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食品中碱度测量结果不确定度分析与评价

• 发布日期：2016/9/20 16:03:34 阅读次数：1490

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  本文对饼干中的碱度含量进行了测定，运用计量学、统计学对测试各环节进行分析判定，并对不确定度的所有分量进行综合考虑、研究，找出产生测量不确定度的主要分量和影响因素，最大限度地减小测定误差，保证结果的准确。

  
  

  一、材料与方法

  
  

  1.材料

  酥性饼干，制成均匀的样品。

  2.试剂与仪器盐酸标准滴定溶液(0.05mol/L)； 甲基橙指示剂(0.1%)； 分析天平； 容量瓶(250mL)， 酸式滴定管(25mL、分度为0.1mL)，移液管(50mL)。

  3.测定方法

  按照GB/T12456-2008《食品中总酸的测定》规定的方法制备试样及试液;按照GB/T20980-2007《饼干》测定饼干中的碱度。

  4.数学模型

  饼干中碱度的定量数学模型为

  
       

  式中:X——碱度，g/100g；c——盐酸标准溶液的实际浓度，mol/L；V₁——滴定试样时消耗盐酸标准溶液的体积，mL；V₂——空白试验消耗盐酸标准溶液的体积，mL；K——稀释倍数；m——样品的质量，g。

  
  

  二、不确定度的来源

  
  

  在测定饼干中的碱度含量时，不确定度主要来源于A类不确定度和B类不确定度。

  1.A类不确定度

  A类不确定度是由重复性引入的相对标准不确定度，对本试验所用同批饼干重复测定5次，结果如表1所示。

  
  

  

  
  

  <CTSM>表1碱度测量结果

  2.B类不确定度

  B类不确定度是由系统效应引入的不确定度。</CTSM>

  
  

  三、不确定度的评定

  
  

  1.A类不确定度

  根据5次测量结果，得

  
  

  

  
  

  2.B类不确定度

  (1)样品处理过程引入的不确定度u_2.1

  按照GB/T12456-2008规定的方法，将样品充分混合捣碎后称量，样品的均匀性符合CNAS-GL03《能力验证样品均匀性和稳定性评价指南》， 由此所产生的不确定度可忽略不计。

  (2)称量样品引入的不确定度u_2.2按照GB/T12456-2008的要求，样品称量为20g，精确至0.001g， 所用天平最小分度为0.0001g,5次称量的平均试样量为19.8173g。

  ①称量的重复性引入的不确定度u_2.2.1

  
       

  ②天平的示值误差引入的不确定度u_2.2.2

  
       

  综合以上两项得

  
      

  (3)容量瓶引入的不确定度u_2.3

  按JJG196-2006《常用玻璃量器》检定规程的规定，在20℃时250mLA级容量瓶的容量允差为±0.15mL，则容量允差带来的不确定度   

   

  温度对容量瓶和溶液体积的影响:容量瓶校准温度为20℃，本实验是在28℃的条件下进行的，与校准温度之差为8℃。温度变化的同时会引起溶液体积和容器容积的变化，由于液体的体积膨胀系数明显大于容器容积的膨胀系数，因此容器容积产生的不确定度忽略不计，则溶液温度对体积引入的不确定度为

  
        

  则容量瓶引入的不确定度为

  
       

  (4)移液管引入的不确定度u_2.4

  按JJG196-2006，20℃时50mL A级单标线移液管的允差为±0.05mL，则容量允差带来的不确定度为

  
       

  溶液温度对体积引入的不确定度为

  
      

  则移液管引入的不确定度为

  
      

  (5)盐酸标准溶液浓度引入的不确定度u_2.5

  ①标定盐酸标准溶液浓度引入的不确定度u_2.5.1盐酸标准滴定溶液浓度平均值的合成标准不确定度为

  
        u_rel(2.5.1)=0.00018mol/L

  ②标准溶液稀释过程中引入的不确定度u_2.5.2使用200mL A级容量瓶引入的不确定度为

  u_2.5.2.1=0.212451

  
       

  使用100mL A级单标线移液管引入的不确定度为

  u_2.5.2.2=0.107427

  

  则标准溶液稀释过程中引入的不确定度为

  
       

  则盐酸标准溶液浓度引入的不确定度为

  

  (6)实际消耗消耗盐酸标准溶液的体积(V₁-V₂)引入的不确定度u_2.6

  ①滴定管校准引入的不确定度u_2.6.1

  使用25mL A级滴定管校准引入的不确定度为

  

  ②溶液温度对体积引入的不确定度u_2.6.2

  

  
  

  则实际消耗盐酸标准溶液的体积(V₁-V₂)引入的不确定度为

  
  

  

  
  

  

  
  

  (7)系数0.053引入的不确定度u_2.7

  相对于其他不确定度分量，由系数0.053引入的不确定度可以忽略不计。

  (8)数值修约引入的不确定度u_2.8

  碱度计算结果保留到小数点后4位， 因此数值修约间隔为0.0001， 由此引起的不确定度按半宽的均匀分布处理，则数值修约引入的不确定度为

  
       

  (9)B类合成标准不确定度

  
  

  

  
  

  3.饼干中碱度测量的合成标准不确定度(见表2)

  
       

  4.扩展不确定度的评定

  

  5.饼干碱度量的分析结果

  本次饼干碱度测定结果为(0.1058±0.0059)%(p=95%，k=2)

  
  

  

  
  

  <CTSM>表2不确定度分量</CTSM>

  
  

  四、结束语

  
  

  1.在本文不确定度的分析中，未列入方法本身所带的不确定度，指示剂对滴定等量点、滴定终点的判断引入的不确定度，以及有关人员引入的不确定度的影响。

  2.实际消耗盐酸标准溶液的体积(V₁-V₂)产生的不确定度主要是滴定消耗的标准溶液体积较小，因此建议使用微量滴定管，以减少由此产生的不确定度。

  3.本次食品中的碱度含量，其扩展不确定度为0.0059%，测定的结果为(0.1058±0.0059)%。测量不确定度主要来源于实际消耗盐酸标准溶液的体积(V₁-V₂)，占合成不确定度的76.94%。其次是重复性测定引入的不确定度，占合成不确定度的9.73%。