UDK: 54+66+502/504
ISSN 1840-054X
G L A S N I K
HEMIČARA, TEHNOLOGA I EKOLOGA
REPUBLIKE SRPSKE
3
BANJA LUKA
BOSNA I HERCEGOVINA
JUNI, 2010
UDK: 54+66+502/504
ISSN 1840-054X
G L A S N I K
HEMIČARA, TEHNOLOGA I EKOLOGA
REPUBLIKE SRPSKE
3
BANJA LUKA
BOSNA I HERCEGOVINA
JUNI, 2010
Izdavači: Tehnološki fakultet Banja Luka
Društvo hemičara i tehnologa Republike Srpske
Za izdavača
Prof. Dr Miloš Sorak - dekan
Glavni i odgovorni urednik – Editor
Zoran Kukrić
Sekretar - Secretary
Jovanka Berberović
Uređivački odbor – Members of the Editorial Board
Prof. Dr Jelena Penavin- Škundrić , Prof. Dr Nedjeljko Čegar, Prof. Dr Miroslav Grubačić ,
Prof. Dr Zora Popović , Prof. Dr Mihajlo Ristić, Prof. Dr Milorad Maksimović,
Prof. Dr Miloš Šolaja
Međunarodni izdavački savjet –International Editorial Concil
Prof. Dr Radana Đuđić (Univerzitet u Banjaluci, Banjaluka) , Prof. Dr Sonja Đilas (Univerzitet u
Novom Sadu, Novi Sad), Prof. Dr Todor Vasiljević (Victoria University, Melburn, Australia) Doc.
Dr Simona Jevšnik (Maribor) , Prof. Dr Mithad Jašić (Univerzitet u Tuzli, Tuzla),
Prof. Dr Miodrag Lazić (Univerzitet u Nišu, Leskovac)
Tiraž
150 primjeraka
Adresa redakcije – Editorial Office
Tehnološki fakultet
Ul.Vojvode Stepe Stepanovića 73
51 000 Banja Luka
e-mail: [email protected]
Sadržaj
Simona Jevšnik, Zoran Stjepanovič, Andreja Rudolf,
Istraživanje povezanosti svojstava savijanja i smičnih svojstava te sposobnosti
oblikovanja s parametrima drapiranja tkanina
D. V. Tošković , M. B. Rajković, M. Sudar
Određivanje formalnog redoks potencijala para Mn(III)/Mn(II) u sirćetnoj kiselini
Vladimir M. Tomović, Ljiljana S. Petrović, Natalija R. Džinić
Uticaj ubrzanog hlađenja polutki svinja i ranijeg otkoštavanja post-mortem na
boju M. semimembranosus
A.Davidović, A.Savić
Use of biosensors in the food industry
M.Cacan, S.Islamović, B.Galić, S.Gojak, A.Okerić, Ž.Karlović
Uticaj ultrazvuka na jodiranje acetona
1
19
25
33
39
Glasnik hemičara,tehnologa i ekologa Republike Srpske, 3 (2010) 1-17
Istraživanje povezanosti svojstava savijanja i smičnih svojstava te sposobnosti
oblikovanja s parametrima drapiranja tkanina
ISSN 1840-054X
UDK: 677.1/.5+677.027
Originalni naučni rad
1
2
2
Simona Jevšnik , Zoran Stjepanovič , Andreja Rudolf ,
1
2
Visoka šola za dizajn, Ljubljana, Slovenija, Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo,Maribor,
Slovenija
Sažetak
Drapiranje je trodimenzionalna pojava koja nastaje kad se tkanina zbog svoje mase preoblikuje u nabore,
pričem dolazi do velikih pomaka te malih deformacija uzrokovanih istezanjem, smicanjem i savijanjem. U
realnoj okolini ova se pojava najčešće povezuje s padom odnosno podatnosti odjeće, što je jedan od bitnih
elemenata estetike i izgleda odjeće. Drapiranje se objektivno vrednuje parametrima kao što su koeficijent
drapiranja, broj nabora, dubina nabora, razdioba nabora i sl. Cilj rada bio je istražiti odnos između
parametara svojstava savijanja i smicanja vunenih tkanina, koji su vrednovani FAST i KES FB mjernim
sustavima, i parametara drapiranja kao što su koeficijent drapiranja i broj nabora. Također je analiziran
odnos sposobnosti oblikovanja tkanine, koja predstavlja mjerilo preoblikovanja iz dvodimenzionalnog
oblika tkanine u trodimenzionalani oblik odjeće. Analiza rezultata pokazuje da s povećanjem vrijednosti
svojstava savijanja rastu vrijednosti koeficijenta drapiranja, bez obzira na način određivanja pojedinog
parametra i vrstu primijenjene mjerne naprave. Odnos analiziranih svojstava savijanja i smicanja te
sposobnosti oblikovanja na koeficijent drapiranja i broj nabora vrednuje se Pearsonovim koeficijentom
korelacije, potvrđenog t-testom. Iz statističke analize koeficijenta drapiranja i broja nabora sa svojstvima
savijanja utvrđenim pomoću FAST mjernog sustava, vidljiva je srednje pozitivna povezanost za koeficijent
drapiranja, a negativna za broj nabora. Povezanost smične krutosti je pozitivna sa svim analiziranim
parametrima drapiranja. Također je dobiveno da je vrijednost koeficijenta drapiranja značajno povezana s
vrijednostima svih analiziranih svojstava utvrđenih KES-FB mjernim sustavom. Izračunima sposobnosti
oblikovanja po FAST metodi i Niwa nije uočena povezanost s koeficijentom drapiranja. Također je
utvrđeno da kombinirani parametri svojstava savijanja različitih površinskih masa nemaju direktan utjecaj
na analizirane parametre drapiranja vunenih tkanina.
Ključne riječi: svojstva savijanja, smična svojstva, sposobost oblikovanja, parametri drapiranja
SUMMARY
Study of Correlation between Bending and Shearing Properties and Shaping Ability with
Parameters of Fabric Drape
Drape is a three-dimensional appearance when a fabric is due to its mass formed into folds and in which
shifts occur and small stretching, shearing and bending deformations. In a real environment this
appearance is mostly related to the drape and fit of the garment, which is one of the essential elements of
garment aesthetics and appearance. Draping is objectively evaluated with the parameters such as draping
coefficient, number of folds, fold depth, fold distribution and the like. The aim of the investigation is to
analyze the relationship between the parameters of bending and shearing properties of wool fabrics. They
were evaluated by the FAST and KES FB measuring systems as draping parameters such as draping
coefficient and number of folds. The relationship of the fabric shaping ability was also analyzed, which
represents a measure of fabric shaping process from a two-dimensional plane into a three-dimensional
garment shape. The analysis of the results shows that with increasing values of bending properties the
values of draping coefficients rise, regardless of the way how an individual parameter is determined, i.e. of
the type of the measuring instrument used. The correlation between the analyzed bending and shearing
properties and the shaping ability, draping coefficient and number of folds is evaluated by means of
Pearson's correlation coefficient confirmed by the t-test. The statistical analysis of the draping coefficient
and number of folds with bending properties determined by the FAST measuring system indicates that the
correlation is positive for the draping coefficient, and negative for the number of folds. The correlation of
shearing rigidity is positive with all analyzed draping parameters. The subsequent results show that the
value of draping coefficient is highly related to the values of all analyzed properties determined by means
of the KES-FB measuring system. Shaping abilities according to the FAST method and Niwa calculations
show that in both cases no correlation with the draping coefficient was recognized. It was also found out
1
S.Jevšnik, Z.Stjepanovič, A.Rudolf: Istraživanje povezanosti svojstava savijanja...
that parameters of bending properties combined with surface mass do not show any direct effect on the
analyzed parameters of draping wool cloths.
Key words: bending and shearing properties, shaping ability, draping parameters
Uvod
Kako je tkanina osnovna komponenta odjeće, može se ustvrditi da konačan izgled gotovog odjevnog
predmeta ovisi o njenim mehaničkim i fizikalnim svojstvima. Kad se tkanina zbog svoje vlastite mase
izvjesi, može se govoriti o pojavi drapiranja, koja se pokazala kao značajni čimbenik kod ocjenjivanja pada
odnosno podatnosti odjeće i drugih tekstilnih predmeta. Svaka tkanina ima drugačiji pad, pričem se
tkanina oblikuje u nabore koji zauzimaju složen trodimenzionalni oblik [1].
Razumijevanje korelacija između svojstava tkanina i parametara koji opisuju pojavu drapiranja, značajno je
za proizvođače tkanina i odjeće te za stručnjake iz područja razvoja CAD programskih sustava za
prikazivanje i simulaciju odjeće. Realnu virtualnu sliku odjeće moguće je dobiti ako takvi sustavi imaju
odgovarajuće podatke za opis tkanina, tj. podatke o njihovim mehaničkim svojstvima. Samo se na taj način
može realno prikazati pojava drapiranja, koja je jedan od značajnih elemenata estetskog virtualnog
prikazivanja odjeće. Budući da na drapiranje te je zbog toga teoretsko predviđanje odnosno prikazivanje te
pojave veoma složeno, stoga je od velike važnosti poznavati utjecajne faktore, među kojima su gustoća i
finoća niti, konstrukcija tkanina te način završne dorade [1-4].
U posljednjih nekoliko godina provedena su mnoga istraživanja pojave drapiranja. U početku se drapiranje
tkanina vrednovalo subjektivno, tj. uz pomoć stručnjaka, gdje su bile vrednovane samo estetske
karakteristike kao što su punoća pada, ljepota izgleda, i sl. Subjektivno vrednovanje bilo je izvedeno
opisno na osnovi osjetila i uz pomoć vizualnog opažanja, tj. opažanja tkanine kad je ovješena. Sredinom
prošlog stoljeća počeo je razvoj objektivnog vrednovanja drapiranja tkanina, kada je razvijena mjerna
naprava tzv. Cantilever, za kvantnu metodu vrednovanja drapiranja. Istraživanja povezanosti između
subjektivnog i objektivnog vrednovanja drapiranja ukazuju da kod subjektivnog vrednovanja drapiranje
previše ovisi o individualnom ljudskom opažanju te o modnim trendovima [5-8].
Drapiranje tkanina
Drapiranje se može razmatrati sa dva gledišta: kao dvodimenzionalnu i kao trodimenzionalnu pojavu.
Dvodimenzionalno znači da se tkanina savija zbog vlastite mase, u smjeru osnove i u smjeru potke, dok
trodimenzionalno drapiranje predstavlja deformaciju tkanine zbog vlastite mase u nabore u prostoru.
Godina 1930., kad je Pierce F.T. [5] razvio napravu za dvodimenzionalno vrednovanje drapiranja, bilježi
se kao početak objektivnog drapiranja. O trodimenzionalnom vrednovanju drapiranja može se govoriti od
1950. godine, kada je razvijena prva mjerna naprava Drapemeter F. R. L [9]. Kasnije je Cusick G.E. [9,
10] razvio napravu za mjerenje drapiranja, koja radi na sličnom načelu, sl.1. Zbog toga su oba
znanstvenika dala značajan doprinos razvoju objektivnog vrednovanja trodimenzionalnog drapiranja.
Staklena ploča
Papir
Uzorak
Horizontalna
okrugla ploča
Svjetiljka
Pomična
okrugla ploča
Parabolično
ogledalo
Sl.1 Cusick Drapemeter – naprava za vrednovanje drapiranja
Metoda mjerenja trodimenzionalnog drapiranja temelji se na projekciji drapiranog uzorka. Naprava se
sastoji od staklene ploče, prozirne i horizontalne okrugle ploče, paraboličnog ogledala i svjetiljke. Ipod
uzorka smještena je svjetiljka koja šalje zrake do paraboličnoga ogledala na donjoj strani mjerne naprave.
Zrake koje se odbijaju od ogledala, padaju na tkaninu oblikujući sjenu drapirane tkanine. Sjena se projicira
najprije kroz prozirnu okruglu ploču, a zatim kroz staklenu ploču. Oblik sjene iscrta se na papir, koji leži na
stolu. Na osnovi mjerenja dobiveni su parametri za vrednovanje drapiranja: koeficijent drapiranja, broj i
jednakomjernost podjele nabora. Koeficijent drapiranja je obrađivan kao temeljni parametar drapiranja
tkanina. Interpretacija njegove vrijednosti povezana je s brojem i oblikom te raspodjelom nabora.
2
Glasnik hemičara,tehnologa i ekologa Republike Srpske, 3 (2010) 1-17
Ustanovljeno je da dvije sasvim različite tkanine mogu imati jednak koeficijent drapiranja, ali su oblici
drapirane tkanine i broj nabora sasvim različiti [1, 6, 9, 11, 12].
Kod ocjenjivanja odnosno vrednovanja parametara drapiranja, poznavanje utjecajnih faktora, koji oblikuju
nastalu pojavu, od posebnog je značenja. Razumijevanje drapiranja temelji se na poznavanju odnosa
između mehaničkih svojstava tkanina i estetskog izgleda drapirane tkanine. Za uspostavljanje takve veze
potrebno je u istraživanja uključiti sljedeća područja [1, 13-15]:
objektivno vrednovanje parametara drapiranja kao što su: koeficijent drapiranja, broj nabora, dubina
nabora te jednakomjernost nabora sa napravom za mjerenje drapiranja,
subjektivno vrednovanje drapiranja od eksperta, gdje su potrebne ljudske vještine i iskustva,
objektivno mjerenje mehaničkih i fizikalnih svojstava pomoću KES-FB te FAST mjernih sustava.
Utjecaj mehaničkih svojstava na drapiranje
Tekstilni materijali su u procesu izrade, odnosno prerade, kao i kasnije tijekom upotrebe izloženi različitim
opterećenjima, koja su klasificirana kao: vlačna, tlačna, smična, savijanja i torzijska. Svako pojedinačno
opterećenje ima specifičnu važnost kod proučavanja ponašanja tkanina kao i kod predviđanja oblika
izrađenog odjevnog predmeta [7, 12].
Hu J. i Chan Y.F. [17] su istraživali odnos između mehaničkih svojstava i drapiranja tkanine te su utvrdili
da on ovisi o upotrijebljenim metodama ispitivanja. Prema rezultatima dobivenim KES-FB mjernim
sustavom postavljen je sljedeći redoslijed utjecajnosti parametara na drapiranje: svojstva savijanja vlačna svojstva smična svojstva površinska masa tkanine površinska struktura tkanine kompresijska svojstva.
Collier R. i Collier B.J. [4] u jednom od svojih radova predstavili su mjerenja šest mehaničkih parametara:
krutost savijanja, histereza momenta savijanja, smična krutost, histereza smične sile kod 0,5°, histereza
smične sile kod 5,0° i koeficijent drapiranja. Iz dobivenih rezultata vidljivo je da tkanine s nižim
koeficijentom drapiranja imaju i niži otpor na savijanje i smicanje. Za definiranje omjera između koeficijenta
drapiranja i parametara mehaničkih svojstava koristili su tzv. stepwise multiplu regresijsku analizu. Važan
doprinos njihovih istraživanja u objavljenom članku je zaključak, da je histereza smične sile u većoj
korelaciji s koeficijentom drapiranja nego smična krutost.
Povezanost koeficijenta drapiranja i mehaničkih svojstva tkanine mjerenima KES-FB sustavom, istraživali
sui znanstvenici Marooka H. i Niwa M. [14]. Statističkom analizom utvrdili su da glavni utjecaj na
koeficijent drapiranja imaju površinska masa tkanine i krutost savijanja, te da se koeficijent drapiranja
tkanine može vrlo točno predvidjeti, ako se kod proučavanja krutosti savijanja uzmu u obzir anizotropna
svojstva tkanine.
Utjecaj strukture tkanine i njenih mehaničkih svojstava na drapiranje istraživali su Jeong Y.J. i Phillips
D.G. [17]. Rezultati su pokazali da na drapiranje tkanine vrlo velik utjecaj ima prekrivni faktor, koji se
neposredno odražava preko krutosti savijanja tkanine. Od konstrukcijskih parametara tkanine najveći
utjecaj na drapiranje tkanine ima vrsta veza, kojom je uvjetovano međusobno djelovanje niti u tkanini.
U istraživanju Hearla J.W.S. i Amirbayata J. [18] dobiveno je da je odnos između koeficijenta drapiranja i
mehaničkih svojstava vrlo složen i zahtijeva sveobuhvatna i detaljna istraživanja. Istaknuli su da uz
svojstva savijanja valja primjenjivati brojne konstante elastičnosti, jer se tkanine zbog anizotropnih
svojstava ponašaju nelinearno.
Niwa M. i Seto F. [19] ovisnost koeficijenta drapiranja i mehaničkih svojstava tkanina povezuju s
histerezama savijanja i smicanja. Primjenjivali su mehaničke parametre u kombinaciji s površinskom
masom:
3
B
,
W
3
2 HB
,
W
3
G
i
W
3
2 HG
koje su opisali kao nezavisne varijable. Izračun koeficijenta
W
drapiranja opisan je prema sljedećem izrazu (1) [25]:
K d = b0 + b1 3
B
2 HB
G
2 HG
+ b2 3
+ b3 3
+ b4 3
W
W
W
W
(1)
-4
Gdje su b1, b2, R- konstante, B - krutost savijanja tkanine [10 Nm], 2HB - histereza momenata savijanja
-2
-1
tkanine [10 N], G - smična krutost tkanine [N/m°], 2HG - histereza smične sile tkanine [Nm ], W 2
površinska masa tkanine [g/m ].
Vizualizacija kompleksnih trodimenzionalnih oblika odjeće postala sve je više sastavni dio modernih
inženjerskih tekstilnih tehnologija. Ova suvremena računalno poduprta tehnologija u svijetu je vrlo prisutna
u procesima planiranja izrade novih proizvoda, ali i u područjima prodaje (on-line i konvencionalne) kod
proizvođača. Realna vizualizacija odjeće moguća je samo sa integracijom mehaničkih modela tkanina u
računalne algoritme. Simulacija pojava drapiranja izvodi se upotrebom različitih numeričkih metoda kao što
su metode konačnih elemenata i metode konačnih razlika [2, 4, 7, 21]. S obzirom na to da na drapiranje
3
S.Jevšnik, Z.Stjepanovič, A.Rudolf: Istraživanje povezanosti svojstava savijanja...
tkanina utječe mnogo čimbenika, teoretsko predviđanje drapiranja vrlo je složeno. Zbog toga je važno
odrediti one čimbenike, koji imaju dominantnu ulogu kod drapiranja tkanina.
Cilj ovog rada je istražiti utjecaj parametara svojstava savijanja i smicanja vunenih tkanina na parametre
drapiranja koji predstavljaju mjerilo trodimenzionalnog oblikovanja tkanine. Također je analizirana
sposobnosti oblikovanja, koja predstavlja mjerilo preoblikovanja iz dvodimenzionalnog oblika tkanine u
trodimenzionalni oblik odjeće. Odnos između svojstava savijanja, smičnih svojstava i parametara
drapiranja tkanina vrednovan je Pearsonovim koeficijentom korelacije potvrđenog t-testom.
Eksperimentalni dio
Istraživanje se odnosi na određivanje povezanosti mehaničkih svojstava tkanina, tj. parametara svojstava
savijanja i smičnih svojstava tkanina u području nižih opterećenja na izračun sposobnosti oblikovanja te
kombinacije parametara svojstava savijanja različitih površinskih masa, prema parametrima drapiranja.
Ispitivani materijali
Analizirano je 56 vunenih tkanina za žensku gornju odjeću. Tkanine se međusobno razlikuju prema
površinskoj masi i konstrukcijskim parametrima, a izrađene su u 14 različitih vezova. Oznake veza prema
normi ISO 9354 [26], gustoća tkanine i finoća niti te površinska masa analiziranih tkanina prikazani su u
tab.1.
Tab.1 Karakteristike ispitivanih vunenih tkanina
Gustoća tkanine
-1
(br. niti cm )
osnova potka
14
12
9
9
9
8
11
10
10
10
10
9
9
8
12
10
10
8
40
30
28
30
25
30
30
30
25
25
34
30
32
30
9
8
15
15
15
15
16
16
15
15
22
22
9
9
9
9
9
8
10
8
15
15
9
8
Finoća niti
(tex)
osnova potka
5
15
183
183
127
127
123
123
122
122
127
127
127
127
129
129
127
127
29
39
37
25
37
24
30
30
33
33
31
31
31
31
127
127
97
97
97
97
76
76
97
97
32
32
127
127
127
127
127
127
127
127
97
97
127
127
273,58
342,7
328,5
262,3
230,41
285,65
319,26
280,52
33,76
210,10
213,06
208,71
230,50
170,32
221,66
218,27
337,60
250,66
252,22
211,37
254,62
169,97
275,60
260,80
344,30
306,30
252,50
330,00
V28
28
22
27
27
164,34
V29
V30
V31
V32
V33
V34
28
28
28
34
12
18
28
22
22
28
10
9
32
27
27
34
86
63
21
27
27
26
95
114
166,82
162,50
173,83
184,68
218,95
229,95
Oznaka Prikaz
veznih
Oznaka veza
uzorka točaka veza
V1
V2
V2
V3
V4
V5
V6
V7
V8
V9
V10
V11
V12
V13
V14
V15
V16
V17
V18
V19
V20
V21
V22
V23
V24
V25
V26
V27
20-02 02-01-01
10-01 01-01-00
Površinska masa
-2
(gm )
4
Glasnik hemičara,tehnologa i ekologa Republike Srpske, 3 (2010) 1-17
V35
V36
V37
V38
V39
V40
V41
V42
V44
21-01 02-01-01
20-03 01 01 02-01-02
20-05 01 01 03-01-02
V45
26
26
35
32
36
50
50
50
24
22
25
26
24
24
24
24
37
32
28
30
37
35
35
35
37
32
28
25
37
35
35
35
229,75
165,55
173,27
168,42
288,19
284,42
285,75
277,53
45
30
33
33
274,19
45
30
33
33
283,36
V46
20-02 01-01-02
20
18
62
62
223,49
V47
20-02 02-01-03
36
31
31
31
217,43
V48
21-02 01-01-02
3-stopi
sastavljeni
keper vez veličine
12/12, sastavljen od
20-06 06-01-09 (2x) i
20-03 01 02 03 01 0201-09 (1x)
Cirkas, lomljen po 2.
raportu veličine 12/4
35
30
24
24
167,77
27
24
41
41
223,20
27
24
41
41
224,40
27
24
41
41
224,80
9
7
179
179
330,80
V53
20-02 02 02 05-01-06
30
25
35
35
212,38
V54
20-05 01 01 03-01-09
50
30
33
33
270,3
V55
20-02 01 01 01 02 0330
01-07
25
35
35
221,36
V56
21-02 02-01-01 02 03
10
87
106
239,8
V49
V50
V52
V51
12
Model istraživanja
Istraživanje se odnosi na proučavanje odnosa između mehaničkih svojstava tj. smičnih svojstava i
svojstava savijanja i parametara drapiranja vunenih tkanina, koja su određena FAST i KES-FB AUTO
mjernim sustavima. Koeficijent drapiranja i broj nabora, kao parametra drapiranja određeni na napravi za
mjerenje drapiranja Cusick Drapemeter [23]. Nadalje, istraživan je odnos između sposobnosti oblikovanja,
koja je definirana kao sposobnost preoblikovanja tkanine iz dvodimenzionalnog u trodimenzionalni oblik
odjevnog predmeta, i parametara drapiranja. Sva mjerenja izvedena su na kondicioniranim uzorcima pri
20° ±2°C i 65% ± 2% relativne vlažnosti, odnosno u standarnim uvjetima ispitivanja. Sposobnost
oblikovanja određena je na dva načina: prema FAST metodi i izračunu prema Niwa M. i sur. [24, 25].
Parametar sposobnosti oblikovanja koji je izračunat prema Niwa M. i sur. označen je s indeksom Niwa.
Nakon toga je slijedila analiza korelacijske povezanosti na osnovi Pearsonovog koeficijenta između
pojedinih parametara, koja je bila i statistički potvrđena t testom. Model istraživanja prikazan je na sl.2.
5
S.Jevšnik, Z.Stjepanovič, A.Rudolf: Istraživanje povezanosti svojstava savijanja...
PARAMETRI MEHANIČKIH
SVOJSTAVA
PARAMETRI DRAPIRANJA
KES-FB AUTO
Krutost savijanja
Histereza momenta savijanja
Smična krutost
Histereza smične sile kod ± 0,5°
Histereza smične sile kod ± 5,0°
CUSICK DRAPE
METER
STUDIJ ODNOSA
Statističke metode
FAST
Koeficijent drapiranja
Broj nabora
Krutost savijanja
Smična krutost
Sposobnost oblikovanja
FAST metoda
Izračun prema Niwa M. i sur.
Sl.2 Model istraživanja
Određivanje parametara drapiranja
Cusickov Drapemeter je naprava za mjerenje parametara drapiranja. Rad mjerne naprave temelji se na
načelu projekcije deformiranog uzorka u obliku kruga, promjera 300 mm, s točno označenim središtem te
smjerom osnove i potke. Mjerna naprava sastoji se od dviju komponenata, a to su Cusickov Drapemeter s
videokamerom i programska oprema, nazvana Drape Analyzer, sl.3 [23].
R2
r1
R1
Sp
Parametri drapiranja
3D SIMULACIJA
a)
b)
Sl.3. Parametri drapiranja dobiveni Cusickovim Drapemeterom: a) uzorak drapirane tkanine,
parametri drapiranja vrednovani programom Drape Analyzer
Parametrima drapiranja vrednovan je oblik drapiranog uzorka, koji je dat na osnovi sljedećih parametara
[24]:
- koeficijenta drapiranja KD - definira se kao kvocijent između površine pravokutne projekcije drapiranog
uzorka u horizontalnom položaju i nedeformiranom površinom uzorka, sl. a i b, jednadžba (2).
KD =
S p − πR12
πR22 − πR12
(2)
2
gdje je: Sp – površina pravokutne projekcije drapirane površine uzorka [mm ], R1 - polumjer horizontalne
ploče [mm], R2 – polumjer nedeformirane površine uzorka [mm];
- broja nabora NG na uzorku, sl.3a
6
Glasnik hemičara,tehnologa i ekologa Republike Srpske, 3 (2010) 1-17
Određivanje smičnih svojstava i svojstava savijanja
Određivanje parametara svojstava savijanja i smicanja izvedeno je FAST i KES-FB AUTO mjernim
sustavima. Za oba sustava karakteristično je određivanje mehaničkih svojstava u području nižih
opterećenja, ali uz različita načela s obzirom na način opterećenja uzoraka [26, 27].
Određivanje parametara svojstava savijanja pomoću FAST 2 mjerne naprave temelji se na mjerenju
duljine savinutog dijela tkanine c kad se tkanina savine preko ruba zbog vlastite mase i izražena je u mm.
Nadalje se na osnovi srednjih vrijednosti šest mjerenja (3 u smjeru osnove i 3 u smjeru potke) duljine
savinutog dijela tkanine izračunava krutost savijanja B prema izrazu, a izražena je u µNm, jednadžba (3)
[26]:
3
B = w ⋅ c ⋅ 9.81 ⋅ 10
−6
(3)
-2
gdje je w - površinska masatkanine (gm ).
Parametri svojstava savijanja određeni KES-FB2 mjernom napravom određuju se na osnovi dobivene
2
histerezne krivulje, koja je vrednovana parametrima krutosti savijanja B. Ona je izražena u cNcm/cm i
opisana sa omjerom između momenta savijanja ∆M na jedinicu duljine, izražen u cNcm/cm i zakrivljenošću
-1
-1
uzorka K u cm kod promjene zakrivljenosti ∆K između 0,5 i 1,5 cm . Značajan parametar je i histereza
momenta savijanja 2HB, izražena u cN/cm, koja predstavlja energiju potrebnu za stvarno savijanje uzorka na
duljini od 1 cm [26].
Kombinacija parametara svojstava savijanja, dobivenih KES-FB mjernim sustavom uzoraka tkanine s
površinskom masom, koji utječu na oblik tkanine kada tkanina visi zbog vlastite mase, prikazani su u tab.2
[26].
Tab.2 Kombinacije parametara svojstava savijanja i površinske mase povezane s oblikom ovješene
tkanine zbog vlastite mase prema Niwa M. [27]
Oznaka
Karakteristika svojstva
BW
Omjer krutosti savijanja i
površinske mase
2 HB W
Omjer histereze momenta
savijanja s površinskom
masom
3
BW
Treći korijen omjera krutosti
savijanja i površinske mase
2 HB W
Kvadratni korijen omjera
histereze momenta
savijanja i površinske mase
Značenje parametra
Parametar se povezuje s oblikom tkanine kada tkanina visi
zbog vlastite mase, viša vrijednost parametra rezultira
stabilnijim ovjesom tkanine
Parametar se povezuje sa promjenljivošću oblika tkanine
kad tkanina visi zbog vlastite mase, viša vrijednost
parametra rezultira manje stabilnim ovjesom tkanine
Parametar opisuje duljinu ovjesa tkanine kada tkanina visi
zbog vlastite mase, odgovara duljini savinutog dijela tkanine,
kada se ona savine zbog vlastite mase kod jednakog kuta,
više vrijednosti znače, da se tkanina teže savine te da su
njezini koeficijenti drapiranja viši
Vrijednost parametra je povezana s nestabilnošću oblika
histereze momenta savijanja, kad tkanina visi zbog vlastite
mase, ako je parametar veći, oblik drapiranja je manje
stabilan i lošijeg je izgleda tijekom uporabe odjeće
Određivanje smičnih svojstava tkanina pomoću FAST mjernog sustava odnosi se na smičnu krutost G,
koja je izražena u cN na širinu uzorka od 1 cm. Smična krutost je posljedica smične deformacije tkanine te
se izračunava iz parametra istezanja EB5, koji je određen na uzorcima iskrojenima pod kutom 45° u
odnosu na smjer osnovinih i potkinih niti kod opterećenja 4,9 cN prema izrazu (4) [27].
123
G=
(4)
EB5
Parametri smičnih svojstava, koji su određeni KES-FB1 mjernom napravom, dobiveni su iz histereze
smične sile. Histereza je opisana smičnom krutošću G i izražena u cN/cm° te histerezama smične sile
2HG i 2HG5. Posljednji parametar je određen kod smičnog kuta ± 0,5° i ± 5,0° te je izražen u cN/cm [27].
Određivanje sposobnosti oblikovanja
Sposobnost oblikovanja tkanine definirana je kao sposobnost preoblikovanja tkanine iz dvodimenzionalne
ravnine u jednostavan ili kompleksan trodimenzionalni oblik odjevnog predmeta. Analiza dobivenih
izračunatih vrijednosti sposobnosti oblikovanja odnosi se na povezanost s parametrima trodimenzionalnog
drapiranja. Takvo proučavanje daje informaciju o povezanosti između preoblikovanja tkanine u odjevni
7
S.Jevšnik, Z.Stjepanovič, A.Rudolf: Istraživanje povezanosti svojstava savijanja...
predmet i ponašanjem tijekom drapiranja. Sposobnost oblikovanja FFAST određena je prema FAST metodi
za smjer osnove i potke temeljem mjerenja istezanja te mjerenja krutosti savijanja B u µNm kod različitih
opterećenja, jednadžba (5) [27].
FFAST =
B ⋅ ε 50
49,035
(5)
2
Gdje je: FFAST - sposobnost oblikovanja odrežena po metodi FAST (mm ), ε50 - istezanje kod opterećenja
49, 035 cN.
S druge strane, sposobnost oblikovanja FNIWA izračunata je prema izrazu (6), kojeg su definirali Niwa i sur.
[28, 29]. Definicija se odnosi na odnos između rastezanja EMT, linearnosti LT i krutosti savijanja B te
smičnih svojstava, tj. smične krutosti G i visina histereze smične sile 2HG5 [26,27]. Izračun sposobnosti
oblikovanja FNIWA (u tekstu dat kao Niwa izračun sposobnosti oblikovanja) ima sljedeći oblik:
FNIWA =
EMT
G
⋅B⋅
Fm ⋅ LT
2HG 5
(6)
2
gdje je: FNIWA - sposobnost oblikovanja prema Niwa M. (mm ) i Fm - maksimalna sila istezanja (490 cN/cm).
Statistička analiza
Stupanj povezanosti između proučavanih mehaničkih svojstava i sposobnosti oblikovanja te kombinacije
svojstava savijanja s površinskom masom tkanine s parametrima drapiranja je definiran s Pearsonovim
koeficijentom korelacije, koji je dat prema izrazu (7) [28].
∑ (X
r=
n
i =1
i
)(
− X Yi − Y
)
(7)
(n − 1) ⋅ s x ⋅ s y
gdje su: Xi i Yi - i-ta vrijednost varijable X i Y (i = 1, R, n), X i Y - prosječna vrijednost varijable X i Y, sx i
sy - standardna devijacija varijable X i Y, n - broj primjera.
Vrijednosti Pearsonovog koeficijenta korelacije nalaze se između vrijednosti -1 i 1. U aplikativnom
istraživanju ovisnosti te primijenjenoj statistici skoro je nemoguće izračunati potpunu (funkcijsku) ovisnost 1 ili 1, jer na pojedinu zavisnu varijablu utječe teoretski više čimbenika. Određivanje značajnosti
Pearsonovoga koeficijenta korelacije r provjerava se t-testom, kod stupnja slobode df=N-2, tako da se
potvrdi da li se značajno razlikuje od vrijednosti 0 bez obzira na predznak prema izrazu (8), [28]:
t=r
( N − 2)
1 − r2
(8)
gdje je: N – broj mjerenja.
Rezultati i rasprava
Odnos svojstava savijanja i smičnih svojstava s koeficijentom drapiranja
Odnos vrijednosti svojstava krutosti savijanja i visine histereze momenta savijanja određen KES-FB2
AUTO i FAST-2 mjernim napravama i koeficijenta drapiranja prikazan je na sl.4 i 5.
0,500
0,700
0,600
0,400
0,500
0,350
0,300
0,400
0,250
0,300
0,200
0,150
0,200
0,100
0,100
0,050
0,000
Koeficijent drapiranja KD (-)
Krutost savijanja B (cNcm/cm 2)
0,450
0,000
1
3
5
7
9
11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57
Uzorci tkanina
B-1
B-2
KD
a)
8
Glasnik hemičara,tehnologa i ekologa Republike Srpske, 3 (2010) 1-17
0,700
0,600
0,200
0,500
0,150
0,400
0,300
0,100
0,200
Koeficijent drapiranja KD (-)
Histereza momenta savijanja 2HB
(cNcm/cm)
0,250
0,050
0,100
0,000
0,000
1
3
5
7
9
11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47
Uzorci tkanina
49 51 53 55 57
2HB-1
2HB-2
KD
b)
50,0
0,700
45,0
Krutost savijanja B ( µNm)
0,500
35,0
30,0
0,400
25,0
0,300
20,0
15,0
0,200
10,0
Koeficijent drapiranja KD (-)
0,600
40,0
0,100
5,0
0,0
0,000
1
3
5
7
9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57
Uzorci tkanina
B-1
B-2
KD
c)
Sl.4 Odnos svojstava savijanja i koeficijenta drapiranja: a) krutost savijanja B određen KES FB-2 AUTO
mjernim sustavom, b) visina histereze momenta savijanja 2HB određena KES-FB2 AUTO mjernim
sustavom, c) krutost savijanja B određen FAST-2 mjernim sustavom
Analiza rezultata pokazuje da s povećanjem vrijednosti svojstava savijanja rastu vrijednosti koeficijenta
drapiranja, bez obzira na način određivanja pojedinog parametra, tj. vrste primijenjene mjerne naprave.
Moglo se očekivati da će vrijednosti krutosti savijanja u smjeru osnove i potke određene FAST-2 mjernom
napravom dati bolje rezultate, zbog toga načina određivanja krutosti savijanja s tom napravom, odnosno
zbog toga što se određivanje krutosti savijanja temelji na određivanju slobodnog savinutog dijela tkanine,
kad se tkanina savije zbog vlastite mase do kuta 43º, međutim, koeficijent drapiranja je isto tako posljedica
pada tkanine zbog vlastite mase.
Nasuprot tome, svojstva savijanja određena KES-FB2 AUTO mjernom napravom ukazuju na sličnost
ponašanja prema koeficijentu drapiranja. S povećanjem vrijednosti koeficijenta drapiranja povećavaju se
vrijednosti krutosti savijanja B te vrijednosti visine histereze momenta savijanja 2HB, pritom također dolazi
do razlika, koje su rezultat različitih konstrukcijskih parametara tkanine, ponajviše veza i gustoće niti.
Vrijednosti smične krutosti i visine histereze smične sile u smjeru osnove i potke također su
određene KES-FB1 AUTO i FAST-3 mjernim napravama. Njihova je povezanost s koeficijentom
drapiranja prikazana na sl.5.
9
S.Jevšnik, Z.Stjepanovič, A.Rudolf: Istraživanje povezanosti svojstava savijanja...
0,700
0,500
1,50
0,400
0,300
1,00
0,200
0,50
Koeficijent drapiranja KD (-)
0,600
2,00
-1
-1
Smićna krutost G (N cm st )
2,50
0,100
0,00
0,000
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
27
29
31
33
35
37
39
41
43
45
47
Uzorci tkanina
49
G-1
51
53
G-2
55
KD
a)
0,700
2,000
0,500
1,500
0,400
0,300
1,000
0,200
0,500
Koeficijent drapiranja KD (-)
0,600
-1
Histereza smićne sile 2HG (cN cm )
2,500
0,100
0,000
0,000
1
3
5
7
9
11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57
Uzorci tkanina
2HG-1
2HG-2
KD
4,000
0,700
3,500
0,600
3,000
0,500
2,500
0,400
2,000
0,300
1,500
0,200
1,000
Koeficijent drapiranja KD (-)
Histereza smićne sile 2HG5 (cN cm -1 )
b)
0,100
0,500
0,000
0,000
1
3
5
7
9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57
Uzorci tkanina
2HG5-1
2HG5-2
KD
c)
10
Glasnik hemičara,tehnologa i ekologa Republike Srpske, 3 (2010) 1-17
60,0
0,700
-1
Smićna krutost G (Nm )
0,500
40,0
0,400
30,0
0,300
20,0
0,200
10,0
Koeficijent drapiranja KD (-)
0,600
50,0
0,100
0,0
0,000
1
3
5
7
9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57
Uzorci tkanina
G
KD
d)
Sl.5 Odnos smičnih svojstava i koeficijenta drapiranja određenih KES FB-1 AUTO mjernim sustavom: a)
smične krutosti G, b) histereze smične sile 2HG, c) histereze smične sile 2HG5 te d) smične krutost G
određena FAST-2 mjernim sustavom
Proučavanjem smičnih svojstava određenih KES-FB-1 AUTO mjernom napravom (smične krutosti G,
histerezom smične sile 2HG kod ±0,5° i histerezom smične sile 2HG5 kod ±5,0º), uočava se povećanje
vrijednosti u smjeru osnove i u smjeru potke kada se povećavaju vrijednosti koeficijenta drapiranja.
Vrijednosti histereze smične sile 2HG kod ±0,5° i vrijednosti histereze smične sile 2HG5 kod ±5,0º u oba
smjera istraživanja su slične, međutim, vrijednosti smične krutosti G su više u smjeru potke. Budući da su
smična svojstva posljedica unutrašnjeg trenja, do kojeg dolazi u samoj pređi pa se može zaključiti da su
analizirane tkanine sa stajališta konstrukcijskog sastava vrlo otporne na smičnu deformaciju, bez obzira na
smjer opterećivanja. Isti odnos je uočen u slučaju kad je smična krutost vrednovana FAST mjernom
napravom, bez obzira što se sustavi temelje na različitom načelu mjerenja. Iz dobivenih rezultata je vidljivo
da se vrijednosti smične krutosti povećavaju kada se povećava vrijednosti koeficijenta drapiranja.
Iz rezultata istraživanja možu se utvrditi odnos pojedinačnih parametara svojstava savijanja te
smičnih svojstava i parametara drapiranja, kao što su koeficijent drapiranja i broj nabora.
Rezultati su analizirani pomoću Pearsonovog koeficijenta korelacije r, koji je statistički potvrđen ttestom pri stupnju pouzdanosti α=0,05.
U tab.3 prikazani su dobiveni rezultati korelacija (Pearsonov koeficijent i vrijednost t-testa) krutosti
savijanja, smične krutosti, histereze momenta savijanja, histereze smične sile kod ± 0.5 i ± 5,0° dobivenih
KES-FB mjernim sustavom s koeficijentom drapiranja i brojem nabora.
Iz rezultata je vidljivo da je vrijednost koeficijenta drapiranja visoko povezana (u dobroj korelaciji) s
vrijednostima svih analiziranih svojstava utvrđenim pomoću KES-FB mjernog sustava. Najveću
povezanost s koeficioentom drapiranja imaju svojstva savijanja u smjeru potke, gdje je koeficijent
korelacije 0,705. Temu sledijo histereze smične sile kod ± 5,0° u smjeru osnove (r = 0,691) te potke (r =
0,682). Krutost savijanja i histereza savijanja u smjeru osnove imajo vrlo slično korelacijo do koeficienta
drapiranja, a histereza savijanja u smjeru potke ima nekoliku višju vrijednost (r = 0,686). Međutim, smična
krutost u smjeru osnove i potke, te histereza smične sile kod ± 5,0° u smjeru osnove imaju lošiju
korelaciju. Iz toga se može zakjučiti, da svojstva savijanja imaju veči utjecaj na koeficent drapiranja nego
smična svojstva. Na osnovu statističke analize je zaključeno, da je povezanost (korelacija) s koeficientom
drapiranja pri stupnju pouzdanosti α=0,05 statistički važna (značajna), osim pri smični krutosti u smjeru
osnove (tizr= 1,41) gdje je statistički neznačajna. Smična svojstva imaju nižu korelaciju s brojem nabora,
nego krutost savijanja i histereza momenta
savijanja
Iz rezultata je vidljivo da je vrijednost koeficijenta drapiranja visoko povezana (u dobroj korelaciji) s
vrijednostima svih analiziranih svojstava utvrđenim pomoću KES-FB mjernog sustava. Najveću
povezanost s koeficioentom drapiranja imaju svojstva savijanja u smjeru potke, gdje je koeficijent
korelacije 0,705. Temu sledijo histereze smične sile kod ± 5,0° u smjeru osnove (r = 0,691) te potke (r =
0,682). Krutost savijanja i histereza savijanja u smjeru osnove imajo vrlo slično korelacijo do koeficienta
drapiranja, a histereza savijanja u smjeru potke ima nekoliku višju vrijednost (r = 0,686). Međutim, smična
krutost u smjeru osnove i potke, te histereza smične sile kod ± 5,0° u smjeru osnove imaju lošiju
korelaciju.
11
S.Jevšnik, Z.Stjepanovič, A.Rudolf: Istraživanje povezanosti svojstava savijanja...
Tab.3 Korelacija (Pearsonov koeficijent r i t-test) ispitivanih mehaničkih parametara dobivenih KES-FB
sustavom s parametrima drapiranja
Parametri mehaničkih svojstava
Krutost savijanja
Histereza momenta savijanja
Smična krutost
Histereza smične sile kod ± 0,5°
Histereza smične sile kod ± 5,0°
Oznaka
parametra*
B-1
B-2
2HB-1
2HB-2
G-1
G-2
2HG-1
2HG-2
2HG5-1
2HG5-2
Parametri drapiranja
Koeficijent drapiranja
Broj nabora
KD
Ng
Koef. kor.
r
tizr
Signif
Koef. kor.
r
tizr
Signif
0,673
0,705
0,679
0,686
0,189
0,292
0,691
0,682
0,469
0,468
6,69
7,30
6,80
6,93
1,41
2,24
7,02
6,85
3,90
3,89
Da
Da
Da
Da
Ne
Da
Da
Da
Da
Da
-0,542
-0,553
-0,553
-0,565
0,111
0,170
-0,420
0,448
-0,121
0,429
4,74
4,88
4,88
5,03
0,82
1,27
3,40
3,68
0,90
3,49
Da
Da
Da
Da
Ne
Ne
Da
Da
Ne
Da
*
1-smjer osnove, 2-smjer potke
(ttab=2,00 pri stupnju pouzdanosti α=0,05)
Iz toga se može zakjučiti, da svojstva savijanja imaju veči utjecaj na koeficent drapiranja nego smična
svojstva. Na osnovu statističke analize je zaključeno, da je povezanost (korelacija) s koeficientom
drapiranja pri stupnju pouzdanosti α=0,05 statistički važna (značajna), osim pri smični krutosti u smjeru
osnove (tizr= 1,41) gdje je statistički neznačajna. Smična svojstva imaju nižju korelaciju s brojem nabora,
nego krutost savijanja i histereza momenta savijanja. Iz rezultata je nadalje vidljivo, da je koefcient
korelacije sa brojem nabora za svojstava savijanja statistički značajan, a za smična svojsta je značajan za
histerezo smične sile kod ± 0,5° u smjeru osnove i potke te za histerezo smične sile kod ± 5,0° u smjeru
potke. Preostala smična svojstava imaju statistiki neznačajno korelaciju sa brojem nabora. Zbog toga je
vidljivo da se samo iz određivanja smičnih i svojstava savijanja ne mogu donositi pouzdani zaključci o o
broju nabora.
Izvedena analiza korelacije (Pearsonov koeficijenta i t-test) krutosti savijanja i smične krutosti određenih
FAST mjernim sustavom s koeficijentom drapiranja i brojem nabora prikazana je u tab 4. Iz vrijednosti
Pearsonovoga koeficijenta korelacije između analiziranih parametara drapiranja (koeficijenta drapiranja i
broj nabora) sa svojstvima krutosti savijanja i smične krutosti utvrđenim pomoću FAST mjernog sustava,
vidljiva je relativno dobra korelacija, pozitivnog predznaka za krutosti savijanja u smjeru osnove i potke s
koeficijentom drapiranja, dok je korelacija s brojem nabora slične vrijednosti, ali negativnog predznaka.
Smična krutost ima niske vrijednosti korelacije s koeficijentom drapiranja i brojem nabora. Takvom
analizom se može zaključiti da su povezanosti (korelacija) svojstava svojstava i analiziranih parametara
drapiranja statistički značajne (α=0,05), dok je povezanost sa smičnom krutosti statistički neznačajna.
Tab.4 Korelacija (Pearsonov koeficijent r i t-test) svojstava savijanja i smičnih svojstava mjerenih FAST
sustavom s parametrima drapiranja
Parametri drapiranja
Koeficijent drapiranja
Broj nabora
Oznaka
Parametri mehaničkih svojstava
KD
Ng
Parametra*
Koef. kor.
Koef. kor.
tizr
Signif
tizr
Signif
r
r
B-1
0,538
4,64
Da
-0,454
3,74
Da
Krutost savijanja
B-2
0,599
5,50
Da
-0,437
3,57
Da
Smična krutost
G
0,260
1,98
Ne
0,148
1,10
Ne
*
broj koji označava: 1-smjer osnove, 2-smjer potke
(ttab=2,00 pri stupnju pouzdanosti α=0,05)
Odnos sposobnosti oblikovanja i koeficijenta drapiranja
Analiziran je odnos sposobnosti oblikovanja, koja predstavlja sposobnost preoblikovanja tkanine iz
dvodimenzionalne oblika u jednostavan ili kompleksan trodimenzionalni oblik s koeficijentom drapiranja,
koji je mjerilo trodimenzionalnog oblikovanja tkanine. Sposobnost oblikovanja vrednovana je prema FAST
metodi, koja je opisana pod točkom 3.2.2., izraz (5) te prema metodi Niwa M. i sur. koja je opisana pod
točkom 3.2.2., izraz (6). Dobiveni rezultati prikazani su na sl.6.
12
6,00
0,700
5,00
0,600
0,500
4,00
0,400
3,00
0,300
2,00
0,200
1,00
Koeficijent drapiranja KD (-)
2
Sposobnost oblikovanja F FAST (mm )
Glasnik hemičara,tehnologa i ekologa Republike Srpske, 3 (2010) 1-17
0,100
0,00
0,000
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57
Uzorci tkanina
F-1FAST
F-1
FAST
F-2
F-2FAST
FAST
KD
a)
0,700
0,600
1,00
0,500
0,80
0,400
0,60
0,300
0,40
0,200
0,20
Koeficijent drapiranja KD (-)
Sposobnost oblikovanja
2
F NIWA (mm )
1,20
0,100
0,00
0,000
1
3
5
7
9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55
Uzorci tkanina
F-1NIVA
NIWA
F-1
F-2NIVA
F-2
NIWA
KD
b)
Sl.6 Odnos sposobnosti oblikovanja i koeficijenta drapiranja: a) sposobnost oblikovanja FFAST prema FAST
metodi, b) sposobnost oblikovanja FNIWA prema Niwa izračunu
Sposobnost oblikovanja prema FAST metodi izračunata je na osnovi razlike istezanja tkanine pri
opterećenjima 19,6 i 4,9 cN, što je znatno veće opterećenje od onog koji nastaje pri istezanju tijekom
drapiranju, gdje se tkanina izvjesi pod utjecajem vlastite mase. Izračun sposobnosti oblikovanja prema
Niwi uključuje parametre mehaničkih svojstava dobivena KES-FB AUTO mjernim sustavom, kao što su:
istezanje EMT, linearnost LT, krutost savijanja B, smična krutost G i histereza smične sile 2HG5, ispitivane
pri većim opterećenjima nego što se pojavljaju pri drapiranju. Dobiveni rezultati odnosa sposobnosti
oblikovanja (FAST metodom i izračunu prema Niwa m i sur.) s koeficijentom drapiranja pokazuju da u oba
slučaja nema povezanosti s koeficijentom drapiranja i brojem nabora, odnosno. Što je najvjerojatnije
posljedica istezanja, smicanja i savijanja vunenih tkanina koje se pojavljuju u procesu drapiranja kao
posljedica utjecaja mase tkanine i njenih konstrukcijskih parametara.
Statistička analiza korelacije tih svojstava pomoću Pearsonovog koeficijenta prikazana je u tab.5.
13
S.Jevšnik, Z.Stjepanovič, A.Rudolf: Istraživanje povezanosti svojstava savijanja...
Tab.5 Korelacija (Pearsonov koeficijent r i t-test) sposobnosti oblikovanja s parametarima drapiranja
dobivenih izračunom prema Niwa M i sur te FAST metodom
Spospobnost oblikovanja
NIWA metoda
FAST metoda
Oznaka
Parametra*
FNIWA-1*
FNIWA-2*
*
FFAST-1
*
FFAST-2
Parametri drapiranja
Koeficient drapiranja
Broj nabora
KD
Ng
Koef. kor.
Koef. kor.
tizr
Signif
tizr
Signif
r
r
0,399
3,20
Da
-0,398
3,19
Da
0,393
3,14
Da
-0,384
3,06
Da
0,427
3,47
Da
-0,415
3,35
Da
0,443
3,63
Da
-0,430
3,50
Da
*
broj koji označava: 1-smjer osnove, 2-smjer potke
(ttab=2,00 pri stupnju pouzdanosti α=0,05)
Korelacija između sposobnosti oblikovanja i analiziranih parametara drapiranja je prema obje metode
niska. Kod koeficijenta drapiranja korelacija je pozitivna, dok je kod broja nabora negativna. Svi
Pearsonovi koeficijenti korelacije između sposobnosti oblikovanja vunenih tkanina su kod svih analiziranih
parametara drapiranja statistički značajni, osim koeficijenta korelacije za sposobnost oblikovanja prema
Niwa izračunu u smjeru potke, koji je statistički neznačajan (t=2,00).
Odnos kombiniranih svojstva savijanja s koeficijentom drapiranja
0,016
0,700
0,014
0,600
0,012
0,500
0,01
0,400
0,008
0,300
0,006
0,200
0,004
Koeficijent drapiranja KD (-)
Kombinacija parametara B/W
Rezultati analize odnosa kombiniranih parametara mehaničkih svojstava tkanina i površinske mase ( B/W
i 2HB/W)u smjeru osnove i potke, s koeficijentom drapiranja prikazani su na sl.7.
0,100
0,002
0
0,000
1
3
5
7
9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55
Uzorci tkanina
(B-1)/W
(B-2)/W
KD
0,007
0,700
0,006
0,600
0,005
0,500
0,004
0,400
0,003
0,300
0,002
0,200
0,001
0,100
0
Koeficijent drapiranja KD (-)
Kombinacija parametara 2HB/W
a)
0,000
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55
Uzorci tkanine
(2HB-1)/W
(2HB-2)/W
KD
b)
Sl.7 Odnos kombiniranih savojnih svojstva s koeficijentom drapiranja analiziranih tkanina:
a) B W , b) 2 HB W
14
Glasnik hemičara,tehnologa i ekologa Republike Srpske, 3 (2010) 1-17
Koeficijentom drapiranja KD opisuje se podatnost tkanine kao trodimenzionalnu pojavu. Parametar
BW
opisuje stabilnost i parametar 2 HB W opisuje nestabilnost oblika tkanine u ovješenom obliku, kada na
nju osim vlastite mase ne djeluje vanjska sila, a izražava se kao dvodimenzionalna pojava u smjeru
osnove i potke. Kod oba kombinirana parametra vrijednosti u smjeru osnove su više nego u smjeru potke,
sl.7. Iz rezultata odnosa može se vidjeti da analizirana kombinacija parametara B W i 2 HB W ne utječe
posredno na koeficijent drapiranja vunenih tkanina, odnosno s povećanjem vrijednosti koeficijenta
drapiranja vrijednosti promatranih parametara se ne povećavaju.
Istraživanja odnosa kombiniranih parametara
3
BW
i
2 HB W
za smjer osnove i potke s
koeficijentom drapiranja prikazana su na sl.8.
0,700
0,600
0,25
0,500
0,20
0,400
0,300
0,15
0,200
0,10
Koeficijent drapiranja KD (-)
Kombinacija parametara (B/W)1/3
0,30
0,100
0,05
0,000
1
3
5
7
9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55
3 B −1 W
(B-1)/W
Uzorci tkanina
3 B −2 W
(B-2)/W
KD
a)
0,09
0,700
0,08
Koeficijent drapiranja KD (-)
0,600
0,07
Kombinacija parametara
0,500
0,06
0,05
0,400
0,04
0,300
0,03
0,200
0,02
0,100
0,01
0
0,000
1
3
5
7
9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57
Uzorci tkanina
(2HB1/W)
(2HB2/W)
KD
b)
Sl.8 Odnos kombiniranih parametara tkanine s koeficijentom drapiranja: a)
3
B W , b)
2 HB W
S obzirom na spomenute teoretske pristupe bilo je za očekivati da će se s povećanjem koeficijenta
drapiranja, povećati vrijednosti parametara 3 B W i
2 HB W . Dobiveni rezultati mogu se pripisati
konstrukcijskim parametrima analiziranih vunenih tkanina i apreturnim postupcima koji u istraživanju nisu
bili uzeti u obzir.
Korelacija (Pearsonovi koeficijenti korelacije r i t vrijednost) između kombiniranih parametara svojstava
savijanjas koeficijentom drapiranja, te brojem nabora prikazani su u tab.6.
15
S.Jevšnik, Z.Stjepanovič, A.Rudolf: Istraživanje povezanosti svojstava savijanja...
Na osnovi analize međusobne ovisnosti kombiniranih parametara svojstava savijanja i površinske mase
B W , 2 HB / W ,
3
BW i
2 HB W s parametrima drapiranja (koeficijent drapiranja i broj nabora )
određene Pearsonovim koeficijentom korelacije, vidljivo je da je koeficijent drapiranja nisko do srednje, ali
pozitivno povezan s kombiniranim parametrima B W i 2 HB / W , među kojima je također korelacijska
povezanost kombiniranih parametara
3
BW i
2 HB W još uvijek u intervalu srednje dobre korelacije s
pozitivnim predzankom. Svi analizirani odnosi
Tab.6 Pearsonov koeficijent r i t-test između kombiniranih parametara savojnih svojstava i
parametara
drapiranja
Kombinirani parametri
svojstava savijanja*
(B-1)/W
(B-2)/W
(2HB-1)/W
(2HB-2)/W
3
3
Parametri drapiranja
Koeficient drapiranja
Broj nabora
KD
Ng
Koef. kor.
Koef. kor.
tizr
Signif
tizr
Signif
r
r
0,455
2,75
Da
-0,171
1,28
Ne
0,472
3,93
Da
-0,189
1,41
Ne
0,454
3,74
Da
-0,174
1,30
Ne
0,462
3,83
Da
-0,182
1,36
Ne
B − 1* W
0,684
6,89
Da
-0,424
3,44
Da
B−2 W
0,720
7,62
Da
-0,431
3,51
Da
2HB−1* W
0,646
6,22
Da
-0381
3,03
Da
6,56
Da
-0,389
3,10
Da
*
0,666
2HB− 2* W
broj koji označava: 1-smjer osnove, 2-smjer potke
*
(ttab=2,00 pri stupnju pouzdanosti α=0,05)
kombiniranih svojstava s koeficijentom drapiranja statistički su značajni pri stupnju pouzdanosti α=0,05.
Dok u odnosu parametara B W i 2 HB / W s brojem nabora NG (r=0,171 do 0,189) nemaju statistički
značajnu korelaciju, kombinirani parametri
3
BW i
2 HB W imaju statističku značajnu povezanost s
brojem nabora drapiranih uzoraka.
Zaključak
Istraživan je odnos svojstava savijanja i smičnih svojstava vunenih tkanina (izmjerena FAST i KES-FB
mjernim sustavima), sposobnosti oblikovanja (dobivene izračunom) te kombinacije parametara svojstava
savijanja i površinske mase tkanina (kao parametara za dvodimenzionalno vrednovanje drapiranja) s
parametra drapiranja - koeficijentom drapiranja i brojem nabora (kao parametara za trodimenzionalnog
vrednovanja drapiranja).
Svojstva savijanja i smična svojstva vunenih tkanina bez obzira na korištenu metodu mjerenja (FAST ili
KES FB) povećavaju se s povećanjem koeficijenta drapiranja.
Sposobnost oblikovanja, koja je bila vrednovana prema FAST metodi i izračunu prema Niwa M. i sur. ne
pokazuje zstatistički značajnu korelaciju s koeficijentom drapiranja vunenih tkanina, pa se može zaključiti
da je ona ovisna o drugim parametrima drapiranja tkanine.
Kombinirani parametri svojstava savijanja i površinske mase tkanine ne pokazuju direktni utjecaj na
koeficijent drapiranja, što je posljedica različitog ponašanja vunenih tkanina pri vrednovanju drapiranja kao
dvodimenzionalne pojave u smjeru osnove i potke, te pri vrednovanju drapiranja kao trodimenzionalne
pojave pri standardnom postupku.
Rezultati statističke obrade podataka odnosa pojedinih parametara pomoću Pearsonovog koeficijenta
korelacije pokazali su općenito slabu do srednje dobru korelaciju pozitivnog predznaka s koeficientom
drapiranja i brojem nabora analiziranih uzoraka vunenih tkanina.
16
Glasnik hemičara,tehnologa i ekologa Republike Srpske, 3 (2010) 1-17
Literatura:
1. Jevšnik S.: Analiza podajanja tkanine, medvloge in fiksiranca kot sestavnih delov oblačila :
Doktorsko delo. Maribor: Univerza v Mariboru, 2002
2. House D.H., D.E. Breen: Cloth Modelling and Animation. AK Peters Natick, Massachusetts, 2000
3. Stylios G. at al.: An Investigation into Engineering of the Drapability of Fabric. Zbornik referatov
IMCEP'2000, Mednarodna konferenca Inoviranje in modeliranje procesov oblačilnega inženirstva,
Fakulteta za Strojništvo, Maribor, 1997, 88-95
4. Collier R., B.J. Collier: Drape Prediction by Means of Finite Element Analysis, Journal of the
Textile Institute 82 (1991) 1, 96-107
5. Peirce F.T.: The »Handle« of Cloth as Measurable Quantity, The Journal of the Textile Institute 21
(1930) 9, 377-416
6. Kenkare N., T. May-Plumlee: Evaluation of drape characteristic in fabrics, International Journal of
Clothing Science and Technology 17 (2005) 2, 109-123
7. Hu J.: Structure and mechanics of woven fabrics. Woodhead publishing in Textiles, Cambridge,
2004
8. Chu C.C. et al: Mechanics of elastic performance of textile materials. Part V, A study of the factors
affecting the drape of fabrics – the development of a drape meter, Textile Research Journal 20
(1950) 8, 539-548
9. Cusick G.E.: The dependence of fabric drape on bending and shear stiffness. Journal of the
Textile Institute 56 (1965) 11, T596-T606
10. Cusick G.E.: The measurement of fabric drape, Journal of the Textile Institute 59 (1968) 6, 253260
11. Matsudaira M., M. Yang: Measurement of drape coefficients of fabrics and description of those
hanging shapes, Journal of Textile Machinery Society of Japan 50 (1997) 9, T242-250
12. Frydrych I. et al: Mechanical fabric properties influencing the drape handle, International Journal of
Clothing Science and Technology 12 (2000) 3, 171-183
13. Stylios G.K., T.R. Wan.: The Concept of Virtual Measurement 3D Fabric Drapeability, International
Journal of Clothnig Science and Technology 11 (1999) 1, 10-18
14. Morooka H., M. Niwa: Relation between drape coefficients and mechanical properties of fabrics,
Journal of Textile Machinery Society of Japan 22 (1976) 3, 367-73
15. Zavec Pavlinić D., J. Geršak: Vrednovanje kakvoće izgleda odjeće, Tekstil 53 (2004.) 10, 497–542
16. Hu J., Y.F. Chan: Effect of fabric mechanical properties on drape, Textile Research Journal 68
(1998) 1, 57-64
17. Jeong Y.J., D.G. Philips: A study of fabric drape behavior with image analysis. Part II: The effect of
fabric structure and mechanical properties on fabric drape, Journal of the Textile Institute 89
(1998) 1, 70-79
18. Hearle J.W.S., J. Amirbayat: Analysis of drape by means of dimensionless groups, Textile
Research Journal 56 (1986) 12, 727-733
19. Niwa M., F. Seto: Relationship between drapeability and mechanical properties of fabrics, Journal
of Textile Machinery Society of Japan 39 (1986) 11, 161-168
20. Chen B., M. Govindaray: A Parametric Study of Fabric Drape, Textile Research Journal 66 (1996)
1, 17-24
21. Jevšnik S., J. Geršak: Modelling a fused panel for a numerical simulation of drape, Fibres and
Textiles in Eastern Europe 12 (2004) 1, 47-52
22. ISO 9354: 1989/Cor 1: 2000, Textiles -Weaves - Coding system and examples, International
Standard for Business, Government and Society
23. Drape Meter, User manuel. Seoul: D&M Technology Co., 2001
24. Morooka H., M. Niwa: Physical Properties of Fabrics Relating to Making-Up and Good
Appearance, Journal of the Textile Machinery Society Japan 24 (1978) 4, 105-114
25. Gong H.: Interpretation Guidelines for KES-FB Test Results, Department of Textiles, UMIST,
Manchester, 1991, 1-6
26. De Boss A.: The FAST System for Objective Measurement of Fabric Properties, Operation,
Interpretation and Applications, Australia: CSIRO Division of Wool Technology, 1991
27. Kawabata S.: The standardization and analysis of hand evaluation, Osaka, The Textile Machinery
Society of Japan, 1980
28. Wonnacott T.H., J.R.Wonnacott: Introductory Statistics. University of Western Ontario, Western
Ontario, 1990
17
Glasnik hemičara,tehnologa i ekologa Republike Srpske, 3 (2010) 19-24
ODREĐIVANJE FORMALNOG REDOKS POTENCIJALA
PARA Mn(III)/Mn(II) U SIRĆETNOJ KISELINI
ISSN 1840-054X
1
2
D. V. Tošković , M. B. Rajković , M. Sudar
1
1
UDK 661.731
Naučni rad
Tehnološki fakultet, Zvornik, Univerzitet u Istočnom Sarajevu, Republika Srpska, Bosna i Hercegovina
2
Poljoprivredni fakultet, Zemun, Univerzitet u Begradu, Srbija
Sažetak
U okviru ranijih istraživanja ispitivan je uticaj sastava rastvora na redoks potencijal sistema Mn(III)/Mn(II) u
vodenoj sredini od strane većeg broja autora. U poslednje vreme, međutim, sve veća pažnja je posvećena
izučavanju kinetike oksidacije organskih jedinjenja mangan(III)-acetatom u smesi sirćetne kiseline i vode, a
ispitani su uslovi i za anodno dobijanje mangana(III) s visokim procentom iskorišćenja struje, kao i za
elektrohemijsko određivanje redukcionih supstanci dobijenim reagensom u čistoj sirćetnoj kiselini. Podaci
o veličini formalnog potencijala već pomenutog redoks-para u smeši sirćetne kiseline i vode kao i u čistoj
sirćetnoj kiselini nisu navedeni u literaturi. Zbog toga smo u ovom radu pristupili određivanju formalnih
potencijala sistema Mn(III)/Mn(II) u smeši sirćetne kiseline i vode kao i u čistoj sirćetnoj kiselini u prisustvu
natrijum-acetata i natrijum-perhlorata primenom Nernst-ove jednačine. Pri tome smo mangan(III)
3
elektrohemijski generisali na platinskoj anodi u osnovnim elektrolitima koji sadrže 0,007-0,010 moldm−
mangan(II)-acetata.
Uvod
0
Poznavanje vrednosti standardnog potencijala ( E ) ispitivanih sistema omogućava predskazivanje toka
redoks-reakcija u rastvoru. Ta veličina karakteriše sistem u celini i određuje njegovu oksidacionu
sposobnost. Veličina standardnog potencijala prvenstveno je određena afinitetom čestica redoks-para ka
elektronu, kao i slobodnom energijom stvaranja i solvatacije čestica. Veza između potencijala,
standardnog potencijala i afiniteta redoks-sistema u rastvoru data je Nernst-ovim izrazom (1), koji je
prikazan jednačinom 1:
0
E = EOx
/ Re d +
RT
a
ln Ox
zF aRe d
(1)
U cilju procene oksidacione sposobnosti redoks-sistema, pored standardnog potencijala često se koristi i
formalni potencijal koji predstavlja potencijal pri jednakim koncentracijama oksidovane i redukovane
komponente redoks-para u datom rastvoru. Ako u jednačini 1. aktivitete oksidovane i redukovane
komponente redoks-para zamenimo proizvodom njhove koncentracije i koeficijenta aktiviteta, dobija se
izraz:
0
E = EOx
/ Re d +
y
RT
RT
[Ox]
ln Ox +
ln
zF y Re d zF [ Red ]
(2)
0′
U jednačini 2. prva dva člana sa desne strane predstavljaju formalni potencijal ( E ). Veličina formalnog
potencijala se ne razlikuje znatno od veličine standardnog potancijala ako komponente redoks-para ne
reaguju sa drugim sastojcima rastvora, tj. ako se vrše protolitički procesi (hidroliza), reakcije građenja
kompleksnih jedinjenja i drugo.
U okviru ranijih istraživanja ispitivan je uticaj sastava rastvora na redoks potencijal sistema Mn(III)/Mn(II) u
vodenoj sredini od strane većeg broja autora (2-6). U poslednje vreme, međutim, sve veća pažnja je
posvećena izučavanju kinetike oksidacije organskih jedinjenja mangan(III)-acetatom u smesi sirćetne
kiseline i vode, a ispitani su uslovi i za anodno dobijanje mangana(III) sa visokim procentom iskorišćenja
struje, kao i za elektrohemijsko određivanje redukcionih supstanci dobijenim reagensom u čistoj sirćetnoj
19
D.V.Tošković, M.B.Rajković, M.Sudar: Određivanje formalnog redoks potencijala...
kiselini (7-9). Podaci o veličini formalnog potencijala pomenutog redoks-para u smeši sirćetne kiseline i
vode kao i u čistoj sirćetnoj kiselini nisu navedeni u literaturi. Zbog toga smo u ovom radu pristupili
određivanju formalnih potencijala sistema Mn(III)/Mn(II) u smeši sirćetne kiseline i vode kao i u čistoj
sirćetnoj kiselini u prisustvu natrijum-acetata i natrijum-perhlorata primenom Nernst-ove jednačine. Pri
tome smo mangan(III) elektrohemijski generisali na platinskoj anodi u osnovnim elektrolitima koji sadrže
0,007-0,010 moldm−3 mangan(II)-acetata.
Materijal i metode rada
Aparatura koja je korišćena u radu predstavljena je na slici 1.
Slika 1. Šema aparature za određivanje formalnih redoks potencijala sistema Mn(III)/Mn(II)
Figure 1. Scheme of apparatus for determination of formal redox potentials of the
Mn(III)/ Mn(II) system
gde su:
1. Stabilizator struje
2. Miliampermetar
3. Ćelija za određivanje potencijala
4. Sinterovano staklo
5. Generatorske elektrode
6. Akumulator od 2,5 V
7. Potenciometar od 100 Ω
8. Potenciometar od 1 kΩ
9. Multifleks galvanometar
10. Indikatorske elektrode
11. Magnetna mešalica
12. Magnet za mešanje.
3
U anodni deo suda odmeri se određena zapremina rastvora sa koncentracijom mangana(II) (10 cm ).
Generišu se različite, ali poznate količine mangana(III) strujom konstantne jačine (1,00 mA, ili 0,5 mA). Pri
željenim odnosima koncentracije mangana(III) i mangana(II) meri se potencijal u rastvoru pomoću Ptelektrode, a dobijene vrednosti se zatim predstavljaju u funkciji logaritma odnosa koncentracija Mn(III) i
Mn(II). Presek tako dobijene prave sa ordinatom u tački
log
Mn( III )
= 0 predstavlja veličinu formalnog
Mn( II )
potencijala sistema, a nagib prave omogućuje određivanje broja elektrona koji učestvuju u reakciji na
anodi generatorskog kola, odnosno vrstu proizvoda nastalih na njoj.
20
Glasnik hemičara,tehnologa i ekologa Republike Srpske, 3 (2010) 19-24
Pre određivanja formalnih redoks-potencijala sistema Mn(III)/Mn(II) koncentraciju mangana(II) određivali
smo volumetrijski pomoću EDTA (komplekson III) uz odgovarajuće indikatore (10), mada je moguće
odrediti i spektrofotometrijskim putem (11).
Formalni redoks-potencijal sistema Mn(III)/Mn(II) meren je i direktno propuštajući količinu elektriciteta kroz
rastvor analita koja je potrebna da se tačno 50% od prisutne količine mangana(II) oksiduje do
mangana(III).
Grafički dobijene vrednosti za formalni potencijal ispitivanog sistema proverene su računskim putem
(metoda najmanjih kvadrata) pomoću programa računara.
Prirodu proizvoda dobijenog elektrohemijskom oksidacijom mangan(II)-acetata na Pt-anodi odredili smo
snimanjem apsorpcionih spektara rastvora kalijum-permanganata i mangan(II)-acetata u sirćetnoj kiselini,
kao i anolita nakon propuštanja struje, spektrofotometrom proizvođača „Perkin Elmer” HP 631.
Rezultati i diskusija
U ovom radu merenja su vršena pri konstanoj koncentraciji osnovnog elektrolita menjajući odnos
koncentracija oksidovanog i redukovanog oblika mangana u rastvoru. Pri tome dobijeni podaci dati su u
tabeli 1 i tabeli 2, a primer grafičkog izračunavanja predstavljen je na slici 2.
Oni pokazuju da se na anodi generatorskog kola u rastvorima datih sastava mangan(II) oksiduje do
mangana(III) sa visokim procentom iskorišćenja struje. Iz nje se, takođe, vidi da se formalni potencijal
sistema Mn(III)/Mn(II) smanjuje sa povećanjem koncentracije natrijum-acetata u sirćetnoj kiselini (7). Uticaj
koncentracije natrijum-perhlorata na ovu veličinu je suprotan. Voda prisutna u rastvorima pomera formalni
potencijal ispitivanog sistema ka pozitivnijim vrednostima, a njen uticaj na ovu veličinu je mnogo izrazitiji u
natrijum-acetatnim, nego u natrijum-perhloratnim osnovnim elektrolitima.
U prisustvu već i malih količina perhlorne kiseline vrednosti formalnog potencijala ispitivanog sistema u
rastvorima natrijum-perhlorata postaju mnogo veći.
Snimljene su i krive zavisnosti potencijala od logaritma koncentracija provodnih soli, odnosno
odgovarajućih anjona u rastvoru pri konstantnom odnosu koncentracija mangana(III) i mangana(II). Nagib
tako dobijenih pravih pokazuje da se u prisustvu natrijum-perhlorata mangan(II) na anodi generatorskog
kola oksiduje po jednačini:
Mn(ClO4)2 + ClO4− − e → Mn(ClO4)3
a da se u prisustvu natrijum-acetata mangan(II) i mangan(III) nalaze u rastvoru u obliku kompleksnih soli
različitih sastava čija analiza nije data u ovom radu.
Tabela 1. Formalni potencijali redoks para Mn(III)/Mn(II) u sirćetnoj kiselini
i u smeši sirćetne kiseline i vode u prisustvu natrijum-acetata
Table 1. Formal potential of the Mn(III)/Mn(II) redox couple in acetic acid-water
mixture in presence of sodium acetate
Rastvarač
CH3COOH
%
100
100
100
100
90
70
50
Osnovni elektrolit
H2O
%
0
0
0
0
10
30
50
CH3COONa
moldm−3
0,60
0,90
1,30
1,70
0,90
0,90
0,90
E 0′
tg α
mV
mV
988
965
943
918
998
1020
1028
61,8
60,3
58,5
61,2
59,5
60,1
59,9
Prikazani rezultati predstavljaju srednju vrednost pet uzastopnih merenja.
21
D.V.Tošković, M.B.Rajković, M.Sudar: Određivanje formalnog redoks potencijala...
Tabela 2. Formalni potencijali redoks para Mn(III)/Mn(II) u sirćetnoj kiselini
i u smeši sirćetne kiseline i vode u prisustvu natrijum-perhlorata
Table 2. Formal potential of the Mn(III)/Mn(II) redox couple in acetic acid-water
mixture in presence of sodium perchlorate
Rastvarač
CH3COOH
%
100
100
100
100
100
100
100
90
70
50
Osnovni elektrolit
H2O
%
0
0
0
0
0
0
0
10
30
50
NaClO4
moldm−3
0,20
0,30
0,40
0,50
0,20
0,20
0,20
0,20
0,20
0,20
HClO4
moldm−3
0,00
0,00
0,00
0,00
0,05
0,10
0,20
0,00
0,00
0,00
E 0′
tg α
mV
mV
1171
1180
1190
1198
1301
1371
1416
1181
1190
1193
62,4
59,7
58,7
58,3
58,0
57,9
57,7
60,6
60,1
58,3
Prikazani rezultati predstavljaju srednju vrednost pet uzastopnih merenja.
Slika 2. Zavisnost redoks potencijala sistema Mn(III)/Mn(II) od logaritma odnosa koncentracije Mn(III) i
Mn(II) u rastvoru natrijum-perhlorata u sirćetnoj kiselini koncentracije 0,4 moldm−3
Figure 2. Dependence of the redox potential Mn(III)/Mn(II) system on logarithm ratio of concentration
Mn(III) and Mn(II) in solution of sodium perchlorate in acetic acid concentration of 0.4 moldm−3
Upoređivanjem snimljenih spektara u vidljivoj i ultraljubičastoj oblasti sa sprektrima mangana različitih
valentnih stanja snimljenih u vodenoj sredini i u sirćetnoj kiselini (slika 3), ustanovili smo da se oksidacija
mangana(II) u sirćetnoj kiselini vrši do trovalentnog stanja (3):
Mn(II) – e = Mn(III)
(3)
22
Glasnik hemičara,tehnologa i ekologa Republike Srpske, 3 (2010) 19-24
Slika 3. Apsorpcioni spektar 1,5 moldm−3 rastvora natrijum-acetata u sirćetnoj kiselini (kriva 1), anolita
zasićenog mangan(II)-acetatom (kriva 2), anolita posle elektrohemijske oksidacije na Pt-elektrodi
(kriva 3) i razblaženog rastvora kalijum-permanganata u istom osnovnom elektrolitu (kriva 4).
Figure 3. Absorption spectrum of sodium acetate concentration 1.5 moldm−3 in acetic acid (curve 1),
anolyte saturated with manganese(II)-acetate (curve 2), anolyte after electrochemical oxidation
on Pt electrode (curve 3), and diluted solution of potassium permanganate in the same basic
electrolite (curve 4).
Zaključak
U ovom radu merenja su vršena pri konstanoj koncentraciji osnovnog elektrolita menjajući odnos
koncentracija oksidovanog i redukovanog oblika mangana u rastvoru. Pri tome dobijeni podaci pokazuju
da se na anodi generatorskog kola u rastvorima datih sastava mangan(II) oksiduje do mangana(III) sa
visokim procentom iskorišćenja struje.
Na osnovu dobijenih podataka vidi se da se formalni potencijal sistema Mn(III)/Mn(II) smanjuje sa
povećanjem koncentracije natrijum-acetata u sirćetnoj kiselini.
Uticaj koncentracije natrijum-perhlorata na ovu veličinu je suprotan.
Voda prisutna u rastvorima pomera formalni potencijal ispitivanog sistema ka pozitivnijim vrednostima, a
njen uticaj na ovu veličinu je mnogo izrazitiji u natrijum-acetatnim, nego u natrijum-perhloratnim osnovnim
elektrolitima.
23
D.V.Tošković, M.B.Rajković, M.Sudar: Određivanje formalnog redoks potencijala...
Abstract
DETERMINATION OF FORMAL POTENTIAL OF THE Mn(III)/Mn(II) SYSTEM IN ACETIC ACID
1
2
D. V. Tošković , M. B. Rajković , and M. Sudar
1
1
Faculty of Technology, Zvornik, University of East Saraevo, Republic of Srpska,
Bosnia & Herzegovina
2
Faculty of Agriculture, Zemun, University of Belgrade, Serbia
In this paper formal potential of the Mn(III)/Mn(II) was determinated in acetic acid and acetic acid-water
mixtures at diferent concetrations of sodium acetate and sodium perchlorate respectively. From the data
obtained it follows that in the supporting electrolytes used manganese(II) is at the platinum electrode
oxidized to manganese(III) with high current efficiency.
Formal redox potential of the Mn(III)/Mn(II) system decreases with increase of sodium acetate
concentration in the solution. Sodium perchlorate, however, shanges the potential to more positive values.
Water also changes the potentials of the system to more positive values, and the influence is more
pronounced in the presence sodium acetate. In the perchlorate supporting electrolyte, presence of
perchloric acid has considerable influence on formal potential of the Mn(III)-Mn(II) couple. Even small
amounts of the acid change the potential to much more positive values.
Literatura
1. Rajković, M.B.: Uvod u analitičku hemiju klasične osnove”, Pergament, Beograd (2007) s. 179-188.
2. Malyszko, J., Michalkiewicz, S., Goral, D., Scendo, M.: Electrochemical Characteristics of the
Mn(III)/Mn(II) and Co(III)/Co(II) Systems at Platinum in Anhydrous Acetic Acid Solutions. J. Appl.
Electrochem., 28(1) (1997), 107-113.
3. Barek, J., Berka, A., Jakubec, K.: Anodic Generation of Manganese in Aqueous Solution. Microchem. J.,
27 (1982), 55.
4. Jee, Joo-Eun, Bakac, A.: Reactions of Mn(II) and Mn(III) with Alkyl, Peroxyalkyl, and Peroxyacyl
Radicals in Water and Acetic Acid. Journal of Physical Chemistry A, 114(5) (2010), 2136-2141.
5. Kasuno, M., Hayano, M., Fujiwara, M., Matsushita, T.: Effects of Chloride Ions on Electrochemical
Reactions of Manganese (III) Complexes. Polyhedron, 28(3) (2009), 425-430.
6. Brown, A.J., Francis, P.S., Adcock, J.L., Lim, K.F., Barnett, N.W.: Manganese (III) and Manganese (IV)
as Chemiluminescence Reagents: A review. Analytica Chimica Acta, 624(2) (2008), 175-183.
7. Krishnam Raju, U.G., Venkat Rao, V., Sethuram, B., Navaneeth Rao, T.: Formal Potential of the Mn(III)Mn(II) Couple in Acetic Acid-Water Mixtures at 25°C. J. Electroanalytical Chem., 133(2) (1982), 317-322.
8. Bhat, K.I., Sherigara, B.S., Pinto, I., Udupa, H.V.K.: Potentiometric Studies on Electrolytically Generated
Manganese (III) Acetate in Aqueous Acetic Acid: Oxidation of Thiosemicarbazide, its Metal Complexes
and Thiosemicarbazones. Indian Journal of Chemistry, Section A: Inorganic, Bio-inorganic, Physical,
Theoretical&Analytical Chemistry. 31A(1) (1992), 49-53.
9. Snider, B.B.: Manganese (III) Acetate-Copper (II) Acetate. e-EROS Encyclopedia of Reagents for
Organic Synthesis, John Wiley&Sons, Ltd., Chichester (2001).
10 Barek, J., Berka, A., Steyermark, A.: The Use of Trivalent Manganese Compounds in Titrimetry.
Routhledge, Critical Reviews in Analytical Chemistry, 9(1) (1980), 55-95.
11. Selim, R., Lingane, J.: Study of the Nature of Products Obtained by Anodic Oxidation Manganese(II)
Using Spectrophotometric Methods. Anal.Chim.Acta, 21 (1959), 536.
24
Glasnik hemičara,tehnologa i ekologa Republike Srpske, 3 (2010) 25-32
UTICAJ UBRZANOG HLAĐENJA POLUTKI SVINJA I RANIJEG OTKOŠTAVANJA POSTMORTEM NA BOJU M. semimembranosus
ISSN 1840-054X
UDK: 637.5'64:664.9
Originlni naučni rad
Vladimir M. Tomović, Ljiljana S. Petrović, Natalija R. Džinić
Tehnološki fakultet, Univerzitet u Novom Sadu, Bulevar cara Lazara 1, 21000 Novi Sad
Sažetak
U ovom radu je ispitan uticaj ubrzanog vazdušnog hlađenja polutki svinja u prva 2.5, odnosno 3 sata
hlađenja na temperaturi od –31°C, a zatim pod konvencionalnim uslovima (do 8 sati i 24 sata postmortem), kao i uticaj ranijeg otkoštavanja polutki (8 sati post-mortem), nakon ubrzanog vazdušnog
hlađenja, na boju svinjskog mesa, odnosno boju M. semimembranosus (parametri: L*, a*, b* i senzorno).
Tokom i na kraju hlađenja (8 sati i 24 sata post-mortem), kod ubrzano hlađenih polutki utvrđena je visoko
značajno (P < 0.001) niža temperatura u dubini buta. Kod polutki hlađenih 2.5 sata na –31°C, do 8 sati
post-mortem, u dubini buta, dostignuta je temperatura od 11.7°C, dok je kod polutki hlađenih 3 sata na –
31°C do 8 sati post-mortem, u dubini buta, dostignuta temperatura bila niža od 7°C (6.2°C). Tokom
ubrzanog hlađenja polutki (8 sati post-mortem) utvrđeno je značajno (P < 0.05) usporavanjem brzine pada
vrednosti pH u Mm. semimembranosus. Ubrzano hlađenje polutki i ranije otkoštavanje post-mortem doveli
su ili do numeričkog (P > 0.05) ili do značajnog (P < 0.05; P < 0.01) poboljšanja boje (tamnija boja - niža L*
vrednost) M. semimembranosus. Takođe, ubrzanim hlađenjem i ubrzanim hlađenjem i ranijim
otkoštavanjem polutki smanjena je učestalost pojavljivanja blede boje M. semimembranosus i to za 22.6 i
za 52.0% (nakon 2.5 sata hlađenja na –31°C), odnosno za 20.9 i za 42.6% (nakon 3 sata hlađenja na –
31°C).
Ključne reči: Svinjsko meso (M. semimembranosus), ubrzano hlađenje, ranije otkoštavanje, boja
Uvod
Zbog opasnosti od kvarenja, hlađenje mesa je neophodno započeti što je moguće pre nakon iskrvarenja
[1]. Sa druge strane, brzina odvođenja toplote, odnosno odnos između brzine pada temperature i vrednosti
pH može imati uticaj i na druge (tehnološke) parametre kvaliteta mesa (kalo hlađenja, nežnost,
sposobnost vezivanja vode, boju) [2].
Boja je verovatno najznačajnije svojstvo kvaliteta mesa, jer se primećuje i ocenjuje na prvi
pogled, te je od interesa da meso bude što prihvatljivije boje, kako bi bilo primećeno i prihvaćeno
od strane potrošača [3].
Danas se u komercijalnoj praksi za hlađenje svinjskog mesa uglavnom koristi konvencionalno, sprej i brzo
hlađenje. Kod brzog vazdušnog hlađenja primenjuju se temperature od –20°C do –40°C, često sa brzinom
strujanja vazduha od 3 do 5 m/s u trajanju od 1 do 3 sata [4]. Primenom različitih sistema ubrzanog
hlađenja, odnosno sistema za brzo snižavanje temperature polutki, utvrđeno je da to može biti jedan od
vrlo efikasnih postupaka za smanjenje ili preveniranje pojavljivanja BMV (bledog, mekog i vodnjikavog)
mesa [2, 5, 6], zatim za smanjenje nivoa kontaminacije polutki i produženje održivosti mesa [7],
ostvarivanje velike ekonomske koristi za idustriju svinjskog mesa, s obzirom da ubrzano hlađenje uvek
rezultira smanjenjem kala hlađenja [7, 8, 9, 10, 11] i skraćenje vremena hlađenja, odnosno procesa
proizvodnje svinjskog mesa [2, 8, 10, 12], što dovodi do mogućnosti započinjanja prerade mesa ranije
post-mortem [10, 13]. Međutim, u literaturi postoje i podaci koji ukazuju da je uticaj brzog hlađenja na
faktore tehnološkog kvaliteta svinjskog mesa limitiran. Kerth i sar. [14] su, i kod karea i kod butova, utvrdili
smanjenje pojavljivanja BMV mesa kod stres osetljivih svinja nakon ubrzanog vazdušnog hlađenja, ali ne i
kod stres rezistentnih svinja. Suprotno, Hambrecht i sar. [15] zaključuju da brzo vazdušno hlađenje ne
može sprečiti nastanak inferiornog kvaliteta svinjskog mesa prouzrokovanog intenzivnim stresom pred
klanje. Slično, Eilert [16] iznosi da se većinom postupaka za brzo hlađenje ne može sprečiti nastanak BMV
mesa, s obzirom da su se promene na mesu već desile pre započinjanja hlađenja.
Polazeći od napred navedenog i od činjenice da se krajnja vrednost pH kod svinjskog mesa sa normalnom
brzinom glikolize dostigne, a time i većina biohemijskih procesa kompletira (rigor mortis), od 6 do 9 sati
post-mortem [17], odnosno od 6 do 12 sati post-mortem [18] i od direktive EU za sveže svinjsko meso [19]
prema kojoj se svinjsko meso ne sme rasecati pre dostizanja interne temperature u dubini buta od 7°C [1,
25
V. M. Tomović, Lj. S. Petrović, N. R. Džinić: Uticaj ubrzanog hlađenja polutki svinja........
8, 12], cilj ovog rada je bio da se utvrdi uticaj ubrzanog vazdušnog hlađenja i ranijeg otkoštavanja postmortem na boju svinjskog mesa, kao i da se utvrdi da li je ranijim otkoštavanjem nakon ubrzanog
vazdušnog hlađenja moguće značajno skratiti proces hlađenja, a samim tim i proces proizvodnje svinjskog
mesa, kako bi se u istom danu obavilo klanje, hlađenje, rasecanje i otkoštavanje i započela prerada mesa.
U prethodim ispitivanjima [10], između Mm. semimembranosus, namenjenih izradi kuvane šunke, sa brzo
vazdušno hlađenih polutki (2 sata na –30°C i zatim na 2°C) kod kojih je proces hlađenja skraćen za 18 i 16
sati i Mm. semimembranosus sa konvencionalno hlađenih polutki (do 24 sata post-mortem na 2°C), nije
utvrđena značajna razlika u tehnološkom kvalitetu, odnosno boji, proizvedenog svinjskog mesa.
Materijal i metode rada
U ovom radu ispitivanja su obavljena na komercijalnim mesnatim višerasnim hibridima svinjama,
kastratima i ženkama, iste linije i starosti (6 meseci), poreklom sa farme svinja ''Čenej'' koja posluje u
sklopu industrije mesa ''Neoplanta'' iz Novog Sada.
Ispitivanja su obavljena u dva eksperimenta, pri čemu je jedina razlika u eksperimentalnim uslovima bila
vreme, odnosno dužina ubrzanog hlađenja. U oba eksperimenta, na kraju linije klanja desne (kontrolne)
polutke, od ukupno 40 trupova [vrednost pH30min – M. semimembranosus (SM) > 5.8 – meso normalnog
kvaliteta] [1, 20, 21], sa prosečnom masom toplih polutki od 73.4 ± 3.97 kg, uključujući i glavu
(Eksperiment 1), odnosno sa prosečnom masom toplih polutki od 75.5 ± 3.93 kg, uključujući i glavu
(Eksperiment 2), usmerene su na konvencionalno vazdušno hlađenje na temperaturi od 2 do 4°C, sa
brzinom strujanja vazduha od 2 m/s, do 24 sata post-mortem, nakon čega je obavljeno rasecanje i
otkoštavanje polutki. Leve (ogledne) polutke, svih 40 trupova, usmerene su na ubrzano vazdušno hlađenje
na –31°C u tunel za smrzavanje, sa brzinom strujanja vazduha od 5 m/s, u trajanju od 2.5 sata (do cca 3.5
sata post-mortem; Eksperiment 1), odnosno u trajanju od 3 sata (do cca 4 sata post-mortem; Eksperiment
2), nakon čega je nastavljeno konvencionalno vazdušno hlađenje u komori za uravnoteženje na
temperaturi od 2 do 4°C, sa brzinom strujanja vazduha od 0.5 m/s, do 8 sati (prva polovina oglednih
polutki), odnosno do 24 sata post-mortem (druga polovina oglednih polutki), nakon čega je obavljeno
rasecanje i otkoštavanje polutki.
Na početku, tokom i na kraju hlađenja temperature su merene u dubini buta, blizu butne kosti (femur), u
obe polutke svih trupova 30 minuta (T30min), 8 (T8h), odnosno 24 (T24h) sata post-mortem. Temperatura je
određena upotrebom portabl digitalnog termometra sa iglom od 12 cm za direktno određivanje
temperature u mesu (Consort T651, Turnhout, Belgium).
Vrednost pH je merena u centru oba mišića SM svih trupova 30 minuta (pH30min), 8 (pH8h), odnosno 24
(pH24h) sata post-mortem. Vrednost pH je određena upotrebom portabl pH metra (Consort C931, Turnhout,
Belgium) opremljenog sa ubodnom ojačanom staklenom kombinovanom elektrodom (Mettler Toledo,
Greifensee, Switzerland) za direktno određivanje vrednosti pH u mesu [22].
Uzorci mišića SM za određivanje boje uzeti su 8 sati i 24 sata post-mortem. Boja mišića SM određena
instrumentalno i senzorno. Uzorci za određivanje boje uzeti su iz centralnog dela svih mišića SM, upravno
na dužu osu mišića SM i sa minimalnom debljinom uzorka od 2.5 cm [23]. Boja mesa izmerena je na
površini svakog svežeg preseka, odnosno uzorka po četiri puta. CIE L*a*b* koordinate boje [24] određene
su korišćenjem Minolta Chroma Meter CR-400 (Minolta Co., Ltd., Osaka, Japan). CIE L* – vrednost
ukazuje na svetloću (crno bela osovina), CIE a* – vrednost ukazuje na udeo crvene boje (crveno zeleni
spektar) i CIE b* – vrednost ukazuje na udeo žute boje (žuto plavi spektar). Učestalost pojavljivanja boje
mesa različitog kvaliteta (bleda boja: L* > 50; crveno ružičasta boja: L* = 43 – 50; tamna boja: L* < 43)
izračunata je na osnovu svih pojedinačnih merenja (ukupno 2 x 320 merenja) za svetloću (L* vrednost), a
prema kriterijumima za svinjsko meso koje su definisali Joo i sar. [25]. Na istim uzorcima svežeg mesa
(mišića SM) grupa od 5 ocenjivača obavila je senzornu analizu boje korišćenjem bod sistema analitičkih
deskriptivnih testova na skali od 1 do 5 (1 – veoma bledo ružičasto siva; 2 – bledo ružičasto siva; 3 –
crveno ružičasta; 4 – purpurno crvena; 5 – tamno purpurno crvena), uz korišćenje standarda u boji [26].
U cilju pravilne interpretacije rezultata ispitivanja dobijeni podaci statistički su obrađeni [27], tako što su
izračunati: aritmetička sredina ( x ), odnosno merilo centralne tendencije osnovnog skupa, standardna
devijacija (σ), odnosno merilo apsolutne disperzije osnovnog skupa i značajnost razlika između
aritmetičkih sredina, primenom nezavisnog t-testa, između dve aritmetičke sredine, i primenom
jednodimenzionalne klasifikacije analize varijanse i višestrukog testa intervala (Dunckan-ov test), između
više aritmetičkih sredina.
Rezultati i diskusija
U tabeli 1. prikazani su rezultati ispitivanja uticaja različite brzine hlađenja polutki na brzinu pada
temperature u dubini buta i brzinu pada vrednosti pH u mišićima SM. Iz prikazanih rezultata vidi se da su
26
Glasnik hemičara,tehnologa i ekologa Republike Srpske, 3 (2010) 25-32
na kraju linije klanja, odnosno oko 30 minuta post-mortem, i u desnim i u levim polutkama, izmerene
gotovo identične prosečne temperature, u dubini butova, blizu femura, od 41.3 i 41.2°C (P > 0.05;
Eksperiment 1), odnosno identične prosečne temperature od 41.6°C (P > 0.05; Eksperiment 2). Daljom
analizom rezultata prikazanih u tabeli 1. vidi se da je kod konvencionalno hlađenih polutki 8 sata postmortem utvrđena prosečna temperatura od 20.1°C (Eksperiment 1), odnosno od 19.1°C (Eksperiment 2),
dok je kod ubrzano hlađenih polutki, u isto vreme post-mortem, u poređenju sa konvencionalno hlađenim
polutkama, utvrđena visoko značajno niža temperatura (P < 0.001) i to za prosečno 8.4°C (Eksperiment
1), odnosno za prosečno 12.9°C (Eksperiment 2). Iz prikazanih rezultata se vidi, da je brzina hlađenja
uticala i na konačnu temperaturu, odnosno na kraju hlađenja (24 sata post-mortem), takođe je utvrđena
visoko značajna razlika u prosečnim temperaturama (P < 0.001), izmerenim u dubini buta, blizu femura,
različito hlađenih polutki, iako se ta razlika smanjila na samo 3.3°C (Eksperiment 1), odnosno 1.3°C
(Eksperiment 2).
Tabela 1. Uticaj ubrzanog hlađenja polutki svinja na brzinu pada temperature u dubini buta i brzinu pada
vrednosti pH u M. semimembranosus
Postupak hlađenja1
Polutka trupa
Vreme otkoštavanja post-mortem (sati)
N (broj polutki / M. semimembranosus)
Aritmetička sredina ± standardna
devijacija
Temperatura (°C)
T30min
T8h
T24h
Vrednost pH
pH30min
pH8h
pH24h
Eksperiment 1
KH
UH
Desna
Leva
24
24/8
40
20/40
Eksperiment 2
KH
UH
Desna
Leva
24
24/8
40
20/40
x±σ
x±σ
x±σ
x±σ
41.3±0.64
A
20.1 ±1.43
A
6.4 ±0.33
41.2±0.67
B
11.7 ±1.66
B
3.1 ±0.39
41.6±0.55
A
19.1 ±0.75
A
5.1 ±0.36
41.6±0.59
B
6.2 ±1.16
B
3.8 ±0.53
6.29±0.22
b
5.82 ±0.31
5.63±0.30
6.29±0.21
b
5.98 ±0.19
5.79±0.23
6.18±0.18
b
5.88 ±0.18
5.70±0.19
6.22±0.27
a
6.02 ±0.16
5.77±0.22
1 KH – konvencionalno hlađenje; UH – ubrzano hlađenje.
AB Razlike između aritmetičkih sredina su značajne sa 99% verovatnoće.
ab Razlike između aritmetičkih sredina su značajne sa 95% verovatnoće.
U Eksperimentu 1 (Tabela 1), kod polutki koje su ubrzano hlađene 2.5 sati, do 8 sati post-mortem nisu
dostignute interne temperature u dubini buta niže od 7°C (T = 11.7°C), dok su u Eksperimentu 2, kod
polutki koje su ubrzano hlađene 3 sata, interne temperature u dubini buta niže od 7°C, što predstavlja
gornju granicu kada se može započeti otkoštavanje [1, 8, 12, 19], dostignute nešto pre 8 sati post-mortem,
odnosno 8 sati post-mortem u dubini butova ubrzano hlađenih polutki izmerene su prosečne temperature
od 6.2°C. Prosečne temperature niže od 7°C utvrđene su i u butovima konvencionalno hlađenih polutki u
oba Eksperimenta, na kraju hlađenja, odnosno 24 sata post-mortem. Dakle, na osnovu rezultata ovih
ispitivanja može se konstatovati da se primenjenim režimima ubrzanog hlađenja može značajno skratiti
vreme hlađenja polutki, u poređenju sa vremenom konvencionalnog hlađenja polutki svinja, i to kako je
utvrđeno u Eksperiment 2 za gotovo 16 sati, odnosno posmatrano sa mikrobiološkog aspekta
(temperatura u dubini buta manja od 7°C) otkoštavanje, može započeti već nakon 8 sati post-mortem
(Eksperiment 2).
Iz rezultata prikazanih u istoj tabeli u kojoj je prikazan pad temperature tokom hlađenja (Tabela 1) vidi se
da na kraju linije klanja, odnosno 30 minuta post-mortem, i to u oba Eksperimenta, između prosečnih
inicijalnih vrednosti pH, koje su izmerene u mišićima SM na polutkama koje su potom usmerene na
različito hlađenje (vrednosti pH30min = 6.29, Eksperiment 1; vrednosti pH30min = 6.18 i 6.22, Eksperiment 2),
nije utvrđena značajna razlika (P > 0.05). Gotovo identične inicijalne prosečne vrednosti pH prvenstveno
se mogu objasniti činjenicom da su sva grla poticala sa iste farme, da su bila istog genotipa, odnosno da
su svi premortalni uslovi, kao i uslovi na liniji klanja bili identični. Međutim, ubrzano hlađenje polutki
značajno je uticalo na usporavanje pada vrednosti pH u mišićima SM. Osam sati post-mortem u mišićima
SM na ubrzano hlađenim polutkama utvrđena je prosečna vrednost pH od 5.98 (Eksperiment 1) i 6.02
(Eksperiment 2), odnosno utvrđene su za 0.16 (Eksperiment 1) i za 0.14 (Eksperiment 2) jedinica značajno
više prosečne vrednosti pH (P < 0.05), u poređenju sa prosečnim vrednostima pH koja su utvrđene kod
mišića SM na konvencionalno hlađenih polutki.
U model ispitivanjima Bertram i sar. [28] utvrđeno je da je direktan uticaj temperature na pufer kapacitet
mišića najznačajniji faktor koji dovodi do razlike u vrednosti pH između ubrzano i konvencionalno hlađenih
27
V. M. Tomović, Lj. S. Petrović, N. R. Džinić: Uticaj ubrzanog hlađenja polutki svinja........
mišića (M. longissimus dorsi), dok je doprinos temperaturno izazvanog odloženog nastajanja laktata postmortem neznatan.
Slično, kao i u ovom radu, značajno sporiji pad vrednosti pH u mišićima SM u prvih nekoliko sati postmortem kao posledicu ubrzanog vazdušnog hlađenja polutki utvrđen je i u ispitivanjima drugih autora [9,
11, 15]. Suprotno od rezultata utvrđenih u ovom radu, u ispitivanjima Springer-a i sar. [6], Dransfield-a i
sar. [12] i Kerth-a i sar. [14] tokom ubrzanog vazdušnog hlađenja, u poređenju sa konvencionalnim
hlađenjem, nije utvrđeno značajno usporavanje pada vrednosti pH u mišićima SM.
Na kraju hlađenja, odnosno 24 sata post-mortem (Tabela 1), sve četiri prosečne vrednosti pH mišića SM
nalazile su se u intervalu od 5.3 do 5.8, koji je karakterističan za svinjsko meso [1, 8]. Numerički, ali ne i
značajno (P > 0.05), veće prosečne vrednosti pH utvrđene su u mišićima SM sa ubrzano hlađenih polutki
(vrednosti pH24h = 5.79 i 5.77), u poređenju sa mišićima SM sa konvencionalno hlađenih polutki (vrednosti
pH24h = 5.63 i 5.70).
Slično, kao što je utvrđeno i u ovim ispitivanjima, u ispitivanjima Springer-a i sar. [6], Jones-a i sar. [9],
Dransfield-a i sar. [12], Kerth-a i sar. [14] i Hambrecht-a i sar. [15] na kraju vazdušnog hlađenja nije
utvrđena značajna razlika između prosečnih vrednosti pH različito hlađenih (konvencionalno i ubrzano)
mišića SM. Suprotno, u ispitivanjima Jones-a i sar. [9] i Josell-a i sar. [11] na kraju hlađenja (24 sata postmortem) kod ubrzano vazdušno hlađenih mišića SM utvrđena je značajno viša prosečna vrednost pH, u
poređenju sa prosečnom vrednošću pH koja je utvrđena kod konvencionalno hlađenih mišića SM, s tim da
su neki rezultati ispitivanja uticaja brzine hlađenja na krajnju vrednost pH kontradiktorni, čak i u istim
ispitivanjima [9].
Dalje, veoma je interensantno analizirati rezultate dobijene određivanjem boje (Tabele 2a i 2b). Na osnovu
rezultata određivanja boje mišića SM, odnosno na osnovu prosečnih vrednosti za L* vrednost (svetloća)
može se konstatovati da sve tri grupe ispitanih mišića SM, u oba Eksperimenta, nezavisno od brzine
hlađenja polutki i vremena otkoštavanja post-mortem, imaju boju koja prosečno odgovara boji mesa
normalnog kvaliteta, odnosno imaju prosečno crveno ružičastu boju (L* = 42 – 50, [29]; L* = 43 – 50, [24];
L* = 44 – 50, [21]). Najsvetlije boje (najveće L* vrednosti) utvrđene su kod mišića SM sa konvencionalno
hlađenih polutki, dok su kod mišića SM sa ubrzano hlađenih polutki, koje su otkoštene 24 sata, odnosno 8
sati post-mortem, utvrđene značajno (Eksperiment 1), odnosno numerički (Eksperiment 2) niže prosečne
L* vrednosti (tamnija boja). U Eksperimentu 1, kod ubrzano hlađenih mišića SM koji su otkošteni 8 sati
post-mortem utvrđena je prosečno visoko značajno (P < 0.01) tamnija boja (visoko značajno manja
prosečna L* vrednost) u poređenju sa bojom mišića SM koji su konvencionalno hlađeni, kao i značajno (P
< 0.05) tamnija boja u poređenju sa bojom mišića SM koji su ubrzano hlađeni i otkošteni 24 sata postmortem. U Eksperimentu 2 utvrđen je sličan trend dobijenih rezultata, međutim utvrđene razlike između
prosečnih L* vrednosti, za različito hlađene i u različito vreme post-mortem otkoštene mišiće SM nisu
značajne (P > 0.05).
Eksperiment 1
Postupak hlađenja1
KH
UH
Polutka trupa
Desna
Leva
Vreme otkoštavanja post-mortem (sati)
24
24
N (broj M. semimembranosus)
40
20
Aritmetička sredina ± standardna devijacija
x±σ
x±σ
CIE L*a*b* sistem
L* vrednost (svetloća)
49.25Aa±3.43
47.92ABa±2.65
a* vrednost (udeo crvene boje)
8.46±1.70
8.79±1.38
b* vrednost (udeo žute boje)
4.40±0.93
4.21±0.76
Učestalost pojavljivanja blede, crveno ružičaste i tamne boje (%)
Bleda boja (L* > 50)
45.2
35.0
Crveno ružičasta boja (L* = 43 – 50)
35.7
55.0
Tamna boja (L* < 43)
19.0
10.0
Boja – senzorno (skala od 1 do 5)
2.62±0.69
2.63±0.71
UH
Leva
8
20
x±σ
45.32Bb±2.87
7.79±1.63
3.93±0.68
21.7
52.1
26.1
2.65±0.63
Tabela 2a. Uticaj ubrzanog hlađenja polutki svinja i ranijeg otkoštavanja post-mortem na boju M.
semimembranosus
1
KH – konvencionalno hlađenje; UH – ubrzano hlađenje.
Razlike između aritmetičkih sredina su značajne sa 99% verovatnoće.
ab
Razlike između aritmetičkih sredina su značajne sa 95% verovatnoće.
AB
28
Glasnik hemičara,tehnologa i ekologa Republike Srpske, 3 (2010) 25-32
Boja mesa ne zavisi uvek i jedino od denaturacije proteina, kao ni od apsorpcionih karakteristika
mioglobina. Na smanjenje rasipanja svetlosti sa površine mesa kod ubrzano hlađenih mišića utiče viša
krajnja vrednost pH, odnosno manja denaturacija proteina i smanjenje dužine sarkomera [30, 31]. Takođe,
veruje se da smanjenje količine slobodne vode na površini ćelija smanjuje reflektancu dajući meso
tamnijeg izgleda [32]. Prema Kim-u i sar. [33] L* vrednost se kod svih kvaliteta svinjskog mesa (BMV, CMV
– crveno ružičast, mek i vodnjikav, CČN – crveno ružičast, čvrst i nevodnjikav, TČS – taman, čvrst i
nevodnjikav) povećava konzistentno od 45 minuta do 24 sata post-mortem. Dakle, u ovim ispitivanjima,
značajno, odnosno numerički tamnija boja koja je utvrđena kod ubrzano hlađenih i ranije otkoštenih mišića
SM prvenstveno se može objasniti utvrđenim značajno višim vrednostima pH (8 sati post-mortem), kao i
ranijim otkoštavanjem, jer je polovina ubrzano hlađenih mišića SM otkoštena 8 sati post-mortem (16 sati
ranije).
Tabela 2b. Uticaj ubrzanog hlađenja polutki svinja i ranijeg otkoštavanja post-mortem na boju M.
semimembranosus
Postupak hlađenja1
Polutka trupa
Vreme otkoštavanja post-mortem (sati)
N (broj M. semimembranosus)
Aritmetička sredina ± standardna
devijacija
CIE L*a*b* sistem
L* vrednost (svetloća)
Eksperiment 2
KH
UH
Desna
Leva
24
24
40
20
x±σ
48.05±3.53
x±σ
45.74±4.5
0
a* vrednost (udeo crvene boje)
9.21±1.62
9.32±1.37
b* vrednost (udeo žute boje)
4.68±0.89
4.62±1.27
Učestalost pojavljivanja blede, crveno ružičaste i tamne boje (%)
Bleda boja (L* > 50)
39.2
31.0
Crveno ružičasta boja (L* = 43 – 50)
39.2
33.3
Tamna boja (L* < 43)
21.5
35.7
Boja – senzorno (skala od 1 do 5)
2.70±0.44
2.90±0.52
1
KH – konvencionalno hlađenje; BH – ubrzano hlađenje.
UH
Leva
8
20
x±σ
46.82±2.22
9.00±1.78
4.85±0.73
22.5
50.0
27.5
2.85±0.41
U ispitivanjima Jones i sar. [9], primenom manje brzine vazdušnog hlađenja polutki (3 sata na –20°C i
zatim do 24 sata), nije utvrđen značajan uticaj na poboljšanje boje (svetloće – L* vrednost), dok je u istim
ispitivanjima primenom veće brzine hlađenja (3 sata na –40°C i zatim do 24 sata) utvrđeno značajno
smanjenje svetloće (L* vrednost), odnosno značajno tamnija boja. Rezultati ispitivanja uticaja ubrzanog
hlađenja polutki i vremena otkoštavanja post-mortem na svetloću (L* vrednost), utvrđeni u ovom radu
(Eksperiment 2), u saglasnosti su sa rezultatima Milligan-a i sar. [5], Springer-a i sar. [6], Josell-a i sar. [11]
i Kerth-a i sar. [14] koji, takođe, nisu utvrdili značajan uticaj ubrzanog vazdušnog hlađenja polutki na
poboljšanje svetloće (L* vrednost) mišića SM.
Sa druge strane, analizom pojedinačnih L* vrednosti (Tabele 2a i 2b), kod ubrzano hlađenih i 24 sata postmortem otkoštenih mišića SM, u poređenju sa konvencionalno hlađenim i 24 sata post-mortem otkoštenih
mišića SM, utvrđeno je smanjenje učestalosti pojavljivanja blede boje (L* > 50) za 22.6% (sa 45.2% na
35.0%, Eksperiment 1) i za 20.9% (sa 39.2% na 31.0%, Eksperiment 2). Takođe, u poređenju sa
konvencionalno hlađenim i 24 sata post-mortem otkoštenim mišićima SM, kod ubrzano hlađenih i 8 sati
post-mortem otkoštenih mišića SM utvrđeno je smanjenje učestalosti pojavljivanja blede boje (L* > 50) za
52.0% (sa 45.2% na 21.7%, Eksperiment 1) i za 42.6% (sa 39.2% na 22.5%, Eksperiment 2), odnosno u
poređenju sa ubrzano hlađenim i 24 sata post-mortem otkoštenim mišićima SM, kod ubrzano hlađenih i 8
sati post-mortem otkoštenim mišićima SM utvrđeno je smanjenje učestalosti pojavljivanja blede boje (L* >
50) za 38.0% (sa 35.0% na 21.7%, Eksperiment 1) i za 27.4% (sa 31.0% na 22.5%, Eksperiment 2).
Suprotan trend utvrđen je za učestalost pojavljivanja crveno ružičaste i tamne boje (L* < 50).
Smanjenje učestalosti pojavljivanja blede boje (L* > 50), kao rezultat ubrzanog hlađenja, koje je utvrđeno u
ovom radu, u saglasnosti je sa rezultatima i mišljenjima drugih autora prema kojima primena različitih
sistema ubrzanog hlađenja, odnosno sistema za brzo snižavanje temperature polutki, može biti jedan od
vrlo efikasnih postupaka za smanjenje ili preveniranje pojavljivanja BMV mesa [1, 2, 4, 5, 6, 14].
Za razliku od svetloće (L* vrednost) u ovim ispitivanjima (Tabele 2a i 2b), u oba Eksperimenta, utvrđene su
veoma slične prosečne vrednosti za udeo crvene boje (a* vrednost) i udeo žute boje (b* vrednost), kao i
veoma slične prosečne vrednosti za senzornu ocenu boje, odnosno nije utvrđen značajan uticaj (P > 0.05)
29
V. M. Tomović, Lj. S. Petrović, N. R. Džinić: Uticaj ubrzanog hlađenja polutki svinja........
brzine hlađenja polutki i vremena otkoštavanja post-mortem na a* vrednosti (udeo crvene boje), b*
vrednosti (udeo žute boje) i senzorno ocenjenu boju.
Zaključak
Na osnovu rezultata dobijenih ispitivanjem uticaja ubrzanog hlađenja polutki svinja (2.5 i 3 sata na –31°C),
a zatim pod konvencionalnim uslovima (do 8 sati i 24 sata post-mortem), kao i uticaja ranijeg otkoštavanja
post-mortem (8 sati post-mortem), nakon ubrzanog hlađenja, u poređenju sa konvencionalno hlađenim
polutkama (na 2°C do 24 sata post-mortem) na tok biohemijskih promena u mišićima, odnosno na boju
proizvedenog svinjskog mesa (mišići SM) i diskusije tih rezultata može se zaključiti:
1. Da je tokom (8 sati post-mortem) i na kraju hlađenja (24 sata post-mortem) kod ubrzano hlađenih
polutki, u poređenju sa konvencionalno hlađenim polutkama, utvrđen visoko značajno (P < 0.001)
brži pad temperature u dubini buta, blizu femura, s tim da je traženi zahtev (temperatura od 7°C),
u dubini buta, kod polutki hlađenih 3 sata na –31°C dostignut do 8 sati post-mortem, odnosno
gotovo 16 sati ranije. U isto vreme post-mortem kod polutki hlađenih 2.5 sata na –31°C, u dubini
buta, utvrđena je temperatura od 11.7°C.
2. Da je 8 sati post-mortem kod ubrzano hlađenih mišića SM utvrđen značajno (P < 0.05) sporiji pad
vrednosti pH, u poređenju sa konvencionalno hlađenim mišićima SM. Takođe, 24 sata postmortem nije utvrđen značajan uticaj (P > 0.05) različite brzine hlađenja na krajnje vrednosti pH u
mišićima SM,
3. Da je, u poređenju sa konvencionalno hlađenim mišićima SM, kod ubrzano hlađenih mišića SM,
koji su otkoštani 24 sata post-mortem, i kod ubrzano hlađenih mišića SM, koji su otkošteni 8 sati
post-mortem, utvrđeno smanjenje učestalosti pojavljivanja blede boje (svetloća – L*) i to za 22.6 i
za 52.0% (nakon 2.5 sata hlađenja na –31°C), odnosno za 20.9 i za 42.6% (nakon 3 sata hlađenja
na –31°C).
Zahvalnica
Ovaj rad nastao je kao rezultat rada na projektu broj TR - 20037, koji je finansiran sredstvima Ministarstva
za nauku i tehnološki razvoj Republike Srbije.
Literatura
1. Honikel, K.O. (1999). Biohemijske i fizičko-hemijske karakteristike kvaliteta mesa. Tehnologija
mesa, 40, 3 – 5, 105 – 123.
2. Savell J. W., Mueller S. L., Baird B. E., 2005. The chilling of carcasses. Meat Science, 70, 3, 449 –
459.
3. Rede, R., Petrović, Lj. (1997). Tehnologija mesa i nauka o mesu. Tehnološki fakultet, Novi Sad.
4. Huff-Lonergan, E., Page, J. (2001). The role of carcass chilling in the development of pork quality.
Facts, National Pork Producers Council, Pork Quality, American Meat Science Association, pp. 1 –
8. Available: http://www.meatscience.org/Pubs/factsheets/chilling.pdf
5. Milligan, S.D., Ramsey, C.B., Miller, M.F., Kaster, C.S., Thompson, L.D. (1998). Resting of pigs
and hot-fat trimming and accelerated chilling of carcasses to improve pork quality. Journal of
Animal Science, 76, 1, 74 – 86.
6. Springer, M.P., Carr, M.A., Ramsey, C.B., Miller, M.F. (2003). Accelerated chilling of carcasses to
improve pork quality. Journal of Animal Science, 81, 6, 1464 – 1472.
7. Bowater, F. J. (1997). Economies of meat chilling and freezing. In: Proceeding of the institute of
refrigeration, pp. 1 – 11, London, England. Available: www.fjb.co.uk
8. Gigiel, A., Butler, F., Hudson, B. (1989). Alternative methods of pig chilling. Meat Science, 26, 1,
67 – 83.
9. Jones, S.D.M., Jeremiah, L.E., Robertson, W.M. (1993). The effect of spray and blast-chilling on
carcass shrinkage and pork muscle quality. Meat Science, 34, 3, 351 – 362.
10. Petrović, Lj., Okanović, Đ., Rede, R. (1997). Possibility of cooked ham production from ham
deboned early post-mortem, 1. Influence of chilling rate on the properties of muscles deboned
different time post-mortem. International Fleischwirtschaft, 3, 27 – 32.
11. Josell, Å., von Seth, G., Tornberg, E. (2003). Sensory and meat quality traits of pork in relation to
post-slaughter treatment and RN genotype. Meat Science, 66, 1, 113 – 124.
30
Glasnik hemičara,tehnologa i ekologa Republike Srpske, 3 (2010) 25-32
12. Dransfield, E., Ledwith, M.J., Taylor, A.A. (1991). Effect of electrical stimulation, hip suspension
and ageing on quality of chilled pig meat. Meat Science, 29, 1, 129 – 139.
13. Okanović, Đ., Petrović, Lj., Rede, R., Popov-Raljić, J., Manojlović, D. (1998). Possibility of cooked
ham production from ham deboned early post-mortem, 2. Properties of finished products.
International Fleischwirtschaft, 1/2, 20 – 25.
14. Kerth, C.R., Carr, M.A., Ramsey, C.B., Brooks, J.C., Johnson, R.C., Cannon, J.E., Miller, M.F.
(2001). Vitamin-mineral supplementation and accelerated chilling effects on quality of pork from
pigs that are monomutant or noncarriers of the halothane gene. Journal of Animal Science, 79, 9,
2346 – 2355.
15. Hambrecht, E., Eissen, J.J., de Klein, W.J.H., Ducro, B.J., Smits, C.H.M., Verstegen, M.W.A., den
Hartog, L.A. (2004). Rapid chilling cannot prevent inferior pork quality caused by high preslaughter
stress. Journal of Animal Science, 82, 2, 551 – 556.
16. Eilert, S.J. (1997). What quality controls are working in the plant? In: Proceedings pork quality
summit, pp. 59 – 63, National Pork Producers Council, Des Moines, Iowa, USA.
17. Honikel, K.O., Kim, C.J. (1985). Über die ursachen der entstehung von PSE-Schweinefleisch.
Fleischwirtschaft, 65, 9, 1125 – 1131.
18. Smulders, F.J.M., Toldrá, F., Flores, J., Prieto, M. (1992). New technologies for meat and meat
products. Utrecht, The Netherlands: Audet Tijdschriften.
19. Council Directive of 26 June 1964 (64/433/EEC) on health conditions for the production and
marketing of fresh meat. Official Journal of the European Union, L 121, 1 – 30.
20. Feldhusen, F., Kühne, M. (1992). Effects of ultra rapidchilling and ageing on length of sarcomeres
and tenderness of pork. Meat Science, 32, 2, 161 – 171.
21. Toldrá, F., Flores, M. (2000). The use of muscle enzymes as predictors of pork meat quality. Food
Chemistry, 69, 4, 387 – 395.
22. SRPS ISO 2917, 2004. Meso i proizvodi od mesa. Merenje pH (Referentna metoda).
23. Honikel, K.O. (1998). Reference methods for the assessment of physical characteristics of meat.
Meat Science, 49, 4, 447 – 457.
24. CIE (1976). International Commission on Illumination, Colorimetry: Official Recommendation of the
International Commission on Illumination. Publication CIE No. (E-1.31) Bureau Central de la CIE,
Paris, France.
25. Joo, S.T., Kauffman, R.G., Kim, B.C., Park, G.B. (1999). The relationship of sarcoplasmic and
myofibrillar protein solubility to colour and water-holding capacity in porcine longissimus muscle,
Meat Science, 52, 3, 291 – 297.
rd
26. NPPC (National Pork Producers Council), 1991. Procedures to evaluate market hogs, 3 edition.
National Pork Producers Council, Des Monica, Iowa, USA.
27. Hadživuković, S. (1991). Statistički metodi. Drugo prošireno izdanje, Poljoprivredni fakultet,
Univerzitet u Novom Sadu, Novi Sad.
28. Bertram, H.C., Dønstrup, S., Karlsson, A.H., Andersen, H.J., Stødkilde-Jørgensen, H. (2001).
Post-mortem energy metabolism and pH development in porcine M. longissimus dorsi as affected
31
by two different cooling regimes. A P-NMR spectroscopic study. Magnetic Resonance Imaging,
19, 7, 993 – 1000.
29. Warner, R.D., Kauffman, R.G., Greaser, M.L. (1997). Muscle protein changes post-mortem in
relation to pork quality traits. Meat Science, 45, 3, 339 – 352.
30. Shaw, F.D., Powell, V.H. (1995). Meat quality aspects of hot boning. Proceedings of Meat, 95,
12B1 – 12B3.
31. Lawrie, R.A. (1998). Lawrie’s Meat Science (sixth edition). Woodhead Pulishing Limited, Abington
Hall, Abington Cambridge, England.
32. Pearson, A.M., Dutson, T.R. (1985). Scientific basis of electrical stimulation. In: Advances in Meat
Research, Electrical Stimulation (Vol. 1), D. H. Pearson and T. R. Dutson (Eds.), AVI Publishers
Company, Inc., Westport, Connecticut, USA.
33. Kim, C.J., Lee, E.S., Joo, S.T., Kim, B.C., Kang, J.O., Kauffman, R.G., Yoo, I.J., Ko, W.S., Choi,
D.Y. (1996). Chemical, physical and structural characteristics of pork loins from four quality
nd
groups. In: Proceedings 42 International Congress of Meat Science and Technology, pp. 312 –
313, Lillehammer, Norway.
31
V. M. Tomović, Lj. S. Petrović, N. R. Džinić: Uticaj ubrzanog hlađenja polutki svinja........
EFFECTS OF ACCELERATED CHILLING OF CARCASSES AND EARLIER DEBONING
POST-MORTEM ON COLOUR OF PORK SEMIMEMBRANOSUS MUSCLE
Vladimir M. Tomović, Ljiljana S. Petrović, Natalija R. Džinić
Abstract
The effect of accelerated air chilling of carcasses in first 2.5, i.e. 3 hours of chilling at –31°C, followed by
conventional air chilling (up to 8 hours and 24 hours post-mortem) as well as the effect of earlier deboning
of carcasses (8 hours post-mortem) after accelerated air chilling, on colour of pork, i.e. colour of M.
semimembranosus (parameters: L*, a*, b* and sensory) was investigated. During and at the end of chilling
(8 hours and 24 hours post-mortem), carcasses that were accelerated chilled had significantly (P < 0.001)
lower internal temperature in the deep leg. Carcasses chilled 2.5 hours at –31°C, up to 8 hours postmortem, reached the temperature of 11.7°C in deep leg, while in carcasses chilled for 3 hours at -31°C, up
to 8 hours post-mortem, the temperature reached in deep leg was below 7°C (6.2°C). During accelerated
chilling of carcasses (8 hours post-mortem), a significantly (P < 0.05) slower rate of pH value decline in M.
semimembranosus was found. The accelerated chilling of carcasses and earlier deboning post-mortem
resulted in numerical (P > 0.05) or in significant (P < 0.05; P < 0.01) improvement of colour (darker colour
- lower L* value) of M. semimembranosus. Also, accelerated chilling and accelerated chilling followed by
earlier deboning of carcasses resulted in decreased incidence of pale colour in M. semimembranosus by
22.6 and by 52.0% (after 2.5 hours of chilling at –31°C), i.e. by 20.9 and 42.6% (after 3 hours of chilling at
–31°C).
32
Glasnik hemičara,tehnologa i ekologa Republike Srpske, 3 (2010) 33-38
USE OF BIOSENSORS IN THE FOOD INDUSTRY
ISSN 1840-054X
UDK: 663/664:577.2
Pregledni rad
A.Davidović, A. Savić
Faculty of Technology, Banja Luka
Summary
Biosensors are powerful alternative to conventional analytical techniques in the food industry to ensure the
quality and safety of food products and process control. The most important characteristics of biosensor
devices are high sensitivity, specificity, short response time and mostly low production costs. Biosensors
can detect and measure various compounds such as toxic substances (pesticide residue, heavy metals,
fertilizers etc.) in food. Detection of contaminents, determination of food constituents (acids, sugars,
vitamins, antioxidans etc.), verification of product freshness and monitoring of food processing are the
areas of potential biosensor applications in food industry. Biosensors can also be adapted to monitor
various analytes in on-line systems of food processing in order to achieve food quality and safety. This
article reviews the development and application of biosensors (enzymatic and others) in food quality, food
safety and process control.
Introduction
A biosensor is defined as a compact analytical device incorporating a biological or biologically-derived
sensing element either integrated within or associated with a physico-chemical transducer. The aim of
biosensor is to produce either discrete or continious electronic signals which are proportional to a single
analyte or a related group of analytes (1).
The development of biosensors in recent years is due to their clinical, biotechnological, agricultural and
environmental application. As for their application in the food sector, it is related to ensure the quality and
safety of foods (2) . Hazard Analysis and Critical Control Point (HACCP) is generally regarded as the most
effective system to ensure food safety. (It is very useful in ensuring that process is under control). The
high sensitivity of enzymatic biosensors enables the detection of pesticides and herbicides, as well as the
detection of microorganisms such as Escherichia coli, Salmonella sp., Staphylococcus aureus etc. in hours
or minutes (3).
Biosensors currently represent powerful alternative to conventional analytical techniques (4). This
techniques are time consuming and require skilled labor. Demands of sensitivity, specificity, speed and
accuracy of analytical measurements in food industry stimulated considerable interest in developing
biochemical sensors as diagnostic and analytical tools. In recent years biosensor technology has
advanced considerably due to its application in the area of biomedicine, agro-food industry and
environment protection. The most important characteristics of biosensor devices are their high sensitivity,
short response time, the possibility for their incorporation into integrated systems and (pretty) low
production costs (5). Biosensors have been adapted to measure and detect different analytes in on-line
systems simultaneously with food processing in order to achieve food quality and safety (5). This article
reviews the development and application of biosensors in food quality, food safety and process control.
Enzyme-based biosensors
The biological materials used in biosensor technology are the enzymes, microorganisms, tissues, as
shown in figure 1., which represents a principle of operation of a biosensor. Biological sensors include
enzymes or multi-enzymatic mediums, complete cells, cellular organelles, animal or vegetal tissue (5). In
enzyme-based biosensors a reaction occurs catalyzed due to the affinity of the enzyme to the (specific)
substrate.
33
A.Davidović, A. Savić: Use of biosensors in the food industry
Fig. 1. Principle of operation of biosensors (4)
The use of enzymes as biological recognition elements was very common in the first generation of
biosensors (6). Among the enzymes that are commercially available, the most often used in biosensors
are glucose oxidase, horseradish peroxidase and alkaline phosphatase, because of their stability during
the catalytic reaction (5). Immobilized enzymes offer advantages for application in different industrial
processes and are adaptable to new engineering designs (7). Glucose oxidase is currently the most stable
and specific enzyme that can easily be obtained (6).
Microbial biosensors
In some cases, instead of enzymes, whole cells (bacteria, fungi, protozoa and higher organisms) are being
used as biological recognition elements due to their multi-enzymatic cellular systems. They have the ability
to metabolize different organic compounds. This processes are followed by synthesis of various products
such as carbon dioxide, ammonia, acids, sugars, vitamins etc., which can be detected in this type of
biosensor device (8). The use of complete cells is limited by diffusion of substrates and products through
cellular membrane. In general, a slower response is obtained compared to purified enzyme biosensors (8).
Whole cells can be immobilized in membranes of cellulose acetate, or trapped into polymer matrix (9).
Instead of using complete cells other systems of catalytic (enzyme) biosensors include subcellular
organeles or tissue which contain more specific enzymatic systems. Such organelles are used in the
detection of toxic substances like pesticides, detergents and heavy metals (8).
Application of enzyme biosensors in food industry
In the food and agricultural industries the quality of the product is evaluated through periodic chemical and
microbiological analysis which are expensive and time consuming and sometimes need well trained
operators. Biosensors can provide rapid, non-destructive and affordable methods for the quality monitoring
of a product. They also reduce assay time and cost of analysis and increase the product safety (10).
Foodborne pathogens pose a risk to food safety and are a threat to the global supply chain. The detection
and identification of pathogens in raw food materials, food products, processing lines and drinking water
supplies rely on time consuming conventional culturing techniques. Biosensors have the potential to
resolve the problems of food and water supply monitoring by detecting the presence of residues of
pesticides, fertilizers, heavy metals and food additives (10).
The development of catalytic biosensors in food additive analysis generally includes enzymes as
recognition systems. Table 1 presents different biosensors used in the detection of pesticides, fertilizers
and heavy metals in food and water (11).
34
Glasnik hemičara,tehnologa i ekologa Republike Srpske, 3 (2010) 33-38
Table 1. Most important biosensors used in the detection of pesticides, fertilizers and other pollutants (11)
Analyte
Parathion (pesticide)
Propoxur and carbaryl
(pesticide)
Diazinon and dichlorvos
(pesticide)
Paraoxon (pesticide)
Nitrate (fertilizer)
Nitrite (fertilizer)
Phosphate (fertilizer)
Transduction system
Type of
interaction
Biocatalytic
Biocatalytic
Recognition
biocatalyzer
Parathion hydrolase
Acetyl cholinesterase
Amperometric
Fiber optic
Biocatalytic
Tyrosinase
Amperometric
Biocatalytic
Biocatalytic
Biocatalytic
Biocatalytic
Alkaline phosphatase
Nitrate reductase
Nitrate reductase
Polyphenol oxidase, alkaline
phosphatase, glucose-6phosphate
dehydrogenase
Spirulina subsalsa
Optical
Amperometric
Optical
Amperometric
Copper and mercury (heavy
metals)
Copper
(heavy metal)
Biocatalytic
Cadmium and lead
(heavy metals)
Biocatalytic
Arsenic, cadmium and
bismuth (heavy metals)
Cadmium, copper, chrome,
nickel, zinc (heavy metals)
Copper and mercury (heavy
metals)
Biocatalytic
Amperometric
Amperometric
Biocatalytic
Recombinant Saccharomyces
cerevisiae
Staphylococcus aureus or
Recombinant Bacillus subtilis
Cholinesterase
Electrochemical
Biocatalytic
Urease
Optical
Biocatalytic
Glucose oxidase
Amperometric
Optical
The different pesticides used in food production can accumulate in the fatty tissue of animals, while the
excessive use of fertilizers contaminates ground water with nitrates, nitrites and phosphates (12). For the
detection of herbicides like phenyl urea and triazines, biosensors have been designed as well (13).
Carlson et al (2000) developed a fluorometric biosensor to detect and determine aflatoxins, fungi produced
toxic metabolites that are commonly found in a variety of agricultural products. Lucarelli et al. (2003)
developed an electrochemical DNA biosensor for the rapid detection of polycyclic aromatic hydrocarbons
(PAHs) in fish exposed to crude oil contaminated water. (These compounds are carcinogenic). The DNA
biosensor consists of immobilized calf thymus double-stranded DNA onto disposable, screen-printed
carbon electrodes (15).
Application of biosensors in food quality and process control
To evaluate food quality various biosensors have been developed, which are described in Table 2. One
way to determine freshness of food is through evaluation of chemical thermocomposition of products such
as meat, fish, fruits and vegetables. During storage of these products compounds can be synthetisized
that produce abnormal odours and flavors.
Table 2. Most important biosensors applied to evaluate food quality (11)
Analyte
Matrix
Recognition
enzyme
Transduction system
Glucose
Grape juice, wine, juice,
honey, milk and yogurt
Glucose oxidase
Amperometric
Fructose
Juice, honey, milk, gelatin and
artificial edulcorants
Fructose dehydrogenase, Dfructose 5-dehydrogenase
Amperometric
Lactose
Milk
ß-Galactosidase
Amperometric
Lactate
Cider and wine
Transaminase and L-lactate
Amperometric
Lactulose
Milk
Fructose dehydrogenase and
L-amino acids
Milk and fruit juices
ß-galactosidase
D-amino acid oxidase
L-malate
Wine, cider and juices
Dehydrogenated malate,
dehydrogenase
Amperometric
Amperometric
Amperometric
others
Ethanol
Glycerol
Beer, wine and other alcoholic
Alcohol oxidase, alcohol
drinks
dehydrogenase, NaDH
oxidase
Wine
Glycerophosphate oxidase and
glycerol kinase
Amperometric
Amperometric
35
A.Davidović, A. Savić: Use of biosensors in the food industry
Catechol
Beer
Polyphenol oxidase
Amperometric
Cholesterol
Butter, lard and egg
Cholesterol oxidase and
peroxidase
Amperometric
Citric acid
Lecithin
Juice and athletic drinks
Egg yolk, flour and soya sauce
L-lysine
Milk, pasta and fermentation
samples
Citrate lyase
Phospholipase D and choline
oxidase
Lysine oxidase
Amperometric
Electrochemical
Amperometric
One of the most important problems that affect food freshness, and with it food quality, is the level of
oxygen during the handling of fruit and vegetables in modified atmosphere. Commercial biosensors with
immobilized enzymes like alcohol oxidase and alcohol peroxidase are used (16). Alcohol oxidase
catalyzes the oxidation of ethanol in acetaldehyde and H2O2 in the presence of O2, and the peroxidase
catalyzes the oxidation of the chromogene, causing the change in color. Smyth et al., (1999) measured
with biosensors ethanol accumulation in lettuce, broccoli and cabbage packed in modified atmosphere.
The same biosensor can also monitor ethanol formation during apple storage in a controlled atmosphere.
Research had been conducted that analysed the content of some organic acids and sugars as indicators
of fruit and vegetable maturity (17). Esti et al. (1998) developed electrochemical sensor based on
immobilized diamine oxidase and polyamine oxidase onto polimeric membrane to determine amine
content in fresh fruits or in modified atmosphere packaged fruits. The method was applied for investigation
of postharvest life of appricots and sweet cherrys in modified atmosphere storage at 0˚C.
There are several compounds that can be detected as indicators of quality loss. Biosensors can also
detect indicators of process such as lactulose, disaccharide which is formed during thermal treatment of
milk. Namely, lactulose is synthetic disccharide consisting of galactose and fructose and is absent in raw
milk. It is formed by heating the milk due to epimerization of lactose. Therefore it can be used as indicator
for the severity of heat treatment of milk and to distinquish between pasteurized, ultra-heat treated (UHT)
and sterilized milk (19).
Biosensors in process control
The use of biosensors in control of processes is limited for several reasons: the short life of enzymatic
biosensors, the need to calibrate them, the lack of reliable response to different concentration (20).
Besides that, biosensors still have to compete with other methods such as Gas Chromatography and
HPLC. Compare to mentioned techniques biosensors have advantage to operate in natural samples with
little or no pretreatment fase (21). In recent years, thanks to biosensor technology, it is possible to
determine and quantify on-line diverse compounds of importance in process control, such as sugars,
amino-acids, alcohols, among others. (Sugars are limiting factors in fermentation processes. Namely, low
sugar concentrations reduce the productivity of the bioreactor) (22). Specific biosensors have been
developed for the determination of glucose, lactate, glutamate etc. Amperometric biosensors to analyze
glucose with glucose oxidase, lactose with β-galactosidase and fructose dehydrogenase are used in
process control. Simultaneous detection of ethanol, glucose and glycerol in wines is also possible (23).
Conclusion
Due to their unique characteristics and analytical potential, biosensors show great promise for food
industry applications. Development of enzymatic biosensors with different systems that can be applied in
the areas of food quality, food safety and in process control is recently in progress. Scientific studies are
focused mainly on determining composition of food products, contamination of raw materials for food
industry and detection of contaminants in processed foods. In the area of food safety, enzymatic
biosensors enable identification and quantification of (highly) toxic organic contaminants, thus protecting
consumers health. Use of enzymatic biosensors in the food industry to determine the freshness of
products make it possible to detect compounds which can be associated with loss of product quality.
Biosensors can be very useful in the fermentation process control by determination of different substrate
components, control of acidity, control of aeration and assesing the thermal profile of substrate
sterilization.
Dispite the wide applicability of biosensors in the food industry, their use is still limited for several reasons:
the short life of enzymatic biosensors, the need to calibrate them frequently and sometimes the high cost
of purifying the enzymes. If biosensor device consist of complete cells or tissues a slower response is
36
Glasnik hemičara,tehnologa i ekologa Republike Srpske, 3 (2010) 33-38
obtained than with purified enzyme biosensors, as well as low specificity due to other enzyme reactions. If
these limiting factors can be overcome, more rapid, reliable, long lasting and less expensive biosensors
will be developed. With rising demands for quality and safe food, the demand for more rapid detecting
biosensors will surely increase.
Literature
1. Turner, A.P.F. Karube, I., Wilson, G.S., Biosensors: Fundamentals and applications., Oxford
University Press, Oxford (1987) p.770
2. Luong, J.H.T., Groom, C.A., Male, K.B., The potential role of biosensors in the food and drink
industries. Biosens. and Bioelectron. 6 (1991) 547-554
3. Killard, A.J., Smyth, M.R., Separation-free electrochemical immunosensor strategies. Anal. Lett.
33 (2000) 1451-1465
4. Velasco-Garcia, M.N., Mottram, T., Biosensor technology addressing agricultural problems.
Review paper. Biosyst.Eng. 84 (2003) 1-12
5. Mello, L.D., Kubota, L.T., Review of the use of biosensors as analytical tools in the food and drink
industries, Food Chem. 77 (2002) 237-256
6. Luong, J.H.T., Male, K.B., Glennon, J.D., Biosensor technology: technology push versus market
pull. Biotechnol. Adv. 26 (2008) 492-500
7. Krajewska, B., Application of chitin-and chitosan-based materials for enzyme immobilizations: a
review. J. Biotechnol. 35 (2004) 126-139
8. De Souza, S.F., Microbial biosensors. Biosen. Bioeelectron. 16 (2001) 337-353
9. Tatsumi, H., Katano, H., Ikeda, T., Kinetic analysis of enzymatic hidrolysis of crystalline cellulose
by cellobiohydrolase using an amperometric biosensor. Anal. Biochem. 357 (2006) 257-261
10. Neethirajan, S., Karunakaran, C., Jayas, D.S., Biosensors-An Emerging Technology for the
Agricultural and Food Industry, CSAE/SCGR 2005 Meeting, Winnipeg, Manitoba, paper No. 05003
11. Cock, L.S., Zetty Arenas, A.M., Aponte, A.A, Use of enzymatic biosensors as quality indices:
Asynopsis of present and future trends in the food industry. Chilean Journal of Agricultural
Research 69 (2009) 270-280
12. Moretto, L.M., Ugo, P., Zanata, M., Guerriero, P., Martin, C.R., Nitrate biosensor based on the
ultrathin-film composite membrane concept. Anal. Chem. 70 (1998) 2163-2166
13. Patel, P.D., (Bio)sensors for measurement of analytes implicated in food safety: a review. Trends
Anal. Chem. 21 (2002) 96-115
14. Carlson, M.A., Bargeron, R.C., Benson, A.B., Fraser, J.T., Velky, J.D., Groopman, P.T., An
automated, handheld biosensor for aflatoxin. Biosensors & Bioelectronics. 14 (2000) 841-848
15. Lucarelli, F., Authier, L., Bagni, G., Marrazza, T., Baussant, T., Aas, E., Mascini, M., DNA
biosensor investigations in fish bile for use as a biomonitoring tool. Anal. Lett. 36, 9 (2003) 18871901
16. Smyth, A.B., Talasila, P.C., Cameron, A.C., An ethanol biosensor can detect low-oxygen injury in
modified atmosphere packages of fresh-cut produce. Postharvest Biol. Technol. 5 (1999) 127-134
17. Angeles, A., Cañizares, M., Desarrolo de un sistema sensor para la cuantificacion de glucose en
jugos de frutas. Rev. Soc. Quim. Mex. 8 (2004) 106-110
18. Esti, M., Volpe, G., Massignan, L., Compagnone, D., La Notte, E., Palleschi, G., Determination of
amines in fresh and modified atmosphere packaged fruits using electrochemical biosensors.
Journal of Agricultural and Food Chemistry 46, 10 (1998) 4233–4237
19. Mayer, M., Genrich, M., Kunnecke, W., Bilitewski, U., Automated determination of lactulose in milk
using an enzyme reactor and flow analysis with integrated dialysis. Anal. chim. Acta 37 (1996) 324
20. Ferreira, S., De Souza, J.O., Trier weiler, O., Broxtermann, O., Folly., R.O.M., Hitzmann, B.,
Aspects concerning the use of biosensors for process control: experimental and stimulation
investigations. Comput. Chem. Eng. 27 (2003) 1165-1173
21. Luong, J.H.T., Bouvrette, P., Male, K.B., Developments and applications of biosensors in food
analysis. Trends. Biotechnology. 15 (1997) 369
22. Prodromidis, M.I., Karayannis, M.I., Enzyme based Amperometric Biosensor. Electroanalysis 14, 4
(2002) 241-261
23. Niculescu, M., Mieliauskiene, R., Laurinavicius, V., Csöregi, E., Simultaneous detection of ethanol,
glucose and glycerole in wines using pyrroloquinoline/quinone dependent dehydrogenase based
biosensors. Food Chem. 82 (2003) 481-489
37
A.Davidović, A. Savić: Use of biosensors in the food industry
UPOTREBA BIOSENZORA U PREHRAMBENOJ INDUSTRIJI
A.Davidović, A.Savić
Tehnološki fakultet Banja Luka
Sažetak
Biosenzori su moćna alternativa konvencionalnim analitičkim tehnikama u prehrambenoj industriji s ciljem
da se obezbjedi kvalitet i sigurnost prehrambenih proizvoda i upravljanje procesima. Najvažnije
karakteristike biosenzora su: visoka osetljivost, specifičnost, kratko vrijeme odgovora i uglavnom niski
troškovi proizvodnje. Biosenzori mogu da detektuju prisustvo i izmjere sadržaj različitih jedinjenja, kao što
su toksične materije (pesticidi, teški metali, đubriva) u hrani. Otkrivanje kontaminenata, određivanje
pojedinih sastojaka hrane (kiseline, šećeri, vitamini, antiokidansi itd), verifikacija svježine proizvoda kao i
praćenje toka procesa u prehrambenoj industriji su potencijalna područja primjene biosenzora u
prehrambenoj industriji. Biosenzori se mogu prilagoditi za direktno i kontinuirano praćenje (on-line)
proizvodnog procesa mjerenjem određenih analita važnih sa stanovišta kvaliteta i sigurnosti prehrambenih
proizvoda. Ovaj članak razmatra razvoj i primenu biosenzora (enzimatskih i ostalih) u cilju postizanja
kvaliteta i bezbjednosti hrane, kao i u kontroli proizvodnih procesa prehrambene industrije.
38
Glasnik hemičara,tehnologa i ekologa Republike Srpske, 3 (2010) 39-41
UTICAJ ULTRAZVUKA NA REAKCIJE JODIRANJA ACETONA
ISSN-1840-054X
UDK 541.64:544.236
M.Cacan, S.Islamović, B.Galić, S.Gojak, A.Okerić, Ž.Karlović
Prirodno-matematički fakultet, Univerzitet u Sarajevu, BiH
Sažetak
Ispitivan je uticaj ultrazvuka (35 kHz) na reakcije jodiranja acetona, na dvije različite temperature (15 i 25°
C). Za praćenje brzine odvijanja reakcija korištena je volumetrijska metoda. Na osnovu dobijenih
podataka utvrđeno je da slijedi kinetiku reakcije drugog reda.
Zapažen je uticaj ultrazvuka na kinetiku. Vrijednosti dobivenih konstanti brzine reakcija sa ultrazvukom su
manje od vrijednosti bez ultrazvuka.
Ključne riječi: ultrazvuk, jodiranje acetona.
UVOD
Prvi primjeri upotrebe ultrazvuka zabilježeni su prije 80-tak godina, što znači da je primjena ultrazvuka u
hemiji (zvukohemiji-sonochemistry) skorijeg datuma.
Ispitivanja u zvukohemiji danas se provode u homogenim i heterogenim sistemima i skoro redovno vidljiv
je uticaj ultrazvuka na ispitivane procese.
U ovom radu odabrano je izučavanje djelovanja ultrazvuka frekvencije 35 kHz (SONIS) na kinetiku reakcije
jodiranja acetona na dvije temperature ( 15°C i 25°C).
EKSPERIMENATALNI RAD
Za praćenje kinetike reakcije jodiranja acetona korištena je volumetrijska metoda. Za termostatiranje
korišten je protočni termostat (LAUDA) sa podešenom temperaturom na 15±0,1ºC i 25±0,1ºC. Pripremljeni
3
3
3
su rastvori 0,1 mol/dm joda, sulfatne kiseline 2 mol/dm , natrijum-tiosulfata 0,01 mol/dm , svježeg škroba
3
i natrijum-acetata 1 mol/dm .
Reakcija je proučavana sa četiri reakcione smjese koje su date u tabeli 1.
Tabela 1. Četiri reakcione smjese
Redni
broj
1.
2.
3.
4.
Volumen
rastvora joda,
ml
10,0
12,5
10,0
10,0
Volumen
acetona, ml
Volumen sulfatne
kiseline, ml
Volumen
vode, ml
5,0
5,0
7,5
7,5
10,0
10,0
10,0
12,5
25,0
22,5
22,5
20,0
Reakcioni sistem je pripremljen na slijedeći način: u normalni sud od 100 ml dodat je aceton, sulfatna
kiselina, rastvor joda i destilovana voda.
Nakon termostatiranja zabilježen je trenutak dodavanja polovine rastvora joda. Poslije dodavanja rastvora
joda reakciona smjesa je stavljena u ultrazvučno kupatilo, a alikvoti za titraciju uzimati su u određenom
vremenskom intervalu.
39
M.Cacan, S.Islamović, B.Galić, S.Gojak, A.Okerić, Ž.Karlović:Uticaj ultrazvuka na jodiranje ...
Reakcija je zaustavljana rastvorom natrijum acetata, a zatim je sadržaj joda određivan titracijom rastvora
natrijum-tiosulfata. Tok reakcije praćen je preko promjene koncentracije joda izražene preko utrošenog
broja ml rastvora natrijum-tiosulfata u različitim vremenskim intervalima. Čitav postupak je ponovljen na
drugoj temperaturi od 25 ± 0,1ºC sa i bez ultrazvuka.
Ciljem donošenja određenih zaključaka uticaja ultrazvuka na reakcije jodiranja acetona urađeni su slijedeći
eksperimenti koji će biti prezentirani tabelarno i grafički obrađeni.
REZULTATI RADA
1,2
log (Vt - Vb)
1
y = -0,0401x + 1,0443
R2 = 0,996
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0
5
10
15
20
25
t (min )
Dijagram 1. Određivanje reakcije jodiranja acetona bez ultrazvuka na 15ºC
Na osnovu dobijenih i prikazanih rezultata izračunate su srednje vrijednosti konstante brzine hemijske
reakcije, pomoću slijedeće formule:
k=
2,303
b( a − x )
log
t ( a − b)
a(b − x)
gdje su : a i b - početne koncentracije reaktanata
x – smanjenje koncentracije u vremenu
t – vrijeme reakcije
Tabela 2. Srednje vrijednosti konstante brzine hemijske reakcije na 15ºC i 25ºC
Sa ultrazvukom
Bez ultrazvuka
Sa ultrazvukom
Bez ultrazvuka
Sa ultrazvukom
Četvrta reakciona
smjesa
Bez ultrazvuka
Treća reakciona
smjesa
Sa ultrazvukom
Druga reakciona
smjesa
Bez ultrazvuka
Prva reakciona
smjesa
Konstanta
brzine reakcije,
(s-1mol-1dm3)
na 15ºC
0,2098
0,1832
0,1924
0,1913
0,1465
0,1349
0,1423
0,1425
Konstanta
brzine reakcije,
(s-1mol-1dm3)
na 25ºC
0,2476
0,2039
0,2444
0,2375
0,1847
0,2048
0,2020
0,1942
40
Glasnik hemičara,tehnologa i ekologa Republike Srpske, 3 (2010) 39-41
DISKUSIJA I ZAKLJUČAK
Na osnovu prikazanih rezultata uočeno je da ultrazvuk ima uticaja na reakcije jodiranja acetona. Dijagrami
potvrđuju da je reakcija II reda. Podaci za uzorke koji su rađeni bez uticaja ultrazvuka variraju zbog toga
što ne dolazi do miješanja reakcionog sistema. Vrijednosti konstanti brzine pod dejstvom ultrazvuka su u
svakom konkretnom slučaju veće od onih bez ultrazvuka.
LITERATURA
1. Savić, M., Savić. J., Osnovi analitičke hemije, IP Svjetlost, Sarajevo, 1990.
2. Das, R.C., Behara, B., Ex. Phy. Chemi, Tata McGraw – Hill, Publishing Company Limited, New
Delhi, 1983.
3. Mason, T., Peters, D., Practical Sonochemistry, Horwood Publishing, Chichester, England, 2003.
4. Frost, A., Pearson, R., Kinetics and mechanism, John Wiley and Sons. Inc. Evanston 1961.
5. Galić, B., Autorizovana predavanja iz predmeta ”Kinetika i kataliza”, Odsjek za hemiju PMF-a
Univerziteta u Sarajevu, ak. 2004/2005. godina.
6. Vučić, V., Ivanović, D., Fizika I, Naučna knjiga, Beograd, 1988.
7. www.info-medical.cg.yu
8. www.fb-chemie.uni-rostock.de
IODINATION OF ACETON: EFFECT OF ULTRASOUND (35 kHz)
M.Cacan, S.Islamović, B.Galić, S.Gojak, A.Okerić, Ž.Karlović
Faculty of Science, University of Sarajevo,
Bosnia and Herzegovina
Investigation of the effects of ultrasound (35 kHz) on the iodination of acetone was performed at two
different temperatures (15 and 25° C).
All experimental data were obtained by volumetric measurements and fitted in second-order rate law.
The aim was to investigate effects of ultrasound irradiation on kinetics. It is shown that ultrasound affects
on the rate constant, while the reaction remains the second-order one. Graphical representation confirmed
that fact.
Obtained rate of irradiated reaction were lower than values obtained for reaction without irradiation.
Key words: ultrasound, iodination of acetone.
41
UPUTSTVO AUTORIMA
1. Glasnik hemičara, tehnologa i ekologa RS objavljuje radove koji podliježu recenziji i svrstavaju se u
sljedeće kategorije:
- originalni naučni radovi
- kratka saopštenja
- prethodna saopštenja
- pregledni radovi
- stručni radovi
- izlaganja sa naučnih skupova
Autori predlažu kategoriju svojih radova, ali konačnu odluku o tome donosi Uredništvo na osnovu
zaključaka recenzenata.
Originalni naučni radovi sadrže rezultate izvornih istraživanja. Naučne informacije u radu
moraju biti obrađene i izložene tako da se mogu eksperimenti ponoviti i provjeriti analize i
zaključci na kojima se rezultati zasnivaju.
Kratka saopštenja sadrže rezultate kratkih ali završenih istraživanja ili opise izvornih
laboratorijskih tehnika. (metoda, aparata itd)
Prethodno saopštenje sadrži naučne rezultate čiji karakter zahtijeva hitno objavljivanje, ali ne
mora da omogući provjeru i ponavljanje iznesenih rezultata.
Pregledni rad predstavlja cjelovit pregled nekog područja ili problema na osnovu već
publikovanig materijala koji je u pregledu sakupljen, analiziran i raspravljen
Stručni rad predstavlja koristan prilog iz područja struke a čija problematika nije vezana za
izvorna istraživanja. Stručni rad se odnosi na provjeru ili reprodukciju svjetlu poznatih
istraživanja i predstavlja koristan materijal u smislu širenja znanja i prilagođavanja izvornih
istraživanja potrebama nauke i prakse.
Kategorizacija naučnih i stručnih radova data je prema preporukama UNESKO-a
Radovi svrstani u ove kategorije podliježu ocijenjivanju dvaju anonimnih recenzenata. Rad će se
objaviti jedino na osnovu pozitivnih recenzija , o čemu će Uredništvo obavjestiti autora. Recenzenti se
biraju među stručnjacima u neposrednom području istraživanja na koja se odnosi rad predložen za
objavljivanje. Autori mogu predložiti imena recenzenata, a Uredništvo može, ali ne mora, prihvatiti
njihov prijedlog. U pravilu recenzent ne može biti autorov sardnik niti pretpostavljeni.
2. Glasnik hemičara, tehnologa i ekologa RS objavljuje radove koji ne podliježu recenziji:
- mišljenja i komentari
- prikazi i saopštenja iz prakse u obliku dopisa ili prevoda stranih članaka
3. Glasnik hemičara, tehnologa i ekologa RS može uključivati dodatke sa kongresa, savjetovanja ili
simpozijuma.
4. Autor je u potpunosti odgovoran za sadržaj rada. Uredništvo pretpostavlja da su autori prije podnošenja
rada regulisali pitanje objavljivanja sadržaja rada saglasno pravilima ustanove ili preduzeća u kojem rade.
5. Brzina kojom će se rad objaviti zavisiće o tome koliko rukopis (tekst) odgovara uputama. Radovi koji
zahtijevaju veće prepravke ili dopune biće vraćeni autoru na preradu prije recenzije.
UPUTSTVO ZA PISANJE RADOVA
1. Rad se dostavlja Uredništvu časopisa u jednom štampanom primjerku, pisan dvostrukim proredom
(samo za štampani primjerak) na papiru formata A4 sa svim prilozima ispisanim na posebnim
listovima papira (fotografije, sheme, crteži, grafikoni). Uz ispise na papiru prilaže se i disketa
(floppy disk 3.5'') ili CD, s tekstom pripremljenim isključivo pomoću programa za obradu teksta
Microsoft Word. Numeraciju naznačiti na dnu stranica grafitnom olovkom.
2. Rad treba da ima najviše 10 strana i da sadrži sljedeće dijelove na jednom od jezika Bosne i
Hercegovine ili na nekom od priznatih evropskih jezika: naslov, spisak autora i ustanova,
sažetak, uvod, materijal i metode rada, rezultati i diskusija, zaključak, literatura, naslov na
engleskom jeziku, spisak autora i sažetak na engleskom jeziku.
3. Ispis rada zajedno sa CD-om ili disketom šalje se na adresu: Uredništvo "Glasnika hemičara,
tehnologa i ekologa RS" Tehnološki fakultet, Vojvode Stepe Stepanovića 73, 51000
Banjaluka.
4. Naslov rada pisati centrirano i velikim slovima (Times New Roman, 14 pt, bold, Caps Lock),
autore pisati centrirano bez titule i sa nazivom ustanove (Times New Roman, 10 pt, normal).
Podnaslove pisati centrirano, (Times New Roman, 12 pt, bold). Ostale dijelove rada treba pisati sa
obostranim ravnanjem redova (Times New Roman, 12 pt), jednostranim proredom sa jednim
praznim redom iznad, između podnaslova i između pasusa, sa marginama od 2.54 cm (1").
Početak pasusa kucati od početka reda.
5. Tabele uraditi u WORD-u, a grafike u EXCEL-u izuzev posebnih slučajeva kada to tehnički nije
moguće, i treba da budu jasne, što jednostavnije i pregledne. Naslov, zaglavlja (tekst) i podtekst u
tabelama i grafikama treba da budu napisani fontom Times New Roman – normal, Font Size 10 pt.
Tabele se stavljaju na određeno mjesto u tekstu. Tabele ne bi smjele sadržavati više od deset
okomitih kolona i više od petnaest vodoravnih redova. Ukoliko autor ocjenjuje da podatke mora
prikazati u većem broju kolona i redova, potrebno je sadržaj tabele podijeliti u dvije ili više manjih
tabela ili je dostaviti u posebnom prilogu. Moraju se izraditi prema kompjutorskom predlošku
(Insert Table), a ne pomoću razmaka, tački i tabulatora.
6. Jednačine pisati u grafičkom editoru za jednačine isključivo u Microsoft Equation i postaviti je na
početak teksta. Na desnom rubu teksta, u redu na kojem je pisana jednačina, u zagradi treba
naznačiti njen broj, počevši od broja 1.
7. Fotografije moraju biti pripremljene za crno-bijelu štampu tj. ako je izvorna slika u bojama koje se
u crno bijeloj štampi ne razlikuju, boje se moraju zamijeniti “rasterom” tj. različitim grafičkim
znakovima koje je potrebno objasniti u legendi. U slike se unosi samo najnužniji tekst potreban za
razumijevanje kao što su mjerne varijable s njihovim dimenzijama, kratko objašnjenje na
krivuljama i sl. Ostalo se navodi u legendi ispod slike. Maksimalna veličina slike je 13 cm x 17
cm. Fotografije, crteže, sheme (izvorni format faila - TIF, JPG sa 300 dpi, ili vektorski format sa
slovima pretvorenim u krive – CDR) i grafikone dati u posebnom prilogu a u tekstu rada naznačiti
mjesto na kome treba da budu štampane, tako što će se, u tekstu, napisati naslov ili opis
fotografije, crteža, sheme. Na primjer:
Graf. 1. Uticaj koncentracije katalizatora na iskorištenje (Font Size 10, normal).
8. Radi uspješnog uključivanja radova objavljenim na jednom od jezika Bosne i Hercegovine u
međunarodne informacione tokove, dijelove rukopisa treba pisati na jeziku članka i na engleskom
jeziku, i to: tekst u tablicama , slikama, dijagramima i crtežima , njihove naslove i oznake.
9. Pri slanju rada navesti i punu službenu adresu, telefon i e-mail svih autora i naglasiti autora s
kojim će Uredništvo sarađivati. Ove obavjesti priložiti na posebnom listu.
10. Eksperimentalna tehnika i uređaji opisuju se detaljno samo onda ako znatno odstupaju od opisa
već objavljenih u literaturi. Ukoliko su tehnike i uređaji poznati navodi se samo izvor potrebnih
obavjesti.
11. Simbole fizičkih veličina treba pisati kurzivom (Times New Roman, 12 pt. – italik), a mjerne
jedinice uspravnim slovma, npr. V, m, p, t, T, ali m3, kg, Pa, 0C,K.
12. Veličine i mjerne jedinice se moraju upotrebljavati u skladu sa Međunarodnim sistemom jedinica
(SI).
13. Literaturne citate je potrebno dostaviti na posebnom listu papira i numerisati ih onim redom kojim
se pojavljuju u tekstu. Citati se u tekstu označavaju arapskim brojevima u zagradi ( ). Kratice za
časopise moraju biti strogo u skladu sa kraticama kako ih navodi Chemical Abstract. Literaturu
treba citirati na sljedeći način:
Primjer citiranja naučnog časopisa:
1. Shimoji, Y., Y. Tamura , Y. Nakamura, K. Nanda, S.Nishidai, , Y. Nishikawa, Isolation and
identification of DPPH radical scavenging compounds in kurosu(Japanese unpolished rice
vinegar). J. Agric. Food Chem. 50, 22 (2002) 6501-6503.
Primjer citiranja patenta:
2. J.Ehrenfreund (Ciba Geigy A.–G.), Eur.Pat.Appl. 22748, 21 Jan (1981) 7078 b.
Primjer citiranja knjige:
3. Banks, W., and Greenwood: Starch and its Components, Edinburgh University Press,
Edinburgh (1975) p.p.98 – 105
Neobjavljeni rezultati:
4. Citiraju se sa jednim od sljedećih komentara "u štampi"; "neobjavljen rad"; "lična
komunikacija"
Radovi, koji nisu napisani striktno po ovom uputstvu, neće biti prihvaćeni za štampu!

17. Smjer vlakanaca u papiru mora biti paralelan sa čime? 18

Durma Preše za profilna savijanja

Thermia modul hlađenja pasivno

Jakob Müller AG na sajmu Techtextil 2013

SOLARNO HLAĐENJE “ZELENA EKONOMIJA”

PDF – upute - Retaining Wall Software

Сектор хлађења и потенцијали БИХ за коришћење соларног

EUROINSPEKT-DRVOKONTROLA d.o.o Odjel za potvrđivanje EIDK

ovom linku

RMA