Effizientes Labor – Mehr Automation wagen

In der Qualitätskontrolle von Säften spielen Messwerte wie Farbe, pH-Wert und säurekorrigierter Brix eine wichtige Rolle: Sie beeinflussen massgeblich Geschmack und Haltbarkeit der Produkte. Die In-Motion-Autosampler von Mettler Toledo führen diese Messungen in einem einzigen System vollautomatisiert durch – bei Bedarf mit integrierter Homogenisierung und Entgasung. Das spart Zeit in der Analyse, erhöht zudem die Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit der Ergebnisse, inklusive einer ganzheitlichen Dokumentation des Probendurchlaufs.

Aufwendige Tests mit vielen Einzelinstrumenten
Um die hohe Qualität von Säften oder Saftmischgetränken sicherzustellen, durchlaufen diese vor ihrer Auslieferung an den Einzelhandel zahlreiche interne Qualitätskontrollen. Die wichtigsten QK-Tests dienen der Bestimmung von Dichte, Zuckergehalt (Brix), Säuregehalt, pH-Wert sowie bei kohlensäurehaltigen Getränken des CO2-Gehalts. Häufig werden auch zusätzliche Parameter wie Vitamin C oder Farbe bestimmt. Für die Qualitätssicherung bedeutet das zumeist eine mehrschrittige Einzelbestimmung der  Kontrollparameter an unterschiedlichen Instrumenten, wie Titrator, Dichtemessgerät, pH-Messgerät, CO2-Tester, Colorimeter und UV/Vis-Spektralfotometer. Jede Probe muss dabei individuell für die jeweilige Messung vorbereitet, das Einzelergebnis von Hand in eine Datenbank eingetragen und das Instrument anschliessend manuell gereinigt werden. Dieses Prozedere ist zeitaufwendig und birgt darüber hinaus das Risiko von Übertragungsfehlern.

Alle Parameter in einem Durchlauf
Anstatt die routinemässigen Analysen auf einzelnen Instrumenten durchzuführen, bietet Mettler Toledo ein wesentlich effizienteres, automatisiertes System. Hierfür verbindet die LabX-Software mehrere Excellence-Instrumente zu einem Multiparametersystem. Damit lassen sich die verschiedenen Kontrollparameter in nur einer einzigen Messung analysieren und die Einzelergebnisse in einem Prüfprotokoll zusammenfassen. Die einzelnen Messinstrumente sind hierbei flexibel kombinierbar und an individuelle Anforderungen anpassbar (Abbildung 1).

Im Zentrum des Multiparametersystems steht der InMotion-Autosampler. Mit dem Gerät haben Labormitarbeiter nur noch wenige Schritte für die Messung der Routineparameter durchzuführen: Der Becher mit der Probe wird auf das Probenrack gestellt, und der  entsprechende Shortcut für die Produktgruppe wird gedrückt. Anschliessend gibt der Anwender die Anzahl der Proben und die entsprechenden Proben-IDs. Ab hier übernimmt der Autosampler die Arbeit. Auch die Reinigung erfolgt automatisch – nach einer Messserie kann das System mit nur einem Klick mit entionisiertem Wasser gespült werden. Eine Automatisierung mit InMotion-Autosampler und den Excellence-Instrumenten bietet zahlreiche Vorteile:

Homogenisieren von Fruchtsäften
Viele Fruchtsäfte enthalten ungelöste Feststoffpartikel. Für wiederholbare Resultate in der Analyse müssen die Proben vor der Bestimmung ihres Zuckergehalts (% Brix) und pH-Werts im Probenbecher homogen sein. Der InMotion-Autosampler ermöglicht durch die direkte Platzierung des Rührers und der pH-Elektrode im Probenbecher eine homogene Partikelverteilung während des Probennahmeund pH-Messverfahrens. Somit ist keine zusätzliche und schwer zu reinigende pHDurchflusszelle oder spezifische Elektrode notwendig. Der InMotion-Autosampler verrührt die Probe bei hoher Drehzahl gründlich. Danach wird die Drehzahl reduziert, um die Probe homogen zu halten und eine genaue pH-Messung zu erzielen. Vergleichsversuche zwischen einer pHDurchflusszelle und  Messungen des pHWerts direkt im Becher führten zu gleichen Resultaten. Abbildung 2 zeigt über die Zeit durchgeführte Messungen des Brechungsindex für 2 Probenserien desselben Orangensafts – mit und ohne Rühren unmittelbar vor der Messung. Jede Serie umfasste 13 Becher, zur Messung über einen Zeitraum von ca. 2 Stunden. Die Proben der Serie 1 wurden vor der Messung im InMotion-Autosampler platziert und im Becher gerührt. Probenserie 2 wurde nur vor dem Befüllen der Messbecher homogenisiert und danach auf dem Probenrack platziert ohne eine erneute Homogenisierung. 

Entgasen von kohlensäurehaltigen Getränken
Kohlensäurehaltige Getränkeprodukte müssen  vor der Analyse entgast werden, da die Gasblasen die Messergebnisse massgeblich beeinflussen können. Mithilfe  des InMotion-Autosamplers und der Trockenpumpe DryPal erfolgt die Entgasung direkt im Probenbecher. Die kohlensäurehaltigen Proben lassen sich direkt und unvorbereitet im Probenrack platzieren. Vor der Messung fährt der Rührer direkt in den Probenbecher, und die Luftpumpe bläst Luft in die Probe. Während der InMotion-Sampler rührt, bläst die DryPal-Pumpe Luft durch die Probe, wodurch das Kohlendioxid entweicht – ein automatischer Entgasungsprozess, der wiederholbare Ergebnisse ermöglicht. Abbildung 4 zeigt die hohe Wiederholbarkeit für Messungen des Zuckergehalts (% Brix) und pH-Werts nach der automatischen Entgasung mit dem InMotion-Autosampler.

Integrierte Farbmessungen
Die kompakten UV/Vis-Spektralfotometer von Mettler Toledo haben einen geringen Platzbedarf und sind in der Lage, sowohl Farbmessungen als auch Messungen des gesamten ultravioletten und sichtbaren Spektrums auf nur einem Instrument durchzuführen. Der offene Probenraum ermöglicht ein einfaches Andocken an das Multiparametersystem per Durchflusszelle – ohne ein zusätzliches Farbmessinstrument.

Volle Datenkontrolle
Das automatische Multiparametersystem und die LabX-PC-Software erlauben die vollautomatische Messung von Qualitätsparametern wie z. B. Brix, pH-Wert und Säuregehalt. Die Kombination der beiden Komponenten übernimmt auch die Berechnung des  säurekorrigierten Brix und des Verhältnisses. Alle Ergebnisse werden sicher in der Datenbank gespeichert und in einem Prüfprotokoll zusammengefasst.

Einstieg klug aufsetzen
Automation bringt den höchsten Zugewinn an Effizienz, wenn sie massgeschneidert erfolgt, rät Mettler Toledo. Weshalb das Unternehmen von Anfang an auf Information und Beratung setzt. So profitieren Labore bereits beim Einstieg von der Expertise des  Automatisierungsspezialisten. Richtig aufgesetzt, spart der InMotion-Autosampler beim Einsatz in der Getränkeindustrie Zeit und steigert den Durchsatz, da die automatisierte Homogenisierung und Entgasung der Proben vollständig im Probenbecher stattfinden. Durch das Verbinden der verschiedenen Excellence-Instrumente, werden Einzelkomponenten, wie pH-Messgerät oder Colorimeter, durch den Einsatz eines Titrators und Spektralfotometers eingespart. Ebenfalls verbessert die Lösung nachweislich die Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit der Analyse-Ergebnisse.

Anika Adams, Product Manager SPG UV/Vis, Mettler Toledo GmbH