Fachbeitrag

Potentiometrische Besstimmung der Säurezahl von Ölen und Fetten

Reinhard Keller und Matthias Fuchs*)

Im Rahmen der Prozess- und Qualitätskontrolle vor allem im Lebensmittel- und Pharmabereich wächst zunehmend die Forderung nach pH-Messungen und Titrationen in nichtwässrigen Medien. Da der pH-Wert aber laut DIN 19260 nur in wässrigen Medien definiert ist, ist eine pH-Messung in nichtwässrigen Lösungen von vorne herein nicht möglich, bzw. nur unter erheblichem apparativen und wissenschaftlichen Aufwand zu betreiben.

Statt dessen kann zur Charakterisierung freier, organischer Säuren in Fetten, fetten Ölen, Lösemitteln und Tensiden die Säurezahl herangezogen werden [2]. Die Säurezahl ist eine der Fettkennzahlen und erfasst alle sauren Funktionen, die durch Kalilauge neutralisierbar sind. Sie gibt die Masse KOH in mg an, die zur Neutralisation der in 1 g der zu untersuchenden Probe enthaltenen Säuren erforderlich ist (DIN EN ISO 2114), und lässt sich durch Titration bestimmen. Die Säurezahl dient je nach Probensubstanz entweder zur Identitätsermittlung oder als Reinheitsprüfung.

So enthalten z.B. frische Wachse freie Fettsäuren, die sozusagen wie ein "Fingerabdruck" die Ermittlung der Identität zulassen. Andererseits ist in frischen Fetten die Säurezahl sehr gering, da kaum freie Fettsäuren entstanden sind. Bei Lagerung der Fette an Licht und Luft steigt die Säurezahl mit fortschreitender Hydrolyse erheblich an. Bei Verderb brechen die Ketten auf. Somit gibt die Säurezahl Auskunft über Alter und Konsistenz von Fetten und Ölen.

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Durch das Fehlen von nichtwässrigen Pufferlösungen und durch das veränderte Ionenprodukt in nichtwässrigen Lösungen lässt sich der von pH-Elektroden gelieferte Spannungswert nicht in einen pH-Wert umrechnen. Somit ist eine Kalibrierung der Messkette in pH-Werten nicht möglich [1].

Da die Spannung der Messkette aber über den realen Nernst-Faktor direkt proportional zum pH-Wert der Lösung ist, kann der mV-Wert für beschriebenes Verfahren ohne Informationsverlust statt des pH-Werts verwendet werden. Die Messung in nichtwässrigen Medien wird durch unruhige und instabile Messwerte, bedingt durch die wesentlich geringere Leitfähigkeit der Lösungen im Vergleich zu Wasser, erschwert. Aus diesem Grund muss der Innenelektrolyt der Messkette an das Messmedium angepasst werden. Vorzugsweise besteht der Innenelektrolyt aus einer 3 M ethanolischen Lithiumchlorid-Lösung. Um eine kurze Einstellzeit der Messkette zu gewährleisten, ist dieselbe vor der Messung ca. eine halbe Stunde im Lösungsmittelgemisch, bestehend aus gleichen Teilen 5M ethanolische Lithiumchloridlösung und Diethylether, zu konditionieren. 5M Lösung ist bedingt durch die Löslichkeit.

Zur Messung sind 2...3 g der Öl- oder Fettprobe in einem Gemisch gleicher Teile 5 M ethanolischer Lithiumchloridlösung und Diethylether (je ca. 100 ml) homogen zu lösen. Die Kenntnis der genauen Einwaage MP ist wesentlich für die Berechnung der Säurezahl.

Die Titration wird mit ethanolischer 0,1 M Kaliumhydroxidlösung durchgeführt und liefert als Ergebnis die Funktion Messkettenspannung vs. zugeführte Menge an KOH [U(V)]. Der Endpunkt ist der Wendepunkt der Kurve (größte Steigung) - siehe Bild 1.

Auf Grund der "verschmierten" Kurvenformen sind oft graphische Auswerteverfahren kaum anzuwenden, wohingegen das rechnerische Verfahren immer zuverlässig zur Wendepunktsbestimmung führt. Es besteht in der bekannten Wendepunktsbedingung (Nullsetzen der 2. Ableitung):

Den kompletten Beitrag finden Sie in der beigefügten PDF.

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