KR20110078500A - 휴대용 총산 분석 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 과일 또는 그 가공품에 있어서 맛에 큰 영향을 주는 산 함량을 언제 어디서나 간편하게 측정하여 과일 또는 그 가공품의 품질을 신속히 분석하고자 하는 장치이다.

본 발명의 장치는 어떤 종류의 샘플이든 언제 어디서나 간편하게 총산을 분석할 수 있게 발명되었으므로, 과실 생산 농가나 집하장에서 신속하고 객관적으로 과일 및 그 가공품의 산 함량을 측정하여 그의 품질을 정확하게 판정할 수 있어, 품질관리, 발효관리 분야에서 다양하게 활용될 수 있다.

총산, 산도, 유기산, 과즙, 와인

Description

휴대용 총산 분석 장치{Portable apparatus for total acidity assay}

본 발명의 장치는 어떤 종류의 샘플이든 언제 어디서나 간편하게 총산을 분석할 수 있게 발명되었으므로, 과실 생산 농가나 집하장에서 신속하고 객관적으로 과일 및 그 가공품의 산 함량을 측정하여 그의 품질을 정확하게 판정할 수 있어, 품질관리, 발효관리 분야에서 다양하게 활용될 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 총산을 측정하기 위해서는 마이크로 피펫을 이용하여 비이커에 일정량의 샘플을 채취하고서 NaOH 수용액으로 적정한다. 이때 종말점은 주로 발색시약이나 pH meter를 이용하여 결정하고, 뷰렛으로 적정에 사용된 NaOH 용액의 량을 측정한 후 그 량에 대하여 유기산 계수와 샘플량을 감안한 공식을 이용하여 총산을 분석한다. 과일의 경우 과종마다 함유하고 있는 유기산의 종류가 다르므로 그에 맞는 유기산 계수를 적용해야 하며 계산 공식도 달라진다. 따라서 샘플 채취부터 측정 완료까지 다소 시간이 걸리며, 특히 농산물 생산 현장이나 집하장 등의 총산 분석용 장치를 설치하기 어려운 곳이나 고가의 장비를 구입하기 어려운 영세한 가공업체에서는 품질 파악을 위한 총산 분석이 어렵다.

이에 본 발명자들은 상기 문제점을 해결할 수 있는 휴대용 총산 분석 장치를 개발하기 위하여 연구, 노력한 결과, 하단에 일정한 부피정량의 샘플을 담지할 수 있도록 눈금이 표시되어 있고, 그 상부에는 지시약과 염기성 용액을 투여하여 지시약의 색이 변색될 때의 눈금을 읽음으로써 유기산의 총산 함량을 분석할 수 있도록 총산 함량을 나타내는 눈금이 표시된 투명관을 포함하는 휴대용 총산 분석 장치를 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명은 과일 또는 그 가공품에 있어서 품질 파악 및 관리를 위한 총산 분석을 함에 있어서, 실험실이 아닌 휴대하면서 간편하게 분석이 가능하며, 또한 유기산에 따른 제약 없이 분석이 가능한 휴대용 총산 분석 장치를 제공하는 것에 목적이 있다.

본 발명은 과일 또는 그 가공품의 총산을 언제 어디서나 간편하게 측정하기 위한 휴대용 총산 분석장치로, 하단에 일정한 부피정량의 샘플을 담지할 수 있도록 눈금이 표시되고, 그 상부에는 지시약과 염기성 용액을 투여하여 지시약의 색이 변색될 때의 눈금을 읽음으로써 유기산의 총산 함량을 분석할 수 있도록 총산 함량을 나타내는 눈금이 표시된 투명관을 포함하여 구성된다.

이 때, 실험실에서 pH meter로 종말점을 결정하는 대신 pH가 변화함에 따라 선명하게 색상의 변화를 감지할 수 있는 지시약을 이용한다. 총산 분석용 유리관에는 샘플 채취량을 알 수 있는 눈금을 표시함으로써, 스포이드나 혈청분리관 같은 간단한 장비로 분석하고자 하는 샘플을 정확하게 채취할 수 있게 한다. 또 한 과일 또는 그 가공품의 산 함량 분석을 위하여 염기 용액으로 적정할 때 변색시점에서 곧바로 총산 함량을 읽을 수 있게 측정용 유리관에 과종별 서로 다른 눈금을 표시함으로써 어떤 종류의 샘플이라도 하나의 측정용 유리관으로 총산을 분석할 수 있게 한다.

본 발명은 휴대하면서 간편하게 분석이 가능하며, 또한 유기산에 따른 제약 없이 분석이 가능한 휴대용 총산 분석 장치로서, 본 장치를 휴대하면서 과일 또는 그 가공품의 총산을 농산물 생산 현장, 집하장 등 총산의 분석이 필요한 곳에서 즉각적으로 분석함으로써, 보다 고품질의 과일 또는 그 가공품의 생산/제조가 가능해 진다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 과일 또는 그 가공품의 총산을 언제 어디서나 간편하게 측정하기 위한 휴대용 총산 분석장치로, 하단에 일정한 부피정량의 샘플을 담지할 수 있도록 눈금이 표시되고, 그 상부에는 지시약과 염기성 용액을 투여하여 지시약의 색이 변색될 때의 눈금을 읽음으로써 유기산의 총산 함량을 분석할 수 있도록 총산 함량을 나타내는 눈금이 표시된 투명관을 포함하여 구성된다.

이 때, 실험실에서 pH meter로 종말점을 결정하는 대신 pH가 변화함에 따라 선명하게 색상의 변화를 감지할 수 있는 지시약을 이용하며 바람직하게는 지시약이 pH 7.0 ~ 8.5에서 변색점을 갖는다. 총산 분석용 유리관에는 샘플 채취량을 알 수 있는 눈금을 표시함으로써, 스포이드나 혈청분리관 같은 간단한 장비로 분석하고자 하는 샘플을 정확하게 채취할 수 있게 한다. 또한 과일 또는 그 가공품의 산 함량 분석을 위하여 염기성 용액으로 적정할 때 변색시점에서 곧바로 총산 함량을 읽을 수 있게 측정용 유리관에 과종별 서로 다른 눈금을 표시함으로써 어떤 종류의 샘플이라도 하나의 측정용 유리관으로 총산을 분석할 수 있게 한다.

과일이나 발효액에 함유되어 있는 유기산은 염기성 용액과 정량적으로 반응하며 이 때 염기성 용액의 농도와 적정량에 따라 반응하는 산 함량은 정비례한다. 따라서 분석용 샘플의 량, 염기성 용액의 노르말농도 및 발색시약이 변색되는 점에서 염기성 용액의 적정부피를 알면 샘플에 함유되어 있는 총산 함량을 분석할 수 있다. 염기성 용액은 유기산별로 서로 다르게 반응하는데 이것을 보정해 주는 것이 유기산 계수이다. 이 수치는 유기산의 분자량과 염기성 용액과의 반응식을 고려함으로써 계산이 가능하다. 즉 총산 분석용 유리관의 직경을 알고 있고 염기성 용액의 노르말 농도를 알고 있으므로 산 함량에 따른 염기성 용액의 적정부피가 역으로 계산이 가능하여 유리관 면에 산 함량을 표시할 수 있다. 이때 유기산 종류별로 염기성 용액에 반응하는 양이 다르므로 유리관의 표면에 유기산별로 각각 다른 눈금을 계산에 따라 표시해주면 다양한 과일의 총산 함량을 분석할 수 있다.

눈금을 이론적으로 계산하는 방법은 다음의 식과 같다.

위 식에 의해 유기산의 농도에 대응하는 투명관의 간격을 찾아 눈금을 정할 수 있다.

위 식의 이해를 용이하게 하기 위해 염기성 용액으로 NaOH용액을 유기산으로 구연산과 주석산을 예로 들어 설명하나, 이에 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

구연산의 분자량은 192g이며 1 분자당 카르복시기가 3개이고, 염기도가 3가를 나타내므로 구연산 1g 당량은 64g이다. 따라서 구연산 0.1g은 0.1N(노르말) NaOH 15.6㎖과 정량적으로 반응하게 된다. 주석산은 분자량이 150g이며 카르복시기가 2개 붙어있어 2가를 나타내므로 주석산 1g 당량은 75g이며 주석산 0.1g은 0.1N NaOH 13.4㎖과 반응한다. 반지름이 1.0㎝인 유리관에 샘플을 유리관에 표시된 만큼(여기서는 예를 들어 5ml) 채취한 다음 0.02N NaOH로 적정할 경우 구연산 0.1%(g/100ml)에 해당하는 0.02N NaOH의 양은 3.91㎖이며 눈금의 간격은 1.24㎝가 된다. 또한 주석산 0.1%에 상당하는 0.02N NaOH의 량은 3.33㎖이며 눈금의 간격은 1.06㎝가 된다.

상기 [수학식 1]에 의해 계산된 결과로 유리관에 서로 다른 유기산 눈금을 표시할 수 있으며, 바람직하게는 계산치를 기준으로 실제 실험값을 교정하여 오차를 줄일 수 있다.

과실이 함유하고 있는 유기산 종류가 과종마다 다르기 때문에 과종별로 그에 맞는 눈금을 읽어주면 된다. 예를 들어 사과, 복숭아, 배는 사과산 눈금, 포도는 주석산, 감귤이나 매실은 구연산, 식초는 초산의 눈금을 읽어주면 된다. 그리고 산의 함량이 높아 지시약의 범위를 초과하는 샘플의 경우는 증류수를 추가하여 희석시킨 다음 총산을 측정하는 방법으로 분석이 가능하다. 또한 색이 짙은 과일 또는 그 가공품의 경우에는 PVPP등을 샘플에 첨가하여 여과하는 방식으로 분석이 가능하다.

한편 pH 7.0 ~ 8.5의 변색점을 갖는 지시약은 크레졸레드(Cresol red) 0.10 % 수용액과, 티몰블루 0.10 % 수용액을 1:3 비율로 혼합하거나, 또는 에탄올 60 % 수용액과 브롬티몰 블루 1.20 % 수용액을 혼합하여 제조할 수 있다.

또한 염기성 용액의 농도는 0.01 ~ 0.1N이 바람직하다. 0.01N 미만일 경우 너무 많은 양의 염기성 용액을 투여하여야 하는 문제가 있으며, 0.1N 초과일 경우는 소요되는 염기용액의 양이 적어 정확도가 떨어지게 된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 하나, 하기한 실시예는 본 발명을 예증하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 제한하는 것은 아님을 이해하여만 할 것이다.

제조예 1

각 유기산별로 0.1%(w/v) 용액 5ml에 대하여 0.02N NaOH로 적정할 경우, 예상되는 0.02N NaOH 소요량 및 유기산별 0.1%에 해당하는 투명관(반지름 1cm) 눈금의 간격을 상기 [수학식 1]에 의거하여 이론적으로 계산하였다. 이 계산에 따라 투명관에 눈금을 표시하였다.

유기산의 종류 (유기산의 당량)	구연산 (64)	사과산 (67)	주석산 (75)	초산 (60)	젖산 (90)
0.02N 염기용액의 소요량(ml)	3.91	3.73	3.33	4.17	2.78
유기산 0.1%에 상당하는 눈금의 간격(cm)	1.24	1.19	1.06	1.33	0.88

실시예 1

상기 제조예 1에 의해 제조한 휴대용 총산 분석장치에 과즙 5ml를 채취한 다음 크레졸레드(Cresol red) 0.10 % 수용액과, 티몰블루 0.10 % 수용액을 1:3 비율로 혼합한 지시약을 두어방울 떨어뜨린다. 0.02N 농도의 NaOH 용액을 서서히 넣으면 유리관 내의 용액의 pH가 높아짐에 따라 핑크색->녹색->청색으로 변화하는데, 청색으로 변화하였을 때 총산 측정용 유리관의 눈금을 읽는다.

비교예 1

실시예 1에서 사용한 동일한 과즙을 이용하여 일반적으로 많이 이용되고 있는 pH meter 이용한 자동 적정장치를 사용하여 분석한다.

구 분	매 실 (구연산)	사 과 (사과산)	포 도 (주석산)	식 초 (초산)	요쿠르트 (젖산)
실시예 1(%,g/100ml)	0.353	0.117	0.410	0.437	0.643
비교예 1(%, g/100ml)	0.346	0.136	0.430	0.439	0.641
편 차(%)	+0.007	-0.019	-0.02	-0.002	+0.002

기존 적정법에 의한 총산 분석 수치와 휴대용 총산 분석 결과를 비교해 볼 때 편차 정도가 0.02% 이하로서, 이정도의 오차는 과일 또는 그 가공품의 품질 특성을 분석하는 것에 큰 영향을 미치지 아니하는 것으로 판단된다. 따라서 본 발명은 신속하고 객관적으로 과일 및 그 가공품의 산 함량을 측정하여 그의 품질을 정확하게 판정할 수 있어, 품질관리, 발효관리 분야에서 다양하게 활용될 수 있다.

도 1은 본 휴대용 총산 분석 장치의 투명관 눈금표시의 일예이다.

도 2는 pH 변화에 따른 지시약 색상의 변화 사진이다.

Claims (9)

1. 하단에 일정한 부피정량의 샘플을 담지할 수 있도록 눈금이 표시되고, 그 상부에는 지시약과 염기성 용액을 투여하여 지시약의 색이 변색될 때의 눈금을 읽음으로써 샘플의 총산 함량을 분석할 수 있도록 총산 농도를 나타내는 눈금이 표시된 투명관을 포함하는 휴대용 총산 분석 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 투명관은 여러 유기산의 총산 함량을 분석할 수 있도록 각 유기산별로 눈금이 표시된 것임을 특징으로 하는 총산 분석 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 염기성 용액은 NaOH 또는 KOH인 것을 특징으로 하는 휴대용 총산 분석 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 염기성 용액의 농도는 0.01N 내지 0.10N 인 것을 특징으로 하는 휴대용 총산 분석 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 지시약은 pH 7.0 내지 8.5에서 변색점을 갖는 것을 특징으로 하는 휴대용 총산 분석 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 지시약은 크레졸레드(Cresol red)와, 티몰블루(Thymol blue)를 혼합한 지시약인 것을 특징으로 하는 휴대용 총산 분석 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 지시약은 에탄올과 브롬티몰 블루(Bromthymol blue)를 혼합한 지시약인 것을 특징으로 하는 휴대용 총산 분석 장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 투명관은 유리관인 것을 특징으로 하는 휴대용 총산 분석 장치.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 휴대용 총산 분석 장치에 샘플을 정해진양 투여하고, 지시약을 투여하고, 지시약의 색이 변색될 때 까지 염기성 용액을 투여한 후, 휴대용 총산 분석 장치의 눈금을 읽음으로써. 샘플의 총산을 분석하는 방법.

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