Актуально для: производителей мутных жидкостей, таких как напитки, фармацевтические препараты и другие мутные жидкости
Мутность - что что оно в точности обозначает? Изучите это явление и осознайте его значение и то, почему и как оно измеряется, а также узнайте больше о конкретных сферах применения, для которых актуален анализ мутности.
1. Краткое введение в понятие мутности
Мутность, также называемая помутнением, не является четко определенным физическим свойством, таким как температура или плотность жидкости, а всегда выражается по отношению к четко определенному стандарту. Мутность или помутнение определяется в стандарте DIN EN 27027 следующим образом:
«Мутность — это уменьшение прозрачности жидкости, вызванное наличием нерастворенных веществ». Рисунок 1 визуализирует значение слова «HAZE» («МУТНОСТЬ»).
Рисунок 1. Мутная буква «H» и четкая буква «E»
2. Что такое мутность?
2.1 Мутность и помутнение – разные слова, одно значение
Мутность или помутнение - это дефект прозрачности жидкости, вызванный мелкими твердыми частицами, которые обычно невидимы невооруженным глазом, подобно дыму в воздухе.
2.2 Мутность и цвет – разные слова, разное значение
Мутность не имеет ничего общего с цветом. Давайте посмотрим на письменный текст через два стакана яблочного сока. Прозрачный сок слева на рис. 2 позволяет легко различать буквы. Сок справа - мутный, и текст будет размытым. Обе жидкости желтые: цвет одинаковый, мутность разная. Чем мутнее сок, тем труднее различать буквы.
Рисунок 2. Прозрачная (слева) и мутная жидкость
Если луч света проходит вблизи мелкой частицы, его направление несколько изменяется, и луч света «преломляется». Это явление называется «рассеянием света». Поэтому оптическая картина через мутный образец кажется размытой, стираются четкие края Мутность, или помутнение, основана на эффекте рассеяния света частицами, размер которых того же порядка, что и падающий луч света.
Мутность сильно зависит от температуры.
3. С какой целью измеряют мутность?
Мутномеры в основном используются для выпускающего контроля качества и проверки фильтрации. Измерение мутности является подходящим способом, например, отслеживание процесса фильтрации спирта и проведения испытаний на стабильность.
Фармацевтическая промышленность получает пользу от информации о мутности образца, измеряемой в основном в инфузионных растворах.
4. Измерение мутности вчера и сегодня
Ранее простое измерение мутности выполнялось путем размещения шкалы с буквами разного размера за кюветой для образца. Самая маленькая буква, которую еще можно было прочитать, была мерой мутности пробы. Нет необходимости упоминать, что это испытание не было очень точным, поскольку оно зависело от впечатления оператора!
Сегодня аналитические приборы определяют мутность точно и с высокой воспроизводимостью. Луч света попадает в кювету для образца. Этот луч преломляется, и детекторы измеряют сигнал интенсивности под разными углами рассеянного или пропущенного светового луча.
5. Измерение мутности модулем HazeQC ME от компании «Anton Paar»
HazeQC ME — это измерительный модуль. Это означает, что для его использования требуется основной контрольно-измерительный прибор, такой как Alcolyzer M или DMA M, или система анализа Alcolyzer или PBA-B M. Такая комбинация одновременно обеспечивает дополнительную важную характеристику мутности без необходимости выполнения отдельного измерения и без необходимости использовать другой отдельный прибор. Это экономит время и образец, что особенно важно в случае дорогих образцов, таких как виски!
В случае HazeQC ME падающий луч красного света имеет длину волны 650 нм. Три детектора измеряют интенсивность сигнала под тремя углами: 0°, 25° и 90°. Измерительная ячейка контролируется элементом Пельтье и не требует водяной бани. Измерительная ячейка HazeQCME регулируется по температуре, и температуру измерения можно установить в диапазоне от -5 °C до +40 °C.
В зависимости от размера частиц в образце значения интенсивности пропущенного и рассеянного света различаются. Это видно на рисунке 3 и рисунке 4.
Рисунок 3: Интенсивность рассеянного света от мелких частиц
Рисунок 4: Интенсивность рассеянного света от крупных частиц
Поглощение или цвет образца влияет на сигналы детектора при 90° и 25°. Следовательно, необходимо также измерять пропущенный свет, чтобы можно было компенсировать поглощение. Полученный результат - это помутнение, а не смесь помутнения и цвета!
С помощью информации, полученной из интенсивности сигнала, модуль HazeQC ME предоставляет четыре параметра:
- Значение мутности, наиболее универсальный параметр, зависит от S0 (пропущенный свет под углом 0°), S25 (рассеянный свет под углом 25°) и S90 (рассеянный свет под углом 90°). Он является линейным также для смеси частиц разного размера.
- Значение мутности S25/S0, отношение S25/S0, является более чувствительным к более крупным частицам, таким как клетки дрожжей.
- Значение мутности S90/S0, отношение S90/S0, является более чувствительным к более мелким частицам, таким как белковые коллоиды.
- Поглощение мутности S0 соответствует пропущенному свету при 0° и равно сигналу фотометра при 650 нм.
6. Важно для многих областей промышленности
6.1 Мутность в пиве
Мутное пиво встречается очень часто (рисунок 5). В пиве в основном присутствуют два типа частиц, которые создают мутность: дрожжевые клетки (около 5-10 мкм в диаметре) и белковые коллоиды (< 1 мкм). Таким образом, различаются «дрожжевая мутность» и «коллоидная мутность».
Рисунок 5. Прозрачная (слева) и мутная жидкость
Холодное помутнение — распространенная форма «коллоидной мутности», вызванная белками. В охлажденном пиве полифенолы (то есть дубильные вещества, извлеченные из хмеля) связываются с белками посредством водородных связей. Образовавшиеся в результате компоненты рассеивают свет, и, как следствие, пиво кажется мутным. Когда холодное пиво прогревается до комнатной температуры, холодное помутнение исчезает.
На некоторых пивоваренных заводах измерение мутности необходимо проводить при определенной постоянной температуре, например 0 °C в процессе варки. Модуль HazeOC ME точно измеряет мутность при требуемой температуре и поддерживает ее постоянной.
6.2 Мутность в спиртах
Мутность сильно зависит от температуры. При низких температурах жирные кислоты и их эфиры, содержащиеся в спиртах, частично выпадают в осадок, образуя муть, так как они менее растворимы при более низких температурах. Это нежелательное явление называется «холодным помутнением», и его следует избегать, поскольку потребители предпочитают чистый охлажденный напиток. Из-за холодного помутнения образец необходимо фильтровать холодным. Температура измерительной ячейки модуля HazeQC ME контролируется элементом Пельтье. По этой причине анализы при температурах до -5 °C не представляют проблемы.
Требуемый объем пробы 3 мл охлаждается и измеряется всего за 3–5 минут. Этот факт может быть полезным, если, например, необходимо определить оптимальную температуру охлаждающего фильтра. Это может привести к экономии энергии и снижению производственных затрат.
6.3 Мутность в фармацевтических продуктах
Перед применением инфузионные растворы или аналогичные фармацевтические жидкости регулярно проверяются. Если они содержат муть или частицы, эти продукты нельзя использовать, так как они могут вызвать опасные для жизни осложнения у пациентов.
Измерение мутности фармацевтических жидкостей описано в Европейской фармакопее в главе «Прозрачность и степень опалесценции жидкостей». К приборам для измерения мутности предъявляются строгие требования, и модуль HazeQC ME соответствует этим строгим требованиям. В качестве дополнения к основному прибору серии M, такому как плотномер DMA M, модуль HazeQC ME является ценным инструментом для промежуточных проверок, а также для контроля качества конечного продукта в фармацевтической промышленности.
Модуль HazeQC ME также позволяет исследовать стабильность после хранения при различных температурах и выполнять быстрые проверки фармацевтических растворов, таких как инфузионные растворы. Его результаты высоко воспроизводимы благодаря измерительной ячейке с регулируемой температурой.
6.4 Мутность в вине
Осветление является одним из наиболее важных и сложных этапов производства вина. Твердая фаза отделяется от жидкой фазы вина после спиртового брожения. В результате вино становится более стабильным биологически и химически. Сочетание различных методов фильтрации и оклеивания необходимо для удаления дрожжей, осадка и частиц, чтобы получить чистое вино в биологически стабильном состоянии.
Контролируя мутность вина на каждом этапе оклеивания, центрифугирования или фильтрации, можно проверить, насколько эффективно работают все процессы. Убедитесь, что вино прозрачное, стабильное и готово к розливу в бутылки, проверив его на мутность.
7. Кратко о модуле HazeQC ME
Модуль HazeQC ME, изображенный на переднем плане на рис. 6, представляет собой измерительный модуль, работающий с основным контрольно-измерительным прибором. Возможны комбинации для одновременного измерения до 7 параметров.
- HazeQC ME позволяет выполнять измерения при точно определенных температурах, например, 0 °C, благодаря измерительной ячейке Пельтье с регулируемой температурой.
- Больше не требуется водяная баня и, следовательно, уход за водяной баней.
- Высоко воспроизводимые результаты.
- Отсутствие влияния падающего света.
- HazeQC ME работает в широком диапазоне температур от -5 °C до +40 °C.
- Для HazeQC ME требуются только небольшие объемы проб.
- Отсутствие влияния упаковки благодаря встроенной проточной ячейке.
- HazeQC ME работает экономично и быстро.
Рисунок 6. Ячейка HazeQC ME (на переднем плане слева), приборы и модули для специально разработанной комбинации
