Sicherheit bei der Qualitätskontrolle durch den Calibrierdienst Doemens

Transkript

1 Sicherheit bei der Qualitätskontrolle durch den Calibrierdienst Doemens Der Analysenverbund für Getreide und Malz des Calibrierdienst Doemens (CD) ist bekanntlich ein freiwilliger Zusammenschluss von über 80 Betrieben, die Ganzkornmessgeräte einsetzen, welche nach dem Prinzip der Nahinfrarot-Spektroskopie (NIT) qualitätsrelevante Parameter in Getreide und Malz feststellen. Der größte Vorteil des Analysenverbunds liegt darin, dass der CD jedes Jahr Qualitätskontrollen durchführt, in dessen Verlauf die analytische Präzision und die Richtigkeit der Messmethode überprüft und ausgewiesen werden. Durchführung Bei der sog. Getreidestandardisierung kontrolliert der CD die Ergebnisse aus der Gersten- und Weizenmessung. Dabei gehen dem Gerätebetreiber jeweils 6-8 Gersten- und ggf. Weizenproben zur Messung auf dem Ganzkorngerät zu. Die Ergebnisse von Wasser- und Eiweißgehalt werden an den CD zurück gemeldet, der daraus Präzision und Richtigkeit für jeden einzelnen Parameter berechnet. Weicht die Richtigkeit oder die Präzision beim Parameter Eiweißgehalt gegenüber der Referenzanalytik um mehr als 3/10 ab, überprüft der CD das Gerät und stellt den Parameter neu ein. Anschließend soll der Betreiber die Proben erneut messen und die Ergebnisse an den CD melden. Der eichpflichtige Parameter "Feuchte" wird durch das zuständige Eichamt bei der jährlichen Eichung im Amt separat überwacht. Der CD kann und darf die eichamtliche Einstellung der Getreidefeuchte nicht ändern, nimmt aber die Ergebnisse bei der Standardisierung zur Information für den Anwender mit auf. Nach abgeschlossener Standardisierung erhält der Betrieb darüber eine Plakette und ein Zertifikat. Die Plakette kann am Gerät angebracht werden und signalisiert damit, dass das Gerät und die Kalibrationen von einer unabhängigen Stelle ständig überwacht werden. Das Zertifikat gibt Auskunft, wie zuverlässig die Ergebnisse der Schnellmethode sind. Die freiwillige Teilnahme an der Getreidestandardisierung kurz vor der Ernte ist im Jahresgerätepreis des CD enthalten (EUR netto für Gerste und Weizen) und festigt gerade bei der Erfassung während der Erntezeit Akzeptanz und Vertrauen in die Ergebnisse der Schnellmethode sowohl beim Anwender als auch bei seinen Kunden. Standardisierungsproben Das Agrarökologische Labor Bolamix, Leideneck/Rheinlandpfalz beschafft sich zur Erntezeit in ganz Deutschland entsprechend große Probemengen. Das Labor ist zuständig für Menge, Art, Auswahl, Aufbereitung, Qualitätsfeststellung und Versand der Standardisierungsproben. Die chemisch ermittelten Referenzwerte der Qualitätsparameter in den einzelnen Proben werden nach Analyse in mehreren, von der Praxis anerkannt zuverlässig arbeitenden Laboratorien festgelegt. Der Probenversand erfolgt zentral für alle 4 Netzwerke in Deutschland womit sichergestellt ist, dass die Ganzkorngeräte der einzelnen Netzwerke gleiche Ergebnisse ausweisen können. Schließlich soll eine beispielsweise in Niedersachsen gemessene Probe in Bayern oder Thüringen vergleichbare Werte liefern! Ergebnis und Diskussion 1. Richtigkeit Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, haben 58 Geräte an der Gerstenstandardisierung und 51 an der Weizenstandardisierung teilgenommen, wobei jeweils bei 8 Geräten der Parameter Feuchte nicht in der entsprechenden Kalibration enthalten ist. Zur Bewertung der Richtigkeit wird die mittlere Abweichung der einzelnen Muster gegenüber der Referenzanalytik berechnet. Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt in Braunschweig, zuständig für die Eichämter, die zur Eichung der Infratec-Systeme autorisiert sind, hat festgelegt, dass in Bezug auf die Richtigkeit beim Parameter Feuchte in Gerste und Weizen eine maximale Abweichung von 0,2 absolut zulässig ist. Dies ist bei Gerste in 38 Fällen (76) gegeben, bei Weizen in 37 Fällen (86). Legt man diese Eichfehlergrenze auch für den Eiweißgehalt an, so ergibt sich die geforderte Richtigkeit bei 52 Geräten (= 90 unterhalb 2/10 Abweichung), bei der Weizenkalibration sogar bei 49 Geräten (96). Die statistischen Daten sind damit jeweils besser wie beim geeichten Parameter Feuchte und dies noch bei einem ungleich schwieriger messbaren Parameter: die Feuchte verteilt sich innerhalb einer Getreideprobe nach einiger Zeit homogen, der Eiweißgehalt ist und bleibt von Korn zu Korn stets unterschiedlich. Deshalb erkannte der CD bisher beim Eiweißgehalt eine Richtigkeit von unter 0,3 als ausreichend an, denn bei einem Unterschied von 3/10 zwischen 2 Ergebnissen beginnen in der Praxis die Schwierigkeiten. Bei entsprechendem Aufwand, wie ihn z.b. der CD betreibt, können die Geräte und die Kalibrationen bis auf ein bis zwei Zehntel Unterschied aufeinander abgestimmt werden. Dieser Unterschied wird immer bestehen bleiben und ist für die Praxis durchaus akzeptabel.

2 Bei den teilnehmenden Geräten lag die maximale absolute Abweichung im Feuchtegehalt bei 0,45 (Gerste) bzw. bei 0,57 (Weizen), im Eiweißgehalt dagegen bei 0,24 (Gerste) bzw. bei 0,25 (Weizen), also jedes Mal etwa nur halb so hoch. Die durchschnittliche absolute Abweichung bei der Feuchtefeststellung in Gerste lag bei 0,14, bei der Eiweißbestimmung bei 0,12, beim Weizen entsprechend bei 0,12 bzw. bei 0,08, also jeweils sehr ähnlich. Die Richtigkeit bei der Eiweißmessung im Getreide liegt damit mindestens gleich gut wie beim eichfähigen Parameter Feuchte. Statistisch gesehen ist diese hervorragende Genauigkeit mit herkömmlichen chemisch-technischen Untersuchungsmethoden gar nicht erreichbar: die MEBAK gibt in den Brautechnischen Analysenmethoden (1) für Gerste im Bereich von Wassergehalt einen Wert von 0,75 bzw. für Stickstoff in im Bereich 1,5-2,1 einen Wert von 0,10 an. D.h. nach Umrechnung auf Roheiweiß liegt die Vergleichbarkeit bei Gerste mit einem Eiweißgehalt von 9,4-13,1 bei 0,10 x 6,25 = 0,63. Die Vergleichbarkeit ist der Wert, um den sich 2 Ergebnisse maximal unterscheiden dürfen, wenn beide Werte noch als richtig gelten sollen. Im Fall Gerste wären es in den genannten Bereichen beim Wassergehalt also 7/10, beim Eiweißgehalt 6/10, Werte die in der betrieblichen Praxis als unzureichend angesehen werden, besonders in der Nähe von Stoßgrenzen. Praktisch kann es jedoch durchaus zu so "großen" Differenzen kommen: in Bild 1 ist für jedes Gerät die berechnete mittlere Abweichung des Eiweißgehaltes in Gerste vom chemisch ermittelten Referenzwert aufgetragen. Werden die Ergebnisse von Gerät 6 (-0,19) mit denen des Geräts 47 (+0,24) verglichen, kommt man schnell zu einer absoluten Differenz von 0,43, obwohl beide Geräte nur eine "kleine" Abweichung von 2/10 aufweisen. Beim CD sind die Geräte für Gerste durchweg tendenziell "zu hoch" eingestellt, aber bis auf wenige Ausnahmen alle relativ gleichmäßig, bei Weizen ergibt sich ein ausgeglichenes Bild (Bild 2). 2. Präzision Vertrauenswürdige Ergebnisse setzen nicht nur eine bestimmte Richtigkeit voraus, sondern auch ein gewisses Maß an Präzision: was nützt eine Methode, deren Ergebnis einmal 3/10 zu viel, ein anderes mal 3/10 zu wenig anzeigt? Die mittlere Abweichung wäre in diesem Fall gleich Null und würde eine hohe Glaubwürdigkeit vortäuschen: tatsächlich ist hier die Präzision 0,30 und damit für den CD schon grenzwertig. Deshalb führte der CD als zusätzliche Beurteilung der Geräteeinstellung die Präzision ein. Sie wird aus der Standardabweichung der einzelnen Abweichungen zur Referenzanalytik ermittelt (Tabelle 2). Bei Gerste ergibt sich ein Durchschnitt über alle Geräte zu 0,11 (Feuchte) bzw. 0,14 (Eiweiß) bei Weizen entsprechend 0,08 bzw. 0,12, das Maximum beim Parameter Feuchte liegt bei 0,25 (Gerste) bzw. bei 0,21 (Weizen), beim Parameter Eiweiß entsprechend bei 0,30 bzw. 0,29. Gerste und Weizen haben also ähnliche Werte und sind damit gleich gut einstellbar. Interessant ist, dass die Geräte und Kalibrationen 1-8 von einem anderen Hersteller sind als die übrigen. Während die Richtigkeit bei beiden Gerätetypen sowohl bei Gerste als auch bei Weizen in beiden Parametern annähernd gleich ist, könnte die Präzision beim Gerätetyp 1 bei Gerste und beim Parameter Eiweiß beim Weizen noch verbessert werden. Zusammenfassung Es konnte einmal mehr gezeigt werden, dass die NIT-Methode bei sorgfältiger Geräteeinstellung und genauer Qualitätskontrolle der chemischen Untersuchung von Feuchte und Eiweißgehalt in Getreide hinsichtlich Richtigkeit und Präzision mindestens ebenbürtig ist. Die Forderung des Eichamts an die Feuchtemessung, Messergebnis und Referenzwert dürfen sich nur um weniger als 0,2 unterscheiden, wird auch bei der Bestimmung des Eiweißgehaltes absolut erfüllt und dies unter vergleichsweise schwierigeren Verhältnissen. Literatur (1) Brautechnische Analysenmethoden, Selbstverlag der MEBAK, Band Rohstoffe (2006)

3 Tabelle 1 Richtigkeit Standardisierung Gerste Standardisierung Weizen 6 Proben (Ernte 2008) Feuchte Eiweiß (N x 6,25) Feuchte Eiweiß (N x 5,7) Anzahl Geräte Anzahl Abweichung < 0,20 (abs.) Durchschnittl. Abweichung (abs.) 0,14 0,12 0,12 0,08 Max. Abweichung (abs.) 0,45 0,24 0,57 0,25 Durchschnitt (Gerätetyp 1) -0,09-0,03-0,05 0,03 Durchschnitt (Gerätetyp 2) 0,08 0,11-0,05 0,01

4 Bild 1 Standardisierung Gerste Frühjahr 2009 Eiweißgehalt (N x 6,25) 0,50 0,40 mittlere Abweichung gegenüber Referenzanalytik 0,30 0,20 0,10 0,00-0,10-0,20-0,30-0,40-0, Ganzkorngeräte

5 Tabelle 2 Präzision Standardisierung Gerste Standardisierung Weizen 6 Proben (Ernte 2008) Feuchte Eiweiß (N x 6,25) Feuchte Eiweiß (N x 5,7) Anzahl Geräte Maximum 0,25 0,30 0,21 0,29 Durchschnitt (alle Geräte) 0,11 0,14 0,08 0,12 Durchschnitt (Gerätetyp 1) 0,23 0,23 0,09 0,24 Durchschnitt (Gerätetyp 2) 0,09 0,13 0,07 0,10

6 Bild 2 Standardisierung Weizen Frühjahr 2009 Eiweißgehalt (N x 5,7) 0,50 0,40 mittlere Abweichung gegenüber Referenzanalytik 0,30 0,20 0,10 0,00-0,10-0,20-0,30-0,40-0, Ganzkorngeräte