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Verfahren zur Messung des Reflexionsvermögens von Mehl oder Stärke
Für
die Bestimmung der Farbe bzw. des Reflexionsvermögens von Mehl oder Stärke zwecks
objektiver Beurteilung der Qualität gab es bisher kein einfaches, für die Praxis
brauchbares Verfahren. Bei der Prüfung dieser Stoffe ist es erforderlich, zwischen
dem durch natürliche gelbe Pigmente bedingten Gelbgehalt und der hauptsächlich durch
die Verunreinigung des Endosperms mit Kleiepulver bedingten Dunkelfarbigkeit (s.
Kent-Jones & Herd, Analyst, I927, 52, 443) zu unterscheiden. Der Gelbgehalt
kann leicht dadurch bestimmt werden, daß das nicht oxydierte Carotin unter standardisierten
Bedingungen extrahiert und die von dem Lösungsmittel angenommene Gelbfärbung gemessen
wird; aber der Dunkelfarbigkeitsfaktor ist viel schwerer zu messen.
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Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung lassen sich in einfacher
Weise reproduzierbare Werte ermitteln, welche direkt zur Qualitätsbeurteilung verwendbar
sind. Es wird das Reflexionsvermögen von Mehl oder Stärke unter Verwendung von an
sich in der kolorimetrischen Analyse bekannten Versuchsanordnungen gemessen.
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Man arbeitet mit monochromatischem Licht, dessen Strahlen parallel
gerichtet sind, und vergleicht die von der Prüfsubstanz einerseits und einer Standardsubstanz
andererseits reflektierten Lichtmengen mit Hilfe zweier photoelektrischer Zellen.
Es wurde gefunden, daß man zuverlässige, für die Qualitätsbestimmung brauchbare
Werte für den speziellen Fall von Mehl oder Stärke nur erzielen kann, wenn bei der
Prüfung Lichtstrahlen mit einer Wellenlänge zwischen 500 und s60my, vorzugsweise
von etwa 530 mm verwendet werden. Wie festgestellt worden ist, wird die Ablesung
des RefSexionswertes in diesem Bereich durch eine etwa vor-
genommene
Bleichung des Mehls, welches die Gelbtönung, aber nicht die Dunkelfarbigkeit bzw.
den Helligkeitsfaktor ändert, nicht wesentlich beeinflußt. Dies ist von entscheidender
Bedeutung, weil dadurch die durch natürliche oder künstliche Bleichung hervorgerufenen
Änderungen bei der Beurteilung nicht stören können.
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Vorzugsweise wird das zu prüfende Mehl bzw. die Stärke vor dem Einbringen
in die Vorrichtung in Kleisterform gebracht. Hierdurch werden Unterschiede verhindert,
die infolge der verschiedenen Teilchengröße bei Prüfung von an sich gleichwertigen
Mehlen auftreten können.
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Vorzugsweise ist die Standardsubstanz, mit der der Vergleich durchgeführt
wird, schweres Magnesiumoxyd.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun zusammen mit anderen
nicht zur Erfindung gehörenden Einzelheiten im folgenden beispielsmäßig beschrieben,
und zwar unter Bezug auf die Zeichnungen, in denen Fig. 1 eine schematische Draufsicht
des Apparates ist und Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Teiles des Apparates,
in welcher Mittel zur Justierung und damit Erleichterung der Messung gezeigt werden.
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Gemäß Fig. I der Zeichnungen besteht der Apparat aus einer Lichtquelle
I, die eine kurzfädige 36-Watt-Lampe (I2 Volt), gespeist aus dem normalen Wechselstromnetz
über einen Transformator, ist. Diese Lampe projiziert Licht über die Linsensysteme
2 und 3, die so angeordnet sind, daß sie paralleles Licht ergeben, auf zwei Standardoberflächen
4 und 5, die aus Glaszellen (annähernd 5 qcm und I cm dick) bestehen und schweres
Magnesiumoxyd enthalten. Das von den Standardoberflächen reflektierte Licht wird
von zwei photoelektrischen Zellen 6 und 7 aufgefangen. Unmittelbar auf der Vorderseite
jeder photoelektrischen Zelle ist ein Filter 8 (Chance OGRI, 35 mm Durchmesser,
2 mm Dicke), dessen Hauptdurchlässigkeit im 53o-m,tz-Bereich liegt. Es wurde festgestellt,
daß das von der Oberfläche eines Mehlkleisters reflektierte und von diesem Filter
durchgelassene Licht nicht nennenswert von dem Grad der natürlichen oder künstlichen
Bleichung beeinflußt wird. So hängt also die von dem Filter durchgelassene Lichtmenge
praktisch nur von der Qualität des Mehls, d. h. von der Menge und Beschaffenheit
des vorhandenen Kleiepulvers, ab. Die photoelektrischen Zellen sind in üblicher
Weise an ein (in den Zeichnungen nicht dargestelltes) Galvanometer, mit einem Taster
im Stromkreis, verbunden, so daß der Nullpunkt leicht eingestellt werden kann.
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In den Fig. 1 und 2 befindet sich an der Vorderseite des ersten Linsensystems
2 ein Verschluß g; er wird durch eine Nullpunktsvorrichtung 10 bedient, wodurch
ein bestimmter Teil des zur ersten Zelle 6 gehenden Lichtstrahls ausgeblendet werden
kann, wenn die Nullpunktsvorrichtung angezogen wird. Diese Anordnung zeigte sich
als erwünscht im Hinblick auf die merkliche Differenz im Reflexionsvermögen der
Standardoberfläche und der durch die Mehlkleister dargestellten Oberflächen. Würde
diese Ausblendung nicht vorgenommen, so müßte die zur Messung benutzte Scheibe um
ein beträchtliches Stück gedreht werden, bis der Nullpunkt erreicht wäre, auch bei
einem hochgradigen Mehl, und daher wäre ein bedeutender Teil der Skala an der Scheibe
nutzlos. Bei geeigneter Einstellung der durch die Nullpunkts vorrichtung ausgeblende
-ten Lichtmenge (die Vorrichtung kann durch eine Schraube 1 1 justiert werden) läßt
sich der Anwendungsbereich des Instruments so ändern, daß er den zu untersuchenden
Materialien angepaßt werden kann.
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An der Vorderseite der ersten Linse befindet sich ein zweiter Verschluß
I2, der durch eine in einem Griff 14 endende Schraube 13 bedient wird, und dieser
dient dazu, das Anfangsstromgleichgewicht herzustellen, nachdem der Nullpunktsgriff
eingestellt wurde.
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An der Vorderseite der zweiten Linse ist ein Ausblendeschirm I5,
der mit einer kalibrierten Scheibe I6 durch eine Nockenscheibe 17 eingestellt wird.
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Die Hubbewegung der Nockenscheibe 17 ist sehr gering und beträgt annähernd
4 mm für eine volle Umdrehung der Scheibe.
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Das Instrument kann so eingestellt werden, daß alle Grade von Mehl,
vom hellsten Mehl bis zu so dunklen Mehlen, wie sie sich durch go%ige Ausmahlung
ergeben, gemessen werden können.
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Ein Glasfilter (Chance's No. ON I9) I8, das einen hohen Anteil von
Infrarotstrahlen zu absorbieren vermag, wird in den Strahlengang eingeschaltet.
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Die außergewöhnliche Empfindlichkeit des Instruments zeigt sich in
der Tatsache, daß bloße Umkehrung der Zellenoberflächen eine Ablesungsdifferenz
von der Größenordnung 10O auf der Scheibe, die von o bis 3600 eingeteilt ist, ergeben
kann. Es ist daher äußerst wichtig, sich in mehreren Versuchsreihen zu versichern,
daß immer die gleiche Zellenoberfläche benutzt wird.
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Es wurde gefunden, daß die normalen Netzschwankungen den Gebrauch
eines Stabilisierungs transformators nicht erfordern; doch könnte, wenn die Stromspeisung
ziemlich anomal wäre, ein Transformator dieser Art nötig sein.
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Das Instrument kann folgendermaßen gehandhabt werden: Man schaltet
die Lampe 1 ein und zieht die Nullpunktsvorrichtung 10 an, wobei das auf die Standardoberfläche
(schweres Magnesium oxyd) in der ersten Zelle 4 und so auf die erste photoelektrische
Zelle 6 fallende Licht bis auf einen vorher bestimmten Betrag ausgeblendet wird.
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Dann stellt man die Meßscheibe auf Null und gleicht die photoelektrischen
Zellen 6 und 7 durch Einstellung der Nullkontrolle 14 ab, bis bei Anwendung des
(in den Zeichnungen nicht wiedergegebenen) Tasters das Galvanometer sich nicht bewegt;
dies zeigt an, daß beide Zellen die gleiche Lichtmenge erhalten. Man entfernt nun
die Standardzelle 4 und ersetzt sie durch eine ähnliche Zelle, in die ein Mehlkleister
gegeben wurde, der durch Zusammenmischen von 30 g Mehl und 50 ccm
destilliertem
Wasser, bis die Masse glatt und homogen ist, erhalten wurde (diese Mengenverhältnisse
können jedoch bis zu einem gewissen Ausmaß variiert werden). Darauf drückt man die
Nullpunktskontrollvorrichtung 10 herab, die dann die volle Lichtmenge auf die Probezelle
fallen läßt, und dreht die kalibrierte Scheibe 16 aus der Nullstellung, wobei das
Licht von Zelle 5 vermindert wird, bis der Nullpunkt auf dem Galvanometer erreicht
ist, der anzeigt, daß beide Zellen wieder die gleiche Menge Licht aufnehmen. Man
schreibt die Anzahl Grade auf, über die die Skala 16 gedreht worden ist.
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Die aus der kalibrierten Scheibe erhaltenen Zahlen sind empirisch,
doch sie verhelfen zu einer zahlenmäßigen Feststellung der Mehlqualität; je höher
die Ablesung auf der Scheibe, um so niedriger die Qualität des Mehls, d. h. um so
dunkler die Farbe. Die Resultate können sehr leicht reproduziert werden, und die
Mehle können, da Bleichung bei der Wellenlänge des verwendeten Lichts praktisch
keine Rolle spielt, nach einiger Zeit, z. B. einigen Wochen, kontrolliert werden,
obgleich sie in der Zwischenzeit eine natürliche Bleichung erfahren haben mögen.
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Mit der Erfindung ist es möglich, an einer zuverlässigen Zahlenskala
die Bewertung von Mehlfarbe und -qualität im Handel, unbeeinflußt durch Bleichwirkung,
auszudrücken. Das Verfahren ist schnell (5 Minuten pro Versuch) durchzuführen und
gibt leicht reproduzierbare Resultate.