Hydroxylzahl

Die Hydroxylzahl (OHZ; auch Hydroxylwert), auch Acetylzahl, ist ein Maß für den Gehalt an Hydroxygruppen in organischen Materialien, z. B. in Harzen, Lacken, Polyesterolen, Fetten und Lösungsmitteln. Die Hydroxylzahl korreliert mit dem OH-Gehalt, welcher die Menge an Hydroxygruppen in einer anderen Einheit angibt.

Die Hydroxylzahl gibt die Menge Kaliumhydroxid in Milligramm an, welche der bei einer Acetylierung von einem Gramm Substanz gebundenen Menge Essigsäure gleichwertig ist.

Durchführung

Um die Hydroxylzahl experimentell zu ermitteln, wird eine entsprechende Masse des zu untersuchenden Materials (z. B. Hartfett) genau eingewogen. Anschließend wird ein Acetylierungsgemisch aus Acetanhydrid und wasserfreiem Pyridin im Überschuss zugesetzt (Verhältnis 1:3) und eine Stunde im Wasserbad erhitzt. Je eine Hydroxygruppe (des Fetts) reagiert währenddessen mit Acetanhydrid zur acetylierten Hydroxygruppe und je einem Molekül Essigsäure. Alle dabei nicht verbrauchten Acetanhydrid-Moleküle werden im nächsten Schritt mit Wasser zu je zwei Essigsäuremolekülen umgesetzt. Anschließend erfolgt Neutralisierung mit ethanolischer KOH-Lösung und Phenolphthalein.

Das Gleiche wiederholt man ohne den Analyten (Blindwert), dann wird jedes Molekül Acetanhydrid zu zwei Molekülen Essigsäure umgesetzt – entsprechend mehr KOH benötigt man, um die entstehende Essigsäure zu neutralisieren. Im Hauptversuch mit dem Analyten entsteht für jede darin vorhandene Hydroxygruppe, genau ein Molekül an Essigsäure weniger. Über diesen Zusammenhang lässt sich die OHZ bestimmen. Wichtig ist der Zusammenhang: n (OH-Gruppen) = n (Essigsäure, die weniger entsteht) = n (KOH, die für die Essigsäure im Hauptversuch weniger verbraucht wird).

Berechnung nach DIN

O H Z = M ( K O H ) ( B l i n d v e r s u c h H a u p t v e r s u c h ) c t m ( E i n w a a g e ) + S Z {displaystyle mathrm {OHZ={frac {M(KOH)cdot (Blindversuch-Hauptversuch)cdot ccdot t}{m(Einwaage)}}+SZ} }

Hierbei ist

M(KOH): molare Masse Kaliumhydroxid [56,106 g/Mol]
Blindversuch: Kaliumhydroxidverbrauch im Blindversuch [ml]
Hauptversuch: Kaliumhydroxidverbrauch im Hauptversuch [ml]
c: Konzentration der Kaliumhydroxidmaßlösung
t: Titer
m(Einwaage): Probeneinwaage [g]
SZ: Säurezahl [mg KOH / g Probe]

Unternehmen zum Lebensmittelanalytik

Im Bereich von Lebensmittelanalytik agieren zahlreiche Unternehmen, die mit ihren Produkten und Dienstleistungen Lösungen für dieses Thema anbieten. Die Firmenliste bietet einen umfassenden Überblick über die Akteure, die im Bereich Lebensmittelanalytik eine Schlüsselrolle spielen. Von etablierten Branchenführern bis hin zu aufstrebenden Start-ups, jedes Unternehmen trägt auf seine Weise zur Dynamik und Entwicklung von Lebensmittelanalytik bei.

Unternehmen Herkunft Typ
HiperScan
HiperScan
Dresden, Deutschland Hersteller
ifp Institut für Produktqualität
ifp Institut für Produktqualität
Berlin, Deutschland Labor
Foss
Foss
Hamburg, Deutschland Hersteller
Bruker
Bruker
Ettlingen, Deutschland Hersteller
nuTIQ
nuTIQ
Hamburg, Deutschland Dienstleister
my-lab International
my-lab International
Berlin, Deutschland Dienstleister
rqmicro
rqmicro
Schlieren, Schweiz Hersteller
Senorics
Senorics
Dresden, Deutschland Dienstleister
Precision Vine
Precision Vine
Lausanne, Schweiz Hersteller
Labby
Labby
Boston, USA Dienstleister

Andere gängige Einheiten und Angaben

Hydroxylgruppen-Gehalt

Neben der Angabe als Hydroxylzahl kann auch der sogenannte OH-Gehalt angegeben werden. Der OH-Gehalt gibt den Massenanteil an OH-Gruppen an der gesamten Probe an.

O H G e h a l t = m ( O H G r u p p e n ) m ( G e s a m t ) , [ P r o z e n t ] {displaystyle OH-Gehalt={frac {m(OH-Gruppen)}{m(Gesamt)}},[Prozent]}

Eine Hydroxygruppe besitzt hier stets das Gewicht von 17 g pro mol.

Die Überführung des OH-Gehaltes in die Hydroxylzahl ist über folgende Umrechnung möglich.

O H Z = O H G e h a l t [ % ] × 56100 [ m g ( K O H ) / m o l ] 17 [ g / m o l ] × 100 [ % ] {displaystyle OHZ={frac {OH-Gehalt[\%] imes 56100[mg(KOH)/mol]}{17[g/mol] imes 100[\%]}}}

Umstellung des Zusammenhangs ergibt die Berechnung des OH-Gehaltes aus der OH-Zahl.

O H G e h a l t [ % ] = O H Z [ m g ( K O H ) / g ] × 17 [ g / m o l ] 56100 [ m g ( K O H ) / m o l ] × 100 [ % ] {displaystyle OH-Gehalt[\%]={frac {OHZ[mg(KOH)/g] imes 17[g/mol]}{56100[mg(KOH)/mol]}} imes 100[\%]}

Umrechnung in Bezug auf Festkörper oder Anlösung

Teilweise werden OH-Zahl und OH-Gehalt auf den Festkörper einer Lösung bezogen und teilweise auf die gesamte Lösung in Lieferform. Die OH-Zahl und der OH-Gehalt des Festkörpers sind immer höher als Lösungen in einem inerten Lösemittel. Eine Umrechnung ist wie folgt möglich.

O H Z [ A n l o e s u n g ] = O H Z [ F e s t k o e r p e r ] × K o n z e n t r a t i o n [ % ] {displaystyle OHZ[Anloesung]=OHZ[Festkoerper] imes Konzentration[\%]}

Hydroxy-Äquivalentgewicht

Neben der Angabe von Hydroxylzahl oder OH-Gehalt kann auch das Hydroxy-Äquivalentgewicht angegeben werden. Das Hydroxy-Äquivalentgewicht gibt an, wie viel Gramm Harz bzw. Probe ein Mol Hydroxygruppen enthalten. Das Hydroxy-Äquivalentgewicht lässt sich gemäß der folgenden Gleichung berechnen.

O H A e q u i v a l e n t g e w i c h t [ g m o l ] = 56100 [ m g ( K O H ) m o l ] O H Z [ m g ( K O H ) g ] {displaystyle OH-Aequivalentgewicht[{frac {g}{mol}}]={frac {56100[{frac {mg(KOH)}{mol}}]}{OHZ[{frac {mg(KOH)}{g}}]}}}

Berechnung der Molmasse von Polykondensaten

Für hydroxylterminale Polyester und andere Kondensate kann das Nummernmittel der Molmasse (Mn) über folgenden Zusammenhang berechnet werden

M n = 1000 m g / g z 56.106 g / M o l O H Z [ m g / g ] {displaystyle mathrm {Mn=1000mg/gcdot {frac {zcdot 56.106g/Mol}{OHZ[mg/g]}}} }

Wobei z die Anzahl der OH-Gruppen im Makromolekül ist. Für ein lineares, bis(alkohol)terminales Polyester gilt bspw.: z = 2.

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