Pobierz dokument

Międzynarodowe badania biegłości
ICUMSA
oznaczania zawartości skrobi
w cukrze surowym
dr inż. Maciej Wojtczak
mgr inż. Aneta Antczak
Cukier surowy standardowej jakości
• Cukier, z którego uzysk cukru białego
wynosi 92%
Rozporządzenie Rady (WE) NR 1234/2007
Surowy cukier trzcinowy
• Częściowo oczyszczona sacharoza,
wykrystalizowana z częściowo oczyszczonego
soku z trzciny cukrowej bez dodatkowego
oczyszczenia poza wirowaniem i suszeniem.
• Kryształy sacharozy pokryte są cienką warstwą
melasu trzcinowego
KODEKS ŻYWNOŚCIOWY
Jakość cukru surowego do rafinacji
POLARYZACJA
• 96°
cena podstawowa
• 97°
+1,5%
• 98°
+2,75%
• 99°
+3,75
New York No.14 kontrakt
cecha
wilgotność
popiół
Zawartość
kryształów
drobnych <0,6 mm
specyfikacja
kary
≤ 0,30
0,09% za każde 0,01 %
0,21 do 0,35
0,015% za każde 0,01%
zależnie od polaryzacji
52% – 22%
3000 – 6000 IU
0,0135% – 0,054% za
każde 10IU
0,0015% - 0,006% za
każde 25IU
≤ 250 m.a.u.
(~ ≤ 560mg/kg)
0,007% - 0,013% za
każdy 1 m.a.u.
800 – 1500 IU
zabarwienie
dekstran
0,06% za każdy 1%
pow. 52%
New York No.14 kontrakt
KLASY JAKOŚCI
cukru surowego do rafinacji
Klasy cukru surowego
• V-VHP — cukier o bardzo, bardzo
wysokiej polaryzacji >99,6°Z, niskim
zabarwieniu 300-700 IU bardzo dobrej
filtracyjności.
• VHP — cukier o bardzo wysokiej
polaryzacji > 99,3°Z
o zabarwieniu 1100-2000 IU.
Klasy cukru surowego
• HP — cukier o wysokiej
polaryzacji 98,0-99,3°Z, zabarwienie
powyżej 2000 IU.
• LP — cukier o niskiej polaryzacji < 98,0°Z
Cukier surowy do rafinacji
V-VHP
VHP
HP
LP
Polaryzacja Z
99,6
99,3
98,9
97,8
Wilgotność %
0,06-0,12
0,10-0,18
0,24-0,29
0,35-0,60
Inwert %
0,07-0,11
0,14-0,16
0,27-0,50
0,51-1,1
Popiół %
0,11-0,12
0,15-0,18
0,17-0,25
0,20-0,45
Zabarwienie IU
450-650
1100-1500
1800
2200-3300
Skrobia mg/kg
40 (250)
50-110
60-110
80-110
Dekstran mg/kg
20 (350)
20-90
22-90
90
• Jakość cukru trzcinowego nie rafinowanego
jest bardzo zróżnicowana i zależy od
sposobu jego wytwarzania oraz znacząco
wpływa na dalsze jego wykorzystanie.
Ocena jakość cukru trzcinowego
• Prawidłowa ocena jakości
cukru trzcinowego nie
rafinowanego wymaga
zastosowania
odpowiednich i
ujednoliconych metod
analitycznych
Metody ICUMSA
analizy cukru trzcinowego
• ICUMSA GS1 – Cukier surowy
• ICUMSA GS5 – Trzcina cukrowa
• ICUMSA GS7 – Przerób trzciny cukrowej
• ICUMSA GS9 – Plantacyjny cukier biały
Skrobia w cukrze trzcinowym
• Skrobia jest naturalnie występującym
składnikiem trzciny cukrowej, stanowiącym
główne źródło energii dla rośliny.
Skrobia w trzcinie
Formowana jest w trzcinie cukrowej,
w wyniku kondensacji glukozy, podczas
nieobecności promieni słonecznych,
natomiast w ciągu dnia zamieniana jest
na sacharozę.
Skrobia w trzcinie
Skrobia w trzcinie stanowi materiał
zapasowy, który wykorzystywany jest
podczas intensywnego wzrostu rośliny
np. kiełkowania korzeni i pąków,
kiełkowania sadzonki i wschodów.
• Skrobia w trzcinie cukrowej zlokalizowana
jest w łodydze, zielonych i brązowych
liściach oraz korzeniach.
• Największa jej zawartość występuje
jednak w zielonych liściach oraz stożkach
wzrostu.
• Skrobia w trzcinie cukrowej występuje w
formie małych granulek (1-5 μm), które w
wyniku działania temperatury i wapna
łatwo ulegają
żelowaniu powodując
wzrost lepkości soku.
• Prawie 80% skrobi obecnej w soku
surowym przechodzi przez proces
oczyszczania i ostatecznie około 30%
skrobi pojawia się w kryształach cukru
surowego.
Skrobia podczas rafinacji
• Obecność skrobi w cukrze surowym utrudnia
proces rafinacji wpływając bezpośrednio na
jego wydajność oraz koszty.
• Skrobia zwiększa lepkość cukrzycy, obniża
szybkość krystalizacji oraz wirowania cukru,
zwiększa produkcję melasu, pogarsza
sprawność afinacji oraz znacząco utrudnia
odbarwianie soku.
Zawartość skrobi w cukrze
450
418
400
350
294
300
250
200
206
198
171
150
100
50
0
PMWS1
V-VHP
VHP
HP
LP
Metody oznaczania skrobi
Metoda ICUMSA GS1-16
Metoda przyjęta przez australijski przemysł cukrowniczy w celu
oznaczenia skrobi w surowym cukrze trzcinowym
Metoda ICUMSA GS1-17
Szybki test SPRI- metoda tymczasowa, stosowana do różnych produktów
i półproduktów, szczególnie używana do trzcinowego cukru surowego
Metoda ICUMSA nr 3 (VSI)
Oznaczanie skrobi w cukrze surowym oraz w produktach z trzciny cukrowej
(syrop trzcinowy, melas)
Metoda ICUMSA nr 4 (SMRI)
Oznaczenie skrobi w surowym cukrze trzcinowym
Metoda ICUMSA GS1-16
Cukier rozpuszczany jest w wodzie. Następnie
roztwór jest poddany reakcji z gorącym roztworem
chlorku wapnia i kwasu octowego w celu
rozpuszczenia skrobi zawartej w cukrze. Następnie
do roztworu dodawany jest roztwór jodku potasu z
jodanem potasu. Powstaje niebieski kompleksowy
związek skrobi z jodem.
Absorbancja kompleksu jest odczytywana na
spektrofotometrze przy długości fali 700 nm.
Przy takiej długości fali, wpływ zanieczyszczeń cukru
surowego na odczyt jest minimalny.
Metoda ICUMSA GS1-17 (SPRI)
Skrobia w cukrze jest rozpuszczana przez gotowanie
15% m/m roztworu cukru w czasie 5 minut.
Następnie dodaje się kwas octowy oraz roztwór jodku
potasu i jodanu potasu, wydziela się jod, który tworzy
niebiesko-purpurowy związek jodu ze skrobią
(zabarwienie maskowane przez pomarańczowy kolor
wydzielającego się wolnego jodu, w rezultacie próba
ma zabarwienie pomarańczowo-brązowe).
Absorbancja przereagowanej skrobi jest mierzona
przy długości fali 600 nm.
GS1-16
Raw sugar
GS1-17
Draft No 3
Cane sugar process Cane sugar process
Draft No 4
Raw sugar
starch is solubilised
by boiling sugar
solution with calcium
chloride/acetic acid
solution
starch is solubilised
by boiling sugar
solution without
calcium chloride
starch is solubilised
by boiling sugar
solution without
calcium chloride
starch is separated by
alcohol and them
solubilised by boiling
with calcium
chloride
15 min
5 min
1 min
15 min
Analytical grade
Ajax Finechem
Soluble potato
starch e.g. Sigma
#S-2004
Soluble starch e.g.
Merck
Potato starch e.g.
BDH
700 nm
600 nm
570 nm
600 nm
0-300 mg/kg
100 – 1000 mg/kg
100 – 1000 mg/kg
50 – 800 mg/kg
12,6 mg/kg
6%
?
16 mg/kg
26,3 mg/kg
11%
?
16 mg/kg
BADANIA MIĘDZYLABORATORYJNE
GS1-16
GS1-17
UCZESTNICY
18 laboratoriów z 11 krajów
Próby
• Do uczestników rozesłane zostało 12
zakodowanych prób cukru surowego.
A
B
C
D
E
F
12
1
10
7
8
11
1
2
4
5
6
9
Zawartość skrobi mg/kg
500
440
450
400
350
300
250
250
200
180
140
150
110
80
100
50
0
A
B
C
D
E
F
Wyniki uczestników – PRÓBA A
Wykr. rozrzutu: A-1 vs. A-2 (BD usuwano przypadk.)
A-2 = 23,051 + ,87006 * A-1
Korelacja: r = ,68138
240
220
A-2
200
180
160
140
120
120
130
140
150
160
170
A-1
180
190
200
210
220
0,95 Prz.Ufn.
Wyniki uczestników – PRÓBA B
Wykr. rozrzutu: B-1 vs. B-2 (BD usuwano przypadk.)
B-2 = 10,540 + ,95355 * B-1
Korelacja: r = ,85108
190
180
170
160
B-2
150
140
130
120
110
100
90
90
100
110
120
130
B-1
140
150
160
170
0,95 Prz.Ufn.
Wyniki uczestników – PRÓBA C
Wykr. rozrzutu: C-1 vs. C-2 (BD usuwano przypadk.)
C-2 = 17,940 + ,78987 * C-1
Korelacja: r = ,87334
140
120
C-2
100
80
60
40
20
20
40
60
80
100
C-1
120
140
160
180
0,95 Prz.Ufn.
Wyniki uczestników – PRÓBA D
Wykr. rozrzutu: D-1 vs. D-2 (BD usuwano przypadk.)
D-2 = -7,041 + 1,0191 * D-1
Korelacja: r = ,71380
340
320
300
D-2
280
260
240
220
200
210
220
230
240
250
260
D-1
270
280
290
300
0,95 Prz.Ufn.
Wyniki uczestników – PRÓBA E
Wykr. rozrzutu: E-1 vs. E-2 (BD usuwano przypadk.)
E-2 = 15,695 + ,80894 * E-1
Korelacja: r = ,90471
120
110
100
90
E-2
80
70
60
50
40
30
20
20
40
60
80
100
E-1
120
140
160
0,95 Prz.Ufn.
Wyniki uczestników – PRÓBA F
Wykr. rozrzutu: F-1 vs. F-2 (BD usuwano przypadk.)
F-2 = 101,02 + ,75070 * F-1
Korelacja: r = ,63051
540
520
500
480
460
F-2
440
420
400
380
360
340
320
300
280
340
360
380
400
420
440
F-1
460
480
500
520
540
0,95 Prz.Ufn.
500
GS1-16
450
GS1-17
456
434
400
350
300
235
250
200
257
189 180
157
139 128,5
150
89
100
87
78
50
0
A
B
C
D
E
F
METHOD GS1-16
500
450
Mediana
25%-75%
Min-Maks
400
350
300
250
200
150
100
50
A
B
C
D
E
F
METHOD GS1-17
600
500
Mediana
25%-75%
Min-Maks
400
300
200
100
0
A
B
C
D
E
F
PRECYZJA
GS1-16
powtarzalność
odtwarzalność
24
mg/kg
33
mg/kg
24%
18%
GS1-17
7
mg/kg
47
mg/kg
4%
30%