Agenda spotkania szkoleniowego dla personelu KJ: kierownictwa, laborantów i próbobiorców we młynach
„Zadania analizy ilościowej, ocena wyników analizy"
1. Wprowadzenie.
Zadaniem analizy ilościowej jest oznaczenie zawartości składnika lub składników materiału badanego decydujących o jaskości surowca - ziarna - lub zgodności ze specyfikacją produktu - mąki, oraz np. określenie skuteczności równomiernego rozprowadzenia substancji dodanych w ilościach ppm - jak to ma miejsce w przypadku stabilizowania czy standaryzowania mąki (ilości jednostek składnika dodanego w milionie - 100ppm = 100g/1000kg).
Analiza ilościowa ma wielorakie zastosowanie, dlatego wymaga zastosowania różnych metod oznaczania. Metody stosowane w analizie ilościowej można podzielić na:
1/ metody klasyczne: metody wagowe analizy i metody miareczkowe,
2/ metody instrumentalne np. alweografia: rys. 1 i 2 czy metoda NIR - Infratec 1231 FOSS: rys. 3 i 4.
Rys. 1. Wpływ kompleksów enzymatycznych na reologię ciasta przedstawiony wykresami alweograficznymi.
Rys. 2. Wpływ proteaz - BioEn W - aplikacje 0, 100, 150, 200 ppm na reologie ciasta: stabilne W, malejące P
Bardzo istotne jest odpowiednie dostosowanie metod oznaczania i ich: dokładności, czułości, precyzji do określonej szybkości wykonywania analizy oraz możliwości wykorzystania tempa przebiegu różnych procesów podczas oznaczania, przekładających się na towarzyszące im efekty fizykochemiczne, zmieniające się wraz ze zmiana stężenia substancji dodanych.
W metodach instrumentalnych (nazwanych tak, dlatego, że do wykonania analizy zawsze jest konieczny jakiś mniej lub bardziej skomplikowany przyrząd), wykorzystuje się do celów analitycznych zjawiska fizyczne lub fizykochemiczne i zależności mierzonych wielkości od stężenia oznaczanego składnika w badanej próbce.
 |
 |
| Rysunek 3 |
Rysunek 4 |
Metody instrumentalne cechuje wiele zalet. Główne z nich to obiektywny wynik pomiaru, dokonywany zwykle za pomocą miernika elektrycznego, oraz szybkość wykonania. Szczególnie metody bezpośrednie pozwalają szybko wykonywać oznaczenie w próbkach o podobnych składach, co jest korzystne w przemysłowej kontroli technologii. W związku z rozwojem metod instrumentalnych spotykamy się często z przeciwstawieniem ich metodom klasycznym. Metody instrumentalne traktuje się, jako metody nowoczesne, klasyczne zaś, jako już przestarzałe.
Trzeba jednak wyraźnie stwierdzić niesłuszność takiego stawiania sprawy. Metody klasyczne cechuje ciągle jeszcze najlepsza precyzja i dokładność. Są to metody bezpośrednie, w odróżnieniu do metod instrumentalnych, które są metodami porównawczymi. Wzorce niezbędne w analizie instrumentalnej analizuje się zawsze metodami klasycznymi. Tylko umiejętne posługiwanie się metodami klasycznymi jak i instrumentalnymi może zapewnić prawidłowe wykonywanie różnych zadań analitycznych.
2. Metody znormalizowane.
Wszystkie analizy klasyczne, stosowane szczególnie do oceny surowca i produktów, przeprowadza się w ściśle określonych, umownych warunkach wykonania - znormalizowanych, w których ustalony jest sposób, czas trwania, temperatury przebiegu reakcji, kształt naczyń, wielkość naważki itp. Znormalizowane metody badań materiałów wprowadza się w celu umożliwienia uzyskiwania porównywalnych wyników analiz tą samą metodą w różnych laboratoriach, np. dostawcy i odbiorcy. Mówimy wówczas o pojęciu odtwarzalności, - gdy zestawia się wyniki analiz tych samych próbek w różnych laboratoriach.
3. Pobieranie próbek do analizy.
Prawidłowo pobrane próbki dobrze reprezentującej badany materiał stanowi w decydujący sposób o wynikach analizy. Cały wkład pracy, jakiego wymaga wykonanie często skomplikowanej analizy, idzie na marne, jeżeli próbka, której analizę wykonano nie reprezentuje we właściwy sposób całej partii materiału.
3.1. Ogólne zasady pobierania próbek.
Cała ilość materiału, którą należy ocenić na podstawie analizy, nazywa się partią materiału.
Z partii materiału pobiera się próbkę ogólną w ilości rzędu promila partii. Próbkę ogólną stanowi szereg próbek pierwotnych, tj. zaczerpnięć próbnika, czerpaka z wielu miejsc partii. Miejsca partii, z których pobiera się próbki pierwotne, wybiera się losowo, aby uniknąć mimowolnego wyboru lepszego lub gorszego materiału do analizy. Materiał do próbek pobieramy nie tylko z wierzchniej warstwy, ale również z warstw materiału położonego głębiej.
Próbkę ogólną otrzymujemy poprzez przemieszanie próbek pierwotnych i po jej zmniejszeniu otrzymuje się średnią próbkę laboratoryjną, którą natychmiast należy hermetycznie opakować, aby nie zmieniła zawartości wilgoci lub nie uległa innym wpływom atmosfery. Średnia próbka laboratoryjna powinna być pobrana w takiej ilości, aby można było z niej przygotować 3 porcje, opakowane osobno.
4. Ocena wyników analizy.
4.1. Dokładność, precyzja, czułość.
Wyniki analizy próbki odpowiadają prawdziwej zawartości oznaczanego składnika tylko w pewnym przybliżeniu. Oczywiście należy dążyć do opracowywania i stosowania takich metod, aby błąd analizy był możliwie najmniejszy, a wyniki najbardziej zbliżone do zawartości rzeczywistej.
Rozpatrując pod tym kątem widzenia metody analityczne i otrzymywane za ich pomocą wyniki analiz wprowadzono wiele pojęć stanowiących kryteria oceny tych metod. Są to pojęcia dokładności, precyzji, wykrywalności, oznaczalności i czułości metody analitycznej.
4.1.1. Dokładność i precyzja metody.
W celu określenia dokładności i precyzji metody rozpatrzymy wyniki uzyskane przy zastosowaniu czterech metod analitycznych, za pomocą, których wykonano wielokrotne oznaczenie tego samego składnika w tej samej próbce badanego materiału.
Metoda dokładna, to taka metoda, która daje wyniki bliskie wartości prawdziwej.
Wielkość rozrzutu wyników charakteryzuje precyzję metody.
Dokładność i precyzja nie zawsze idą z sobą w parze.
Mając do wyboru metodę o dużej precyzji, lecz niedokładną i metodę dokładną, lecz o małej precyzji, zwykle w praktyce analitycznej wybiera się, szczególnie w analizie seryjnej, metodę pierwszą, mniej dokładną, ale o dużej precyzji. Postępowanie w tym przypadku jest zawsze następujące - ustala się wielkość błędu systematycznego i wprowadza odpowiednią poprawkę, której uwzględnienie daje z dużym prawdopodobieństwem, nawet przy małej liczbie wyników, wynik bliski wartości rzeczywistej.
Dokładność, jaką wykazują wyniki analiz, jest suma wszystkich popełnionych w trakcie analizy błędów. Zdarza się przy tym, że błędy sumują się w jednym kierunku i dokładność wyników maleje. Może natomiast zajść taki przypadek, że błędy kompensują się wzajemnie i uzyskuje się wynik dokładny. Dlatego prawidłowe opracowanie metody analitycznej polega m.in. na przeanalizowaniu, pod względem popełnianych błędów, poszczególnych etapów postępowania analitycznego, aby było wiadomo, jak się one sumują lub kompensują.
4.2. Czułość metody.
Z pojęciami dokładności i precyzji jest związane pojecie czułości metody.
Czułością metody nazywa się najmniejszą różnicę w wynikach, jaką można określić za pomocą danej metody. Jest to, zatem wielkość związana przede wszystkim z przyrządem pomiarowym, z którego odczytuje się wyniki pomiaru.
Czułością metody nazywa się najmniejszą różnicę w wynikach, jaką można określić za pomocą danej metody. Jest to, zatem wielkość związana przede wszystkim z przyrządem pomiarowym, z którego odczytuje się wyniki pomiaru
4.3. Wykrywalność i oznaczalność.
Wykrywalność dotyczy najmniejszego stężenia granicznego lub ilości wykrywanego składnika.
Oznaczalność określa najmniejsze stężenie składnika możliwe do oznaczenia daną metodą.
Metoda czułą nazywamy, więc metodę o dużej oznaczalności.
4.4. Błędy w analizie ilościowej.
Otrzymany w rezultacie przeprowadzonej analizy wynik różni się zwykle od prawdziwej zawartości oznaczanego składnika o wielkość zwaną błędem wyniku.
4.4.1. Błędy przypadkowe i systematyczne.
Błędy przypadkowe są to błędy różne, co do znaku, których przyczynę trudno ustalić. Są to często błędy związane z nieprawidłowym wykonywaniem analizy, błędy osobiste wykonawcy. Wyniki obarczone wyłącznie błędami przypadkowymi oscylują wokół wartości rzeczywistej i średnia arytmetyczna z nich jest bliska wartości prawdziwej.
Błędy systematyczne wynikają z większości podanych na wstępie przyczyn. Błędy systematyczne Są w większości tego samego znaku. Średnia arytmetyczna wyników obarczonych błędem systematycznym różni się od wartości prawdziwej. Tu stosuje się poprawkę, która eliminuje błąd systematyczny.
