🍎 Punkt zamarzania mleka — krioskop termistorowy (wykrywanie dolewania wody)

Chemia żywności PN-EN ISO 5764

Przegląd

Norma określa metodę oznaczania punktu zamarzania mleka pełnego, częściowo odtłuszczonego i odtłuszczonego — surowego, pasteryzowanego, UHT, homogenizowanego lub sterylizowanego. Punkt zamarzania może służyć do oszacowania udziału obcej wody w mleku; obliczenie ilości dodanej wody utrudniają jednak wahania dzienne i sezonowe, a wyniki próbek o kwasowości przekraczającej 0,18 g kwasu mlekowego na 100 ml nie są reprezentatywne dla mleka wyjściowego. Opis oparto na podglądzie ISO 5764:1987; aktualne wydanie PN-EN ISO 5764:2010 nie było dostępne do wglądu.

Temperatura zamarzania mleka jest wartością ściśle skorelowaną z ciśnieniem osmotycznym i zależy od stężenia substancji rozpuszczonych: laktozy w 55 %, chlorków w 25 %, a w 20 % od wapnia, potasu, magnezu i fosforanów; kuleczki tłuszczu, micele kazeiny i białka serwatkowe nie mają na nią znaczącego wpływu. Dodatek 1 % wody podnosi temperaturę zamarzania o 0,006 °C, dlatego próba krioskopowa jest szybką i tanią metodą wykrywania rozwodnienia mleka w skupie, a w wielu krajach obok zawartości tłuszczu i białka wpływa na cenę mleka.

Krioskop termistorowy składa się z termostatowanej łaźni chłodzącej (odpowiednim płynem jest 33 % roztwór glikolu etylenowego), sondy termistorowej z układem pomiarowym, mieszadła próbki i urządzenia inicjującego zamarzanie; przyrząd wyszukuje pierwsze plateau krzywej zamarzania, czyli odcinek, na którym temperatura pozostaje stała w granicach 0,001 °C przez co najmniej 20 s. Dostępne są aparaty ręczne (mostek Wheatstone'a z galwanometrem) i automatyczne; przyrządy o stałym czasie pomiaru można stosować do rutynowych badań przesiewowych.

Zasada metody

Próbkę mleka (2,5 ± 0,1 ml) w probówce szklanej o wymiarach 50,8 × 16 mm (średnica wewnętrzna 13,5 mm) chłodzi się w krioskopie do temperatury przechłodzenia podanej przez producenta (z dokładnością 0,1 °C), po czym inicjuje zamarzanie — np. zwiększając na 1–2 s amplitudę drgań drutu mieszającego tak, aby uderzał o ściankę probówki. Temperatura próbki gwałtownie rośnie do wartości, która przez pewien czas pozostaje praktycznie stała; punkt zamarzania odpowiada najwyższej temperaturze osiągniętej w tym okresie i tę wartość się zapisuje. Przyrząd kalibruje się dwoma roztworami wzorcowymi chlorku sodu obejmującymi spodziewany punkt zamarzania (różnica między nimi najlepiej nie mniejsza niż 0,100 °C), np. 6,859 g NaCl/l (−0,408 °C) i 10,155 g/l (−0,600 °C); po kalibracji krioskop wskazuje punkt zamarzania mleka bez poprawek. Wynikiem jest średnia dwóch oznaczeń zaokrąglona do trzeciego miejsca po przecinku; powtarzalność 0,004 °C, odtwarzalność 0,006 °C. W tym samym czasie oznacza się kwasowość miareczkową mleka (ISO 6091).

Zastosowania

• Wykrywanie i szacowanie dolewania wody do mleka surowego w skupie i zakładach mleczarskich
• Kontrola jakości mleka spożywczego pasteryzowanego, UHT i sterylizowanego
• Parametr rozliczeniowy w skupie mleka obok zawartości tłuszczu i białka
• Metoda odniesienia dla pośrednich metod pomiaru punktu zamarzania (np. analizatory w podczerwieni)

Kluczowe parametry

Norma

Numer normy

PN-EN ISO 5764:2010

Tytuł (PL)

Mleko — Oznaczanie punktu zamarzania — Metoda z zastosowaniem krioskopu termistorowego (Metoda odniesienia)

Title (EN)

Milk — Determination of freezing point — Thermistor cryoscope method (Reference method)

Procedura krok po kroku

1. Przygotowanie krioskopu

   Włączyć krioskop co najmniej 12 h przed kalibracją; sprawdzić poziom i mieszanie cieczy chłodzącej, położenie sondy (końcówka 44,6 ± 0,1 mm poniżej górnej krawędzi probówki, ustawiana szablonem) i amplitudę drgań drutu mieszającego (ok. ±1,5 mm, bez uderzania o sondę i ściankę).

   ⏱ Czas: ≥ 12 h

2. Kalibracja

   Wybrać dwa roztwory wzorcowe NaCl obejmujące spodziewany punkt zamarzania (różnica ≥ 0,100 °C). Wlać 2,5 ml jednego roztworu do czystej suchej probówki i wykonać pomiar; regulować pokrętła kalibracji, aż odczyt równa się punktowi zamarzania wzorca. Powtórzyć z drugim roztworem i na przemian, aż kolejne odczyty obu bez regulacji dają wartości poprawne.

3. Próbka mleka

   Pobrać mleko wg ISO 707; badać niezwłocznie lub przechowywać poniżej 5 °C (do 12 tygodni w −18 °C). Usunąć ciała obce i zestalony tłuszcz, w razie potrzeby przesączyć przez sączek inertny; delikatnie wymieszać. Roztwory wzorcowe i mleko powinny mieć tę samą temperaturę.

4. Kontrola robocza

   Przed każdą serią zmierzyć punkt zamarzania wzorca (np. −0,512 °C), aż dwa kolejne odczyty nie różnią się o więcej niż 0,001 °C; jeżeli średnia odbiega od wartości wzorca o więcej niż 0,002 °C — rekalibrować. Przy pracy ciągłej kontrola co najmniej raz na godzinę.

5. Pomiar

   Odmierzyć 2,5 ± 0,1 ml mleka do czystej suchej probówki, wstawić do krioskopu; próbka jest chłodzona i zamarzanie inicjowane w granicach 0,1 °C od temperatury podanej przez producenta. Zapisać najwyższą temperaturę plateau po inicjacji zamarzania.

6. Przedwczesne zamarzanie

   Jeżeli zamarzanie rozpoczęło się przed zadaną temperaturą, powtórzyć z nową porcją; jeżeli powtórzy się, ogrzać porcję próbki do ok. 45 °C na 5 min (stopienie skrystalizowanego tłuszczu), ochłodzić do 20 ± 2 °C i natychmiast zbadać.

   🌡 Temperatura: 45 °C, 5 min

7. Oznaczenie powtórne

   Wyjąć probówkę, opłukać, osuszyć sondę i drut miękką bezpyłową bibułką i wykonać drugie oznaczenie na nowej porcji mleka. Jeżeli wyniki różnią się o więcej niż 0,004 °C, odrzucić je i wykonać dwa kolejne oznaczenia.

8. Wynik i sprawozdanie

   Podać średnią dwóch wyników do trzeciego miejsca po przecinku (przy nieparzystej sumie zaokrąglać do wartości parzystej), kwasowość miareczkową, identyfikację próbki z warunkami przechowywania i konserwantem, datę otrzymania i badania oraz obserwacje mogące podważać wynik. Po pracy pozostawić pustą probówkę w gnieździe, aby sonda pozostała chłodna.

Wymagany sprzęt i aparatura

Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne

Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)

• Ciecz chłodząca na bazie glikolu etylenowego jest szkodliwa po połknięciu — uzupełniać w rękawicach, nie mylić z wodą
• Suszenie chlorku sodu w 300 °C — szczypce i rękawice termiczne, studzić w eksykatorze
• Przyrząd zasilany z sieci z elementami grzejnymi i chłodzącymi — nie zalewać obudowy mlekiem

Najczęstsze pytania