در آزمایشگاه های کارخانه قند و شکر برای شفاف سازی نمونه ها با کدورت بالا و اندازه گیری دقیق خلوص شکر در برخی متد ها از استات سرب (Lead(II)acetate) استفاده می کنند. راهکاری وجود دارد که با ساکارومات (دستگاه پلاریمتر در صنعت قند) برند آنتون پار، این اندازه گیری بدون نیاز به شفاف سازی نمونه امکان پذیر میگردد که در ادامه به توضیح کامل آن می پردازیم.
فرمول شیمیایی استات سرب
استات سرب چیست؟
این ترکیب شیمیایی کریستالی سفید یا بیرنگ با فرمول Pb(CH₃COO)₂، قابلیت رسوبدهی ناخالصیها و شفاف سازی نمونه ها را دارد و نور می تواند بدون اختلال از آن عبور کند تا اندازه گیری پلاریزاسیون (Pol, °Z) با دقت انجام شود. برای نمونه های چغندر، آب اولیه و شربت های تیره، استات سرب به دلیل توانایی بالا در حذف پروتئین ها، پکتین ها و رنگدانه ها، روش استاندارد بود. اندازه گیری در طول موج 589 نانومتر انجام میشد، جایی که کدورت و رنگ نمونه بیشترین اثر را روی دقت دستگاه داشت.
نحوه استفاده از استات سرب در اندازه گیری شکر
برای تعیین محتوای ساکارز (Pol, °Z) با استفاده از پلاریمتری (Sucromat)، لازم است نمونه شکر کاملا شفاف باشد تا نور بتواند بدون اختلال از آن عبور کند. پلاریمتر ها این اندازه گیری را معمولا در طول موج ۵۸۹ نانومتر (نور قابل مشاهده) انجام میدهند؛ طول موجی که نسبت به کدری و رنگ نمونه بسیار حساس است. به همین دلیل، در روشهای سنتی صنعت قند، برای شفاف سازی نمونه از استات سرب استفاده میشد. با افزودن این ماده، ناخالصیها رسوب ته نشین شده و محلول شفاف، برای انجام اندازه گیری آماده میگردید.
محدودیت استفاده از استات سرب و مشکلات زیست محیطی
استات سرب به عنوان یک سم عصبی و فلز سنگین، خطرات جدی برای سلامت انسان و محیط زیست ایجاد میکند. دفع پساب حاوی سرب از کارخانهها به یک چالش قانونی بزرگ تبدیل شد، به ویژه با مقررات سختگیرانه اتحادیه اروپا و ایالات متحده در حدودا اوایل سال 2000 سازمانهای بینالمللی مانند WHO و استانداردهای ICUMSA نیز استفاده از آن در صنایع غذایی را ممنوع کردند.
روش جایگزین بدون نیاز به شفاف سازی با راهکار NIR
با ممنوعیت استفاده از استات سرب، روشهای مختلف شیمیایی و دستگاهی برای شفاف سازی نمونهها توسعه یافته اند. هر یک از این روشها مزایا و محدودیتهای خود را دارند، اما همه در تلاش برای حذف مواد سمی و بهبود ایمنی محیط زیست هستند. در ادامه، به یکی از مدرن ترین و موثرترین روش ها میپردازیم: اندازه گیری با طول موج 880 نانومتر (NIR).
دستگاه ساخاریمتر (درصد خلوص شکر)
استفاده از نور نزدیک به مادون قرمز NIR – 880 نانومتر
تحقیقات و تجربه عملی نشان داده است که تغییر طول موج اندازه گیری از 589 نانومتر به 880 نانومتر یک روش مناسب برای آنالیز شکر دوستدار محیط زیست است.
- 589 نانومتر (نور زرد): نمونههای تیره و کدر نور را جذب و پراکنده میکنند و بدون شفاف سازی شیمیایی، اندازه گیری غیرقابل اعتماد است.
- 880 نانومتر (NIR): محلولهای قندی حتی اگر رنگ تیره باشند، برای نور NIR شفاف هستند و اکثر رنگدانهها تاثیری ندارند.
مزایا
- حذف مواد شیمیایی شفاف کننده یا استفاده از فیلترهای غیرسمی
- ایمنی محیط زیست بدون تولید پساب سرب یا آلومینیوم
- دقت بالا نتایج مطابق استانداردهای ICUMSA و معادل با شفاف سازی سنتی با استات سرب
پلاریمتر و صنعت قند و رفرکتومتر برند آنتون پار
آنالیز سریع و بی نقص
با ترکیب دستگاه ساکارومات سری MCP Sucromat برای اندازه گیری ساکارز (Pol, °Z) و رفرکتومتر دیجیتال سری Abbemat برای اندازه گیری بریکس (°Brix)، کارخانههای صنعت قند و شکر در آزمایشگاه صنعت و مطالعات میتوانند:
- محصولات خام، میانی و نهایی را در یک چرخه تحلیل کنند.
- میزان شکر و خلوص ظاهری را با دقت بالا تعیین کنند.
- نمونههای کدر یا غیرشفاف را به راحتی اندازه گیری کنند.
امکانات پیشرفته برای کنترل کیفیت
- محاسبه خلوص شکر و میزان هدررفت ملاس
- آنالیز نمونهها بدون نیاز به استفاده از ترکیبات سمی برای شفاف سازی
- تطابق کامل با استانداردهای ICUMSA و AOAC
- قابلیت ماژول شدن با سیستم بتالایزر Betalyser برای آنالیز تمام اتوماتیک تا 120 نمونه در ساعت
نتیجه گیری
ممنوعیت استفاده از استات سرب به دلیل حفظ سلامت مصرف کننده و حفاظت از محیط زیست ضروری است. جایگزینهای شیمیایی و راه حلهای موقت و ایمنتری برای شفاف سازی نمونهها نیز وجود دارد، اما روش NIR با طول موج 880 نانومتر بهعنوان استاندارد مدرن، امکان اندازه گیری شکر را بدون مواد سمی و بدون نیاز به شفاف سازی شیمیایی فراهم میکند. دستگاههای پیشرفتهای مانند MCP Sucromat از برند آنتون پار این قابلیت را دارند که نمونهها را سریع، دقیق و با حداقل تاثیر محیطی تحلیل کنند. با بهرهگیری از این رویکرد، کارخانههای قند می توانند کیفیت و خلوص شکر را به حداکثر برسانند، فرآیندهای تولید را بهینه کنند و نقش موثری در حفاظت از محیط زیست ایفا نمایند.