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Lebensmittelproduktion Einfacher als 1...2...3 – Mikrowellen-Technik optimiert Feuchte- und Fettbestimmung

| Autor/ Redakteur: Ulf Sengutta* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

In der Lebensmittelproduktion zählt jede Minute. Daher sind analytische Methoden, die schnelle Informationen über die Zusammensetzung von Lebensmitteln geben, die erste Wahl. Lesen Sie, wie die Feuchte- und Fettbestimmung in drei Schritten gelingt.

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Abb. 1: Die vorher getrocknete Probe wird in das Oracle-Modul zur Fettbestimmung eingesetzt.
Abb. 1: Die vorher getrocknete Probe wird in das Oracle-Modul zur Fettbestimmung eingesetzt.
(Bild: CEM)

Die Gehalte an Feuchte bzw. Feststoff sowie Fett sind wichtige Kontrollparameter bei der Qualitätskontrolle laufender Lebensmittelproduktionen und der Eingangskontrolle von Rohstoffen. Problematisch ist jedoch die Zeitintensität der Analyse, da das Ergebnis häufig erst Stunden später nach Analysenbeginn vorliegt und somit ein schnelles Eingreifen in die laufende Produktion verhindert. Hier stellt der Fettanalysator Oracle als Mikrowellen- und NMR-Verbundgerät eine schnelle, lösungsmittelfreie und kalibrationsfreie Technologie bei präzisen Ergebnissen dar.

Das Oracle kann zur Fettbestimmung bei Eiscreme, Molkereiprodukten, Sahne, Käse, Fleisch- und Wurstwaren, Fisch, Tierfutter, Dressings, Mayonnaise, Butter, Margarine, Sauerrahm, Joghurt, Ketchup, Keksen, Cracker, Snacks u.v.m. eingesetzt werden. Eine Gemeinsamkeit zeichnet alle diese Lebensmittel aus: Sie bestehen aus extrem viel Wasser (häufig bis zu 70% Wasser), was bislang die Fettmessung schwierig gestaltete.

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Anforderungen der modernen Prozessanalytik

Moderne Produktionsverfahren sind gekennzeichnet durch das Erzielen höherer Umsätze und schnellerer Produktion, kontinuierliche Verfahrensabläufe, Automatisierung sowie standardisierte Produktqualität. Dieses stellt an die begleitende und überwachende Analytik neue Anforderungen, wie aktive Arbeitssicherheit, Schnelligkeit, Einbindung in Informationssysteme, Verlagerung der Messung vom analytischen Labor hin zum Produktionsort, robuste Apparaturen („Handschuhtauglichkeit“) sowie einfache Handhabung durch teilweise nur angelerntes Personal. Natürlich spielt der Kostenaspekt eine große Rolle bezüglich der Amortisation eines Messgerätes. So bedient man sich häufig indirekter Messmethoden, die Spektren oder Signale erzeugen, die dann produktspezifischer Kalibrierungen bedürfen, was mehrmonatige Personalkosten zur Folge hat [1].

CEM als Spezialist für die Prozessanalytik hat mit dem Oracle einen Fettanalysator für den universellen Einsatz bei unterschiedlichsten Proben entwickelt. Hier müssen keine umfangreichen produktspezifischen Kalibrierungen für unterschiedlichste Rezepturen durchgeführt werden. Direkt nach der Installation ist das Oracle für die Routine einsatzfähig. Das System bestimmt den Fettgehalt von Lebensmittelproben kalibrationsfrei, lösemittelfrei, schnell und präzise.

Der Arbeitsablauf mit dem Oracle besteht aus drei Schritten:

  • Schritt 1: Trocknung der Probe im Mikrowellentrockner Smart 6, um das gesamte Wasser innerhalb von 2 bis 3 Minuten auszutreiben.
  • Schritt 2: Die getrockneten Probe in das NMR-Kernresonanzspektrometer (Trac-Modul) überführen.
  • Schritt 3: Fettgehalt innerhalb von 30 Sekunden im Oracle-Modul bestimmen.

Die gesamte Bedienung des Mikrowellentrockners und des Oracle-Moduls erfolgt über einen Touch-Screen. Die Software wurde so konzipiert, dass sie menügeführte Arbeitsanweisungen analog zur Bedienung von Smartphones vermittelt. Komplizierte Spektren wie die Fettsignale werden von der Software direkt ausgewertet. Mitihlife eines angeschlossenen PCs kann der Mitarbeiter ohne langen Schulungsaufwand die Analysen selbstständig durchführen.

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LP-Tipp – zur Fettbestimmung

Zu den klassischen Verfahren in der Fettbestimmung zählen die Lösungsmittelextraktion nach Soxhlet bzw. die Methode nach Weibull-Stoldt, bei der die Probe vor der Extraktion mit Salzsäure aufgeschlossen wird. Mittlerweile sind neben klassischen manuellen Geräten auch automatisierte Lösungen auf dem Markt. Die Fettbestimmung durch NMR-Messung war bisher auf trockene Substanzen beschränkt. Durch Kombination mit der Mikrowellentrocknung konnte dies nun auf viele feuchte Proben erweitert werden.

Die Fettbestimmung von Lebensmitteln mittels Kernresonanzspektroskopie ist eine zuverlässige Technik, die

  • für eine Vielzahl von Proben universell einsetzbar ist,
  • bei trockenen Probe schon lange etabliert ist,
  • ohne toxische Lösemittel arbeitet,
  • keine aufwändige und produktspezifische Kalibration erfordert,
  • sehr schnelle Ergebnisse in weniger als einer Minute liefert und
  • sehr einfach zu bedienen ist.

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