一种滴定法测羧甲基纤维素钠的钠含量及取代度的方法
【专利摘要】本发明公开一种滴定法测羧甲基纤维素钠的钠含量及取代度方法，首先称取一定量羧甲基纤维素钠试样，配置成一定浓度的溶液，利用滴定方法测羧甲基纤维素钠的钠含量。本发明能准确得到羧甲基纤维素钠的含量及取代度，具有操作简单、方便，具有测定范围宽，数据误差小的特点。
【专利说明】一种滴定法测羧甲基纤维素钠的钠含量及取代度的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及羧甲基纤维素钠的钠含量及取代度的方法的测定方法，具体是一种滴定法测羧甲基纤维素钠的钠含量及取代度的方法。
【背景技术】
[0002]羧甲基羧甲基纤维素钠(CMC)是纤维素与氯乙酸在碱性条件下发生醚化反应得到的一种重要的精细化工产品。国家标准GB2760-2007将其列为:可在各类食品中按生产需要适量使用的添加剂名单(A3，53)，是营养、安全、健康的食品添加剂。在食品中作为添加剂使用，具有增稠、悬浮、乳化、稳定、保形、成膜、膨化、防腐保鲜、耐酸和保健等多种功能，同时由于CMC的价格较明胶、琼脂、海藻酸钠等食品胶便宜，因此被广泛应用于现代食品工业的饮料、奶制品、冰淇淋、酱油、果冻、果酱、方便面等食品中。
[0003]而2012年国家标准营养标签，明确规定需要标注的是预包装食品中钠离子的含量。而钠离子的质量百分比含量(C)与决定了 CMC的性能和应用范围的指标取代度(DS)有以下定量关系。
[0004]DS=162* C/(23-80*C)，
CMC的取代度(DS)是指每个纤维素大分子葡萄糖残基环上的羟基上的氢被羧甲基所取代的平均数目。
[0005]已有CMC取代度(DS)的测定方法主要有灰化法、酸洗法、分光光度法、铜盐沉淀法、气液色谱法。
[0006]灰化法测定CMC取代度是:将纯的样品，缓慢加热，并逐渐升温至700 V，灼烧3h，使样品完全灰化，转化为Na20。以定量的HCl标准溶液溶解灰化物，再用氢氧化钠标准溶液滴定过量的盐酸，甲基红为指示剂。升温速率要慢，时间长，方法经典，是各种改进方法是否准确的参照。
[0007]非水滴定测定CMC取代度是:在纯样品加入50-100倍的冰醋酸，10-20倍乙酸酐，100C,45分钟，冷却用高氯酸标准溶液，甲基紫做指示剂。现在已经不用。
[0008]酸洗法测定CMC取代度是:在干燥的纯样品加入3-5倍的95%的乙醇，加1_1.5倍硝酸，搅拌2分钟，加热煮沸5分钟，停止加热，搅拌10-15分钟，用10-30倍的95%的乙醇沉淀，用60°C的80%的乙醇洗涤沉淀4-8次，直到无硝酸盐存在。用甲醇洗涤，风干除甲醇，105°C干燥3小时，称取0.5克测定硫酸盐灰分，当大于0.5%时重复操作直到灰分小于
0.5%，取1-1.5克样溶于氢氧化钠标准溶液中，用酚酞做指示剂，用标准盐酸滴定，计算取代度DS ;该方法理论终点pH值约为8.2，采用酚酞作指示剂时，溶液从浅粉色变为无色的变色不够敏锐，滴定终点不容易掌握。改进方法有:电位滴定法和红外光谱法。用电位滴定法，以玻璃电极为指示电极，甘汞电极作参比电极，由酸度计测定溶液的PH值，二级微商法确定滴定终点，则比指示剂法准确，可以提高实验的精密度和准确性；用红外光谱法进行测定DS，比滴定法具有用量少(从1-1.5克降3-5毫克)，时间短的特点。
[0009]分光光度法测定CMC取代度是:在100°C的浓H2SO4中可以定量地释放甲醛，甲醛与J酸作用生成显色染料，其溶液的吸光度服从朗伯一比尔定律。按照甲醛的测定方法，使用铬变酸(4，5- 二羟基-2，7-萘二磺酸)代替J酸作为显色剂，在570 nm波长处测定吸光度，可以得到同样的实验结果。铬变酸法的测定步骤与J酸法基本相同，只是加热时间减至0.5 h，显色后溶液为紫红色。铬变酸法的优点是形成的有色染料较J酸法稳定，分析时间较短。
[0010]铜盐沉淀法测定CMC取代度是:在CM C溶液中加入定量的CuSO4溶液，反应生成羧甲基纤维素铜沉淀，过滤，除去沉淀，滤液中过量的铜用EDTA标准溶液滴定，同时用EDTA标准溶液滴定一定体积的CuSO4溶液。由滴定CuSO4溶液与滤液消耗的EDT A体积之差，可求出与CMS反应的铜含量，进而求出取代度DS。
[0011]上述方法均是围绕羧基展开，与上述滴定滴测量不同的是，本发明滴定是直接对钠离子进行温度测定。本发明基于:以铝离子标准液作为滴定剂，需要在钾离子过量，pH =3的条件下，与钠离子发生以下定量的放热化学反应。化学终点处热效应有明显的变化，进行温度滴定直接测定钠离子浓度。
[0012]Al3++Na++2K++6F_====== NaK2ALF6
本发明所采用羧甲基纤维素钠的测定方法，克服已有的羧甲基纤维素钠的取代度，时间长、精确度、方差、置信度差等问题。扩大了改性纤维素的使用范围，有效降低成本，对纤维素醚行业的可持续快速发展具有重要且深远的意义。
【发明内容】
[0013]本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种快速、准确的的滴定法测羧甲基纤维素钠的钠含量及取代度的方法。本发明通过如下技术方案实现。
[0014]一种滴定法测羧甲基纤维素钠的钠含量及取代度的方法，包括如下步骤:
第一步准确称量样品灼烧，残渣溶于的高纯水中，样品与高纯水的用量比为I克:
100-500毫升，将得到均匀的溶液在容量瓶中定容；
第二步取第一步得到的溶液，按照用温度滴定方法操作参数要求，测试溶液的钠离子浓度，得到样品钠离子质量百分比含量C，按照公式:
DS=162* C/(23-80*C)，
计算样品的取代度(DS)。
[0015]进一步的，所述样品是羧甲基纤维素钠，其纯度大于99.5%，灰化法测取代度0.20-1.50，所述高纯水是检测指标达到或高于为中国国家实验室分析用水标准(GB6682-92)《分析实验室用水规格和实验方法》I级水指标，所使用容器为公认的方法认真清洗无钠和钾溶出的器皿，得到溶液为均匀的溶液。
[0016]进一步的，第二步温度滴定方法的试剂为0.5 mo I/L Al (NO3) 3 + 1.1 mo I/L KNO3混合溶液，300 g/L NH4F HF溶液，自动温度滴定仪滴定。
[0017]与现有技术相比，本发明符合2012年国家标准营养标签，明确规定需要标注的是预包装食品中钠离子的含量要求。解决原方法，无法直接测试钠离子，间接测试一直存在时间长、精确度、方差、置信度差等问题，严重限制了羧甲基纤维素钠的使用的问题。
[0018]本发明具有试剂种类及用量少、省时、操作简单、方便，数据精密度和准确度高、稳定的特点。与现有技术相比，本发明具有如下优点: 1、直接准确测定羧甲基纤维素钠中钠的含量，及计算出取代度，具有范围宽、数据精密度和准确度高、稳定；
2、省时、操作简单、方便。
【具体实施方式】
[0019]下面结合实施例，对本发明的具体实施做进一步地详细说明，但本发明的实施和保护范围不限于此，以下若有未特别注明的工艺参数，本领域技术人员可参照常规技术进行。
[0020]发明人对本发明进行了深入地创造性研宄和试验，下面列举五个实施例。以下实例所用原料及测试标准与前述
【发明内容】
一致。
[0021]实施例1
第一步准确称取羧甲基纤维素钠样品1.0000g(精确至0.0002g)(其纯度大于99.5%，灰化法测取代度0.20)，灼烧，残渣溶于高纯水中，将得到的溶液在10mL容量瓶中定容；第二步用自动温度滴定仪测试第一步得到的溶液钠离子的质量百分比含量C，三次平均值为2.59%，按照公式计算:
DS=162* C/(23-80*C)=0.20，
当显著性水平a= 0.05时，与灰化法得到的取代度DS的精密度和准确度均无显著性差异，本方法的标准偏差及方差均优于灰化法。
[0022]实施例2
第一步准确称取1.0OOOg (精确至0.0002g)(其纯度大于99.5%，灰化法测取代度
1.10)，灼烧，残渣溶于高纯水中，将得到均匀的溶液在10mL容量瓶中定容；
第二步用自动温度滴定仪测试第一步得到的溶液钠离子的质量百分比浓度C，三次平均值为10.12%，按照公式计算:
DS=162* C/(23-80*C)=l.10，
当显著性水平a= 0.05时，与灰化法得到的取代度DS的精密度和准确度均无显著性差异，本方法的标准偏差及方差均优于灰化法。
[0023]实施例3
第一步准确称取1.0OOOg (精确至0.0002g)(其纯度大于99.5%，灰化法测取代度
0.86)，灼烧，残渣溶于高纯水中，将得到均匀的溶液在10mL容量瓶中定容；
第二步用自动温度滴定仪测试第一步得到的溶液钠离子的质量百分比含量C，三次平均值为8.57%，按照公式计算:
DS=162* C/(23-80*C)=0.86,
当显著性水平a= 0.05时，与灰化法得到的取代度DS的精密度和准确度均无显著性差异，本方法的标准偏差及方差均优于灰化法。
[0024]实施例4
第一步准确称取样品1.0OOOg (精确至0.0002g)(其纯度大于99.5%，灰化法测取代度0.90)，灼烧，残渣溶于高纯水中，将得到均匀的溶液在10mL容量瓶中定容；
第二步用自动温度滴定仪第一步得到的溶液钠离子的质量百分比浓度C，三次平均值为8.85%，按照公式计算:
DS=162* C/(23-80*C)=0.90,
当显著性水平a= 0.05时，与灰化法得到的取代度DS的精密度和准确度均无显著性差异，本方法的标准偏差及方差均优于灰化法。
[0025]实施例5
第一步准确称1.0OOOg (精确至0.0002g)(其纯度大于99.5%，灰化法测取代度
1.50)，灼烧，残渣溶于高纯水中，将得到均匀的溶液在10mL容量瓶中定容；
第二步用自动温度滴定仪测试第一步得到的溶液钠离子的质量百分比浓度C，三次平均值为12.23%，按照公式计算:
DS=162* C/(23-80*C)=l.50，
当显著性水平a= 0.05时，与灰化法得到的取代度DS的精密度和准确度均无显著性差异，本方法的标准偏差及方差均优于灰化法。
[0026]本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。此处无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种滴定法测羧甲基纤维素钠的钠含量及取代度的方法，其特征在于包括如下步骤: 第一步准确称量样品，灼烧，残渣溶于的高纯水中，样品与高纯水的用量比为I克:100-500毫升，将得到的均匀溶液在容器中定容； 第二步取第一步得到的溶液，按照用温度滴定方法操作参数要求，测试溶液的钠离子浓度，得到样品钠离子质量百分比含量C，并按照公式:
DS=162* C/(23-80*C)， 计算出样品的取代度DS。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述样品是羧甲基纤维素钠，其纯度大于99.5%，灰化法测取代度0.20-1.50，所述高纯水的检测指标达到或高于中国国家实验室分析用水标准(GB6682-92)《分析实验室用水规格和实验方法》I级水指标。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所使用容器为经清洗过的且无钠和钾溶出的器皿。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，第二步所述滴定方法是温度滴定方法，试剂为 0.5 mo I/L Al (NO3) 3 + 1.1 mo I/L KNO3 混合溶液,300 g/L NH4F.HF 溶液，温度滴定仪采用自动温度滴定仪。
【文档编号】G01N31/16GK104459018SQ201410695975
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月27日 优先权日:2014年11月27日
【发明者】叶君, 熊犍 申请人:华南理工大学