Einfluss der Temperatur auf polarimetrische Saccharosemessungen

Die ICUMSA® ist die einzige internationale Organisation, die sich ausschließlich mit Analysemethoden für die Zuckerindustrie befasst. Die ICUMSA®, auch bekannt als “International Commission for Unified Methods of Sugar Analysis” (Internationale Kommission für einheitliche Methoden der Zuckeranalyse), ist für die ständige Verbesserung der Zuckeranalyseverfahren auf der Grundlage wissenschaftlicher Forschung und strenger Qualitätskontrollen zuständig.

Die optische Drehung einer Saccharoselösung und ihre Abhängigkeit von verschiedenen physikalischen Parametern wie Konzentration, Wellenlänge und Temperatur sind in der “Spezifikation und Norm SPS-1” festgelegt.

Die Norm erläutert, wie Roh-, Zwischen- und Endprodukte in der Zuckerindustrie zur Qualitätskontrolle geprüft werden sollen. In Abschnitt 5.1 wird die genaue Definition der Abhängigkeit der optischen Drehung einer Saccharoselösung von Konzentration und Temperatur dargelegt. Abschnitt 5.2 gibt die Wellenlängenabhängigkeit der optischen Drehung an.

Saccharimeter mit internationaler Zuckerskala

Aus: ICUMSA® Methods Book 2022, Verlag Dr. Albert Bartens KG, GS2-1 (2022) page 1 of 6.

Auch für die Leistung von sogenannten “polarimetrischen Saccharimetern” gibt es strenge Vorschriften. Neben der genauen Wellenlänge, die im Gerät verwendet wird, sind auch die Deckgläser der polarimetrischen Röhren sowie die verwendeten Materialien (Glas/Stahl) und die Länge gemäß den Richtlinien der ICUMSA® geregelt.

Für die korrekte Einstellung der Wellenlänge sind zertifizierte Quarzplatten erforderlich, die mit einem Temperatursensor ausgestattet sind. Dieser Sensor wird gemäß der von ICUMSA® angegebenen Formel auf 20 °C korrigiert.

Korrekturen für Quarzmessungen bei anderen Temperaturen als 20 °C

Aus: ICUMSA® Methods Book 2022, Verlag Dr. Albert Bartens KG, SPS-1 (2017) page 6.

In Anbetracht all dieser genauen Daten und Vorschriften versteht es sich von selbst, dass eine polarimetrische Messung vollkommen genau ist, wenn der Wert “Probentemperatur” bei der Durchführung des optischen Rotationstests richtig gemessen wird und die Abweichung von der Referenztemperatur von 20°C berücksichtigt wird.

Berechnung

Aus: ICUMSA® Methods Book 2022, Verlag Dr. Albert Bartens KG, p. GS2-1 (2022) page 2 of 6.

Die Probentemperatur kann je nach Umgebung, Prozessbedingungen oder Raumtemperatur im Polarimeter variieren. Die Anwendung der in die Firmware des Polarimeters integrierten Temperaturkorrektur macht eine zusätzliche Temperaturregelung überflüssig, wenn eine Saccharoselösung gemessen wird. Es kann sogar kontraproduktiv sein, eine warme oder kalte Probe in ein temperiertes Probenröhrchen bei z. B. 20 °C zu füllen. Dadurch kann es zu einem Temperaturgradienten während der Messung kommen, der zu Schlierenbildung und Turbulenzen in der Flüssigkeit führt. Das Ergebnis sind instabile Messwerte und eine lange Zeit, bis sich die Messung auf einen stabilen Wert einpendelt.

Wenn die Temperatur der Zelle niedriger ist als die Umgebungstemperatur, besteht auch die Möglichkeit, dass die Deckgläser aufgrund kondensierender Luftfeuchtigkeit beschlagen. Temperaturspannungen in den Deckgläsern können aufgrund der optischen Belastung auch zusätzliche Fehler bei den polarimetrischen Messungen verursachen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine Temperaturstabilisierung für Zuckerlösungen nicht erforderlich ist, solange die Zell-/Lösungstemperatur gemessen wird. In SCHMIDT + HAENSCH-Polarimetern wie auch im SCHMIDT + HAENSCH Saccharomat® V werden alle physikalischen Parameter und ICUMSA®-konformen Berechnungen berücksichtigt, und die entsprechenden Werte werden bereits implementiert und auf dem Display angezeigt. Dadurch wird die korrekte optische Drehung in °Z (internationale Zuckerskala) angezeigt, ohne dass eine zusätzliche Temperierung der Probe erforderlich ist.

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