🍎 Gefrierpunkt der Milch — Thermistor-Kryoskop (Nachweis des Wasserzusatzes)

Lebensmittelchemie PN-EN ISO 5764

Übersicht

Die Norm legt ein Verfahren zur Bestimmung des Gefrierpunktes von Vollmilch, teilentrahmter und entrahmter Milch fest — roh, pasteurisiert, ultrahocherhitzt, homogenisiert oder sterilisiert. Der Gefrierpunkt kann zur Abschätzung des Anteils fremden Wassers in der Milch dienen; die Berechnung der Menge zugesetzten Wassers erschweren jedoch tages- und jahreszeitliche Schwankungen, und die Ergebnisse von Proben mit einem Säuregehalt von mehr als 0,18 g Milchsäure je 100 ml sind für die Ausgangsmilch nicht repräsentativ. Die Beschreibung stützt sich auf die Vorschau der ISO 5764:1987; die aktuelle Ausgabe PN-EN ISO 5764:2010 stand nicht zur Einsicht zur Verfügung.

Die Gefriertemperatur der Milch ist eng mit dem osmotischen Druck verbunden und hängt von der Konzentration der gelösten Stoffe ab: zu 55 % von der Lactose, zu 25 % von den Chloriden und zu 20 % von Calcium, Kalium, Magnesium und Phosphaten; Fettkügelchen, Caseinmicellen und Molkenproteine haben keinen nennenswerten Einfluss. Ein Zusatz von 1 % Wasser hebt die Gefriertemperatur um 0,006 °C, deshalb ist die kryoskopische Prüfung ein schnelles und billiges Verfahren zum Nachweis der Verwässerung der Milch bei der Anlieferung, und in vielen Ländern beeinflusst sie neben dem Fett- und Eiweißgehalt den Milchpreis.

Das Thermistor-Kryoskop besteht aus einem temperierten Kühlbad (eine geeignete Flüssigkeit ist eine 33-prozentige Lösung von Ethylenglycol), einer Thermistorsonde mit der Messeinrichtung, einem Rührer für die Probe und einer Einrichtung zum Auslösen des Gefrierens; das Gerät sucht das erste Plateau der Gefrierkurve, also den Abschnitt, auf dem die Temperatur mindestens 20 s lang innerhalb von 0,001 °C konstant bleibt. Es gibt Geräte mit Handbedienung (eine Wheatstonesche Brücke mit einem Galvanometer) und automatische; Geräte mit fester Messzeit dürfen für routinemäßige Reihenuntersuchungen verwendet werden.

Prinzip der Methode

Eine Probe Milch (2,5 ± 0,1 ml) in einem Glasröhrchen von 50,8 × 16 mm (Innendurchmesser 13,5 mm) wird im Kryoskop auf die vom Hersteller angegebene Unterkühlungstemperatur (auf 0,1 °C genau) gekühlt, worauf das Gefrieren ausgelöst wird — z. B. indem die Schwingungsweite des Rührdrahtes für 1–2 s so vergrößert wird, dass er an die Wand des Röhrchens schlägt. Die Temperatur der Probe steigt sprunghaft auf einen Wert, der eine Zeit lang praktisch konstant bleibt; der Gefrierpunkt entspricht der höchsten in diesem Zeitraum erreichten Temperatur, und dieser Wert wird festgehalten. Das Gerät wird mit zwei Natriumchlorid-Standardlösungen kalibriert, die den erwarteten Gefrierpunkt einschließen (die Differenz zwischen ihnen am besten nicht kleiner als 0,100 °C), z. B. 6,859 g NaCl/l (−0,408 °C) und 10,155 g/l (−0,600 °C); nach der Kalibrierung zeigt das Kryoskop den Gefrierpunkt der Milch ohne Korrekturen an. Das Ergebnis ist der Mittelwert zweier Bestimmungen, auf die dritte Dezimalstelle gerundet; Wiederholbarkeit 0,004 °C, Vergleichbarkeit 0,006 °C. Zur selben Zeit wird die titrierbare Säure der Milch bestimmt (ISO 6091).

Anwendungen

• Nachweis und Abschätzung eines Wasserzusatzes zur Rohmilch bei der Anlieferung und in Molkereien
• Qualitätskontrolle von pasteurisierter, ultrahocherhitzter und sterilisierter Konsummilch
• Abrechnungsgröße bei der Milchanlieferung neben dem Fett- und Eiweißgehalt
• Referenzverfahren für indirekte Verfahren zur Messung des Gefrierpunktes (z. B. Infrarotanalysatoren)

Schlüsselparameter

Norm

Normnummer

PN-EN ISO 5764:2010

Titel (PL)

Mleko — Oznaczanie punktu zamarzania — Metoda z zastosowaniem krioskopu termistorowego (Metoda odniesienia)

Title (EN)

Milk — Determination of freezing point — Thermistor cryoscope method (Reference method)

Schritt-für-Schritt-Verfahren

1. Vorbereitung des Kryoskops

   Das Kryoskop mindestens 12 h vor der Kalibrierung einschalten; den Stand und die Durchmischung der Kühlflüssigkeit prüfen, die Lage der Sonde (die Spitze 44,6 ± 0,1 mm unterhalb der Oberkante des Röhrchens, mit einer Schablone eingestellt) und die Schwingungsweite des Rührdrahtes (etwa ±1,5 mm, ohne an die Sonde und an die Wand zu schlagen).

   ⏱ Zeit: ≥ 12 h

2. Kalibrierung

   Zwei NaCl-Standardlösungen wählen, die den erwarteten Gefrierpunkt einschließen (Differenz ≥ 0,100 °C). 2,5 ml der einen Lösung in ein sauberes trockenes Röhrchen geben und messen; die Kalibrierknöpfe verstellen, bis die Anzeige dem Gefrierpunkt des Standards gleicht. Mit der zweiten Lösung und abwechselnd wiederholen, bis aufeinanderfolgende Ablesungen beider ohne Nachstellen die richtigen Werte ergeben.

3. Milchprobe

   Die Milch nach ISO 707 entnehmen; unverzüglich untersuchen oder unter 5 °C aufbewahren (bis zu 12 Wochen bei −18 °C). Fremdkörper und erstarrtes Fett entfernen, nötigenfalls durch ein inertes Filter filtrieren; behutsam mischen. Die Standardlösungen und die Milch sollen dieselbe Temperatur haben.

4. Arbeitskontrolle

   Vor jeder Serie den Gefrierpunkt eines Standards (z. B. −0,512 °C) messen, bis zwei aufeinanderfolgende Ablesungen sich um nicht mehr als 0,001 °C unterscheiden; weicht der Mittelwert um mehr als 0,002 °C vom Wert des Standards ab — erneut kalibrieren. Bei laufendem Betrieb mindestens stündlich kontrollieren.

5. Messung

   2,5 ± 0,1 ml Milch in ein sauberes trockenes Röhrchen abmessen und in das Kryoskop stellen; die Probe wird gekühlt und das Gefrieren innerhalb von 0,1 °C um die vom Hersteller angegebene Temperatur ausgelöst. Die höchste Temperatur des Plateaus nach dem Auslösen des Gefrierens festhalten.

6. Vorzeitiges Gefrieren

   Hat das Gefrieren vor der vorgegebenen Temperatur begonnen, mit einer neuen Portion wiederholen; wiederholt es sich, eine Portion der Probe 5 min auf etwa 45 °C erwärmen (Schmelzen des kristallisierten Fettes), auf 20 ± 2 °C abkühlen und sofort untersuchen.

   🌡 Temperatur: 45 °C, 5 min

7. Zweite Bestimmung

   Das Röhrchen herausnehmen, die Sonde und den Draht abspülen und mit einem weichen, staubfreien Tuch trocknen und eine zweite Bestimmung an einer neuen Portion Milch ausführen. Unterscheiden sich die Ergebnisse um mehr als 0,004 °C, sind sie zu verwerfen und zwei weitere Bestimmungen auszuführen.

8. Ergebnis und Prüfbericht

   Den Mittelwert der beiden Ergebnisse auf die dritte Dezimalstelle angeben (bei ungerader Summe auf den geraden Wert runden), dazu die titrierbare Säure, die Kennzeichnung der Probe mit den Lagerbedingungen und dem Konservierungsmittel, das Datum des Eingangs und der Untersuchung sowie Beobachtungen, die das Ergebnis in Frage stellen könnten. Nach der Arbeit ein leeres Röhrchen im Schacht lassen, damit die Sonde kühl bleibt.

Erforderliche Geräte und Apparatur

Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien

Arbeitsschutz und Sicherheit

• Die Kühlflüssigkeit auf der Grundlage von Ethylenglycol ist gesundheitsschädlich beim Verschlucken — mit Handschuhen nachfüllen, nicht mit Wasser verwechseln
• Das Trocknen des Natriumchlorids bei 300 °C — Zange und Thermohandschuhe, im Exsikkator abkühlen
• Ein netzbetriebenes Gerät mit Heiz- und Kühlelementen — kein Verschütten von Milch auf das Gehäuse

Häufige Fragen