А. А. Бегунов МЕТРОЛОГИЯ АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ В ПИЩЕВОЙ И ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области технологии продуктов питания и пищевой инженерии в качестве учебника для студентов, обучающихся по направлениям подготовки 260100 «Продукты питания из растительного сырья» и 260200 «Продукты питания животного происхождения» уровня бакалавриата и уровня магистратуры Санкт-Петербург ГИОРД 2014 УДК 006.91 ББК 30.10 Б97 Рецензенты: кандидат технических наук, заместитель директора, заведующий кафедрой метрологии Санкт-Петербургского филиала Академии стандартизации и метрологии Лячнев Валентин Васильевич; доктор технических наук, профессор кафедры автоматики и автоматизации пищевых производств НИУ ИТМО ИХиБТ Балюбаш Виктор Александрович; доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой химических технологий лекарственных веществ Санкт-Петербургской химико-фармацевтической академии Фридман Илья Абрамович Бегунов А. А. <...> Аналитические измерения в пищевой и перерабатывающей промышленности : учебник для вузов / А. А. Бегунов. <...> Метрологические основы процессов отбора и подготовки проб . <...> Метрологические основы измерения массы на лабораторных весах. <...> Аттестация методики измерений массовой доли альдегидов в белковой колбасной оболочке. <...> Воспроизведение размера единицы твердости гидрированных жиров . <...> А. С. Пушкин «Евгений Онегин» УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ X — значение величины; (X) — числовое значение; [X] — единица величины X; Xo , X, Y — количество (масса, объем или количество вещества) определяемого компонента и содержащей его смеси соответственно; (U) — расширенная неопределенность; mo (u) — стандартная неопределенность; (uс m — масса образца; W — оператор возмущения; χ — оператор данной физической величины; F — возмущающая обобщенная сила, действующая на объект исследования, напряженность электрического поля; — гамильтониан невозмущенной <...>
Метрология_аналитические_измерения_в_пищевой_и_перерабатывающей_промышленности.pdf
УДК 006.91
ББК 30.10
Б97
Рецензенты: кандидат технических наук, заместитель директора,
заведующий кафедрой метрологии Санкт-Петербургского
филиала Академии стандартизации и метрологии
Лячнев Валентин Васильевич;
доктор технических наук, профессор кафедры автоматики
и автоматизации пищевых производств НИУ ИТМО ИХиБТ
Балюбаш Виктор Александрович;
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой
химических технологий лекарственных веществ
Санкт-Петербургской химико-фармацевтической академии
Фридман Илья Абрамович
Бегунов А. А.
Б97
Метрология. Аналитические измерения в пищевой и перерабатывающей
промышленности : учебник для вузов / А. А. Бегунов. — СПб. : ГИОРД,
2014. — 440 с.
ISBN 978-5-98879-171-3
В книге три основных раздела: «Теоретические и методологические основы метрологии»,
«Метрологические основы аналитических измерений» и «Метрологические
основы аналитических методов и методик измерений». В виде приложений приведены
примеры реализации изложенных положений и рекомендаций по ряду конкретных,
взятых из практики, аналитических задач.
Учебник предназначен для учащихся высших и средних учебных заведений (бакалавры,
специалисты, магистры и аспиранты) пищевой и перерабатывающей отрасли
всех специальностей. Кроме того, он может быть использован и в других учебных заведениях
практически всех технологических отраслей промышленности, отличающихся
тем, что основу их производств составляют процессы разделения и смешивания компонентов,
а главным показателем качества исходного сырья, полупродуктов и готовой
продукции является состав.
Издание может представить интерес для студентов, изучающих метрологию в составе
общепрофессиональных дисциплин, а также может быть полезно сотрудникам
метрологической службы и работникам государственных органов управления, научных
учреждений и специалистам на производстве и в научных организациях, занимающимся
измерениями.
УДК 006.91
ББК 30.10
ISBN 978-5-98879-171-3
© ООО «Издательство „ГИОРД“», 2014
Стр.2
КРАТКОЕ ОГЛАВЛЕНИЕ
Условные обозначения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Глава 1. Теоретические и методологические основы метрологии . . . . . . . . . . . . . 17
§ 1.1. Определение понятия «измерение». . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
§ 1.2. Шкалы измерений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
§ 1.3. Физические измерения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
§ 1.4. Структура измерения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
§ 1.5. Результат измерений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
§ 1.6. Средства измерений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
§ 1.7. Измерительный процесс. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
§ 1.8. Методики измерений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
§ 1.9. Единство измерений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
§ 1.10. Градуировка средств измерений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
§ 1.11. Обработка экспериментальных данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
§ 1.12. Измерительная информация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
§ 1.13. Нефизические измерения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Глава 2. Метрологические основы аналитических измерений. . . . . . . . . . . . . . . 125
§ 2.1. Сущность аналитических измерений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
§ 2.2. Особенности аналитических измерений . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
§ 2.3. Аспекты, входящие в систему аналитики. . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
§ 2.4. Измеряемое свойство в аналитике . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
§ 2.5. Аналитические методы измерений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
§ 2.6. Градуировка средств измерений в аналитике . . . . . . . . . . . . . . 149
§ 2.7. Достоверность результата измерений в аналитике. . . . . . . . . . 154
§ 2.8. Величины, характеризующие состав, и их единицы . . . . . . . . 156
§ 2.9. Правила применения величин и единиц . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
5
Стр.3
Краткое оглавление
§ 2.10. Единство измерений в аналитике . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
§ 2.11. Прослеживаемость аналитических измерений . . . . . . . . . . . . 176
§ 2.12. Метрологические основы процессов отбора
и подготовки проб . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
§ 2.13. Методики измерений в аналитике . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
§ 2.14. Органолептические оценки качества пищевой
продукции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
Глава 3. Метрологические основы аналитических методов
и методик измерений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
§ 3.1. Аналитические методы измерения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
§ 3.2. Метрологические основы измерения массы
на лабораторных весах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
§ 3.3. Погрешности приготовления растворов . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
§ 3.4. Источники погрешности термогравиметрического
метода измерения концентрации воды в конденсированных
системах (метод сушки). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
§ 3.5. Источники погрешности результатов измерений
газохроматографическим методом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
§ 3.6. Источники погрешности анализа метода тонкослойной
хроматографии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296
§ 3.7. Погрешность измерения рН. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
§ 3.8. Погрешности измерений титриметрическим методом . . . . . . 307
§ 3.9. Погрешность измерения концентрации
фотоколориметрическим методом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
§ 3.10. Погрешность измерения концентрации пламенным
атомно-ионизационным (абсорбционным) методом . . . . . . . . . . . . 315
§ 3.11. Погрешность измерения СВЧ-методом. . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
§ 3.12. Способы повышения точности результата измерений . . . . . 318
Приложения. Примеры применения принципов единства измерений
в аналитике. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328
Приложение 1. Термины, правила написания и обозначения
величин и единиц. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328
Приложение 2. Построение градуировочных характеристик
для спектрофотометров. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357
Приложение 3. Хемометрика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366
Приложение 4. Единство измерений влажности газообразных
систем. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
6
Стр.4
Краткое оглавление
Приложение 5. Аттестация методики измерений массовой
доли альдегидов в белковой колбасной оболочке. . . . . . . . . . . . . . . . 387
Приложение 6. Измерение плотности ароматизаторов
и их компонентов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407
Приложение 7. Исследование источников погрешности
СВЧ-влагомера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412
Приложение 8. Воспроизведение размера единицы твердости
гидрированных жиров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415
Приложение 9. Метрологические исследования жирнокислотного
состава семян хлопчатника . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426
Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428
Использованная и рекомендуемая литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431
Основное оглавление . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434
Стр.5