DIE BUTYROMETRISCHE FETTBESTIMMUNG NACH GERBER. Von Dipl.-Chem. Alfred Töpel

Transkript

1 DIE BUTYROMETRISCHE FETTBESTIMMUNG NACH GERBER Von Dipl.-Chem. Alfred Töpel

2 Dr. N. Gerber PRINZIP DER METHODE ANWENDUNGSBEREICH

3 BENÖTIGTE CHEMIKALIEN farblos oder nur schwach gefärbt und frei von Bestandteilen, die das Ergebnis beeinflussen Die geforderte Dichte entspricht 90 bis 91 Massen %. Höhere oder geringere Konzentrationen sind zu vermeiden. Höher konzentrierte Schwefelsäure greift bei 65 C den Amylalkohol an und bildet unter Wasserabspaltung Olefine, die das Ergebnis beeinflussen. Geringere Konzentrationen erniedrigen die Oxidationswirkung. Die Zerstörung der Fettkügelchenhülle ist unvollständig und es kann zur Klumpenbildung führen. Isomerengemisch aus 2-Methylbutan-1-ol und 3-Methylbutan-1-ol Siedegrenzen: 98 % (als Volumenanteil) müssen zwischen 128 C und 132 C bei 1 bar überdestillieren. Der Amylalkohol darf keine Bestandteile enthalten, die das Ergebnis beeinflussen. Anstelle von Amylalkohol können Austauschstoffe verwendet werden, sofern diese zu gleichen Prüfergebnissen führen, wie mit Amylalkohol. Die isomeren Amylalkohole haben unterschiedliche Siedepunkte: 2-Methylbutan-1-ol 128 C und 3-Methylbutan-1-ol 132 C. Nur dieses Gemisch ist von den 8 bekannten isomeren Amylalkoholen für die Gerbermethode geeignet. Verunreinigungen mit den anderen isomeren Amylalkoholen, insbesondere mit dem tertiären Amylalkohol 2-Methylbutan-2-ol verfälschen das Analysenergebnis. Es wird ein zu hoher Fettgehalt gefunden.

4 BENÖTIGTE GERÄTE VORBEREITUNG DER PROBE Milchfett ist leichter als Wasser. Es rahmt beim Stehen auf. An der Oberfläche bildet sich eine fettreichere Schicht. Durch Rühren und vorsichtiges Stürzen lässt sich der alte Verteilungszustand wieder herstellen. Schaum bricht die Fettkügelchenhülle auf. Es können beim Rühren Anbutterungserscheinungen auftreten. Das Fett lässt sich dann nicht mehr gleichmäßig verteilen. Bei 35 bis 40 C verflüssigt sich das Fett. Die Verteilung erfolgt schneller. Die Volumenmessgeräte sind auf 20 C geeicht. Temperaturabweichungen beeinflussen das Volumen. Lufteinschlüsse verringern die Dichte und damit die Masse der abgemessenen Milchmenge.

5 DURCHFÜHRUNG DER UNTERSUCHUNG = ARBEITSVORSCHRIFT Bei Einführung der Gerbermethode wurden 11,0 ml Milch eingefüllt. Durch die Reduzierung der Milchmenge auf 10,75 ml stimmt die ermittelte Fettmenge besser mit den Ergebnissen der Referenzmethode überein. Beim Benetzen des Butyrometerhalses mit Milch können Reste hängenbleiben. Kennzeichen eines guten Überschichtens ist eine klare Grenzlinie zwischen Säure und Milch ohne braungefärbten Rand. Infolge der geringeren Dichte des Amylalkohols tritt kein Vermischen der Flüssigkeiten ein. Das untere Ende des Stopfens taucht dabei in der Regel in die Flüssigkeit ein. Beim Vermischen der Flüssigkeiten tritt eine starke Wärmeentwicklung ein. Infolge von Gasbildung kann der Stopfen herausgetrieben werden oder es kommt zum Bruch des Butyrometers. Die Butyrometerhülse ist eine Sicherheitsvorrichtung. Anstelle der Butyrometerhülse kann das Butyrometer auch in ein Tuch eingewickelt werden. Zu zaghaftes Schütteln oder unnötiges Schräghalten behindert das schnelle Vermischen und damit die schnelle Oxidationswirkung in der gesamten Flüssigkeit und macht das vorsichtige Überschichten zunichte.

6 Das Einhalten der Temperatur ist für die Genauigkeit der Ergebnisse besonders wichtig. Nur das Ablesen bei 65 C gewährleistet ein exaktes Ergebnis. Bei Temperaturunterschreitungen verringert sich das Volumen der Fettsäule. Es wird ein zu geringer Fettgehalt angezeigt.

7 MESSERGEBNIS UND GENAUIGKEIT

8 Nach dem ersten Zentrifugieren wurden für die Doppelprobe 3,55 % und 3,60 % abgelesen. Nach dem zweiten Zentrifugieren 3,60 % und 3,65 %. Als Ergebnis des Fettgehaltes der homogenisierten Milch wird 3,65 % angegeben. Besteht nach den beiden letzten Wiederholungen, d. h. nach dem 3. und 4. Zentrifugieren immer noch eine größere Differenz als 0,05 %, so ist das Ergebnis dieser Bestimmung zu verwerfen.

9 BUTYROMETRISCHE FETTBESTIMMUNG VERSCHIEDENER MILCHPRODUKTE VORWORT: Die butyrometrische Fettbestimmung von Milch wurde und wird in zunehmendem Maß durch andere Routineuntersuchungen ersetzt (durch Geräte wie z. B. LactoStar). Allerdings können mit solchen Geräten Milchprodukte wie z. B. Käse, Eiskrem etc. nicht, bzw. nur mit aufwendiger Probenvorbereitung, gemessen werden. Bei derartigen Produkten sind butyrometrische Verfahren nach wie vor eine gute Alternative für die Routine Analytik. 1.0 ANWENDUNGSBEREICH 2.0 VOLUMINA 3.0 KURZBESCHREIBUNGEN DER BUTYROMETRISCHEN FETTBESTIMMUNG: IN MILCH (NACH GERBER): IN HOMOGENISIERTER MILCH (Ausführlicher Seite 19) IN MAGERMILCH UND MOLKE Verwendung von Magermilch-Butyrometern mit verengter Skala nach Sichler IN KONDENSMILCH (UNGEZUCKERT)

10 IN BUTTERMILCH (MODIFIKATION NACH MOHR UND BAUR) IN MILCHPULVER NACH TEICHERT Verwendung von Trockenmilchbutyrometer nach Teichert IN RAHM NACH ROEDER (WÄGEMETHODE) Verwendung von Rahmbutyrometer nach Roeder IN RAHM NACH SCHULZ-KLEY (WÄGEMETHODE) Verwendung von Rahmbutyrometer nach Schulz IN RAHM NACH KÖHLER (ABMESSMETHODE) Verwendung von Rahmbutyrometer nach Köhler.

11 IN KÄSE NACH VAN GULIK (WÄGEMETHODE) (Siehe ISO 3433) Verwendung von Käsebutyrometer nach van Gulik IN EISKREM NACH KÖHLER (ABMESSMETHODE) Verwendung von Eiskrembutyrometer nach Köhler IN EISKREM NACH ROEDER (WÄGEMETHODE) Verwendung von Eiskrembutyrometer nach Roeder IN BUTTER NACH ROEDER (WÄGEMETHODE) Verwendung von Butterbutyrometer nach Roeder.

12 IN MAYONNAISE NACH ROEDER (WÄGEMETHODE) Verwendung von Butterbutyrometer nach Roeder BUTYROMETRISCHE FETTBESTIMMUNG NACH GERBER (VAN GULIK) VON FLEISCH UND WURSTWAREN Nach der von Pohja und Mitarbeitern empfohlenen Methodik.

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25 LactoStar

26 DIE NEUE GERÄTEGENERATION Milchanalysegerät mit vollautomatischer Reinigung, Spülung und Nullpunkt-Kalibrierung für die schnelle und genaue Milchuntersuchung * Die Wiederholbarkeit beträgt im Bereich von 0 bis 8 % Fett + 0,02 %. Im höheren Messbereich, von 8 bis 40 % Fett, beträgt die Wiederholbarkeit 0,2 %. ENTER

27 LactoStar

28 * 3511 * 3516 * 3563 * (mit * markierte Artikel sind im Lieferumfang 3510 enthalten) A

29 LactoFlash

30 Preisgünstiges Analysegerät für die schnelle und genaue Fett- und SNF-Bestimmung

31 LactoFlash ENTER A

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34 REFERENZMATERIALIEN

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36 < 3670

37 SuperVario-N

38 MEHRZWECKZENTRIFUGE FÜR DIE MILCHWIRTSCHAFT

39 MILCHLABORZENTRIFUGEN Dipl.-Ing. K. Schäfer RUHIGER LAUF TYP 1: Zentrifuge mit flach liegenden Butyrometern TYP 2: Zentrifuge mit Winkelrotor TYP 3: Zentrifuge mit ausschwingenden Butyrometerhaltern UNWUCHT DECKELVERRIEGELUNG HEIZUNG AUFSTELLUNG LAUFENDER BETRIEB/WARTUNG

40 DREHZAHL Dabei ist: R = effektiver waagrechter Radius in Millimeter; N = Drehzahl in Umdrehungen pro Minute [min -1 ]. ÜBERSICHTSTABELLE DER ABHÄNGIGKEIT VON G-ZAHLEN UND DREHZAHLEN

41 3680-L

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43 G 3766-O

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45 KJELDAHL-STICKSTOFFBESTIMMUNG Dipl.-Ing. Lebensmitteltechnologin, Dipl.-Ing. Biotechnologin, Anna Politis STICKSTOFFBESTIMMUNG NACH KJELDAHL

46 1 Die Kaliumsulfatzugabe dient zur Erhöhung der Siedetemperatur von der Schwefelsäure und die Kupfersulfatzugabe als Oxidationskatalysator. Erhältlich sind sie auch als Kjeldahl Tabs (Art.-Nr. 4230/4231). Wenn der Vorgang mit Tabs durchgeführt wird, dann werden 5± 0,1 g der Milch mit 20 ml Schwefelsäure und 2 Kjeldahl-Tabs gemischt und 5 min stehen gelassen. Danach kann das Temperaturprogramm durchgeführt werden. Die Schwefelsäure wird so zugegeben, dass eventuell am Kolbenhals haftende Kupfersulfatlösung, Kaliumsulfat oder Milch heruntergespült werden. Ist der Kolben dicht verschlossen, kann er auch zu einen späteren Aufschluss aufbewahrt werden. Während des Aufheizens der Probe bildet sich Schaum, der nicht höher als 4-5 cm unterhalb der Kolbenöffnung aufsteigen darf. Um die spezifische Aufschlusszeit zu bestimmen, ist es ratsam Vorversuche mit hochproteinhaltigen und fettreichen Proben durchzuführen. Eine umfangreiche Kristallisation ist ein Zeichen für zu wenig Menge an Schwefelsäure und kann zu niedrigeren Proteinwerten führen. Deshalb ist es ratsam, den Verlust an Schwefelsäure zu reduzieren indem man die Absaugmenge verringert. Bevor die heißen Aufschlusskolben aus dem Aufschlussblock genommen werden, muss gesichert sein, dass keine Kondensflüssigkeit in der Absaugeinrichtung entstanden ist. Ist das der Fall muss vor dem Abmontieren der Kolben die Absaugleistung vergrößert werden und die Kondensflüssigkeit beseitigt werden. Der unverdünnte Aufschluss darf auf keinen Fall in den Kolben über lange Zeit (über Nacht) aufbewahrt werden. Es besteht eine Erstarrungs- Gefahr der Probe und es ist schwierig sie wieder in Lösung zu bringen. Wenn die Probe nach der Abkühlung mit 70 ml Wasser verdünnt wird, ist es kein Problem sie eine Zeit lang aufzubewahren.

47 STICKSTOFFBESTIMMUNG NACH KJELDAHL 2 Der Wasserdestillierer muss auf einen stabilen Labortisch mit ebener, waagerechter Auflage gestellt werden, der sich in unmittelbarer Nähe eines Kaltwasseranschlusses und eines Abflusses befindet. Der Wasserdruck muss mindestens 0,5 bar betragen. Vor der Inbetriebnahme müssen sämtliche Schläuche angeschlossen werden und das Kühlwasser angestellt werden. Die Vorratsbehälter müssen richtig positioniert sein und der Füllstand getestet sein. Der Wasserdampf-Einleitungsschlauch muss in den Aufschlusskolben eingeführt werden. Der Wasserdestillierer ist mit einer Schutztür ausgerüstet. Bei der ersten Destillation trifft der heiße Wasserdampf noch auf kalte Leitungen und Glasteile. Dadurch kommt es zu vermehrter Kondensatbildung, die zu übertriebener Probenverdünnung und übermäßigem Flüssigkeitsvolumen im Aufschlussgefäß führen kann. Ein Testlauf ist deswegen notwendig. Die Einleitung von Wasserdampf mit einer Temperatur von ca. 106 C verursacht mehr oder weniger laute Geräusche. Diese Geräusche sind kein Grund zur Beunruhigung. Die Destillation wird solange durchgeführt bis ein Destillatvolumen von 150 ml erreicht ist. Etwa 2 Minuten vor Ende der Destillation wird der Erlenmeyerkolben so abgesenkt, dass das Ende des Ablaufrohrs nicht mehr in die Säurelösung eintaucht. Das Rohr wird mit etwas Wasser gespült und das Spülwasser in dem Erlenmeyerkolben aufgefangen.

48 3 Als Indikator dient das Gemisch aus Methylrot und Bromcresolgrün (siehe 2.5, 2.6) Der Indikator ist für den Farbumschlag zuständig und signalisiert die Beendigung der Titration. Der neutraler Hintergrund verbessert die Genauigkeit und die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse. Somit werden die Titrationen immer unter möglichst gleichen optischen Bedingungen durchgeführt. Der Blindversuch ist für die Berechnung des Stickstoffgehalts der Probe wichtig. Der Aufschluss nach Kjeldahl ist nicht spezifisch für Aminosäuren und Proteine und erfasst den ganzen organisch gebundenen Stickstoff. Es werden auch andere Nichtproteinverbindungen aufgeschlossen und miterfasst (NPN: Nichtproteinstickstoff.) Deren Anteil in Milch und Milchprodukten ist aber gering und wird in dieser Kalkulation vernachlässigt. Soll der nichtproteinhaltiger Stickstoff (NPN) auch ermittelt werden, dann muss gemäß DIN EN ISO die Methode durchgeführt werden. Wenn nur der Proteinstickstoff bestimmt werden soll, dann müssen die Milchproteine zuerst abgetrennt werden. 5±0,1 ml Milch verdünnt mit 5±0,1 ml Wasser werden gemäß DIN EN ISO mit insgesamt 60 ml einer 15 % (w/v) Trichloressigsäure stufenweise gewaschen, die Proteine werden ausgefällt und anschließend werden sie über einen harten Papierfilter abfiltriert. Das Filtrat enthält die Bestandteile des Nichtproteinstickstoffs und der abfiltrierte Niederschlag enthält den Proteinstickstoff. Der Filter mit dem Niederschlag wird in das Aufschlussgefäß gegeben und die Stickstoffbestimmung wird wie oben beschrieben nach Kjeldahl Verfahren durchgeführt. Der Proteingehalt wird durch die Multiplikation mit dem Faktor 6,38 berechnet. Der Wert 6,38 ist spezifisch für Milch und Milchprodukte und wurde so festgelegt weil die Milchproteine einen Gehalt von 15,65 % an Stickstoff haben (100:15,65 = 6,38).

49 STICKSTOFFBESTIMMUNG NACH KJELDAHL Vorsicht, die Wasserstoffoperoxid Zugabe verursacht eine heftige Reaktion Der Blindwertversuch wird mit 2 ml Wasser und 0,25 g Saccharose durchgeführt. Die Aufschlusseffektivität wird mit 0,08 g Tryptophan oder 0,06 g Lysinhydrochlorid untersucht. Um den Wirkungsgrad des Aufschlusses zu kontrollieren wird als Probe 0,18 g Tryptophan oder 0,16 g Lysinhydrochlorid und 0,67 g Saccharose benutzt. 98 % des Stickstoffs müssen wiedergefunden werden. Ist das nicht der Fall, ist die Aufschlusstemperatur oder Zeit unzureichend oder die Probe ist verkohlt.

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52 ph-wert-messung Dipl.-Ing. Lebensmitteltechnologin, Dipl.-Ing. Biotechnologin, Anna Politis

53 Bei Fett-oder Ölablagerungen muss die Membran mit in Azeton oder Seifenlösung getränkter Baumwolle entfettet werden. Wenn sich am Diaphragma Protein abgelagert hat, wird die Elektrode in eine HCl/ Pepsin- Lösung aprox. 1-2 Stunden eingeweicht. Im Falle einer Silbersulfid-Kontamination ist die Elektrode in eine Thioharnstoff-Lösung zu stellen und einzuweichen Bei anorganischen Belägen wird die Elektrode für einige Minuten in 0,1 M HCl oder 0,1 M NaOH eingetauchen. Mit C warmen Lösungen wird eine bessere Reinigung erreicht. Nach jeder Reinigungsprozedur ist die Elektrode zur neuen Konditionierung etwa ¼ Stunde in ein 3M KCl-Lösung zu stellen und anschließend neu zu kalibrieren.

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57 TITRIERAPPARATE

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69 WÄRMESCHRÄNKE UNB WÄRMESCHRÄNKE UFB BRUTSCHRÄNKE (INKUBATOREN) INE STERILISATOREN SNB KÜHLBRUTSCHRÄNKE MIT KOMPRESSOR-KÜHLUNG ICP

70 HEMMSTOFFNACHWEIS

71 LAKTODENSIMETER E 6603-ES E 6613-ES E 6622-ES

72 E 6641-ES

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75 THERMOMETER / ZUBEHÖR

76 ES

77 PSYCHROMETER

78 EINSTECH- / TAUCHFÜHLER

79 GEFRIERPUNKTBESTIMMUNG Dipl.-Ing. K. Schäfer, Dipl.-Phys. W. Spindler HISTORIE Schon 1895 begann der deutsche Chemiker Beckmann, bekannt durch das nach ihm benannte Beckmann-Thermometer den Gefrierpunkt der Milch zum Nachweis eines Fremdwasserzusatzes auszunutzen. Der Amerikaner Hortvet arbeitete im Jahre 1920 intensiv mit dieser Methode und verbesserte sie in wesentlichen Punkten. Die ersten Thermistor-Kryoskope wurden in den 60er Jahren auf dem Markt eingeführt. Allerdings mussten diese noch vollständig von Hand bedient werden. Anfang der 70er Jahre waren erstmalig automatische Thermistor-Kryoskope erhältlich. Damit gab es die Möglichkeit, den Gefrierpunkt automatisch per Knopfdruck zu ermitteln. Ein entscheidender Schritt bei der Verbesserung der Thermistor-Kryoskopie konnte zur Messe FoodTec 1984 verzeichnet werden: Funke-Gerber stellte erstmalig ein Gerät mit automatischer Kalibrierung vor. Diese erfolgreiche, intensive Entwicklungsarbeit fand einen weiteren Höhepunkt zur FoodTec 1988 wo Funke-Gerber eine vollautomatische Gefrierpunktbestimmungsanlage mit einer Leistung von 220 Pr. / Std. vorstellen konnte. Mit der Einführung einer indirekten Messung des Gefrierpunktes (z. B. LactoStar) für die Routineanalytik richtete sich das Interesse hauptsächlich auf Referenzgeräte, welche in der Lage sind, den Gefrierpunkt gemäß den geltenden Normvorschriften ermitteln zu können. Diese Geräte müssen strengsten Anforderungen hinsichtlich Messgenauigkeit gerecht werden, weil damit die Routinegeräte kalibriert werden. Zu diesem Zweck entwickelte Funke-Gerber ein frei programmierbares Kryoskop mit einer Auflösung von 0,1 m C. Dieses Gerät hat in sehr vielen Laboratorien weltweit seine Genauigkeit und Zuverlässigkeit unter Beweis gestellt. Das Lieferprogramm wurde durch ein Mehrproben- Gerät (CryoStarautomatic) erweitert. Seit Januar 2007 sind diese Geräte mit einem grafischen Farb-Display ausgestattet. Dadurch wurde es möglich, die gesamte Gefrierkurve, insbesondere den Vorgang der Plateausuche, mit einer patentierten Darstellung auf dem Bildschirm anzuzeigen.

80 GEFRIERPUNKT: MESSPRINZIP: MESSPROZEDUR:

81 MÖGLICHE FEHLERQUELLEN IM MESSABLAUF

82 ERKENNEN VON TECHNISCHEN DEFEKTEN CryoStar I (bzw. CryoStar automatic), Funke Gerber

83 ERKENNEN VON FEHLERN BEI DER BENUTZUNG VERWECHSLUNG A-KALIBRATION ANSTELLE B-KALIBRATION VERWECHSLUNG A-LÖSUNG MIT B-LÖSUNG:

84 SPEZIELLE ANWENDUNGEN/MESSUNG VON SAHNE

85 CryoStarautomatic CryoStar I

86 DIE WICHTIGSTEN EIGENSCHAFTEN IM ÜBERBLICK: (empfohlener Wert: 2,2 ml)

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90 KURZZEITERHITZUNGSNACHWEISE I, I

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101 DER EINSATZ VON REFERENZMATERIALIEN IM LABOR (englische Bezeichnung: accuracy) (englische Bezeichnung: trueness, accuracy of the mean, auch: bias für die Größe des systematischen Fehlers) (englische Bezeichnung: precision)

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103 QUALITÄT VON ANFANG AN

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105 KALIBRIERVERFAHREN

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108 DER Z-SCORE z score x i m s < << >

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121 SACHWORTVERZEICHNIS

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