유과학 : 비중(specific gravity), 산도(Titratable acidity), pH 측정 실험

유과학 비중, 산도 및 pH 측정하기

 

 

introduction

 

(1) specific gravity – 비중이란 물질의 무게를 비교하기 위한 표준으로 비중을 정하기 위한 편리한 방법은 순수한 물을 단위로 하며, 어떤 물질의 비중이란 그 물질이 순수한 물의 무게의 몇 배로 되는 가로 표시한다. 순수한 물의 무게는 4℃에서 1㎤당 1g로 정해져 있다. 따라서 각 우유 성분마다 비중이 다르기 때문에 성분의 변화에 따라 비중이 달라진다. 이와 같이 성분의 함량 변화에 따라 비중이 변하므로 비중을 측정하면 유지방이 많고 적음을 확인할 수 있고 정상적인 우유인지에 대한 판별이 가능하다. 예를 들어 우유에 가수를 하면 물의 비중이 우유보다 낮기 때문에 전체 우유의 비중이 낮아지게 되고 농축을 하게 되면 비중이 무거운 무지고형분의 비율이 높아지므로 비중이 올라가게 된다.

 

(2) Titratable acidity – 우유 및 유제품의 산도는 젖산의 농도로 표시하며 이 것을 적정 산도라고 한다. 이 산도를 측정할 때에는 우유에 지시약을 첨가하여 일정량의 우유 중에 들어있는 산을 중화 시키는데 필요한 알칼리 양을 측정하여 이 알칼리와 결합한 산성물질의 전량을 모두 젖산으로 가정하여 중량 %로 나타낸 것이다. 착유 직후의 신선 유는 평균 0.16%의 산도를 나타내며 이러한 신선유의 산도를 자연산도라 하고 이 후 젖산 생성에 의해 높아진 산도를 발생 산도라고 한다. 이두가지를 합쳐 전산도 또는 적정 산도라고 한다.

 

(3) pH측정 - 일반적으로 정상유의 pH는 6.6~6.8정도이며 탄산, 신선도, 미생물의 종류 및 유방의 건강상태 등에 따라 변한다. 초식동물의 젖의 pH는 육식 동물의 젖보다 산성쪽이며 온도에 따라 pH변화는 비교적 커서 20℃에서 pH 6.64인 우유가 60℃에서는 pH 6.23으로 변한다.

 

 

 

materials

 

 

Market milk, Fermented milk, Skim milk powder

 

0.1N NaOH, phenolphthalein indicator

 

Cylinder, Burette, Auto pipet, Specific gravity balance, pH meter

 

 

 

methods

 

specific gravity 측정방법

 

1. 거품이 나지 않도록 유의 하면서 메스실린더의 2/3 정도 붓는다.

2. 실린더 중앙에 Specific gravity balance을 꽂고 메스니커스 상단을 읽는다.

3. 16도에서 수치를 읽는다. * 시료의 온도를 16℃로 측정하는 것이 원칙이지만 그렇지 못할 경우 보정표를 이용해 보정하거나 환산공식을 이용하여 16℃의 비중으로 환산한다. gradation on the hydrometer + ( temperature of sample -16℃ ) x 0.2

 

Titratable acidity 측정방법

 

1. 충분히 교반 후 비커에 옮겨 담는다.

2. 9ml의 시료와 동일한 양의 증류수를 섰는다.

3. 섞은 sample에 0.5ml의 phenolphthalein의 지시약을 넣고 0.1N NaOH를 조금씩 넣으면서 적정한다.

4. 젖산이 중화되면서 분홍색이 나타난다. 이색이 30초간 소실되지 않을 때 종말점으로 하여 뷰렛의 눈금을 읽는다.

 

계산

적정산도(%)=( 0.1N NaOH 적정량 (ml) x 0.009 ) x 100 / ( sample의 중량 )

 

pH 측정 방법

 

1. pH 미터기의 probe를 증류수를 사용하여 깨끗이 세척한다.

2. probe 부분을 측정하고자 하는 시료에 넣고 값을 측정한다.

 

 

 

results

 

 

specific gravity

 

 

Titratable acidity

 

 

pH

 

 

 

discussion

 

먼저 비중 값은 서론에서 밝혔듯이 순수한 물을 기준으로 한다. 순수한 물의 비중은 1이고 우유의 평균비중은 1.032이다. 지방의 비중은 0.930, 단백질은 1.346 유당은 1.666, 회분은 4.120 혼합물이 많을수록 비중이 크고 지방과 같이 혼합물의 비율이 적으면 비중이 낮다. 따라서 우유에 물의 함량이 높을수록 비중은 1에 가까워진다는 사실을 알수있다. 우유, 우유+물, 우유+탈지분유 이 세 가지를 비교 했을 때 비중이 낮은 물과 섞인 우유가 비중이 낮고 우유와 탈지분유가 섞인 것이 비중이 가장 높다고 판단할 수 있다. 또한 우유와 발효유를 비교했을 때 발효유에는 우유보다 젖산의 함량이 많아 우유보다 비중이 높다. 적정 산도는 우유 및 유제품의 젖산의 농도를 표시한 것이고 pH는 -log[H+] ; 수소이온 몰농도에 -log를 씌운 값으로, 보통 25도씨 물을 pH7즉 중성으로 보고, 산성이면 7보다 작아지고 염기성이면 7보다 값이 커진다. 실험 결과 시유의 pH는 6.63 발효유는 3.44 농후 발효유는 4.03으로 값이 측정되었고 시유보다 발효유가 젖산의 함량이 많기 때문에 pH가 더 낮게 측정되었고 농후 발효유와 발효유의 차이는 무지유고형분의 함량 차이로 발효유가 약 3%정도 함유되어있고 농휴 발효유는 8% 함유되어있다. 따라서 농휴 발효유의 pH가 더 높게 측정되었다. 적정 산도의 경우 시유의 0.1N NaOH 의 반응가는 1.65 발효유의 0.1N NaOH 반응가는 9.7 농후 발효유의 0.1N NaOH 반응가는 13.8 으로 측정되었다. NaOH가 들어가는 양이 많을수록 젖산의 함량이 많다는 것을 의미하기 때문에 적정 산도 값은 시유는 0.1646 발효유는 0.9428 농후 발효유는 1.2571로 시유의 산도가 가장 낮고 농후 발효유의 산도가 가장 높게 측정 되었다. 발효유의 0.1N NaOH 반응가는 더 적은 값이 나와야 정상이지만 실험 중 실수로 한번에 많은 양을 넣어버려 완전 찐하게 변색되 정확한 값을 측정하지 못해 아쉬웠다. NaOH의 단위로 쓰인 molarity normal의 차이점은 Molarity : M = 1 리터의 용액에 함유 된 용질의 몰 정규성 : N = 리터 당 반응성 단위의 몰 (리터 당 등가물) 이라는 차이점이 있다.