IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Целью работы является изучение применения ИК-спектроскопии в пищевой промышленности.

Лучистая энергия – энергия электромагнитных колебаний, и ее можно считать составляющей частью солнечной энергии. Величину лучистой энергии выражают в калориях, поглощаемых за 1 мин поверхностью в 1 см², расположенной перпендикулярно к направлению лучей источника радиации (кал/см²*мин). Она распространяется в виде электромагнитных волн, отличающихся длиной и частотой колебаний. Чем длиннее волна, тем меньше частота её колебаний. Диапазон длин волн света включает инфракрасную (ИК), видимую и ультрафиолетовую (УФ) области.

Метод, занимающийся изучением взаимодействия электромагнитного излучения с веществами, называется спектроскопией. Структура спектра атома или молекулы характеризуется их энергетическими уровнями. По законам квантовой механики, каждый уровень соответствует определенному квантовому состоянию. Электроны и ядра в подобном состоянии совершают периодические движения, для которых энергия и другие физические величины принимают только разрешенные дискретные значения. Анализируя спектр данной системы, можно определить энергии и квантовые числа состояний, сделать выводы относительно действующих в ней сил. Таким образом, спектроскопия является основным источником сведений о строении атомов и молекул.

Методы спектроскопии применяются при изучении таких свойств тел как температура и плотность, для обнаружения и определения веществ.

Рассмотрим более подробно инфракрасную спектроскопию.

Инфракрасное излучение примыкает к красной части видимого спектра, не воспринимается нашими органами зрения, но обладает способностью нагревать поверхности, на которые воздействует. Диапазон инфракрасных лучей достаточно широк, длина волны колеблется от 0, 85 до 1000 мкм. Частичное поглощение и рассеяние инфракрасных лучей происходит в атмосфере Земли. ИК излучение хорошо поглощается телами, изменяет электрическое сопротивление тел, хорошо проходит через непрозрачные тела.

На основе этих свойств ИК-лучей основан один из методов изучения состава веществ -инфракрасная спектроскопия (ИК-спектроскопия). Приборы, применяемые в данном методе называются ИК-спектрометры. Они бывают:

• дисперсионные - роль монохроматора выполняет призма или дисперсионная решётка;

• спектрометры с преобразованием Фурье. Главными элементами являются три зеркала: светоделительное - делит пучок излучения на две части, одна из которых отражается от неподвижного зеркала, а вторая — от подвижного (сканера). Оба отражённых пучка затем снова попадают на светоделительное зеркало, где объединяются и направляются на детектор (фотоприёмник).

Инфракрасная спектроскопиядает очень важную информацию о частоте колебаний ядер, которая зависит от строения молекул и от прочности валентных связей. Она включает в себя исследование, получение и применение спектров испускания, поглощения и отражения в ИК-области спектра. Экспериментальным результатом функция зависимости интенсивности инфракрасного излучения, пропущенного через тело, от его частоты.

Спектроскопия применяется для изучения сложных молекул, органических и неорганических веществ. Именно поэтому широко применяют в пищевой промышленности для исследования жирно-кислотного состава молочных продуктов, определения количества пестицидов в овощах и фруктах, содержания витаминов A, B₁, B_2,B6, C, K, никотиновой кислоты, каротина и токоферолов, при анализе пищевых красителей, а также для контроля технологических процессов при переработке растительного и животного сырья. В комбинации с хроматографией ИК-спектроскопию можно применять для исследования ароматических веществ и ряда органических соединений.

На данный момент изучено и систематизировано довольно объёмное количество инфракрасных спектров различных соединений - более чем 20 000, что облегчает практическое проведения анализа. Для получения первичных ориентировочных данных часто пользуются картой Колтупа. Для окончательных выводов обычно требуется более тщательный анализ спектра. В некоторых случаях задача качественного анализа может быть решена простым сопоставлением спектра известного соединения и анализируемого вещества.

ИК-спектроскопия часто оказывается более полезной в качестве дополнительного метода при изучении чистых веществ после хроматографического разделения сложных компонентов пищевых продуктов. Инфракрасный спектр органического соединения - один из наиболее однозначных физических свойств вещества, характеризуя его более точно, чем плотность или температура кристаллизации. Для идентификации вещества нужно знать, к какому классу органических соединений оно относится.

Список использованных источников:

1. Физическая химия. Химическая термодинамика (электронный учебник)

Данилин В.Н., Боровская Л.В., Шурай П.Е.Международный журнал экспериментального образования. 2009. № 4.

1. Физколлоидная химия (электронный учебно-методический комплекс)

Боровская Л.В.Международный журнал экспериментального образования. 2009. № 4.

1. Устройство для использования солнечной энергии Шабалина С.Г., Данилин В.Н.,

Боровская Л.В.Физико-химический анализ свойств многокомпонентных систем.2003. № 1.

1. www.studopedia.ru

Код для цитирования: Скопировать