Фізичні методи аналізу - сукупність методів якостей і кількостей аналізу речовин, заснованих на вимірюванні фізичних характеристик, що обумовлюють хімічну індивідуальність визначених компонентів.

Фізичні методи аналізу поділяють на три групи: спектроскопічні, ядерно-фізичні та радіохімічні. Із спектроскопічних методів найбільш поширений атомно-емісійний аналіз. Aтоми або іони, порушені дуговим, іскровим розрядом, високочастотної або індукційної плазмою, випускають світлову енергію. Кожна людина елемент характеризується своїм набором спектральних ліній. Інтенсивність випромінювання даного елемента визначається його концентрацією в аналізованої пробі. Xарактерною особливістю атомно-емісійного аналізу є можливість одночасно визначення декілька елементів. Абсолютний межа виявлення деяких елементів досягає 10 м. Широко поширений атомно-абсорбційний аналіз, заснований на вимірюванні поглинання світла вільними атомами елементів. B основі атомно-флуоресцентного аналізу лежить спонтанний перехід атомів, порушених світловим потоком, в початковий стан, супроводжуваний флуоресценцією.

B рентгеноспектральних методах пробу опромінюють потоком електронів і за величиною виникає при цьому рентгенівського випромінювання судять o змісті визначається речовини в пробі. B іншому варіанті методу пробу опромінюють не електронний, a рентгенівськими променями і визначають інтенсивність вторинного випромінювання.

Pентгенівські методи придатні для локального аналізу (фокусують пучок електронів) без руйнування аналізованого зразка.

Pентгенофлуоресцентний метод дозволяє визначати 80 хімічних елементів c відносною похибкою до 1%. Ha багатоканальних рентгенівських квантометрах проводять аналіз мінералів на основі породоутворюючих елементів за кілька хвилин.

1.2 Фізичні методи дослідження вина

У вині міститься мало протеїнів - близько 2 мг. Однак, всі амінокислоти в ньому присутні, правда, в невеликих кількостях. Мають місце також пептиди. Людині потрібно 1 г протеїну на 1 кг ваги тіла, тому вином цю потребу не заповнити. Дивно, але у виноградному соку протеїнів відносно багато. Однак, в процесі освітлення виноматеріалу він втрачається.

Вуглеводи

Переважна кількість цукру переробляється в спирт у процесі бродіння. Але є й залишкова частка цукру. Наприклад, в червоному вині цукру присутній у кількості приблизно 2-3 г на літр. У білому ж його більше - 20 грам.

Жири

Вино позбавлене всіх жирів. Той наліт, який залишається на келиху, не є жиром - це речовина, поєднувати в собі складні вуглеводи і антоціани.

Волокна

Волокон у вині також не виявлено. Є думка, що вони все ж можуть бути в невеликих кількостях, але це настільки мало, що лабораторним дослідженням їх присутність виявити не вдалося.

Вода

Вміст води переважає над усіма іншими компонентами. У різних винах кількість води також різниться. У солодкому вині її міститься 0,73 л на літр, у білому - 0,8 л, в червоному - 0,92 л.

Спирти

В одному літрі вина може утримуються від 75 до 160 грам спиртів. У них входять і етиловий спирт, і пропіловий, бутиловий, аміловий. Знайшлося місце навіть для отруйного метилового спирту, але його зміст зовсім вже мало.

Мінеральні солі

У вині відносно багато солей. Найбільше калію.

· Калій - 700-1600 мг

· Кальцій - 50-200 мг

· Магній - 50-200 мг

· Натрій - 20-250 мг

· Фосфор - 100-200 мг

Мікроелементи

Вино рекомендовано як хороший джерело заліза. При цьому воно ионизировано, що сприяє легкому всмоктуванню в стінки кишечника

· Залізо - 2-10 мг

· Мідь - 0,2-1 мг

· Цинк - 0,1-5 мг

· Марганець - 0,5-3 мг

Вітаміни

У плані вітамінів можна сказати, що вино не може похвилиналитися їх достатнім вмістом. На диво у вині зовсім не міститься вітаміну С, хоча у виноградному соку він є.

· B1 (тіамін) - 0,1 мг

· B2 (рибофлавін) - 0,1-0,2 мг

· В3 або РР (або ніацин) - 0,7 або 0,9 мг

· В5 (пантотеїнова кислота) - 0,3 або 0,5 мг

· В6 (піридоксин) - 0,1-0,4 мг

Поліфеноли

Поліфеноли присутні в шкірі і кісточках винограду. При переробці виноматеріалів вони залишаються у вині за допомогою спирту. Саме їх присутність робить вино рекомендованим напоєм при серцевій недостатності, раку або хвилинороби Альцгеймера. Кількість поліфенолів може досягати від 1 до 3 грам.

До них можна віднести винну, саліцилову і яблучну кислоту. За їх рахунок вино набуває кислотність близьку до кислотності шлунка.

Інше

Крім усього цього в вині міститься невелика кількість альдегідів, що сприяють доданню напою відмітної аромату. Ще присутні несприятливі для людського організму речовини, кількість яких мізерно мало:

· Сульфіти

· Гістамін

· Тирамін

· Серотонін [4]

2.2 Хімічні методи дослідження вина

V - кількість лугу в мг, витраченого на титрування 10 см. куб. продукту.

K - маса відтитрованих кислот, що дорівнює для винної кислоти - 0,0075, яблучної кислота-0,0067

1000 - коефіцієнт перерахунку результатів на 1дм. куб

10 - кількість досліджуваної речовини

Якщо досліджуваний (вино) має темне забарвлення, то його спочатку розбавляють водою в 10 разів, а для титрування відбирають не 10, а 20 мл. Сульфітовані вина до аналізу звільняють виправними до половини об'єму від сірчистої кислоти, яка може завищити свідчення титруємої кислотності.

Згідно з ГОСТом 14252-73-2002. Метод визначення титруємих кислот (Вина ї Виноматеріали, соки плодово-ягідні спиртовані. Масова концентрація титрованих кислот. в перерахунку на винну кислоту, від 5-7г/дм. куб. [5], [11], [12]

2.2.2 Визначення вмісту цукру

Метод гарячого титрування (метод робиться згідно з ГОСТом 5672 - 68)

Принцип методу:

Прискорений метод, заснований на здатності редукуючих цукрів відновлювати в лужному розчині окисну мідь в закисний. Масову частку цукру визначають шляхом титрування мідно-лужного розчину фільтратом А

Матеріали та обладнання:

Тітровальна установка, колби на 50 мл, реактив Фелінга, електроплитка.

Хід роботи:

У бюретку місткістю 10 см. куб. наливають досліджуваний розчин. У дві плоскодонні колби місткістю 50 см. куб. відміряють піпеткою по 5 см. куб. розчину Фелінга I і розчину Фелінга II. Одну з колб поміщають на нагріту електроплитку, доводять мідно-лужний розчин в колбі до кипіння і титрують з бюретки фільтратом А зі швидкістю (4 ± 1) крапель в секунду до переходу синього забарвлення мідно-лужного розчину в жовту. Витрачено на титрування обсяг у см. куб. стандартного розчину сахарози відзначають по бюретці.

Контрольне титрування.

Другу колбу з мідно-лужним розчином поміщають на нагріту електроплитку, розчин у колбі доводять до кипіння і зливають у нього з бюретки (85 ± 5) % витраченого на попередню титрування обсягу досліджуваного розчину, стежачи за тим, щоб кипіння в колбі не припинялося. При цьому синє забарвлення мідно-лужного розчину змінюється на світло-фіолетову. Дотитрування мідно-лужного розчину досліджуваним розчином проводять зі швидкістю 1 крапля в секунду до появи жовтого забарвлення. Масову частку цукру в досліджуваному виробі (М) в перерахунку на суху речовину обчислюють за формулою:

, де

T1 - титр мідно-лужного розчину по сахарозі

m - маса наважки досліджуваного вироби

W - масова частка вологи досліджуваного вироби

Згідно ДСТУ 4112.3-2002 Вина и Виноматеріали. Визначання вмісту спирту. Контрольний метод, пункт 5.1.6 масова частка цукру не повинна 3г/дм. куб. [6], [10]

2.2.3 Визначення масової долі етилового спирту

Масова доля етилового спирту визначається згідно ГОСТом 13191-73

Етиловий спирт є основним продуктом виноробства. Це характерний для вина компонент, що впливає на його аромат і смак. Етиловий спирт утворюється в результаті спиртового бродіння виноградного сусла з цукрів. З 1 г цукрів утворюється 0,59-0,64% об. спирту. Для розрахунків прийнятий вихід спирту 0,6%. Вихід спирту залежить від вихідного вмісту цукрів у суслі, тривалості бродіння, раси дріжджів. У їдальнях винах етиловий спирт є чинником мікробіальної стабільності.

Вміст етилового спирту у вині дещо знижується при його витримці внаслідок реакцій окислення і етерифікації, а також при технологічних обробках. Для забезпечення необхідної фортеці та формування типу проводять спиртування етиловим спиртом кріплених і столових (типу хересу) вин.

Принцип методу:

Метод заснований на окисленні спирту дихроматом калію в присутності азотної кислоти до оцтової кислоти. Надлишок дихромата калію відтитровують після додавання йодиду калію розчином тіосульфату натрію.

Матеріали та обладнання:

Розчин хромату калію: 67,445 г К2СrO4 розчиняють у воді і доводять об'єм до 1 дм. куб.; азотна кислота концентрована; розчин йодиду калію: 300 г KI розчиняють у воді, додають 100 см. куб. 0,1 М розчину NaOH, доводять об'єм до 1 дм. куб.; розчин тіосульфату натрію: 86, 194 г Na2S2O3 5H2O розчиняють у воді, додають 100 см. куб. 0,1 М розчину NaOH і доводять до 1 дм. куб.; розчин крохмалю: 10 г розчиненого в невеликій кількості води крохмалю вводять порціями в 500 см. куб. води і кип'ятять, поки розчин не стане прозорим, після охолодження додають 500 см. куб. води, в якій попередньо розчинили 20 г KI і 10 см. куб. 0, I M розчину NaOH.

Хід роботи:

Збирають установку для атмосферної перегонки. У конічну колбу-приймач поміщають 10 см. куб. розчину хромату калію і 25 см. куб. концентрованої HNO3 (у кислому середовищі хромат калію кількісно переходить в дихромат). У перегінну колбу наливають 12 см. куб. води, 1 см. куб. досліджуваного вина і кидають 1-2 шматочки пемзи або пористого скла для рівномірного кипіння. При вмісті спирту в пробі більше 14% об. замість 1 см. куб. вина беруть 0,5 см. куб. Для визначення невеликих кількостей спирту (менше 1,2% об.) Замість 1 см. куб. беруть 10 см. куб. досліджуваної рідини і додають замість 12 тільки 3 см. куб. води.

При введенні досліджуваної рідини в перегінну колбу, піпетка повинна бути занурена у воду. Кінець алонжа занурюють у приймальню рідини. Рідина в перегінній колбі повинна через 30 секунд закипіти, а ще через 30 секунд, повинні з'явитися краплі дистиляту. Через 3-4 хвилин виймають аллонж з дистиляту, промивають його водою і дистилят розбавляють водою (приблизно 300 см. куб.). До дистилляту додають 10 см. куб. розчину KI і титрують розчином тіосульфату натрію до зміни забарвлення від коричневого до жовтуватою. Додають 10 см. куб. крохмалю і титрують до появи світло-блакитного забарвлення.

Об'ємну частку спирту (С,% об.) визначають за рівнянням:

С = 15,21 - 0,507 V, де

15,21-максимально визначається кількість спирту, відповідне 0 см. куб. розчину Na2S2O3,% об.;

0,507 - зміна концентрації спирту, яка відповідає 1 см. куб. розчину Na2S2O3% об.;

V - кількість розчину Na2S2O3?5H2O, який пішов на титрування. [7]

Згідно ДСТУ 4112.3-2002 Вина и Виноматеріали. Визначання вмісту спирту. Контрольний метод, пункт 5.1.6 масова частка спирту у вині 9-20%. [10], [13].

2.2.4 Визначення доброякісності вина

Визначення зіпсованого вина за допомогою ЯМР-спектроскопії

Жоден колекціонер вин не зрадіє, дізнавшись, що пляшка, за вміст якої він тільки що відвалив ціле стан, коштує не більше, ніж звичайний оцет. На жаль, визначення того, зіпсувалося чи вино, зазвичай відбувається при його відкриванні. Собіскі представив метод, заснований на явищі ядерно-магнітного резонансу, що дозволяє визначати порчу вина без відкривання пляшки. Використовуючи спеціальну техніку експерименту, вони поміщали цілу пляшку прямо в магніт.

Існує два основні шляхи псування вина:

· Етанол може окислюватися до ацетальдегіду або до оцтової кислоти.

Вино вважається зіпсувати, якщо містить 1,4 г / л оцтової кислоти на літр або 300 мг / л ацетальгедіда, що становить, відповідно, тільки 0,2% і 0,02%.

· Другий шлях, так звана, пробкова псування, викликається гниттям пробки. Від 5% до 10% всіх пляшок з вином псуються по цих двох механізмам.

Однак метод ЯМР-спектроскопії, визначає лише ті, що стали жертвою процесу окислення. Різниця в хімічних зрушеннях метильних протонів оцтової кислоти, ацетальдегіду і етанолу становить близько однієї мільйонної частки, чого цілком достатньо для розрізнення цих сполук. Незважаючи на те, що спочатку аналіз займав досить багато часу, Собіскі оптимізував умови експерименту так, що зараз на одну пляшку витрачається від п'яти хвилин до години. [8]

Розділ 3. Проблеми

· Розбавлення виноградного вина

Малоцінними продуктами (дешевим плодово-ягідним вином і ін.) для збільшення його обсягу. Як правило, такі вина "виправляють" введенням різних хімічних компонентів (спирту, цукрозамінників; штучних барвників та ін.)

· Галлізація вина

Цей спосіб фальсифікації полягає в тому, що в вина додається вода з наступним доведенням фортеці і кислотності до визначених меж, що регламентуються чинним стандартом. Шапталізації вина. Цей прийом перш за все полягає в додаванні цукру до чи під час бродіння.

· Петіотізація вина.

Вина виходять шляхом настоювання і шумування цукрового сиропу на вичавках (меззі), що залишилися після відділення виноградного соку. Це дуже витончений спосіб фальсифікації, так як букет і колір натурального виноградного вина зберігаються.

· Шеелізація або додавання гліцерину.

Застосування консервантів для консервації дешевих вин, а також вин, які не пройшли стадії витримки та зберігання

· Фарбування вина.

Як правило, застосовується для приховування інших підробок (наприклад, розведення). Для фарбування вин використовуються природні (ягоди бузини, чорниці, водний буряковий настій і ін) і синтетичні барвники.

· Підробка букета вина.

Так само, як і фарбування, підробка букету використовується в комплексі з іншими видами фальсифікації.

· Фальсифікація способу виробництва.

За високоякісні видаються вина, виготовлені з порушенням технологічної схеми, розробленої і затвердженої для даного найменування вина. Наприклад: за сортові видаються вина купажні; фальсифікується термін витримки вина і т. д

· Приготування "штучних вин".

Для виробництва таких вин не потрібно виноградний сік, тому що вони являють собою суміш компонентів, органолептично сприйняту як виноградне віно.

· Порошкове вино

Побоювання наших споживачів щодо порошкового вина вельми обґрунтовані, оскільки ті, що вдається спробувати з вітчизняної продукції - не зовсім якісно. Виняток можуть становитися позбав кілька українських марок. [9]

Висновок