Grzegorz Wojtasiński

Wydział Technologii Żywności

Grupa VII zespół III

Ćwiczenie 9

Temat: Chromatografia gazowa lotnych składników produktów żywnościowych.

Celem ćwiczenia było określenie (oznaczenie) składu mieszaniny estrów oraz oznaczenie zawartości etanolu metodą chromatografii gazowej. Chromatografia gazowa polega na rozdzieleniu mieszaniny związków w wyniku równowagowego podziału między nieruchomą fazą stacjonarną, którą jest kolumna chromatograficzna lub stałą a ruchomą fazą gazową. Przez kolumnę chromatografu przepływa stała faza ruchoma, którą stanowi gaz obojętny (azot, hel, argon), wprowadzany do kolumny pod stałym ciśnieniem.

W wlocie do kolumny znajduje się (otwór) specjalny wlot do wprowadzenia próbek. Jest to przeważnie niewielki otwór zamknięty krążkiem z elastycznego tworzywa. Po przebiciu tego krążka igłą mikrostrzykawki, wprowadza się do kolumny ściśle odmierzoną ilość próbki (10μl), która w powyższej temperaturze (dozownika) przechodzi natychmiast w stan pary, a gaz nośny transportuje ją przez kolumnę. Podczas przepływu przez kolumnę związki zawarte w probówce ulegają podziałowi między fazą stacjonarną a ruchomą, a dzięki różnym współczynnikom podziału przechodzą przez kolumnę z różnymi prędkościami. Gaz opuszczający kolumnę unosi kolejno rozdzielone związki. Związki te „zanieczyszczenia” gazu wykrywane są przez detektor -płomieniowo-jonizacyjny.

Detektor - jest to urządzenie służące do wykrycia rozdzielonych składników mieszaniny wypływającej wraz z gazem nośnym z kolumny.

Jego zadaniem jest przekształcenie zmian fizykochemicznych gazu nośnego na sygnał elektryczny.

Sygnał elektryczny z detektora jest przetworzony i wzmacniany przez odpowiedni układ po czym przekazany jest do rejestratora, który wykreśla zależność wielkości sygnału proporcjonalnego do wielkości probówki jako funkcję czasu.

Rejestrator głównie przeznaczony jest do zapisywania sygnałów powstających w detektorze w wyniku pojawienia się w nim składników mieszaniny.

Chromatografia gazowa jest wykorzystywana do jakościowych i ilościowych oznaczeń związków organicznych. Jakościową cechą związków organicznych chromatografii gazowej jest czas retencji.

Czas retencji: jest to czas upływający od chwili wstrzyknięcia probówki do chwili wypływu związku z kolumny chromatograficznej.

Jest ona dla każdej substancji wielkością stałą w określonych warunkach pomiaru (temperatury kolumny, prędkości gazu nośnego, rodzaju wypełnienia kolumny).

Wykonanie analizy jakościowej badanej mieszaniny związków chemicznych polega więc na porównaniu czasu retencji poszczególnych składników z czasem retencji wzorców.

Tak więc chromatografia gazowa jest przede wszystkim metodą rozdzielania substancji, ale równocześnie otrzymane pliki mogą stanowić podstawę oceny jakościowej i ilościowej analizowanej próbki. Analiza ilościowa jest oparta na liniowej zależności między sygnałem z detektora, którego miarą jest wysokość pliku lub jego powierzchnia, a stężeniem substancji analizowanej w gazie nośnym.

O dokładności oznaczeń ilościowych met. GC decydują:

Stałe warunki pracy oraz stała prędkość przepływu gazu nośnego

Dobra odtwarzalność techniki dozownika próbek

Dobór właściwego detektora

Chromatografia gazowa jest to szybka i skuteczna metoda rozdzielania mieszaniny związków lotnych. Znalazła szerokie zastosowanie do identyfikacji i oznaczeń ilościowych złożonych mieszanin. Chromatografia gazowa jest metodą stosunkowo „młodą” gdyż pierwsze prace ukazały się w 1952 roku.

Rodzaje chromatografii gazowej:

1. Chromatografia w układzie gaz-ciało stałe-fazą ruchomą jest gaz a fazą stacjonarną ciało stałe - absorbent

2. Chromatografia w układzie gaz-ciecz-fazą ruchomą jest gaz a fazą stacjonarną ciecz naniesiona na nośnik

Przebieg wykonania ćwiczenia:

Przed przygotowaniem do wykonania ćwiczenia, przystąpiłem do przygotowania - sprawdzenia chromatografu gazowego do pracy zgodnie z załączoną instrukcją obsługi.

Po przygotowaniu chromatografu gazowego do pracy przystąpiłem do wykonania ćwiczenia.

Ćwiczenie składało się z dwóch części: część pierwsza ćwiczenia polegała na oznaczeniu składu mieszaniny estrów, tj. z sześciu różnych otrzymanych buteleczek z różnymi znajdującymi się w nich odczynnikami (chloroform, octan etylu, octan metylu, octan propylu, ES i ES), po koleii pobrałem za pomocą mikrostrzykawki - strzykawki Zimmermanna po 10μl danego odczynnika. Strzykawka Zimmermanna umożliwia dokładne i automatyczne odmierzenie danego odczynnika, a następnie wstrzyknięcie bezpośrednio do kolumny chromatografu 10μl badanej cieczy. Przed pobraniem cieczy z buteleczki za pomocą strzykawki przystąpiłam do ustawienia i przygotowania strzykawki zgodnie z załączoną instrukcją do ćwiczenia.

Po przygotowaniu strzykawki przystąpiłem następnie do nabrania do strzykawki określonej ilości badanej cieczy (10μl). Po nabraniu do strzykawki cieczy, igłę strzykawki następnie wbiłem w specjalny otwór chromatografu gazowego. Jest to przeważnie niewielki otwór zamknięty krążkiem z elastycznego tworzywa. Po wprowadzeniu igły do niewielkiego otworu (sam środek uszczelki), wypuściłem znajdujące się w strzykawce 10μl badanej cieczy.

Od momentu wstrzyknięcia cieczy do kolumny za pomocą stopera mierzyłem czas retencji. Następnie na rejestratorze (na papierze) obserwowałem powstawanie wielkości plików. Pierwszy plik jaki zaobserwowałem na rejestratorze był plikiem pochodzącym od powietrza. Następny plik był plikiem pochodzącym od składnika analizowanej próbki (chloroform). Po zakończeniu rysowania pliku wyłączyłam stoper i odczytałem uzyskany czas pierwszego sygnału. Następnie uzyskany wynik porównałem z załączonym w ćwiczeniu wzorcem. Po zakończeniu analizowania pierwszej próbki przystąpiłem do analizowania pozostałej serii próbek, postępując analogicznie jak z odczynnikiem pierwszym. Przed każdym wstrzyknięciem próbki dokładnie wypłukałem strzykawkę trzy razy roztworem analizowanej próbki.

Po oznaczeniu analizy wszystkich próbek, uzyskane wyniki zapisałem w tabeli wyników.

Druga część ćwiczenia polegała na oznaczeniu zawartości etanolu. Przed przystąpieniem do ćwiczenia wypłukałem strzykawkę acetonem, a następnie przed każdym wstrzyknięciem wypłukałem trzy razy roztworem analizowanej próbki. W ćwiczeniu tym również otrzymałem 6 różnych buteleczek z różnymi odczynnikami i po koleii wstrzykiwałam uzyskane próbki za pomocą strzykawki. Przebieg i zasady wykonania chromatografii gazowej są takie same jak w przypadku oznaczania składu mieszaniny estrów czyli przy analizowaniu kolejnych próbek postępowałem tak jak w części I. W przypadku oznaczeń etanolu do ustalenia wysokości pliku, który powinien mieć wysokość 80% wykorzystałem etanol absolutny. Ustawioną wartość pozostawiłem niezmiennie dla pozostałych serii analizowanych próbek etanolowo-wodnych. Uzyskane wyniki porównałem ze wzorem, a następnie zapisałem w tabeli wyników i dołączyłem uzyskany na rejestratorze zapis pozostałych plików w kolejności wstrzykiwanych związków.

W przypadku oznaczeń składu mieszaniny estrów wysokość głównego pliku wynosiła od 50% - 80% w skali rejestratora. Do zmiany pozostałych wysokości plików użyłem pokrętła „SYGNAŁ WYJŚCIOWY”.

Wyniki:

PRÓBKA	CZAS RETENCJI PLIK 1 PLIK 2		POWIERZCHNIA PLIKÓW w mm^2 PLIK 1 PLIK 2 SUMA			ZAWARTOŚĆ % SKŁADNIKÓW SKŁADNIK 1 SKŁADNIK 2
Chloroform	2,28	-	436,2	-	-	-	-
Octan metylu	1,38	-	156,1	-	-	-	-
Octan propylu	3,03	-	266	-	-	-	-
Octan etylu	2,04	-	253	-	-	-	-
ES 3	3,05 3,06	-	132	90	222	45,82%	-
ES 6	2,29 2,27	-	262,4	-	-	54,17%	-

Wyniki z oznaczenia zawartości etanolu.

Tabela wyników:

Próbka	94	90	86	80	Et6	Et7
m	15,67	9,0	6,14	4,0	13,1	4,8
P	1,61	1,04	0,7	0,58	1,39	0,67
% wagowy etanolu	94,00	90,00	86,00	80,00	62,79	37,21

Obliczenia powierzchni plików.

A = W_z * A

Etanol absolutny A = 2*99 = 198 mm²

Etanol 84% A = 2*79 = 158 mm²

Etanol 90% A = 1*72 = 72 mm² A_{H O} = 23*3 = 69mm²

Etanol 80% A = 1*85 = 85mm² A = 58*2,5 = 145mm²

Etanol 86% A = 1*62 = 62mm² A = 44*2 = 88mm²

Etanol Et 6 A = 1,5*85 = 127,5mm² A = 46*2 = 92mm²

Etanol Et 7 A = 1*76 = 76mm² A = 56*2 = 112mm²

: dla samej H₂O A = 2*49 = 98mm²

---