⛽ Ester- und Linolensäuremethylestergehalt in FAME — Gaschromatographie
Kurz gefasst
GC-FID mit einer Kapillarsäule Carbowax 20M (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm) und einem inneren Standard — Nonadecansäuremethylester (C19:0); 250 mg FAME + 100 mg Standard in 10 ml Toluol; Integration von C6:0 bis C24:1. Die Prüfung erfolgt nach PN-EN 14103:2020-06; Bereich: Ester > 90 % (m/m); C18:3 1–15 % (m/m); FAME C6–C24; die Präzision ermittelt für 95 % und 100 % Ester. Das Verfahren umfasst 6 Schritte (insgesamt rund 3 Std.); eingesetzt wird sie unter anderem für: Qualitätskontrolle von FAME (Biodiesel) — ein Estergehalt über 90 % (m/m), Bestimmung des Linolensäuremethylesters (Grenzwert 1–15 % m/m) in Rapsölestern und anderen, Beurteilung von FAME-Komponenten für B7–B10-Dieselkraftstoffe (Untersuchungen des Erdöl- und Erdgasinstituts).
Auf einen Blick
- Norm: PN-EN 14103:2020-06
- Kategorie: Petrochemie
- Verfahrensschritte: 6
- Gesamtdauer der Schritte: 3 Std.
- Bereich: Ester > 90 % (m/m); C18:3 1–15 % (m/m); FAME C6–C24; die Präzision ermittelt für 95 % und 100 % Ester
- Innerer Standard: Nonadecansäuremethylester C19:0, GC-Reinheit ≥ 99,0 % (m/m), Wasser < 0,2 % (m/m) (Karl Fischer)
- Einwaagen: ≈ 250 mg FAME + ≈ 100 mg C19:0 (± 0,1 mg) in 10 ml Toluol; die Proben und der Standard ≥ 3 h bei Umgebungstemperatur vor dem Wägen
Übersicht
Die Norm beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung des Estergehalts in Fettsäuremethylestern (FAME), die zur Beimischung zu Dieselkraftstoff bestimmt sind, sowie des Gehalts an Linolensäuremethylester; sie erlaubt zu prüfen, dass der Estergehalt eines FAME 90 % (m/m) übersteigt und dass der Gehalt an Linolensäuremethylester zwischen 1 % und 15 % (m/m) liegt. Die Präzision wurde an FAME mit Estergehalten von 95 % und 100 % (m/m) ermittelt, also im Bereich des Grenzwerts; das Verfahren eignet sich auch außerhalb dieses Bereichs, doch verlangt die Präzision für niedrigere Konzentrationen weitere Arbeiten. Das Verfahren betrifft FAME, die Methylester von C6 bis C24 enthalten.
Die Ausgabe 2020 ersetzte EN 14103:2011: eine Anmerkung über natürlich vorkommenden Nonadecansäuremethylester wurde ergänzt, ein neues Verfahren zur Prüfung der GC-Reinheit des inneren Standards eingeführt (die Mindestreinheit wurde von 99,5 auf 99,0 % (m/m) gesenkt), der theoretische Korrekturfaktor des Flammenionisationsdetektors (TCF), der die Richtigkeit bei kurzkettigen Estern verbessert, in die Berechnungen aufgenommen, ein neuer Ringversuch durchgeführt, die Integration geändert (alle Peaks, nicht nur die identifizierten FAME) und die Einwaage von 100 mg auf 250 mg erhöht. Für FAME aus einem nicht identifizierten Rohstoff wird zusätzlich eine Lösung ohne Standard hergestellt, um das Fehlen von natürlichem C19:0 oder anderen mit dem Standard koeluierenden Stoffen zu prüfen.
Die Gehalte an Fettsäuremethylestern und an Linolensäuremethylester sind Parameter der FAME-Spezifikation; in Untersuchungen des Erdöl- und Erdgasinstituts hatten Rapsölester (RME) verschiedener Hersteller 98,6–98,8 % (m/m) Ester und 8,3–8,5 % (m/m) Linolensäuremethylester (nach PN-EN 14103:2012).
Prinzip der Methode
Die Bestimmung des Massenprozentsatzes der gesamten Fettsäuremethylester und des Massenprozentsatzes des Linolensäuremethylesters in der Probe mittels Gaschromatographie mit interner Kalibrierung (Nonadecansäuremethylester, FAME C19:0). Etwa 250 mg der homogenisierten FAME-Probe und etwa 100 mg des Standards (Genauigkeit ± 0,1 mg) werden mit 10 ml Toluol verdünnt, und 1 µl wird auf einer Kapillarsäule mit einer Polyethylenglycol-Phase (z. B. 30 m × 0,25 mm × 0,25 µm) mit einem FID analysiert; integriert werden alle Peaks vom Hexansäuremethylester (C6:0) bis zum Nervonsäuremethylester (C24:1). Andere stationäre Phasen sind zuvor zu prüfen — auf einem 70-prozentigen Cyanopropyl-Polysilphenylen-Siloxan (BPX70) koeluiert C19:0 mit dem Linolsäuremethylester (C18:2). Die Reinheit des Standards wird für jede Charge gaschromatographisch unter den Bedingungen der EN 14105 geprüft (eine 15-m-Hochtemperatursäule, bis 400 °C programmiert) und in den Berechnungen berücksichtigt.
Anwendungen
- Qualitätskontrolle von FAME (Biodiesel) — ein Estergehalt über 90 % (m/m)
- Bestimmung des Linolensäuremethylesters (Grenzwert 1–15 % m/m) in Rapsölestern und anderen
- Beurteilung von FAME-Komponenten für B7–B10-Dieselkraftstoffe (Untersuchungen des Erdöl- und Erdgasinstituts)
- Ermittlung des Profils der Fettsäuremethylester (Anhang C)
- Überprüfung des FAME-Rohstoffs (FAME aus tierischen Fetten, gebrauchten Frittierölen, Fischölen — zusätzliche Peaks)
Schlüsselparameter
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Bereich | Ester > 90 % (m/m); C18:3 1–15 % (m/m); FAME C6–C24; die Präzision ermittelt für 95 % und 100 % Ester |
| Innerer Standard | Nonadecansäuremethylester C19:0, GC-Reinheit ≥ 99,0 % (m/m), Wasser < 0,2 % (m/m) (Karl Fischer) |
| Einwaagen | ≈ 250 mg FAME + ≈ 100 mg C19:0 (± 0,1 mg) in 10 ml Toluol; die Proben und der Standard ≥ 3 h bei Umgebungstemperatur vor dem Wägen |
| Säule | Polyethylenglycol (Carbowax 20M), 30 m × 0,25 mm, Film 0,25 µm |
| Beispielhafte Bedingungen | 60 °C (2 min) → 10 °C/min bis 200 °C → 5 °C/min bis 240 °C (7 min); Injektor und Detektor 250 °C; 1 µl; Split 100 ml/min; H2 70 kPa, Durchfluss 1–2 ml/min |
| Integration | Alle Peaks von C6:0 bis C24:1, mit sichtbaren C24:0 und C24:1 |
Norm
- Normnummer
- PN-EN 14103:2020-06
- Titel (PL)
- Produkty przetwarzania olejów i tłuszczów — Estry metylowe kwasów tłuszczowych (FAME) — Oznaczanie zawartości estrów i estru metylowego kwasu linolenowego
- Title (EN)
- Fat and oil derivatives — Fatty Acid Methyl Esters (FAME) — Determination of ester and linolenic acid methyl ester contents
Schritt-für-Schritt-Verfahren
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Prüfung der Reinheit des Standards
Für jede neue Charge C19:0 eine Lösung von etwa 1 mg/ml in Toluol herstellen und 1 µl auf der 15-m-Hochtemperatursäule analysieren (50 °C 1 min → 15 °C/min bis 180 °C → 7 °C/min bis 230 °C → 10 °C/min bis 370 °C, 15 min; Detektor 380 °C; H2 80 kPa); ebenso 1 µl Toluol analysieren. Die Reinheit P aus allen Peaks außer dem Lösungsmittel berechnen und in den Berechnungen berücksichtigen.
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Konditionierung
Den Standard und die FAME-Proben vor dem Wägen mindestens 3 h in geschlossenen Behältern bei Umgebungstemperatur stehen lassen, um die Wasseraufnahme zu begrenzen.
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Herstellung der Lösung
Etwa 250 mg (± 0,1 mg) der homogenisierten FAME-Probe in ein 10-ml-Röhrchen und etwa 100 mg (± 0,1 mg) C19:0 genau einwägen; mit 10 ml Toluol verdünnen. Für FAME aus einem nicht identifizierten Rohstoff auch eine Lösung ohne Standard herstellen, um das Vorliegen von natürlichem C19:0 oder koeluierenden Stoffen zu prüfen (deren Fläche ist von der Fläche des Standards abzuziehen).
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GC-Analyse
1 µl der Lösung auf die Polyethylenglycol-Säule unter Bedingungen einspritzen, die auf die Säule und das Trägergas abgestimmt sind (Beispiel: 60 °C 2 min → 10 °C/min bis 200 °C → 5 °C/min bis 240 °C, 7 min; Injektor und Detektor 250 °C; Split 100 ml/min; Durchfluss ≥ 1 ml/min bei der Höchsttemperatur).
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Identifizierung und Integration
Die Bedingungen so wählen, dass die Peaks der Ester der Lignocerinsäure (C24:0) und der Nervonsäure (C24:1) richtig zu sehen sind. Alle Peaks von C6:0 bis C24:1 integrieren; zur Identifizierung dürfen handelsübliche Lösungen verwendet werden. Die zusätzlichen Peaks aus Wiederkäuerfetten (ungeradzahlige, verzweigte) und die Isomere aus Frittierölen berücksichtigen; kleine unbekannte Peaks zwischen C18:3 und C24:1 können auf Fischöl hinweisen.
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Berechnung
Den Estergehalt (9.1) und den Gehalt an Linolensäuremethylester (9.2) aus den Peakflächen und der Fläche des inneren Standards berechnen, unter Berücksichtigung der Reinheit des Standards und des theoretischen FID-Korrekturfaktors; das Ergebnis in % (m/m) (9.3).
Erforderliche Geräte und Apparatur
| Gerät | Beispiel | Richtpreis |
|---|---|---|
| Gaschromatograph | Mit einem Split-Injektor oder einem gleichwertigen, einem programmierbaren Ofen und einem Flammenionisationsdetektor | — |
| Kapillarsäule | Eine Polyethylenglycol-Phase (Carbowax 20M), 30 m × 0,25 mm × 0,25 µm | — |
| Hochtemperatursäule für die Prüfung der Reinheit des Standards | 15 m × 0,32 mm × 0,1 µm, 100 % Dimethylpolysiloxan oder 95 % Dimethyl-5 % Diphenylpolysiloxan, bis 400 °C programmiert, ein On-Column-Injektor | — |
| Einweg-Glasröhrchen von 10 ml mit Stopfen, eine 10-ml-Pipette | Für die Herstellung der Lösung der Probe | — |
| Analysenwaage | Genauigkeit ± 0,1 mg | — |
Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien
| Reagenz | CAS | Details |
|---|---|---|
| Toluol | 108-88-3 | Zur Analyse, frei von Verunreinigungen, die nach dem C6:0-Methylester eluieren |
| Nonadecansäuremethylester (FAME C19:0) | 1731-94-8 | GC-Reinheit ≥ 99,0 % (m/m), für jede Charge geprüft; im Exsikkator aufbewahren; Wasser < 0,2 % (m/m) nach Karl Fischer; bei einer Reinheit unter 99,0 % nicht verwenden |
| Trägergas: Wasserstoff oder Helium | — | Reinheit ≥ 99,9995 %, GC-Qualität, getrocknet, der Sauerstoff mit Filtern entfernt (< 0,1 mg/kg), frei von organischen Verunreinigungen |
| Hilfsgase: Wasserstoff und Luft | — | GC-Qualität, frei von organischen Verunreinigungen |
Arbeitsschutz und Sicherheit
- Toluol ist leicht entzündlich und gesundheitsschädlich — die Lösungen unter dem Abzug herstellen, Nitrilhandschuhe
- Wasserstoff als Trägergas und als Brenngas des FID — Dichtheitskontrolle, ein Wasserstoffsensor im Labor
- Die heißen Zonen des Chromatographen (Injektor und Detektor bei 250 °C, die HT-Säule bis 400 °C) — Vorsicht beim Säulenwechsel
Häufige Fragen
Welche Norm beschreibt diese Prüfung?
Die Prüfung erfolgt nach PN-EN 14103:2020-06 — „Fat and oil derivatives — Fatty Acid Methyl Esters (FAME) — Determination of ester and linolenic acid methyl ester contents“.
Wie funktioniert diese Methode?
Die Bestimmung des Massenprozentsatzes der gesamten Fettsäuremethylester und des Massenprozentsatzes des Linolensäuremethylesters in der Probe mittels Gaschromatographie mit interner Kalibrierung (Nonadecansäuremethylester, FAME C19:0). Etwa 250 mg der homogenisierten FAME-Probe und etwa 100 mg des Standards (Genauigkeit ± 0,1 mg) werden mit 10 ml Toluol verdünnt, und 1 µl wird auf einer Kapillarsäule mit einer Polyethylenglycol-Phase (z.
Wie groß sind Messbereich und Genauigkeit?
Bereich: Ester > 90 % (m/m); C18:3 1–15 % (m/m); FAME C6–C24; die Präzision ermittelt für 95 % und 100 % Ester; Innerer Standard: Nonadecansäuremethylester C19:0, GC-Reinheit ≥ 99,0 % (m/m), Wasser < 0,2 % (m/m) (Karl Fischer); Einwaagen: ≈ 250 mg FAME + ≈ 100 mg C19:0 (± 0,1 mg) in 10 ml Toluol; die Proben und der Standard ≥ 3 h bei Umgebungstemperatur vor dem Wägen; Säule: Polyethylenglycol (Carbowax 20M), 30 m × 0,25 mm, Film 0,25 µm.
Wie lange dauert die Prüfung?
Die für die einzelnen Schritte angegebenen Zeiten ergeben zusammen rund 3 Std. Das Verfahren umfasst 6 Schritte.
Welche Geräte werden benötigt?
Gaschromatograph, Kapillarsäule, Hochtemperatursäule für die Prüfung der Reinheit des Standards, Einweg-Glasröhrchen von 10 ml mit Stopfen, eine 10-ml-Pipette, Analysenwaage.
Wo wird diese Prüfung eingesetzt?
Qualitätskontrolle von FAME (Biodiesel) — ein Estergehalt über 90 % (m/m); Bestimmung des Linolensäuremethylesters (Grenzwert 1–15 % m/m) in Rapsölestern und anderen; Beurteilung von FAME-Komponenten für B7–B10-Dieselkraftstoffe (Untersuchungen des Erdöl- und Erdgasinstituts); Ermittlung des Profils der Fettsäuremethylester (Anhang C); Überprüfung des FAME-Rohstoffs (FAME aus tierischen Fetten, gebrauchten Frittierölen, Fischölen — zusätzliche Peaks).
Welche Sicherheitsmaßnahmen gelten?
Toluol ist leicht entzündlich und gesundheitsschädlich — die Lösungen unter dem Abzug herstellen, Nitrilhandschuhe; Wasserstoff als Trägergas und als Brenngas des FID — Dichtheitskontrolle, ein Wasserstoffsensor im Labor; Die heißen Zonen des Chromatographen (Injektor und Detektor bei 250 °C, die HT-Säule bis 400 °C) — Vorsicht beim Säulenwechsel.
Welches Labor führt diese Prüfung durch?
Die Prüfung führen nach ISO/IEC 17025 akkreditierte Labore durch. Auf LabCoda finden Sie sie über die Normnummer PN-EN 14103.