МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«МАЙКОПСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Факультет Технологический_______________________________________
Кафедра Физической и коллоидной химии__________________________
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
______________
«____»_____________20___г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине ДС.01.05 Методы исследования свойств продовольственного сырья ____
по специальности 260204 Технология бродильных производств и виноделие ___________
Факультет______Технологический________________________________________________
Форма обучения очная______________________________________________________
МАЙКОП
Рабочая программа составлена на основании ФГБОУ ВПО и учебного плана МГТУ по
специальности 260204 Технология бродильных производств и виноделие ____________
Составитель рабочей программы
доцент кафедры физической химии и физики,
кандидат педагогических наук ____________
(подпись) (Ф. И.О.)
Рабочая программа утверждена на заседании кафедры
___физической химии и физики__________________________________________________
(наименование кафедры)
Заведующий кафедрой
«____»________20___г. ____________
(подпись) (Ф. И.О.)
Одобрено научно-методической комиссией факультета
(где осуществляется обучение) «____»________20__г.
Председатель
научно-методического
совета специальности
(где осуществляется обучение) _________ Х.Р. Сиюхов
(подпись) (Ф. И.О.)
Декан факультета
(где осуществляется обучение)
«____»_____________20___г. _________
(подпись) (Ф. И.О.)
СОГЛАСОВАНО:
Начальник УМУ
«___»___________20___г. ____________
(подпись) (Ф. И.О.)
Зав. выпускающей кафедрой
по специальности
___________ Х.Р. Сиюхов
(подпись) (Ф. И.О.)
1. Цели и задачи учебной дисциплины, ее место в учебном процессе
1.1. Цели и задачи изучения дисциплины
Дисциплина «Методы исследования свойств продовольственного сырья» предполагает научить студентов современным методам исследования нутриентов пищевых продуктов; подготовить студентов к восприятию спецкурсов по технологическим процессам бродильных производств.
Важность изучения курса определяется тем, что он является базовым для глубокого изучения технологических процессов отрасли, так как свойства сырья, составляющие его нутриенты, определяют технологические приемы его переработки и качество продукта.
Задачи курса:
Изучение физико-химических свойств сырья и продуктов питания. Изучение схемы анализа основных нутриентов пищевых продуктов. Ознакомление с современным лабораторным оборудованием и приборами, с современными достижениями отечественной и зарубежной науки и техники в области исследования свойств сырья и продуктов питания.Студент должен знать:
Роль и значение физико-химических методов анализа в исследовании свойств сырья и продуктов питания. Основы физико-химических методов анализа (оптических, электрохимических, хроматографических). Основы математической статистики применительно к оценке правильности и воспроизводимости результатов, полученных физико-химическими методами. Валидацию физико-химических методов анализа.Студент должен уметь:
Студент должен приобрести навыки:
Самостоятельной работы с учебной, научной и справочной литературой; делать обобщающие выводы. Безопасной работы в химической лаборатории и умения обращаться с химической посудой, реактивами, электрическими приборами.1.2. Краткая характеристика дисциплины, ее место в учебном процессе
В вводном разделе курса методы исследования свойств продовольственного сырья определяются предмет и задачи, даются основные понятия, единицы измерения, применяемые в физико-химических методах исследования.
Раздел 1 «Оптические методы определения витаминов, липидов, макро - и микроэлементов» посвящен изучению основных методов этой группы: эмиссионный спектральный анализ, фотометрические методы (колориметрия, спектрофотометрия, турбидиметрия, нефелометрия), рефрактометрический анализ. В данном разделе излагаются теоретические основы методов. Знания о данных методах позволяют будущему технологу получить наиболее полную информацию о важнейших свойствах вещества и устанавливать содержание веществ в объектах исследования. Данные методы используют для определения микро - и макроэлементов, степени окисленности жиров, содержания пектиновых веществ, фенольных соединений, витаминов.
Раздел 2 «Электрохимические методы анализа» рассматривает потенциометрические, кондуктометрические, амперометрические, кулонометрические, полярографические методы исследования свойств сырья. Данные методы широко применяются при изучении химического состава сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, их физико-химических, биологических и технологических возможностей с целью создания оптимальных технологических процессов для переработки сырья с максимальной пользой и наилучшими производственными показателями для получения готовой продукции высокого качества. Изучение данного раздела позволит студентам увязать полученные знания со спецкурсами по технологическим процессам отраслей бродильных производств.
Раздел 3 «Хроматографические методы определения белков, углеводов, витаминов, жирных кислот, липидов, пестицидов, аминокислот». В данном разделе излагаются общие принципы хроматографии, а также теоретические основы адсорбционной, распределительной, тонкослойной, ионообменной хроматографии, гель-хроматографии. Важность изучения данного раздела определяется тем, что с помощью данных методов можно разделить, идентифицировать и количественно определить большое число веществ: смеси углеводородов, летучие жирные кислоты, спирты, эфиры, альдегиды, кетоны, витамины, аминокислоты, углеводы и другие сложные соединения.
1.3. Связь с предшествующими дисциплинами
Для освоения материала дисциплины студенту необходимо хорошо знать дисциплины, изучаемые ранее: общая и неорганическая химия, аналитическая химия, органическая химия, физическая и коллоидная химия, физика, математика в объеме Высшей школы.
Указанные связи дисциплины «Методы исследования свойств продовольственного сырья» дают студенту системное представление о комплексе изучаемых дисциплин в соответствии с Государственным образовательным стандартом, что обеспечивает соответствующий теоретический уровень и практическую направленность в системе обучения и будущей деятельности технолога бродильных производств.
1.4. Связь с последующими дисциплинами
Исследование качественного и количественного состава веществ в курсе «Методы исследования свойств продовольственного сырья» способствуют наилучшему усвоению спецкурсов «Реология сырья, полуфабрикатов», «Введение в технологию продуктов питания», «Химия вина и пищевые добавки». Знания физико-химических методов разделения и очистки веществ, используются в курсе «Общая технология отрасли» для механической и физико-химической очистки гидролизатов.
2. Распределение часов учебных занятий по семестрам
Номер семестра | Учебные занятия | Форма итоговой аттестации (зачет, экзамен) | Количество часов в неделю | |||||||
Общий объем | Аудиторные | СРС | Лекции | Практические | Лабораторные | |||||
Всего | Лекции | Практические | Лабораторные | |||||||
7 | 90 | 48 | 24 | 24 | 42 | экзамен | 2 | 2 |
3. Содержание дисциплины
3.1. Наименование тем, их содержание, объем в часах лекционных занятий
Порядковый номер лекции | Раздел, тема учебного курса, содержание лекции | Количество часов | Литература |
1 | 2 | 3 | 4 |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 | Раздел 1. Тема 1.1.Оптические методы определения витаминов, липидов, макро - и микроэлементов. 1.1.1. Введение. Предмет, задачи и роль курса «Методы исследования свойств продовольственного сырья» в специальности технолога бродильных производств. Общая схема анализа основных нутриентов пищевых продуктов. Подготовка проб продуктов питания к анализу. 1.1.2. Основные принципы спектроскопии. Основные понятия, единицы измерения, применяемые в оптических методах. Цвет и спектр. Характеристика методов анализа: чувствительность, воспроизводимость, предел обнаружения, правильность. Основной закон светопоглощения. Факторы, вызывающие отклонения от закона Бера. Закон аддитивности. 1.1.3. Молекулярный абсорбционный спектральный анализ в ультрафиолетовой и видимой областях спектра. Анализируемые объекты. Влияние различных факторов на вид спектров поглощения. Основные этапы спектрофотометрического анализа. Варианты измерения величины оптической плотности и процента пропускания. Эмиссионный спектральный анализа. Рефрактометрия. Показатели преломления и рефракция. Их взаимосвязь. Удельная и молекулярная рефракция. Свойства аддитивности рефракции. Рефрактометрия в контроле непрерывных производств. Применение оптических методов в количественном анализе. Раздел 2. Тема 2.1.Электрохимические методы анализа. 2.1.1 Роль электрохимических методов анализа в исследовании свойств сырья и продуктов питания. Общность теоретических основ и взаимосвязь электрохимических методов анализа. Общая классификация и основные принципы электрохимических методов анализа. Их преимущества и ограничения, точность, правильность, чувствительность и селективность методов. Современное состояние и перспективы развития электрохимических методов анализа. 2.1.2 Потенциометрический метод. Электрохимические и ионообменные процессы, происходящие на поверхности электродов. Индикаторные и стандартные электроды, их классификация, разновидности, устройства, механизм действия. Требования, предъявляемые к индикаторным и стандартным электродам. Принцип и техника измерения ЭДС компенсационным способом, аппаратура. Условия применения прямой потенциометрии, ее преимущества и ограничения при изучении химического состава сырья. Потенциометрическое определение рН, механизм действия, области применения и характеристика стеклянного, сурьмяного и хингидронного электродов. 2.1.3 Кондуктометрический метод анализа. Характер зависимости электропроводности от концентрации растворов. Методы экспериментального измерения электропроводности, аппаратура. Прямые и косвенные методы кондуктометрии, области применения, преимущества, недостатки. 2.1.4 Электрогравиметрический анализ. Принцип метода. Основные типы химических реакций, используемые в данном методе. Способы измерения количества электричества. Факторы, обеспечивающие высокую чувствительность и точность метода. Применение данных методов для определения биологически активных соединений: белков, аминокислот, углеводов, витаминов, а также микроэлементов в исследуемом сырье. Раздел 3. Тема 3.1.Хроматографические методы определения белков, углеводов, витаминов, жирных кислот, липидов, пестицидов, аминокислот. 3.1.1. Общие принципы хроматографии. Классификация хроматографических методов анализа. Газовая хроматография. Теоретические основы. Основные элементы хроматографических установок: колонка, детекторы, дозирующие и термостатирующие устройства. Определение формы распределения концентраций в хроматографической полосе. Применение газовой хроматографии для идентификации и количественного определения смеси углеводов, спиртов, альдегидов, витаминов, углеводов, ароматических компонентов пищевых продуктов. 3.1.2. Распределительная хроматография: бумажная, тонкослойная, жидкостная. Гель-хроматография. Теоретические основы методов. Ионообменная хроматография на колонке. Схема устройства автоматического аминоанализатора. Подготовка образцов, внесение образца, расчет аминограмм. Идентификация разделенных веществ. Раздел 4. Средства и методы оперативного исследования. Тема 4.1. Применение тест-методов и сенсоров в анализе. 4.1.1. Особенности тест-методов и сенсоров. Виды тест-методов. Преимущества и недостатки данных методов, их применение для быстрого контроля и диагностики веществ. 4.1.2. Сенсоры. Основные элементы сенсоров: устройство для ввода пробы, чувствительный элемент, преобразователь энергии (трансдьюсер). Классификация сенсоров: электрические, электрохимические (вольтамперометрические, потенциометрические, кондуктометрические, кулонометрические), оптические (фотометрические, люминесцентные). Сенсорные анализаторы. 4.1.3. Органолептическая оценка качества продуктов отраслей бродильной промышленности. Управление качеством продукции. Дегустационная оценка пива, безалкогольных напитков, спирта, водки, ликероводочных изделий. Итого: | 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 24 | Осн. [1,2] Доп. [1] Осн. [1,2] Доп. [1] Осн. [1,2] Доп. [1] Осн. [1,2] Доп. [2] Осн. [1,2] Доп. [2] Осн. [1,2] Доп. [2] Осн. [1,2] Доп. [2] Осн. [1,2] Доп. [1,2] Осн. [1,2] Доп. [1,2] Осн. [1,2] Доп. [1] Осн. [1,2] Доп. [2] Осн. [1,2] Доп. [1] |
3.2. Практические (семинарские) занятия, их наименование, содержание и объем в часах
Практические (семинарские) занятия по учебному плану не предусмотрены.
3.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах
Номер | Наименование лабораторной работы | Раздел, тема лекционного курса | Объем часов |
1 | 2 | 3 | 4 |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | Определение концентрации нитратов фотометрическим методом. Определение концентрации железа в вине фотометрическим методом. Определение концентрации аммиака и ионов аммония. Блок № 1. «Оптические методы определения витаминов, белков, липидов, макро - и микроэлементов». Определение концентрации спирта в растворе. Потенциометрическое определение рН раствора и стандартного потенциала стеклянного электрода. Блок № 2. «Электрохимические методы анализа». Качественное определение аминокислот в их смеси. Определение активности окиси алюминия по Брокману. Блок № 3. «Хроматографические методы определения белков, углеводов, витаминов, жирных кислот, липидов, аминокислот». Блок № 4. «Средства и методы оперативного исследования» | Оптические методы анализа. Основные принципы спектроскопии. Оптические методы анализа. Основные принципы спектроскопии. Оптические методы анализа. Основные принципы спектроскопии. Оптические методы анализа. Рефрактометрический анализ. Электрохимические методы анализа. Основы потенциометрического анализа. Хроматографические методы анализа. Хроматографические методы анализа. Итого: | 2 2 2 2 2 4 2 2 2 2 2 24 |
3.4.Самостоятельная работа студентов. Разделы, темы, перечень
примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы.
Сроки выполнения, объем в часах
Разделы и темы рабочей программы самостоятельного изучения | Перечень домашних заданий и других вопросов для самостоятельного изучения | Сроки выполнения | Объем часов |
1 | 2 | 3 | 4 |
Оптические методы анализа. Основные принципы спектроскопии. Оптические методы анализа. Основные принципы спектроскопии. Оптические методы анализа. Рефрактометрический анализ. Электрохимические методы анализа. Потенциометрический метод анализа. Хроматографические методы анализа. Распределительная хроматография. Оптические методы анализа. Основные принципы спектроскопии. Электрохимические методы анализа. Потенциометрический метод анализа. Электрохимические методы анализа. Кондуктометрический метод анализа. | УИРС. Определение массовой доли лактозы в молоке фотометрическим методом. УИРС. Определение концентрации нитритов фотометрическим методом. УИРС. Определение массовой доли лактозы в молоке рефрактометрическим методом. УИРС. Определение нитратов в овощах ионометрическим методом. УИРС. Хроматографическое разделение на колонке смеси флуоресцеина и метиленового синего. Написание реферата на одну из тем, предложенную преподавателем. Вопросы на самостоятельное изучение: Аналитический сигнал. Интенсивные и экстенсивные свойства веществ. Получение окрашенных соединений и этапы исследований реакций, используемых в спектрофотометрическом методе анализа. Выбор раствора сравнения при измерении поглощения исследуемых систем. Определение активности ионов, рН-метрическое измерение в водной и неводной средах. Определение стандартных и реальных потенциалов. Электрическая проводимость, удельная и эквивалентная электропроводность, единицы измерения. Подвижность ионов. Закон Кольрауша. Понятие об электродной, концентрационной и химической поляризации. | 1-4 неделя 5-8 неделя 9-11 неделя 12-15 неделя 16-17 неделя в течение семестра сентябрь октябрь ноябрь Итого: | 8 4 4 6 4 10 2 2 2 42 |
Темы рефератов
3.5. Курсовой проект (работа), его характеристика и трудоемкость, примерная тематика
Выполнение курсового проекта (работы) по учебному плану не предусмотрено.
3.6. Примерный перечень вопросов к экзамену (зачету)
Вопросы к экзамену
Предмет, задачи и роль курса «Методы исследования свойств продовольственного сырья» в специальности технолога бродильных производств и виноделия. Классификация физико-химических методов анализа и их значение в исследовании свойств сырья и продуктов питания. Общая схема анализа основных нутриентов пищевых продуктов. Подготовка проб продуктов питания к анализу. Методы выделения из объектов основных классов веществ. Основные понятия, единицы измерения, применяемые в оптических методах анализа. Цвет и спектр. Основной закон светопоглощения Бугера-Ламберта-Бера. Закон аддитивности. Общие положения фотометрических методов анализа. Характеристика методов анализа: чувствительность, воспроизводимость, предел обнаружения. Правильность. Факторы, вызывающие отклонения от закона Бугера-Ламберта-Бера. Стадии фотометрических определений. Выбор раствора сравнения при измерении поглощения исследуемых систем. Фотометрические реакции. Требования, предъявляемые к ним. Методы колориметрического анализа: метод стандартных серий, метод уравнивания, метод разбавления. Условия и последовательность фотометрического определения вещества. Теория рефрактометрического метода анализа. Показатель преломления и рефракция. Их взаимосвязь. Удельная и молекулярная рефракция. Свойства аддитивности рефракции. Рефрактометрия в контроле непрерывных производств. Эмиссионный спектральный метод исследования пищевых продуктов. Виды эмиссионного спектрального анализа. Происхождение атомных и молекулярных спектров. Источники возбуждения спектров элементов. Качественный спектральный анализ. Количественный спектральный анализ. Общая характеристика электрохимических методов исследования свойств сырья и продуктов питания. Современное состояние и перспективы развития электрохимических методов анализа. Основы потенциометрического анализа, его применение. Основные понятия и термины, используемые в потенциометрии. Определение стандартных и реальных потенциалов. Электрохимическая ячейка. Строение двойного электрического слоя. Абсолютная потенциометрия. Определение активности ионов, рН-метрическое измерение в водной и неводной средах. Потенциометрическое титрование, ее преимущества и недостатки. Индикаторные электроды: электроннообменные и ионообменные. Электроды сравнения. Требования, предъявляемые к индикаторным и стандартным электродам. Применение потенциометрического анализа для изучения химического состава сырья. Общая характеристика кондуктометрического анализа, его применение. Характер зависимости электропроводности от концентрации растворов. Методы экспериментального измерения электропроводности, аппаратура. Кондуктометрическое титрование. Точность, правильность, чувствительность и селективность метода. Общая характеристика электрогравиметрического метода анализа. Основные типы химических реакций, используемые в данном методе. Понятие об электродной поляризации, концентрационной и химической поляризации. Внутренний электролиз. Общие принципы хроматографии. Классификация хроматографических методов анализа. Хроматографические характеристики (хроматографический пик, время удерживания, удерживаемый объем, степень разделения). Теории хроматографического процесса: метод теоретических тарелок и кинетическая теория. Газовая хроматография, ее применение для идентификации и количественного определения смеси углеводородов, спиртов, альдегидов, витаминов, углеводов, ароматических компонентов пищевых продуктов. Основные элементы газо-хроматографических установок: хроматографическая колонка, детекторы, дозирующие и термостатирующие устройства. Распределительная бумажная хроматография. Коэффициент распределения, величина подвижности. Распределительная тонкослойная хроматография для разделения и анализа сложных органических и неорганических соединений. Жидкостно-жидкостная хроматография. Основные узлы приборов жидкостно-жидкостной хроматографии: колонка, дозатор, детектор. Гель-хроматография. Колоночный и тонкослойный вариант проведения данного метода. Ионообменная хроматография для определения белков, аминокислот, ферментов. Принцип метода. Ионообменные процессы. Основные элементы установок: колонка, высокочувствительные детекторы, дозирующие устройства. Особенности тест-методов и сенсоров. Виды тест-методов. Преимущества и недостатки данных методов, их применение для быстрого контроля и диагностики веществ. Сенсоры. Основные элементы сенсоров: устройство для ввода пробы, чувствительный элемент. Классификация сенсоров: электрические, оптические. Сенсорные анализаторы. Органолептическая оценка качества продуктов отраслей бродильной промышленности.4. Учебно-методические материалы по дисциплине
4.1. Основная и дополнительная литература
1. Основная литература
1. ЭБС «Айбукс» Валова (Копылова), -химические методы анализа: Практикум/ (Копылова), . – М.: Дашков и К, 2010. – 224 с.
2. Харитонов, химия. Аналитика. В 2 кн. Кн. 2. Количественный анализ. Физико-химические (инструментальные) методы анализа: учебник / . - М.: Высшая школа, 20с.
2. Дополнительная литература
1. Валова (Копылова), -химические методы анализа: Практикум/ (Копылова), . – М.: Дашков и К, 2010. – 224 с.
2. Лабораторный практикум по курсу «Физико-химические методы контроля качества товаров»: метод. пособие/[сост. ]. – Майкоп: МГТУ, 2008. – 36 с.
4.2. Перечень методических указаний к проведению учебных занятий и самостоятельной работы студентов
1. Сичко указания и контрольные задания по курсу «Методы исследования свойств сырья и продуктов питания». – Майкоп: изд-во МГТИ, 2003. – 47 с.
4.3. Перечень методических указаний к лабораторным занятиям
Сичко практикум по курсу «Методы исследования свойств сырья и продуктов питания». – Майкоп: изд-во МГТИ, 2003. – 40 с.4.4. Таблицы, используемые в учебном процессе
Схема строения двойного электрического слоя. Основные узлы абсорбционных приборов. Электрохимическая ячейка. Хроматографический пик.4.5. Раздаточный материал
Билеты к блоку № 1 «Оптические методы определения витаминов, липидов, макро - и микроэлементов». Билеты к блоку № 2 «Электрохимические методы анализа». Билеты к блоку № 3 «Хроматографические методы определения белков, углеводов, витаминов, жирных кислот, липидов, пестицидов, аминокислот». Билеты к блоку № 4 «Средства и методы оперативного исследования»Дополнения и изменения в рабочей программе
за 2012/2013 учебный год
В рабочую программу _Методы исследования свойств продовольственного сырья ______
(наименование дисциплины)
для специальности (тей) ____260204______________________________________________
(номер специальности)
вносятся следующие дополнения и изменения:
в пункт № 4.1 «Основная и дополнительная литература»
4.1. Основная и дополнительная литература
1. Основная литература
1.ЭБС «Айбукс» Валова (Копылова), -химические методы анализа: Практикум/ (Копылова), . – М.: Дашков и К, 2010. – 224 с.
2.Харитонов, химия. Аналитика. В 2 кн. Кн. 2. Количественный анализ. Физико-химические (инструментальные) методы анализа: учебник / . - М.: Высшая школа, 20с.
2.Дополнительная литература
1.Валова (Копылова), -химические методы анализа: Практикум/ (Копылова), . – М.: Дашков и К, 2010. – 224 с.
2.Лабораторный практикум по курсу «Физико-химические методы контроля качества товаров»: метод. пособие/[сост. ]. – Майкоп: МГТУ, 2008. – 36 с.
Дополнения и изменения внес доцент кафедры физической химии и физики _
(должность, Ф. И.О., подпись)
Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры физической химии и физики
(наименование кафедры)
«____»______________20___г.
Заведующий кафедрой _______________
(подпись) (Ф. И.О.)
