DE3415329A1 - Verfahren zum ueberwachen der reinheit von saccharoseloesungen - Google Patents

Verfahren zum ueberwachen der reinheit von saccharoseloesungen

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DE3415329A1
DE3415329A1 DE19843415329 DE3415329A DE3415329A1 DE 3415329 A1 DE3415329 A1 DE 3415329A1 DE 19843415329 DE19843415329 DE 19843415329 DE 3415329 A DE3415329 A DE 3415329A DE 3415329 A1 DE3415329 A1 DE 3415329A1
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Wilfried Dipl.-Ing. 5350 Euskirchen Hecken
Helge 5013 Elsdorf Hillgemann
Benno 5170 Jülich Rechenberger
Wilhelm Dipl.-Chem. Dr. 5010 Bergheim Uhlenbrock
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Pfeifer and Langen GmbH and Co KG
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    • G01N33/02Food
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    • GPHYSICS
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Description

  • Beschreibung:
  • Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Uberwachung der Reinheit von Saccharose-Lösungen, insbesondere zur Bestimmung der Reinheit von zuckerhaltigen Säften.
  • Als Reinheit eines Saftes bezeichnet man in der Zucker-Industrie seinen auf den Trockensubstanzgehalt bezogenen Saccharosegehalt. Die Ermittlung des Saccharosegehaltes erfolgt üblicherweise nach Ausfällen störender Nichtzuckerstoffe auf polarimetrischem Wege. Zur Ermittlung des Trockensubstanzgehaltes bedient man sich im allgemeinen der Messung des Brechungsindexes oder der Bestimmung der Dichte.
  • Es ist grundsätzlich bekannt, daß ein Zusammenhang zwischen der elektrischen Leitfähigkeit eines Saftes und seiner Reinheit besteht.
  • J. PONANT und G. WINDAL beschreiben in INDUSTRIES ALIMENTAIRES ET AGRICOLES, Band 93 (1976), Seiten 869 bis 877 die Bestimmung der Reinheit von Zuckerlösungen durch Messung der elektrischen Leitfähigkeit.
  • Sie haben festgestellt, daß die Leitfähigkeit mit zunehmender Konzentration der Lösung zunächst ansteigt und dann bei weitersteigender Konzentration gemäß der Gleichung x= a.c.e. -kc wieder abnimmt, weil zunächst der Elektrolytgehalt steiqt, dann aber die Ionenbeweglichkeit durch Rückgang von Dissoziation und Zunahme der Viskosität vermindert wird.
  • J.C. OBERT beschreibt in REVUE AGRICOLE ET SUCRIERE, Band 58 (1979) , Seiten 94-102 die von PONANT und WINDAL verwendete Apparatur noch näher. In der Veröffentlichung ist angegeben, daß ein linearer Zusammenhang zwischen der Reinheit einer Lösung und der gefundenen maximalen Leitfähigkeit dahingehend besteht, daß die maximale Leitfähigkeit mit steigendem Reinheitsgrad der Lösung abnimmt.
  • Diese Ergebnisse decken sich mit den Ergebnissen von H. PARKER, die er bereits 1959 in INTERNATIONAL SUGAR JOURNAL, Band 61, Seiten 9-13 (1959) unter dem Titel "THE DETERMINATION OF THE APPARENT PURITY OF BEET SUGAR FACTORY JUICES AND SYRUPS" veröffentlicht hat.
  • Der Nachteil dieser bekannten Methoden besteht darin, daß die Säfte vor der konduktometrischen Messung verdünnt und temperiert wurden. Die Eichkurve wurde empirisch ermittelt und geringfügige Temperatur- und Konzentrationsschwankungen verfälschten das Ergebnis.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das die Nachteile der bekannten Meßmethoden vermeidet und eine Reinheitsmessung mit hoher Genauigkeit ohne jede Temperierung gestattet.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Uberwachen der Reinheit von Saccharose-Lösungen bestimmter Herkunft durch Messung der elektrischen Leitfähigkeit, bei dem man die Saccharose-Lösung in einem mit Rührer, Leitfähigkeitsmeßzelle und Temperaturfühler versehenen Gefäß vorgelegt, mit Wasser verdünnt, kontinuierlich die sich verändernde Leitfähigkeit mißt und in einem angeschlossenen Rechner die maximale Leitfähigkeit aufzeichnet, diese auf eine Referenztemperatur korrigiert und mit empirisch an Lösungen mit bekanntem Reinheitsgrad ermittelten Eichwerten vergleicht.
  • In Verbindung mit der Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert: Figur 1 zeigt die Kurve des an sich bekannten Verlaufs der Leitfähigkeit mit zunehmender Konzentration.
  • Figur 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Darin ist das Verdünnungsgefäß 1 mit einem Magnetrührer 2, einer Leitfähigkeitsmeßzelle 3 und einem Temperaturfühler 4 versehen. Die vorgelegte Saccharose-Lösung 5 reicht etwa bis zur angegebenen Höhe. Der gemessene Leitfähigkeitswert wird über das Konduktometer 6 im angeschlossenen Rechner 7 ausgewertet und die schließlich bestimmte Reinheit im Anzeigegerät 8 ausgedruckt.
  • Figur 3 zeigt die Abhänqigkeit von Leitfähigkeit und Temperatur.
  • Abbildung 4 gibt den funktionalen Zusammenhang zwischen der Reinheit und der maximalen Leitfähigkeit wieder.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden also die sich beim Verdünnen mit Wasser verändernde Leitfähigkeit ( bei 3) und die Temperatur (bei 4) kontinuierlich gemessen. Der Leitfähigkeitswert wird über das Konduktometer im angeschlossenen Rechner 7 über ein Polynom zweiter Ordnung F = C + D6 + E gemäß der Beziehung X R= max auf die gewählte F Referenztemperatur normiert. Bei der sehr unterschiedlichen Zusammensetzung der zur Leitfähigkeit von zuckerhaltigen Säften oder Sirupen beitragenden Ionen war nicht zu erwarten, daß die Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit durch diese allgemein gültige Beziehung, in der C Werte zwischen 0,45 und 0,47, D zwischen 0,17x10 und 0,20x10 -1 und E zwischen 0,09x10 1 und 0,11x10 1 annehmen kann, darzustellen ist.
  • Hiermit wird der sonst in der Konduktometrie übliche Weg der linearen Temperaturkorrektur ausgedrückt als Korrekturfaktor t: s = % Leitfähigkeit/K (Abb.3) verlassen. Dadurch werden zwei Mängel des üblichen Korrekturverfahrens, die zu einer nicht tragbaren Unschärfe der Aussage führen, beseitigt: 1. Die Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit gehorcht einer Gleichung 2.Ordnung. Der Korrekturfaktor dz ist mithin das Steigungsmaß der Tangente der Funktion X = f (4 # (mit X als Leitfähigkeit und # als Temperatur). Mit zunehmender Differenz zwischen Meßtemperatur und Referenztemperatur führt die Temperaturkorrektur zu einer fehlerbehafteten Referenztemperatur (Abb.3).
  • Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet diese Fehler und gestattet eine Reinheitsmessung ohne jede Temperierung mit hoher Genauigkeit.
  • 2. s hat für Säfte unterschiedlicher Reinheit unterschiedliche Werte. Die handelsüblichen Konduktometer arbeiten jedoch mit einem wählbaren mittleren Korrekturfaktor.
  • Zur Bestimmung der Reinheiten wird außer der Korrelation zwischen Leitfähigkeit und Reinheit die Konzentration, bei der die maximale Leitfähigkeit bestimmt wira, ausgenutzt. Die Kenntnis dieser Konzentration ist für den Erfolg der Messung insofern ohne Bedeutung, als die Saccharose-Lösung lediglich soweit verdünnt oder gegebenenfalls konzentriert werden muß, daß für die Messung das Leitfähigkeitsmaximum erreicht bzw. durchlaufen wird.
  • Durch den Einsatz eines empfindlichen Temperaturfühlers, beispielsweise eines Thermoelementes ist eine automatische Korrektur des Temperatureinflusses auf das Meßergebnis mittels Computerprogramm möglich.
  • Der Meßvorgang läuft, wie in Abbildung 2 schematisch dargestellt ist, derart ab, daß in einem Verdünnungsgefäß 1 die zu überwachende Saccharose-Lösung 5 vorgelegt und kontinuierliche mit Wasser verdünnt wird.
  • Im Verdünnungsgefäß ist ein Rührer 6 vorhanden, um Konzentrationsunterschiede innerhalb der Lösung möglichst schnell zu egalisieren. Im Verdünnungsgefäß 1 ist eine Leitfähigkeitsmeßzelle 3, die an ein handelsübliches Konduktometer 6 angeschlossen ist, sowie ein Temperaturfühler 4 vorhanden, die ihrerseits mit einem Rechner 7 und Anzeigegeräten und Druckern 8 verbunden sind. Beim Verdünnungsvorgang nimmt die Leitfähigkeit bis zum Maximalwert zunächst zu und fällt dann wieder ab. Mittels des angeschlossenen Rechners wird die maximale Leitfähigkeit zur Be- rechnung der Reinheit nach folgender Gleichung herangezogen: Q = a - b ) V: max.
  • Q = Reinheit X max. = maximale Leitfähigkeit (Abb.4) a und b bestimmen den funktionalen Zusammenhang zwischen der Reinheit und der maximalen Leitfähigkeit.
  • Diese Faktoren müssen empirisch an Lösungen mit bekanntem Reinheitsgrad ermittelt und im Rechner als Eichwerte eingespeichert werden. Diese Faktoren haben sich für Lösungen bestimmter Herkunft als konstant erwiesen. Beispielsweise sind die Faktoren für eine Zuckerkampagne konstant.
  • Nach Uberschreitung des Maximalwertes der Leitfähigkeit gibt der Rechner einen Steuerbefehl zum Unterbrechen der automatischen Zufuhr des Verdünnungswassers. Das Verdünnungsgefäß wird durch ein automatisch zu öffnendes Bodenventil entleert und mit Verdünnungswasser gespült.
  • Anschließend wird neue Meßlösung vorgelegt und ein zweiter Meßvorgang kann ablaufen. Dieses Meßverfahren eignet sich sowohl für die Durchführung von Einzelbestimmungen als auch durch die Automatisierung für Reihenanalysen.
  • Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß nach einmaliger Ermittlung der Faktoren a und b als Eichwerte an Lösungen bekannten Reinheitsgraden eine einfache und zuverlässige Messung und Uberwachung der Reinheit von Saccharose-Lösungen gleicher Herkunft für löngere Zeiträume möglich ist. Durch die einfache Programmierung des Rechners, Verwendung handelsüblicher Konduktometer ist das beschriebene Analysenverfahren wesentlich weniger aufwendig als herkömmliche Verfahren zur Reinheitsbestimmung und kann auch von ungeübtem Personal einfach rasch und zuverlässig ausgeführt werden.
  • Auf diese Weise ist es möglich, den Erfolg von Entzuckerungen zu verfolgen, unerwünschte Vermischungen rasch zu erkennen und Mischvorgänge zu überwachen und zu steuern.
  • Das Verfahren ist vorläufig noch nicht anwendbar, wenn die zu untersuchenden Zuckersirupe einen Ionenaustauschprozess, insbesondere dem Austausch von Kalium gegen Magnesium unterworfen wurden, weil sich dann die Zusammensetzung der Kationen gründlich ändert und vor allem der Grad der Ionenaustausches über die Zeit nicht konstant bleibt.
  • - Leerseite -

Claims (3)

  1. Patentansprüche 1. Verfahren zum Uberwachen der Reinheit von Saccharoselösungen bestimmter Herkunft durch Messung der elektrischen Leitfähigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß man die Saccharoselösung in einem mit Rührer, Leitfähigkeitsmeßzelle und Temperaturfühler versehenen Gefäß vorlegt, mit Wasser verdünnt, kontinuierlich die sich verändernde Leitfähigkeit mißt und in einem angeschlossenen Rechner die maximale Leitfähigkeit aufzeichnet, diese auf eine Referenztemperatur korrigiert und mit empirisch an Lösungen mit bekanntem Reinheitsgrad ermittelten Eichwerten vergleicht.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch qekennzeichnet, daß zum Verdünnen Leitungswasser eingesetzt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessene Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der gleichfalls qemessenen Temperatur über ein Polynom zweiten Grades auf die gewählte keterenztemperatur normiert wird.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100489511C (zh) * 2007-02-09 2009-05-20 桂林电子科技大学 蔗糖含量的实时检测方法和在线检测装置
CN101393154B (zh) * 2008-10-31 2012-03-28 华南理工大学 一种微量糖分的检测装置及其方法

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CN100489511C (zh) * 2007-02-09 2009-05-20 桂林电子科技大学 蔗糖含量的实时检测方法和在线检测装置
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