Зачем определяют общий азот в пиве
Массовая концентрация общего азота используется при идентификации продукции пивоварения. Показатель отражает суммарное содержание азотсодержащих соединений, которые переходят в напиток из сырья и формируются на разных этапах технологического процесса. Метод Кьельдаля позволяет определить общий азот после перевода органически связанного азота в аммонийную форму, последующей дистилляции аммиака и титрования.
ГОСТ 34789-2021 распространяется на пиво, специальное пиво, напитки, изготавливаемые на основе пива, и пивное сусло. Для идентификации стандарт устанавливает минимальную массовую концентрацию общего азота: для пива и пивного сусла — 600 мг/дм³, для специального пива и пивных напитков — 250 мг/дм³.
Почему пробу нельзя сразу минерализовать
В пиве одновременно присутствуют растворённый CO₂, этанол, углеводы, белковые и другие органические соединения. Если начать кислотную минерализацию неподготовленной пробы, интенсивное пенообразование может привести к выбросу содержимого, а локальный перегрев — к обугливанию материала выше уровня кислоты. Это создаёт риск потери части пробы и неполного разложения.
Поэтому практическая схема включает два подготовительных этапа: дегазацию и мягкое предварительное выпаривание. Они уменьшают объём жидкой матрицы и позволяют контролируемо добавить концентрированную серную кислоту и катализатор.
Оборудование и реактивы
Оборудование
- автоматический анализатор азота по Кьельдалю N810 GDANA;
- 20-позиционный графитовый блок минерализации NDS-20 GDANA;
- аналитические весы с дискретностью 0,1 мг;
- ультразвуковая ванна;
- мерные пипетки, конические колбы и пробирки для минерализации;
- система отвода и поглощения кислотных паров либо предусмотренное методикой устройство.
N810 GDANA
Полностью автоматический анализатор Кьельдаля без внешнего водяного охлаждения
Перейти к прибору
NDS-20 GDANA
20-позиционный дигестор для минерализации проб по Кьельдалю
Перейти к прибору
РВ 224 Р.1 ЛАБОРАТОРНЫЕ ВЕСЫ
Перейти к прибору
UA22 WIGGENS
Ультразвуковая ванна
Перейти к приборуРеактивы
- концентрированная серная кислота, ч. д. а.;
- раствор борной кислоты 20 г/л;
- смешанный индикатор: бромкрезоловый зелёный — метиловый красный;
- раствор гидроксида натрия 400 г/л;
- смешанный катализатор (3 г K₂SO₄ и 0,2 г CuSO₄) либо эквивалентные таблетки катализатора;
- стандартный титрованный раствор соляной кислоты около 0,1 моль/л.
Подготовка образца: пять шагов
-
Дегазация
Перелейте образец в коническую колбу и поместите её в ультразвуковую ванну на 30 минут. Если после обработки продолжают выделяться заметные пузырьки газа, увеличьте время дегазации.
-
Отбор аликвоты
Мерной пипеткой перенесите 10 мл дегазированного образца в пробирку для минерализации.
-
Предварительное выпаривание
Поместите пробирку в блок минерализации и нагревайте при 150 °C в течение 30 минут. Завершите этап, когда в пробирке останется приблизительно 1–2 мл вязкой жидкости. Не допускайте полного высушивания и обугливания остатка.
-
Добавление реагентов
Охладите пробирку до комнатной температуры. Осторожно добавьте три таблетки катализатора и 15 мл концентрированной серной кислоты.
-
Холостая проба
В отдельную пробирку внесите такое же количество катализатора и серной кислоты. Минерализуйте холостую пробу одновременно с образцами, чтобы учесть вклад реактивов и системы.
Минерализация, дистилляция и титрование
Двухступенчатая минерализация
После добавления кислоты и катализатора пробирки устанавливают в графитовый блок NDS-20. Постепенное повышение температуры помогает сначала провести контролируемое разложение матрицы, а затем завершить минерализацию при более высокой температуре.
| Этап | Температура | Продолжительность |
|---|---|---|
| 1 | 250 °C | 40 мин |
| 2 | 420 °C | 90 мин |
Автоматическое измерение
После завершения минерализации пробирки охлаждают до комнатной температуры. Перед серией проверяют запас реактивов, выполняют холостой запуск и убеждаются в стабильности результата холостой пробы. Затем минерализаты последовательно анализируют на N810: прибор дозирует реагенты, проводит паровую дистилляцию и титрование.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Раствор борной кислоты | 30 мл |
| Вода для разбавления | 30 мл |
| Раствор щёлочи | 60 мл |
| Время дистилляции | 5 мин |
| Фактическая концентрация HCl | 0,1002 моль/л |
Приведённые параметры относятся к описанному эксперименту. Перед переносом методики в лабораторию их проверяют с учётом инструкции производителя, используемых реактивов и требований внутреннего контроля качества.
Результаты анализа
Для каждого из четырёх образцов выполнили по три параллельных определения. В таблице приведены объём анализируемой пробы, расход титранта и рассчитанное содержание азота для каждой параллели. Для каждого образца также указаны средняя массовая концентрация общего азота и относительное стандартное отклонение результатов.
| Образец (образец-параллель) | Объем холостой пробы (мл) | Объем образца (мл) | Объем титранта (мл) | Содержание азота (г/100 г) | Среднее значение (мг/л) | RSD (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1-1 | 0,02007 | 10 | 4,8437 | 0,0677 | 678,1 | 0,13 |
| 1-2 | 0,02007 | 10 | 4,8562 | 0,0679 | 678,1 | 0,13 |
| 1-3 | 0,02007 | 10 | 4,8521 | 0,0678 | 678,1 | 0,13 |
| 2-1 | 0,02007 | 10 | 6,0547 | 0,0847 | 849,3 | 0,69 |
| 2-2 | 0,02007 | 10 | 6,0381 | 0,0845 | 849,3 | 0,69 |
| 2-3 | 0,02007 | 10 | 6,1169 | 0,0856 | 849,3 | 0,69 |
| 3-1 | 0,02007 | 10 | 7,7094 | 0,1079 | 1081,8 | 0,47 |
| 3-2 | 0,02007 | 10 | 7,7011 | 0,1078 | 1081,8 | 0,47 |
| 3-3 | 0,02007 | 10 | 7,7674 | 0,1088 | 1081,8 | 0,47 |
| 4-1 | 0,02007 | 10 | 4,6157 | 0,0645 | 643,4 | 0,24 |
| 4-2 | 0,02007 | 10 | 4,5991 | 0,0643 | 643,4 | 0,24 |
| 4-3 | 0,02007 | 10 | 4,5949 | 0,0642 | 643,4 | 0,24 |
В исследованной серии содержание общего азота находилось в диапазоне от 643,4 до 1081,8 мг/л. Значения RSD для трёх параллельных определений составили 0,13–0,69 %, что показывает хорошую сходимость результатов внутри этой серии.
Все четыре полученных средних значения превышают уровень 600 мг/дм³, установленный ГОСТ 34789-2021 для пива и пивного сусла. Однако окончательное заключение делают только после подтверждения категории продукта, соблюдения требований стандарта к выполнению измерений и оценки результатов в рамках принятой в лаборатории системы контроля качества.
Что важно учесть при воспроизведении методики
- Дегазацию завершают по фактическому прекращению интенсивного выделения пузырьков, а не только по времени обработки.
- При предварительном выпаривании сохраняют влажный вязкий остаток: пересушивание повышает риск потерь и затрудняет дальнейшую минерализацию.
- Кислоту добавляют только после охлаждения пробирки; порядок и скорость внесения реагентов должны соответствовать лабораторной инструкции.
- Холостую пробу готовят с теми же реагентами и проводят через весь цикл одновременно с образцами.
- Фактическую концентрацию титранта используют в расчёте; раствор должен быть стандартизован по принятой в лаборатории процедуре.
- Перенос параметров на другой минерализатор или анализатор требует подтверждения пригодности методики и контроля полноты минерализации.
Вывод
Для пива ключевая часть определения общего азота по Кьельдалю — не только автоматическая дистилляция и титрование, но и управляемая пробоподготовка. Предварительная дегазация снижает риск вспенивания, мягкое выпаривание уменьшает объём алкогольсодержащей матрицы, а двухступенчатый нагрев помогает провести минерализацию без резкого воздействия на пробу.
В рассмотренном эксперименте связка графитового блока NDS-20 и автоматического анализатора N810 позволила последовательно выполнить минерализацию, дистилляцию и титрование четырёх типов пива. Полученные значения RSD характеризуют сходимость именно этой серии измерений; пригодность методики в конкретной лаборатории подтверждают в рамках её процедур верификации и контроля качества.