Разработка методики расчета неопределенности измерений массовой доли уксусной кислоты в горчице пищевой по СТБ 337

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Организация и технология испытаний»

Тема: «Разработка методики расчета неопределенности измерений массовой доли уксусной кислоты в горчице пищевой по СТБ 337»

Минск 2015



Реферат

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ, НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ, РАСЧЕТ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЕЙ, МАССОВАЯ ДОЛЯ ГОРЧИЦЫ, ГОРЯЧЕЕ ТИТРОВАНИЕ.

Целью данной курсовой работы является разработка методики расчета неопределенности измерении массовой доли уксусной кислоты в горчице пищевой. При написании курсовой работы были рассмотрены следующие разделы:

- методика выполнения измерений

- теоретические основы расчета неопределенностей

-разработка методики расчета неопределенностей измерений

-пример расчета неопределенностей

Содержание

Введение

1. Методика выполнения измерений

2.Теоретические аспекты расчёта неопределённостей

2.1 Понятие и классификация неопределенностей

2.2 Оценивание неопределенностей

3. Разработка методики расчёта неопределённости измерения массовой доли уксусной кислоты в горчице пищевой

4. Пример расчёта неопределённости

Заключение

Список использованных источников

Приложение А



Введение

С начала ХХI в. требования, предъявляемые к точности и достоверности измерений, изменялись очень быстро. На сегодняшний день количество областей человеческой деятельности, в которых требуются достоверные измерения, заметно возросло даже по сравнению с недалёким прошлым. Достоверные измерения в области испытаний пищевой продукции приобретают всё большую важность не только вследствие её большого объёма и высокой экспортной стоимости в международной торговле, но и в связи с вопросами безопасности пищевой продукции.

Для оценки точности полученных результатов предпочитают использовать не погрешность, а неопределенность. Это связано с тем, что уже первоначально неопределенность имеет более расширенную область распространения, чем погрешность. На мировой арене неопределенность занимает ведущее место в оценке точности измерений, а от погрешности стараются отступать, так как считают, что погрешность не может в полной мере отразить точность результатов измерений.

В РБ все чаще стараются проводить и оценивать измерения так, как это делают в мировой практике, поэтому мы тоже вместо погрешности используем неопределенность. Неопределенность - это параметр, который связан с результатами измерений и характеризует разброс значений, которые могут быть предписаны измеряемой величине.

В соответствии с требованиями СТБ ИСО/МЭК 17025 результаты испытаний должны оцениваться неопределенностью.

Неопределенность делится на следующие виды:

- стандартную неопределенность (неопределенность типа А);

- расширенную неопределенность (неопределенность типа В).

Неопределенность типа А рассчитывается статистической обработкой результатов измерений, как случайная погрешность.

Неопределенность типа В рассчитывается другими методами, но не статической обработкой.

Неопределенность рассчитывается обычно в следующей последовательности:

- описание измерений, состояние модели и выявление источников неопределенности.

- оценивание значений и стандартных неопределенностей входных величин. Значение входных величин являются их математическими ожиданиями (среднеарифметическое, справочная величина).

- анализ корреляций.

- расчет оценки выходной величины.

- расчет стандартной неопределенности выходной величины.

- расчет расширенной неопределенности.

- представление результата.

Таким образом, оценка неопределённости является очень важным аспектом при проведении измерений. Она позволяет давать более точные результаты, помогает оценить правильность и достоверность полученных результатов. А при анализе пищевых продуктов тем более необходимо иметь достоверные сведения о количественном содержании компонентов, так как безопасность продуктов имеет первостепенное значение.



1. Методика выполнения измерений

Сущность метода определения массовой доли уксусной кислоты в горчице пищевой методом горячего титрования.

Данный метод основан на способности редуцирующих сахаров восстанавливать в щелочном растворе окисную медь в закисную. Массовую долю кислоты определяют путём титрования медно-щелочного раствора исследуемым раствором.

1.1 Аппаратура, материалы и реактивы

- весы лабораторные с допускаемой погрешностью взвешивания не более 5 мг;

- колбы мерные вместимостью 250 см³ по ГОСТ 1770-74;

- стаканы химические вместимостью 50, 100, 250 см³ по ГОСТ 10394-72;

- воронки стеклянные диаметром от 75 до 100 мм по ГОСТ 8613-75;

- колбы конические вместимостью 250 см³ по ГОСТ 10394-72;

- палочки стеклянные по ГОСТ 21400-75;

- бумага фильтровальная лабораторная по ГОСТ 12026-76;

- пипетки градуированные вместимостью 25 см³ по ГОСТ 20292-74;

бюретка вместимостью 10 см³ с ценой деления не более 0,1 см³ по ГОСТ 20292-74;

- натрия гидроокись по ГОСТ 4328-77, титрованный раствор с(NaOH) = 0,1 моль/дм³ ;

- фенолфталеин по ГОСТ 5850-72, спиртовой раствор с массовой концентрацией 10 г/дм³.

1.2 Подготовка к испытанию

Взвешиваем коническую колбу на технических весах.

Взвешиваем коническую колбу на аналитических весах.

Добавляем в коническую колбу навеску продукта массой 25 г, взвешиваем на аналитических весах.

Таким образом, точная масса навески m (навески) = m_а (колба + навеска) - m_а (колбы).

Далее в имеющуюся колбу с навеской доливаем воды до 250 мл. Растворяем навеску, после чего ставим колбу на водяную баню на 15 мин, периодически помешивая. Охлаждаем. Фильтруем через фильтр.

1.3 Проведение испытания

В химический стакан отбираем пипеткой 20 мл фильтрата, добавляем 3 капли раствора фенолфталеина и титруем при непрерывном перемешивании раствором гидроокиси натрия. Титрование проводят до получения розовой окраски титруемого раствора, не исчезающей в течение 30 секунд.

1.4 Обработка результатов

Титруемую кислотность (Х) в расчёте на уксусную кислоту в процентах вычисляем по формуле:

Х = [ ( V·c·M ) / m ] • [V₀ / V₁] · 0,1 , (1)

где V - объём титрованного раствора гидроокиси натрия, израсходованный на титрование, см³;

с - молярная концентрация титрованного раствора гидроокиси натрия, моль / дм³ ;

M - молярная масса уксусной кислоты, М ( C₂H₄O₂ ) = 60,0 г / моль;

m - масса навески, г;

V₀ - объём, до которого доведена навеска, см³;

V₁ - объём фильтрата, взятого для титрования, см³.



2. Теоретические основы расчёта неопределённостей

2.1 Понятие и классификация неопределенностей

Неопределенность - параметр, связанный с результатом измерения и характеризующий разброс значений, которые с достаточным основанием могут быть приписаны измеряемой величине. Этим параметром может быть, например, стандартное отклонение или ширина доверительного интервала. Неопределенность измерения включает множество составляющих. Некоторые из них могут быть оценены на основании статистического распределения результатов ряда наблюдений и охарактеризованы своими стандартными отклонениями. Другие составляющие, которые могут быть выражены в виде стандартных отклонений, оценивают на основании предполагаемых распределений вероятностей, основанных на опыте или иной информации. Руководство ИСО квалифицирует эти два случая как оценивание типа А и типа В соответственно.

На практике неопределенность результата измерения может возникать вследствие многих возможных источников, например:

- неполное определение измеряемой величины;

- пробоотбор;

- эффект матрицы и мешающие влияние;

- условия окружающей среды;

- погрешности средств измерений массы и объема;

- неопределенность значений эталонов;

- приближение и дополнение, являющиеся частью метода и процедуры измерений;

- случайные колебания.

В качестве неопределенности измерения оценивают стандартную неопределенность и расширенную неопределенность.

Стандартная неопределенность - неопределенность результата измерений, выраженная как стандартное отклонение.

Расширенная неопределенность - величина, определяющая интервал вокруг результата измерений, в пределах которого, можно ожидать, находится большая часть распределения значений, которые с достаточным основанием могли бы быть приписаны измеряемой величине.

Неопределенность является количественной мерой того, насколько надежной оценкой измеряемой величины является полученный результат. Неопределенность не означает сомнение в результате, а наоборот, неопределенность предполагает увеличение степени достоверности результата.Неопределенность является мерой:

- наших знаний о физической величине после измерений;

- качества измерений с точки зрения точности;

- надежности результата измерения.

С целью способствования сотрудничеству между лабораториями и органами по аккредитации, взаимного признания результатов измерений и гармонизации национальных требований и процедур с международными в Республике Беларусь введен национальный стандарт СТБ ИСО/МЭК17025 «Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий». Стандарт устанавливает, что оценка точности результата измерений должна сопровождаться расчетом неопределенности. С введением в действие указанного стандарта оценка неопределенности результата измерения стала актуальной практической задачей.

2.2 Оценивание неопределенностей

Процесс оценки неопределенность может быть представлен в виде следующих этапов:

1.Описание измерения, составление его модели и выявление источников неопределенности.

Модель измерения - эта функциональная зависимость, которая связывает измеряемую величину (У) с другими величинами (Х).

Например, У=f(Х₁,…,Х_N), (2.1)

где,

У - физическая величина измеряемая (выходная величина);

Х - входные величины.

Х может зависеть от других физических величин: Х₁= f(z₁,…,z_N), (2.2)

Существуют прямые измерения, когда выходная величина непосредственно связана с входной, и тогда:

У=Х_{показания прибора}

Все входные величины являются источниками неопределенностей. Все выявленные источники неопределенностей располагают на диаграмме причина - следствие, например:

Рис 1 - Диаграмма «Причина-следствие»

2.Оценивание значений и стандартных неопределенностей входных величин.

Следующим этапом после выявления источников неопределенности является количественное описание неопределенностей. Возникающих от этих источников. Это может быть сделано двумя путями:

- оценивание неопределенности, возникающей от каждого отдельного источника с последующим суммированием составляющих;

- непосредственным определением суммарного вклада в неопределенность от некоторых или всех источников с использованием данных об эффективности метода в целом.

Показатели эффективности метода устанавливают в процессе его разработки и межлабораторных или внутрилабораторных исследований. К показателям эффективности относятся правильность, характеризуемая смещением, и прецизионность, характеризуемая повторяемостью, воспроизводимостью и промежуточной прецизионностью.

Оценки эффективности могут включать не все факторы, поэтому влияние любых оставшихся следует оценить отдельно и затем просуммировать.

Для каждой входной величины необходимо определить оценку и стандартную неопределенность. При этом все входные величины вследствие того, что их значения не могут быть точно известны, являются случайными непрерывными. Тогда оценками входных величин (х₁, х₂,…, х_N), обозначаемых малыми буквами, являются их математические ожидания, а стандартными неопределенностями u(х_i) входных величин - стандартные отклонения. Оценку входных величин х_i и связанную с ней стандартную неопределенность получают из закона распределения вероятностей входной величины.

Оценивание неопределенности от каждого источника возможно двумя способами: по типу А (путем статистического анализа ряда наблюдений) и по типу В (иным способом, чем статистический анализ ряда наблюдений).

Исходными данными для оценивания стандартной неопределенности по типу А являются результаты многократных измерений х_il,…,х_in; i=1,…, n. На основании полученных результатов рассчитывается среднее арифметическое - по формуле (2.3), которое является оценкой входной величины X_i,

(2.3)

Стандартная неопределенность, связанная с оценкой, является экспериментальным стандартным отклонением среднего значения и равна положительному квадратному корню из экспериментальной дисперсии среднего значения.

Стандартная неопределенность u(х_i) вычисляется по формуле

(2.4)

для результата измерения х_i=, вычисленного как среднее арифметическое.

Исходными данными для оценивания стандартной неопределенности по типу В является следующая априорная информация:

- данные предшествовавших измерений величин, входящих в уравнение измерения;

- сведения о виде распределения вероятностей;

- данные, основанные на опыте исследователя или общих знаниях о поведении и свойствах соответствующих приборов и материалов;

неопределенности констант и справочных данных;

данные поверки, калибровки, сведения изготовителя о приборе и др.

Если оценка берется из спецификации изготовителя, свидетельства о поверке, справочника или другого источника, то неопределенность обычно дается как интервал±аотклонения входной величины от ее оценки. Имеющуюся информацию о величинах необходимо правильно описать с помощью функции распределения вероятностей. Для определения стандартной неопределенности входных величин необходимо воспользоваться законом распределения вероятностей. При этом чаще всего используют прямоугольное (равномерное), треугольное инормальное (Гаусса) распределения.

Прямоугольное распределение применяют, когда:

- об измеряемой величине известно только, что ее значение наверняка лежит в определенной области и что каждое значение между границами этой области с одинаковой вероятностью может приниматься в расчет;

- сертификат или другой документ дает пределы без определения уровня доверия;

- оценка получена в форме максимальных значений (±а) с неизвестной формой распределения.

Неопределенность в этом случае рассчитывается по формуле:

(2.5)

Треугольное распределение используется если:

доступная информация относительно значений величины менее ограничена, чем для прямоугольного распределения. Значения возле среднего значения более вероятны, чем у границ;

оценка получена в форме максимальных значений диапазона (±а), описанного симметричным распределением вероятностей;

величина является суммой или разностью двух величин, распределение вероятностей значений которых описывается прямоугольным законом с одинаковыми диапазонами.

Расчет при треугольном распределении проводят по формуле:

(2.6)

Нормальное распределение используется когда оценка получена из повторных наблюдений случайно изменяющегося процесса и неопределенность дана в форме:

стандартного отклонения наблюдений, тогда

u(x)=S (2.7)

относительного стандартного отклонения S/x_ср.,то

(2.8)

коэффициента дисперсии CV% без установления вида распределения:

u(x)=CV%x/100 (2.9)

Неопределенность дается в форме 95%-го или другого интервала доверия Qбез указания вида распределения:

(при Р = 0,95). (2.10)

3.Анализ корреляций

Две входные величины могут быть независимы или связаны между собой (коррелированны). В концепции неопределенности имеется в виду корреляция «логическая», а не математическая. Например, может существовать значительная корреляция между двумя входными величинами, если при их определении используют один и тот же измерительный прибор, физический эталон или справочные данные, имеющие значительную стандартную неопределенность.

Мерой взаимной корреляции двух случайных величин является ковариация. Если две входные величины Х_i и X_jявляются коррелированными, т. е. зависимыми друг от друга, то при оценивании суммарной стандартной неопределенности должна учитываться их ковариация u(х_i,х_j), которая оценивается по следующей формуле:

, при i?j (2.11)

где u(x_i) и u(x_j)- стандартные неопределенности;

r(x_i, x_j) - коэффициент корреляции.

Для расчета коэффициента корреляции используются согласованные пары измерений (x_ik, x_jk), k=1,….,n

(2.12)

4. Расчет оценки выходной величины

Оценка выходной величины yявляется результатом измерения. Эту оценку получают из уравнения связи, заменяя входные величины Х_i их оценками х_i

y = f(x₁, x₂,…,x_N). (2.13)

5. Расчет стандартной неопределенности выходной величины

Стандартная неопределенность выходной величины Y представляет собой стандартное отклонение оценки выходной величины или результата измерения и характеризует разброс значений, которые могут быть с достаточным основанием приписаны измеряемой величине. Определяется суммированием стандартной неопределенности входных величин и является суммарной, или комбинированной, стандартной неопределенностью, обозначаемой u_c(y).

Применяемый для суммирования метод в терминах концепции неопределенности называется законом распределения неопределенностей, или корнем из суммы квадратов.

В случае некоррелированных входных величин суммарная стандартная неопределенность рассчитывается по формуле:

, (2.14)

где - частная производная функции f по аргументу x_i;

u(x_i) - стандартная неопределенность, оцененная по типу А или В.

В случае коррелированных входных величин:

=, (2.15)

где u(x_i, x_j)определяется по формуле (2.11).

Частные производные называются коэффициентом чувствительности и показывают, как выходная величина y изменяется с изменением значения входных оценок x_i :.

С учетом с_i, формулы преобразуются в следующие выражения:

- в случае некоррелированных входных величин

, (2.16)

- в случае коррелированных входных величин

(2.17)

где r(x_i, x_j)- определяется по формуле (2.12).

Величина u_i(y) (i= 1,2,...,N) является вкладом в стандартную неопределенность, связанную с оценкой выходной величины, которая получается из стандартной неопределенности, связанной с оценкой yвходной величины, по следующей формуле:

(2.18)

Во многих случаях общие выражения для суммирования неопределенностей сокращаются до гораздо более простых формул.

Так, если функция модели является суммой или разностью некоррелированных входных величин Х_i, например, у = (x₁ + x₂ +...), то суммарная стандартная неопределенность u_c(y)определяется выражением:

(2.19)

Если функция модели f является произведением или отношением некоррелированных входных величин Х_i, то суммарная стандартная неопределенность u_c(y)определяется из выражения

, (2.20)

где u(x_i)/x_i- неопределенности параметров, выраженные в виде относительных стандартных отклонений.

6. Расчет расширенной неопределенности

Расширенную неопределенность U получают путем умножения стандартной неопределенности выходной величины u_c(y)на коэффициент охвата k: U = k*u_c(y). При выборе значения коэффициента охвата следует учитывать:

- требуемый уровень достоверности;

- информацию о предполагаемом распределении;

- информацию о количестве наблюдений, использованных для оценки случайных эффектов.

Коэффициент охвата k при оценивании расширенной неопределенности выбирают в соответствии со следующимирекомендациям /5/.

В случаях когда измеряемой величине может приписываться нормальное распределение вероятностей, коэффициент охвата kопределяется как квантиль нормированного нормального распределения при уровне доверия Р(Таблица 2.1).

Таблица 2.1 - Значения коэффициента охвата kпри уровне доверия Р

Р,%	68,27	90	95	95,45	99	99.73
k	1	1,645	1,96	2	2,576	3

Часто на практике принимают k= 2 для интервала, имеющего уровень доверия Р = 95% и k=3 для интервала, имеющего уровень доверия Р= 99%.

Если все стандартные неопределенности, оцененные по типу А, определялись на основании ряда наблюдений, количество которых менее 10, то распределение вероятностей результата измерения описывается распределением Стьюдента (t-распределением) с эффективной степенью свободы v_eff.

В общем случае k= t_p(v_eff), где t_p(v_eff) - квантиль распределения Стьюдента с эффективным числом степеней свободы v_effи уровнем доверия Р. Эффективное число степеней свободы рассчитывается по формуле

, (2.21)

где = (n - 1) - число степеней свободы при определении оценки i-той входной величины для оценивания неопределенностей по типу А (n - число результатов измерений); = ? для определения неопределенности по типу В.

Значения коэффициента охвата, который равен квантили распределения Стьюдента k= t_p(v_eff), можно найти в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Коэффициенты охвата kдля различных степеней свободы v_eff

veff	1	2	3	4	5	6	7	8	10	20	50	?
k95	13,97	4,53	3,31	2,87	2,65	2,52	2,43	2,37	2,28	2,13	2,05	2.00
k99	235,8	19,21	9,22	6,22	5,51	4,90	4,53	4,28	3,96	3,42	3,16	3,00

Когда вклад источника неопределенности входной величины, имеющей прямоугольное распределение, является доминирующим (в три и более раз, чем все остальные вместе взятые), то коэффициент охвата равен:

k= 1,65 при Р = 95%,

k= 1,71 при Р = 99%.

7. Представление конечного результата измерений

Если мерой неопределенности является суммарная стандартная неопределён-ность, то результат может быть записан так: у(единиц) при стандартной неопределенности u_c(y)(единиц).

Если мерой неопределенности является расширенная неопределенность U, то лучше всего указывать результат в виде: (y±U) (единиц).



3. Разработка методики расчета неопределенностей измерений

Методика расчета неопределенности метода определения хлористого натрияаргентометрическим титрованием по ГОСТ 9957-73[1].

Методика расчета неопределённостей является документом, содержащим математический анализ точности проведения измерений. Она состоит из следующих разделов:

- назначение методики;

- постановка измерительной задачи;

- модель измерения;

- результаты измерения;

- анализ входных величин;

- корреляция;

- суммарная неопределенность;

- расширенная неопределенность;

- полный результат измерения;

- бюджет неопределенности.

В разделе «Назначение методики» указывается назначение методики, ТНПА на метод испытаний и ТНПА, в соответствии с требованиями которого разработана данная методика.

В разделе «Измерительная задача» содержится суть метода измерений и используемое оборудование, используемое для проведения измерения, с указанием соответствующего ТНПА на оборудование.

Раздел «Модель измерения» содержит основополагающую формулу, являющуюся функциональной зависимостью, которая связывает измеряемую величину с другими величинами, которые входят в модель и являются источниками неопределенностей. Все выявленные источники неопределенностей отражаются на диаграмме причина-следствие.

В разделе «Результаты измерения» приводится представление результатов измерений.

В разделе «Анализ входных величин» выявляются источники неопределенностей. Для каждой входной величины определяется тип неопределенности, вид распределения, устанавливается оцененное значение, интервал, в котором находится значение входной величины, и стандартная неопределённость.

Раздел «Корреляция» содержит информацию о корреляции водных величин - о связи между входными величинами.

В разделе «Суммарная неопределенность» рассчитывается суммарная неопределенность всех влияющих величин, которая представляет собой стандартное отклонение оценки выходной величины или результата измерения и характеризует разброс значений, которые могут быть с достаточным основанием приписаны измеряемой величине.

В разделе «Расширенная неопределенность» рассчитывается расширенная неопределенность как произведение стандартной неопределенности и коэффициента охвата, значение которого зависит от вида распределения.

В разделе «Полный результат измерения» представляется полный результат измерений с учетом стандартной неопределенности.

«Бюджет неопределенности» содержит обобщенную информацию полученных и проанализированных данных в количественной форме о входных величинах с целью облегчения расчета значения стандартной неопределенности выходной величины. Бюджет неопределенности используется для анализа вкладов от каждого источника неопределенности в суммарную неопределенность, корректировки модели измерения или поиска способов уменьшения влияния некоторых источников неопределенности.



4. Пример расчёта неопределённости

Произведем расчет неопределенностей по разработанной методике (Приложение А):

Значения определения кислотности горчицы пищевой

Таблица 4.1

№	V, см3	V0, см3	V1, см3	m,г	M, г/моль	с, моль/дм3
Опыт 1	6,6	250	20	25	60	0,1
Опыт 2	6,5	250	20	25	60	0,1

Расчет проводили по формуле:

C_v= ==0.3%

C_c=

C_M=

C_m=

C_Vo=

C_V1=



U_c(X)==0,115%

Расширенная неопределённость рассчитывается как произведение суммарной неопределённости на коэффициент охвата, который для выбранного уровня доверия Р=95 % k=2.

U = k · U_c= %

Полный результат измерения имеет следующий вид:

(1,97 ± 0,23), %

Бюджет неопределённости приведен в таблице 4.2

Таблица 4.2-Бюджет неопределенности

Наименова-ние величины	Обозна-чениевеличи-ны	Едини-ца измерения	Значение величины	Стандартная неопределенность	Относительная стандартная неопределен-ность	Процентный вклад, %
Объем титрованного раствора гидроокиси натрия, израсходо-ванный на титрование	V	см3	6,55	0,0164	0,0025	0,021 0,109
Молярная концентрация титрованного раствора гидроокиси натрия	с	моль/ дм3	0,1	0,0058	0,058	11,5 59,02
Молярная масса уксусной кислоты	M	г/моль	60,0	0,000069	0,00000115	0,00000
Масса навески	m	г	25	0,00577	0,00023	0,000176 0,00093
Объем, до которого доведена навеска	V0	см3	250	0,1574	0,006296	0,00135 0,695
Объем фильтрата, взятого для титрования	V1	см3	20	0,0172	0,00086	0,0025 0,00129
Повторяе-мость		%	1,965	0,015	0,00763	0,217 1,02

Заключение

В ходе данной курсовой работы была разработана методика расчёта неопределённости измерения кислотности горчицы пищевой. Предварительно составили модель измерения и определили все источники неопределённостей. Также был сделан подробный анализ входных величин и рассчитаны стандартные неопределённости от каждой из них.

Таким образом, суммарная стандартная неопределённость составила 0,115 % и можно сделать вывод, что данный метод является достаточно точным для определения кислотности горчицы пищевой.



Список использованных источников

1 Ламоткин, С.А., Егорова, З.Е., Заяц, Н.И. Основы стандартизации, сертификации, метрологии. - Мн.: БГТУ, 2005. - 372

2 ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2000 «Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий». ИПК Издательство стандартов,2001.24 с.

3 СТБ 337 «Горчица пищевая и соусы горчичные. Общие технические условия» - Мн.: Госстандарт, 1998.- 8с.

4 Заяц, Н.И. Оценка неопределенности измерений: учеб.-метод. пособие для студентов специальности 1-54 01 03 «Физико-химические методы и приборы контроля качества продукции» / Н.И. Заяц. О.В. Стасевич. - Минск: БГТУ, 2012. - 91 с.

5 Проекты (работы) курсовые. Требования и порядок подготовки, представление к защите и защита: СТП БГТУ 002-2007. -Взамен СТП БГТУ 05-11-91; введ.01.06.2007. - Минск: БГТУ,2007. - 40с.

6 Разработка методики расчёта неопределённости измерения кислотности горчицы пищевой / Turboreferat.ru [Электронный ресурс] /

7 Руководство ЕВРАХИМ/СИТАК. Количественное описание неопределенности в аналитических измерениях / пер. с англ. под ред. В.А. Слаева. - СПб.: ГП ВНИИП им. Д.И. Менделеева, 2000. - 126 с



Приложение А

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

«УТВЕРЖДАЮ»

Заведующий кафедрой

_________ _______________

подпись инициалы и фамилия

«___» _____________ 20__ г.

МЕТОДИКА РАСЧЕТА НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ МАССОВОЙ ДОЛИ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ В ГОРЧИЦЕ ПИЩЕВОЙ ПО СТБ 337.

Разработано

Студентка курса ф-та_____гр.___

«___» ___________20__ г.

Минск 2015

1 Назначение

Настоящий документ устанавливает методику расчёта неопределённости метода определения кислотности титрованием раствором гидроокиси натрия по ГОСТ 25555.0-82.

Методика разработана в соответствии с требованиями СТБ ИСО/МЭК 17025-2001 согласно "Руководства по выражению неопределённости".

2 Измерительная задача

Метод измерения: метод основан на титровании исследуемого раствора раствором гидроокиси натрия в присутствии индикатора фенолфталеина.

Используемое оборудование:

-весы лабораторные кл.т. 2 по ГОСТ 24104-80;

-гидроокись натрия по ГОСТ 4328-77 (ч.д.а.);

-фенолфталеин по ГОСТ 5850-72;

-химическая посуда по ГОСТ 1770, 10394, 21400, 20292.

3 Модель измерения

Выразим математически зависимость между выходной величиной Х и входными величинами.

Х=[(V· c · M) / m] · [V₀ / V₁] · 0.1,(1)

где М - молярная масса уксусной кислоты, г/мольМ(С₂H₄O₂)=60,05;

m - навеска анализируемой пробы, г;

V - объём раствора NaOH, израсходованный на титрование, см³;

с - концентрация раствора NaOH, моль/дм³,

с_NaOH = ,(2)

где Р - степень чистоты NaOH;

V₂ - объём колбы вместимостью 1000 см ³ для приготовления 0,0001 моль/см³ раствора NaOH, см³;

М_NaOH - молекулярная масса NaOH, г/моль;

m_NaOH - масса навески NaOH, г.

V₀ - объём, до которого доведена навеска, см³;

V₁ - объём фильтрата, взятого для титрования, см³.

Таким образом, формула расчёта кислотности имеет следующий вид:

X= ,(3)

Величины, входящие в модель измерения, являются источниками неопределенности. Источники неопределенности представлены на рисунке А1.

Рис.А.1 Источники неопределенности измерений кислотности горчицы

Все входные величины с указанием применяемых условные обозначений и единиц измерений, в которых они будут оцениваться, приведены в таблице А1.

ТаблицаА1

ВеличинаXi	Обозначение	Единицаизмерения
1 Объем титровального раствора гидроокиси натрия, израсходованныйнатитрование	V	см3
1.1 Погрешность калибровки	Vк.т.т.	см3
1.2 Поправка объема на температуру	Vt	см3
1.3 Погрешность мерной посуды	Vk	см3
2 Объём, до которого доведена навеска	V0	см3
2.1Поправка объема на температуру	V0t	см3
2.2 Погрешность мерной посуды	V0k	мл
3Объем фильтрата, взятого для титрования	V1	см3
3.1 Поправка объема на температуру	V1t	см3
3.2 Погрешность мерной посуды	V1k	мл
4 МассанавескиNaOH	mNaOH	г
4.1Погрешностьвесов	?m	г
5Молярнаямассауксуснойкислоты	М	г/моль
5.1Неопределенность молярной массы		г/моль
6Молярная концентрация титрованного раствора гидроокиси натрия	с	моль/дм3
6.1 Неопределенность молярной массы	МNaOH	г/моль
6.2 Степень чистоты гидроксила натрия	Р	-
7Повторяемость определения яблочного пюре	д	%

4 Результатыизмерения

Определить содержание титруемых кислот в пересчёте на уксусную кислоту по формуле (1).

Провести n наблюдений, по которым определить среднее арифметическое значение массовой доли титруемых кислот

, (4.1)

где n - количество независимых наблюдений.

5 Анализ входных величин

Входные величины и их неопределенности представлены в таблице А2

Таблица А 2

Входная величина	Составляющие неопределенности и их расчет
1	2
V
Vк.т.т	Тип оценивания неопределенности: В Вид распределения: равномерное Оцененное значение: Vк.т.т Избыточный объем титранта равен объему одной капли данной бюретки составляет 0,02 см3 Стандартная неопределённость: u(Vк.т.т.)= uсм3
Vt	Тип оценивания неопределенности: В Вид распределения: равномерное Оцененное значение: V=15 см3 Интервал, в котором находится значение входной величины - отклонение объема из-за колебаний температуры в пределах 20 ± 5 °C, определяется исходя из указанного диапазона температуры и коэффициента объемного расширения и имеет значение см3 Стандартная неопределенность:u(см3
Vk	Тип оценивания неопределенности: В Вид распределения: треугольное Оцененное значение: V=15 см3 Избыточный объем титранта равен объему одной капли данной бюретки составляет 0,02 см3. Стандартная неопределенность: 0,008 см3
Стандартная суммарная неопределенность объема титранта: u(V)===0,0164см3
V0
V0k	Тип неопределённости: В Вид распределения: треугольное Оценённое значение: V0=250 см3 Интервал, в котором находится значение входной величины: допустимое отклонение от номинальной вместимости для мерной колбы вместимостью 250 см3 по ГОСТ 1770 4-го класса точности равно ± 0,1 см3 Стандартная неопределённость: u1(V0k) = = 0,041cм3
V0t	Тип неопределённости: В Вид распределения: прямоугольное Оценённое значение: V0=250 см3 Интервал, в котором находится значение входной величины: посуда калибрована при температуре 20°С, когда в лаборатории температура колеблется 20 ± 5 °С, то неопределённость, вызванную этим эффектом, можно вычислить исходя из указанного диапазона температур и коэффициента объемного расширения, равногоa= 2,1 · 10-4 °С-1 Стандартная неопределённость: u2(V0t) == = 0,152 см3
Стандартная суммарная неопределенность объема подготовленной пробы: см3
V1
V1t	Тип неопределённости: В Вид распределения: прямоугольное Оценённое значение: V0=20 см3 Интервал, в котором находится значение входной величины: посуда калибрована при температуре 20°С, когда в лаборатории температура колеблется 20 ± 5 °С, то неопределённость, вызванную этим эффектом, можно вычислить исходя из указанного диапазона температур и коэффициент объемного расширения а, равного: a= 2,1 · 10-4 °С-1и имеет значение см3 Стандартная неопределённость: u(V1t)=см3
V1k	Тип неопределённости: В Вид распределения: треугольное Оценённое значение: V0=250 см3 Интервал, в котором находится значение входной величины: допустимое отклонение от номинальной вместимости для пипетки градуированной 25 см3 по ГОСТ 29169-911-го класса точности равно ± 0,03 см3. Стандартная неопределённость: см3
Стандартная суммарная неопределенность объема фильтрата: см3
m	Тип неопределённости: В Вид распределения: прямоугольное Оценённое значение: m Интервал, в котором находится значение входной величины: предел допускаемой погрешности весов XB-HW, по данным производителя составляет г. Стандартная неопределённость: u(m)=г
Mr(C2H4O2)	г/моль г/моль Стандартная неопределённость:
c
Mr(NaOH)	u(Na) = 0,0000012 г/моль u(O) = 0,00017 г/моль u(H) = 0,000040 г/моль u()== 0,00017 г/моль
P	Тип оценивания неопределенности: В Вид распределения: прямоугольное Оцененное значение: Р
Стандартная суммарная неопределенностьмолярной концентрации титрованного раствора гидроокиси натрия:
	Тип оценивания неопределенности: А Вид распределения: нормальное Оцененное значение: Стандартная неопределенность:

6 Корреляция входных величин

Входные величины некоррелированные.

7 Суммарная неопределенность

Суммарная стандартная неопределенность кислотности яблочного пюре рас-

считывается с учетом коэффициентов чувствительности, представляющих собой частные производные выходной величины от входной:

C_V ==

C_C= =

C_M= =

C_V0 = =

C_m= =)

C_V1 = =



U_c(X) = =0,115 %

8 Расширенная неопределенность

Расширенную неопределенность Uрассчитывают путем умножения суммарной стандартной неопределенности кислотностиu_c(X) на коэффициент охватаk, равный 2 в предположении нормального распределения с вероятностью охвата 0,95:

9 Полный результат измерения

Полный результат измерения кислотности записывается в следующем виде:, где цифра, следующая за знаком, является расширенной неопределенностью, рассчитанной при коэффициенте охватаk = 2 и вероятности охвата 0,95.

10 Бюджет неопределенности

Бюджет неопределенности представлен в таблице А3

Таблица А3 - Бюджет неопределенности

Наименование величины	Обозначение величины	Единица измерения	Значение величины	Стандартная неопределенность	Относительная стандартная неопределенность	Процентный вклад, %
Объем титрованного раствора гидроокиси натрия, израсходованный на титрование	V	см3	V	u(V)
Молярная концентрация титрованного раствора гидроокиси натрия	с	моль/дм3	с	u(c)
Молярная масса уксусной кислоты	M	г/моль	M	u(M)
Масса навески	m	г	m	u(m)
Объем, до которого доведена навеска	V0	см3	V0	u(V0)
Объем фильтрата, взятого для титрования	V1	см3	V1	u(V1)
Повторяемость	д	%		0.015

Размещено на Allbest.ru

...