DE8717344U1

DE8717344U1 - Gerät zur Durchführung von turbidimetrischen oder kolorimetrischen Messungen

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Publication number: DE8717344U1
Application number: DE8717344U
Authority: DE
Original assignee: Henkel Teroson GmbH
Current assignee: Henkel Teroson GmbH
Priority date: 1987-04-15
Filing date: 1987-04-15
Publication date: 1988-07-28

Description

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UEXKÜLL. & STOLBERG european patent attorneys PATENTANWÄLTE BESELERSTRASSE4 D-aOOOHAMBURG52 DR- -J-D- FRHR- von UEXKULL

DR. ULRICH GRAF STOLBERG DIPL.-ING. JÜRGEN SUCHANTKE

Teroson GmbH &ogr;&Ggr;&agr;^&Ggr;&Ggr;^&egr;&Ggr;

Haus Bunte Str. 4 dipl-biol.ingeborgvoelker

6900 Heidelberg

(23 753 su/do)

Mai 1988

Gerät zur Durchführung von turbidimetrischen oder kolorimetrischen Messungen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Durchführung von turbidimetrischen oder kolorimetrischen Messungen, bei denen die sich ändernde Trübung oder Färbung von Flüssigkeiten bestimmt wird, mit einer Leuchtdiode, einem das von dieser abgestrahlte Licht empfangenden und ausweitenden Detektor und einem Impulserzeuger, der die Leuchtdiode ansteuert, sowie mit ei*ier Aufnahmefläche zum Positionieren eines Probengefäßes zwischen der Leuchtdiode und dem Detektor.

Die von Hartong (W. Brau. 54, 33 - 36, 1937/ Brauwiss, 4, 193, 1951) eingeführte Messung der Ammoniumsulfatfällungsgrenze zur Erfassung der trübungsbildenden Eiweißstoffe in Bier hat sich in der Praxis für die Voraussage der Bierhaltbarkeit als wissenswert prwiesen, ist aber entweder zu zeitaufwendig oder bei manueller Arbeitsweise mit der Unsicherheit hoher Fehlerquoten und mangelnder Reproduzierbarkeit behaftet.

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Üblicherweise erfolgt die Zugäbe des Ammcmiuinsulfats diskontinuierlich, trOpfen- öder schubweise als gesättigte Losung* Der Beginn der Trübung wiiid meist subjektiv von der ausführenden Person beurteilt. Es ist auch bekannt, eine Reihe gleicher Biermengen mit steigenden Mengen Ammoniumsulfat möglichst gleichzeitig zu versetzen, diese gleichmaßig zu* verteilen und nach einer bestimmten Zeit die sieh äüsbiiaenSen Trübungen zu beurteilen * Die Beurteilung der Trübung kann mit bloßem Auge oder audih mit einem Trübungsmesser erfolgen.

Der derzeit in der Praxis angewandten Methoden und Gerate haben den Nachteil, daß sie der Gesamtheit der Faktoren, die für eine optimale Trübungsbildung bestimmend sind und die die Meßgenauigkeit und Reproduzierbarkeit beeinflussen, nur unbefriedigend Rechnung tragen. Die Intensität der sich ausbildenden Trübung ist nämlich primär nicht nur abhängig von der Ammoniumsulf atmenge und den Eiweißverhältnissen im Bier - über deren Ausfällung als Trübung die physikalisch-chemische Haltbarkeit des Bieres ja bestimmt wird -, sondern insbesondere eine Funktion der Zeit, Temperatur und mechanischen Verhältnisse im Bier während der sich ausbildenden Trübung. Die sich daraus ergebende Anforderung der Gleichzeitigkeit von Ammoniumsulfatzugabe und anschließender Beurteilung der Trübungen ist bei Ausführung von Vergleichsreihen nur mangelhaft erfüllbar. Wird mit bloßem Auge .beurteilt, kommt es je nach Qualifikation des Ausführenden und den herrschenden Liehtvefhältnissen zu einer subjektiven Beurteilung der Trübung. Die in der Praxis anzutreffenden Methoden weisen oft eine Fehlergrenze von + 10 % und mehr auf.

Ähnliche Probleme wie bei den beschriebenen Trübungsmessungen treten auch bei Messungen von Farbveränderungen und

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insbesondere Färbumschlägeii im Läufe von Titrationen auf. * AUeh hier stehen insbesondere subjektive Fehler des die Titration Ausführenden der an sieh erwünschten größeren Reproduzierbarkeit und Genauigkeit entgegen. 5

Um die genannten Probleme zu vermeiden, ist in der Vergangenheit bereits vorgeschlagen worden, kolorimetrische Untersuchungen mit Hilfe eines photoelektrischen Titrators nach dem Zweistrahlprinzip durchzuführen (Progress in

iö Colloid and Polymer Science/ j5jj (1978), 251 - 264, s. insbes. Abb» 4)* Bei dieser Vorrichtung werden eine rote und eine grüne Leuchtdiode verwendet, deren Licht impulsartig im Wechseltakt moduliert wird* Die Modulationsfrequenz beträgt 4 kHz. Der von einem Si-^Element erfaßte Extinktions-

16· wert der Meßlösung wird als Funktion der zudosierten Titriermittelmenge registriert. Abgesehen davon, daß für die Durchführung des Verfahrens zwei verschiedene Dioden erforderlich sind, wird über die Lichtstärke des verwendeten Lichts keine Aussage gemacht.

In der DE-OS 35 07 147 ist ein Gerät zum Messen der Sichttiefe wässriger Losungen beschrieben, mit dem Infrarot-Licht in die Losung gestrahlt wird, von in der Losung befindlichen Trübungsteilchen reflektiertes Licht gemessen

2S Und aus den so gewonnenen Meßwerten die Sichttiefe berechnet wird. Vorzugsweise wird pulsierendes Infrarot-Licht verwendet, das von einer Infrarotlichtemissionsdiode erzeugt wird.

Schließlich ist aus der PCT-^Patentanmeldung WO 82/03460 ein Trübungsmeßgerät bekannt, das eine eine Vielzahl von optischen Fasern umfassende Sonde aufweist, die in die Flüssigkeit eingetaucht wird. Das von der Flüssigkeit reflektierte Licht wird ebenfalls mit in der Sonde vorhandenen optischen Fasern aufgefangen und einem Detektor

zugeführt. Das verwendete Licht wird vorzugsweise nSit einer Leuchtdiode erzeugt, wobei das Licht moduliert sein kann* Es werden allerdings keine Angaben zur Wellenlänge des verwendeten Lichts oder zu dessen Lichtstärke gemacht.

Es wurde nun überraschend gefunden, daß man Trübungsmessungen und Farbveränderungsmessungen mit großer Empfindlichkeit und ausgezeichneter Reproduzierbarkeit durchführen kann, wenn man mit einer bestimmten Puls- oder Schwankungsfrequenz moduliertes Licht mit bestimmter Wellenlänge und bestimmter Lichtstärke (Maximalwert) verwendet, das von einer speziellen Leuchtdiode erzeugt wird.

Die Erfindung betrifft somit ein Gerät der eingangs erwähnten Art, das sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß die Leuchtdiode eine klare Leuchtdiode zur Erzeugung von Licht mit eiiier Wellenlänge 400 nm bis 700 nm ist, daß der Impulserzeuger ein Ausgangssignal mit einer Frequenz zwischen 4000 Hz und 50ÖÖ Hz erzeugt und daß ein Regler zur Einstellung der Lichtstärke des von der Leuchtdiode abzustrahlenden Lichtes auf 1 mcd bis 250 mcd vorgesehen ist.

Einer der wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Gerätes besteht darin, daß es bei den angegebenen Bedingungen die Messung der Trübungs- oder Farbveränderung von Flüssigkeiten sehr viel empfindlicher und damit genauer durchführt, wobei durch die mit der Pulsfrequenz erfolgende Schwankung der Lichtstärke die Störeinflüsse (Untergrund) stark zurückgedrängt werden. Völlig überraschend hat sich darüber hinaus herausgestellt, daß die Trübungsmessung im Rahmen der Titration von Bier mit Ammoniumsulfat mit einer erheblich verbesserten Reproduzierbarkeit und Genauigkeit durchgeführt werden kann, da im Gegensatz zu den mit herkömmlichen Trübungsmessern erhaltenen.

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relativ indifferenten Titrätiönskurven mittels fres erfin* dungsgemäßen Gerätes eine Titrationskurve erhalten wird* die einen sehr schärf ausgeprägten Peak aufweist, der einen genauen Vergleich mit entsprechenden Peaks von Vergleichsbieren mit bekannter Stabilität bzw. entsprechend bekannter Trübungsbildung bei Ausfällung der Eiweißstoffe mit Ammoniumsülfatlösüng gestattet. Eine Titrationskurve gemäß dem Stand der Technik und eine Titrationsküfve, wie sie mit dem erfindungsgemäßen Gerät erhalten wird, sind in Figur 2 dargestellt.

Ein Ausfuhrungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gerätes wird int folgenden beispielhaft anhand der schematischen Darstellung gemäß Figur 1 erläutert.

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Die zu titrierende Flüssigkeit befindet sich in einem durchsichtigen Gefäß 1, bei dem es sich um ein Becherglas _t ein Reagenzglas, eine Küvette o.a. handeln kann. Unter dem Gefäß 1 ist ein Magnetrührer 2 angeordnet, mit dem die zu titrierende Flüssigkeit ständig gerührt wird, um immer eine möglichst schnelle und homogene Verteilung der Titrationsflüssigkeit sicherzustellen. - Auf der einen Seite des Gefäßes 1 ist eine klare Leuchtdiode 4 angeordr^t, während sich auf der gegenüberliegenden Seite eine Detektor 5 zur Messung des austretenden Lichts befindet. Geeignete klare Leuchtdioden sind im Handel erhältlich und werden als klare LEDs angeboten, wobei als Leuchtdioden, die Licht im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 700 nm erzeugen, in wesentlichen Rot- und Gründioden eingesetzt wurden. Rotdioden werden insbesondere bei der Titration von Bier verwendet, um zu vermeiden, daß die Messungen durch die Veränderung der Gelbfärbung des Biers ;^? % T- ife der Titration gestört werden.

Als Detektor 5 werden ebenfalls im Handel erhältliche Einrichtungen verwendet. Gut geeignet sind beispielsweise

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Silicium-Fototransistoren, es können aber auch alle anderen bekannten Fotodetektoren, wie Fotozellen, Fotodioden bzw. verwendet werden, sofern sie ausreichend empfindlich auf Licht mit einer Wellenlänge von 400 nm bis 700 nir. und die sehr geringen Lichtstärken ansprechen.

Der Leuchtdiode 4 sind ein Impulserzeuger (Generator) 8 und ein Regler 7 vorgeschaltet, die mit einer Spannungsquelle 6 verbunden sind. Der Regler 7 dient zur Einstellung der gewünschten Lichtstärke. Die Leuchtdiode 4 wird vom Impulserzeuger 8 angesteuert, um das gewünschte Pulsieren des von der Leuchtdiode 4 erzeugten Lichts im Frequenzbereich zwischen 4000 Hz und 5000 Hz zu bewirken. Hierbei handelt es sich um eine reine Amplitudenmodulation.

Der Detektor 5 ist über einen Verstärker 9 mit Signalauswertungsvorrichtungen 10 verbunden, die beispielsweise einen Schreiber, eine Sichtanzeige und/oder Vorrichtungen zur Speicherung der erhaltenen Daten aufweisen. Die Auswertungsvorrichtung 10 wird je nach Bedarf ebenfalls aus im Handel erhältlichen Geräten und Einrichtungen aufgebaut und bedarf im vorliegenden Rahmen keiner weiteren Erläuterung. Sie befindet sich normalerweise als gesonderte Baueinheit außerhalb des Gehäuses 11 des eigentlichen Meßgerätes.

Bei der Titration von Bier mit Ammoniumsulfatlösung wird so vorgegangen, daß man dem im Gefäß 1 befindlichen Bier aus dem Titriergerät 3 kontinuierlich Ammoniumsulfatlösung (z.B.: 30 %ig oder gesättigt) zusetzt. Dabei erfolgt die Zugabe verhältnismäßig rasch (z. B.s 5 ml Ammoniumsulfatlösung zu 5 ml Bier in 5 Minuten), wie bereits oben erwähnt, wird durchgehend mittels des Magnetrühreiis 2 intensiv geiführfc, um eine sofortige und vollständige

Vermischung zu erzielen. Die entstehende Trübung wird

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dann mit Hilfe der Strahlung der Leuchtdiode 4 und des Detektors 5 beobachtet und z.B. mit Hilfe eines Schreibers 10 als Trübungskurve dokumentiert (s. Figur 1). Der Peak in der Trübungskurve ist dabei charakteristisch für die Eiweißsensibilität eines Bieres und läßt durch Vergleich mit Standardproben eine schnelle Voraussage der Eiweißstabilität und damit der Haltbarkeit des Bieres zu.

Bei der Durchführung der Messung im Zusammenhang mit Titrationen unter Verwendung von Farbindikatoren, erhält man eine stufenförmige Titrationskurve/ wie sie beispielhaft in Figur 3 dargestellt ist. Diese Titrationskurve ist sehr gut reproduzierbar und kann sehr genau ausgewertet werden, d.h. der Farbumschlag des Indikators kann mit großer Genauigkeit bestimmt werden.

Es hat sich gezeigt, daß die Trübungsmessungen bei der Titration von Bier mit Ämmoniumsulfatlösung vorzugsweise mit einer Lichtstärke von 1 bis 5 mcd durchgeführt werden. Bei Titrationen unter Verwendung von Farbindikatoren hat sich eine Lichtstärke von 1 bis 30 mcd als besonders brauchbar erwiesen.

Claims

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Anspruch

Gerät zur Durchführung von turbidimetrischen oder kolorimetrischen Messungen, bei denen die sich ändernde Trübung oder Färbung von Flüssigkeiten bestimmt wird, mit einer Leuchtdiode (4), einem das von dieser abgestrahlte Licht empfangenden und auswertenden Detektor (5) und einem Impulserzeuger (7), der die Leuchtdiode (4} ansteuert, sowie mit einer Aufnahmeflache (2) zum Positionieren eines Probengefäßes (1) zwischen der Leuchtdiode (4) und dem Detektor (5), dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdiode eine klare Leuchtdiode (4) zur Erzeugung von Licht mit einer Wellenlänge 400 nm bis 700 nm ist, daß der Impulserzeuger (7) ein Ausgangssignal mit einer Frequenz zwischen 4000 Hz und 5000 Hz erzeugt und daß ein Regler zur Einstellung der Lichtstärke des von der Leuchtdiode (4) abzustrahlenden Lichtes auf 1 mcd bis 250 mcd vorgesehen ist.

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