового материала. Диапазон измеряемых значений 10 -3 до 10 4 ом*см.

При использовании двухзондового метода на торцевых гранях образца изготавливают омические контакты, через которые пропускают электрический ток вдоль образца, на одной из поверхностей вдоль линии тока устанавливают два контакта в виде металлических иголок-зондов, имеющих малую площадь соприкосновения с поверхностью, между ними измеряется разность потенциалов. Если образец однородный, то его удельное сопротивление определяют по формуле:

S – расстояние между зондами.

А – площадь поперечного сечения.

I – сила тока.

Ток через образец подаётся от регулируемого источника постоянного тока. Сила тока измеряется миллиамперметром, а разность потенциалов электронным цифровым вольтметром с высоким входным сопротивлением. Условие применения двухзондового метода для количественного определения Ро – одномерность пространственного распределения эквипотенциальных линий тока (наличие градиента сопротивления по образцу и неточное соблюдение геометрических размеров приводит к возрастанию погрешности измерения).

Четырёхзондовый метод.

Целью методов потребительской оценки является проверка реакции потребителей на новые образцы товара, при производстве которого были изменены рецептуры или технологические режимы. Одновременно с новыми образцами потребителям предлагается оценить продукт, приготовленный традиционным способом. Для достижения этой цели создаются комиссии, в состав которых входят рядовые потребители. Состав комиссии подбирается таким образом, чтобы он максимально отражал средний состав покупателей данного товара. Численно такие комиссии должны состоять не менее чем из 20 человек, а лучше 30 – 40. При создании дегустационных комиссий и привлечении потребителей к их работе рекомендуется придерживаться таких условий.

К работе в комиссиях следует привлекать широкий круг потребителей с того региона, где будут реализовываться эти товары. При этом следует знать мнение именно тех людей, которые будут использовать данный товар. Например, для оценки товаров детского ассортимента, желательно приглашать с родителями детей. Для оценки качества товаров для диабетиков желательно приглашать людей, больных сахарным диабетом. Ахлоридный хлеб более правильно оценят с заболеваниями сердечно-сосудистой системы, но он может быть совсем нежелателен для здоровых людей.

Результаты потребительской оценки будут более достоверными, если для сенсорной оценки товаров одной товарной группы будут привлекаться постоянный контингент оценщиков.

Вопросы анкет, которые будут предлагаться потребителям, должны быть простыми, чтобы ответы на них были краткими; «да», «нет», «не вижу разницы». В некоторых случаях потребитель может указать номер пробы, которой он отдает предпочтение. Для одной сравнительной оценки не рекомендуется предлагать больше 2 проб.

В ответах на вопросы анкеты не следует давать характеристику продукта. Это не всегда совпадает с желанием и возможностями среднего потребителя. Вместе с тем, в каждой анкете необходимо предусмотреть графу, в которой потребитель смог бы высказать свои замечания, иногда довольно существенные, в отношении производства товара, его упаковке, способах реализации.

Если анкета разработана правильно и вопросы предусматривают ответы лишь «да» и «нет», то результаты анкетирования могут быть использованы для статистического анализа, что позволяет сделать ценные практические выводы.

Пробы продукта желательно оценивать в тех условиях и в то же время, когда они обычно употребляются. При этом необходимо обратить внимание на три важных момента:

не следует проводить оценку качества товаров в неблагоприятных или искусственных условиях, а также предлагать при этом дополнительные приправы, соусы, пряности;

при сравнении двух проб, одна из которых имеет более нежную и гармоничную вкусность, но недостаточную интенсивность вкуса и запаха, то пробы необходимо подавать отдельно с некоторым интервалом во времени;

некоторые продукты вызывают приятное впечатление при разовом опробовании и в небольших количествах, а при частом употреблении ли избыточном количестве вызывают чувство пресыщения.

Опыт специалистов производственных предприятий, которые выпускают продукцию, имеет большое значение при оценке качества изделий нового ассортимента. Поэтому в работе дегустационных комиссий не следует исключать участие специалистов, но формирование коллективов оценщиков должно проводиться раздельно: либо из потребителей-неспециалистов, либо из специалистов, которые имеют опыт сенсорного тестирования изделий данной группы.

На результаты сенсорного анализа существенно влияет порядок предоставления образцов на дегустацию. Первый товар может существенно повлиять на оценку продукта, который подается следующим: если первый продукт был низкого качества, то оценка следующего образца может быть завышена или наоборот.

Методика проведения потребительской оценки должна быть простой и доступной. От участников такой оценки не требуется специальных знаний и навыков, высокой чувствительности и особой остроты ощущений.

При потребительской оценке качества довольно часто пользуются такими понятиями, как определение приоритета и желательность.

Под потребительскими приоритетами понимают такую ситуацию, когда потребитель на основе собственных знаний, ощущений, привычек и интуиции выбирает конкретный товар среди примерно аналогичных, предложенных в процессе дегустации. Механизм потребительского выбора достаточно консервативен, поскольку базируется на основе того, что уже хорошо знакомо. В значительной мере он ориентирован в прошлое, а не в возможное будущее.

Под желательностью следует понимать силу ощущений, которые воспринимаются потребителем при оценке органолептических показателей качества товара, т.е. его внешнего вида, цвета, консистенции, вкуса и т.д. Желательность товара может быть связана не только с его пищевой ценностью, но и с дополнительным сервисом, который предлагает производитель товара, чтобы привлечь внимание потребителей (изменение массы фасовки, использование современных упаковочных материалов, дополнительная подготовка товара для непосредственного употребления).

Используя шкалу желательности при потребительской оценке можно выделить не только лучший образец, но и степень его желательности в зависимости от каких-то факторов: изменение рецептуры, технологических режимов, условий и сроков хранения. В таблице 7.2 приведен пример сводного дегустационного листа для 4 образцов товара, которые оценивала дегустационная комиссия из 25 человек.

В этой таблице приведена словесная гедоническая шкала, имеющая девять уровней желательности. На основе полученных данных можно не только установить степень нежелательности какого-то продукта, но и провести статистическую обработку путем анализа разногласий. При этом образец с самым высоким уровнем желательности получает 9 баллов, а с самым низким уровнем желательности – 1 балл.

При исследовании потребительских приоритетов и желательности товара можно использовать такие методы, как анкетный, парный, треугольный, балловый, определение конкурентоспособности товара и т.п.

Статьи по теме