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Tipps & Tricks

Den pH-Wert von Lebensmitteln messen

Veröffentlicht von Stefan Langner am 19.07.2017 10:21:00

Der pH-Wert ist einer der wichtigsten Messparameter bei der Beurteilung von Qualität und Haltbarkeit von Lebensmitteln. Umso wichtiger ist es bei der Messung sorgfältig vorzugehen, um zuverlässige und vergleichbare Ergebnisse zu erhalten.

Allgemeine Aussagen sind schwierig

Sicherlich ist es sehr schwer bei so einem weiten Feld allgemeingültige Hinweise zu geben, da fertige Lebensmittel und ihre Vorstufen in der Produktion in einer unglaublichen Vielfalt und in Konsistenzen von flüssig bis fest vorkommen. Aus der tagtäglichen Arbeit in Hannas Applikationslabor haben wir dennoch einige wichtige Erkenntnisse für Sie zusammengefasst und möchten diese hier präsentieren. Um es gleich vorwegzunehmen, als Kernpunkte haben sich die Vorgehensweise und die Wahl der richtigen Elektrode etabliert, die wie Sie sehen werden auch noch zusammenhängen. Beginnen wir mit einigen Charakteristika typischer Proben aus dem Bereich Lebensmittelherstellung.

Von flüssig bis fest, von kalt bis heiß – alles ist dabei

Die Konsistenz der Proben reicht von

  • flüssig, häufig mit einem sehr hohen Feststoffanteil, z.B. Säfte, Wein und Suppen, über
  • pastös, z.B. Joghurt und Pudding,
  • halbfest, z.B. weichere Käsesorten, Fleisch- und Fleischprodukte, bis zu
  • fest, z.B. Hartkäse oder Pasta.

Die Temperatur von Proben liegt in einer Spanne von

  • tiefgekühlt, z.B. Eis, gefrorenes Fleisch, TK-Gerichte, über
  • gekühlt, z.B. Halbgefrorenes, Molkereiprodukte und Fleisch,
  • warm, z.B. abkühlende Produkte aus Erhitzungsprozessen,
  • heiß, z.B. Maische bei der Bierherstellung, bis zu
  • kochend, z.B. Suppe und andere Gerichte in Zubereitung.

Wo liegen die Grenzen der Messbarkeit?

Wenn wir zunächst die Konsistenz betrachten, liegt die Grenze der möglichen direkten pH-Messung bei „fest“. Produkte im Bereich „flüssig“ bis „halbfest“ lassen eine Messung zu, unter Umständen aber nur mit speziellen Elektrodenkonstruktionen. Sobald jedoch eine Elektrode nicht mehr sinnvoll, d.h. nur noch unter Gefahr sie zu zerstören, in eine Probe eingestochen werden kann, ist eine Grenze erreicht. Zwar gibt es die Möglichkeit diese Grenze zu überwinden, das ist allerdings mit einer Aufbereitung der Probe verbunden. Wir werden dieses Thema gleich noch einmal aufgreifen.

Bei der Betrachtung der Temperatur kristallisiert ein sinnvoller Messbereich in der Region von gekühlt bis heiß heraus. Da Gläser für die Sensoren von pH-Elektroden sehr empfindlich sind, kann es hier sinnvoll sein, Elektroden mit Spezialgläsern zu verwenden, die auf niedrige bzw. hohe Temperaturen ausgelegt sind.  Das Messen des pH-Werts von gefrorenen Proben ist in mehrerlei Hinsicht nicht zu empfehlen. Zunächst tritt hier meist das mechanische Problem zutage, dass eine Elektrode nicht in die gefrorene Probe eingeführt werden kann und zweitens können selbst Elektroden mit einem Sensor aus Niedrigtemperaturglas nicht bei Temperaturen von unter -8 °C verwendet werden. Für den Bereich hoher Temperaturen gilt der Merksatz: „Wer seine Elektrode liebt, der kocht sie nicht.“ Zwar bietet Hanna Elektroden aus Hochtemperaturglas, die bei bis zu 100 °C verwendet werden können, jedoch haben Temperaturen von über 90 °C auch bei diesen Spezialelektroden einen stark Lebensdauer-verkürzenden Effekt (bisweilen auf wenige Wochen). Gläser für pH-Elektroden sind übrigens ein sehr interessantes Thema für sich, wir kommen darauf im Rahmen eines weiteren Artikels zurück.

Direkte Messung oder Probenvorbereitung?

Hanna Instruments vertritt die Auffassung, dass – wo immer möglich – eine direkte pH-Messung in der Probe vorzuziehen ist. Zum einen ist die Probenpräparation ein potentieller Fehlereinfluss, zum anderen ist sie bisweilen mit erheblichem Zeitaufwand verbunden. Aus diesem und weiteren Gründen, auf die wir gleich zu sprechen kommen, bieten wir Ihnen eine große Auswahl an applikationsspezifischen Elektroden, mit der Sie den pH-Wert in einer Vielzahl unterschiedlicher Proben direkt messen können.

Sollte eine Aufbereitung der Probe unumgänglich sein, z.B. weil es sich um einen Feststoff handelt, so ist hier eine Homogenisierung und Verdünnung der Probe mit deionisiertem Wasser (Aufschlämmung) eine der häufigsten Methoden der Präparation. Es ist zu beachten, dass sich der gemessene pH-Wert in Abhängigkeit von der zugebenen Wassermenge ändert. Hierbei sind komplexe Vorgänge im Spiel, die stark von der Art der Lebensmittelprobe abhängen. Wo immer möglich und sinnvoll, sollten Sie sich an Vorschriften, wie Sie von ISO und AOAC International herausgegeben werden, halten. Realistisch betrachtet werden Sie jedoch eigene Versuchsreihen benötigen, um festzustellen welche Art der Präparation die beste für Ihren Zweck ist.

Welche Elektrode ist die richtige für meine Zwecke? Einige Beispiele aus der Praxis

Nach den voranstehenden Erläuterungen und dem Einwurf, dass wir noch längst nicht alle Gründe für die Wahl einer applikationsspezifischen Elektrode erörtert haben, fragen Sie sich bestimmt, welche Art von Elektrode Sie denn verwenden 

HALO HI10482 für Wein und Fruchtsaft

sollten, um bestmögliche Ergebnisse zu erreichen? Diese Frage möchten wir beantworten und stellen wir Ihnen im Folgenden einige Elektroden aus Hannas Sortiment für die Lebensmittelanalytik vor und beschreiben ihren praktischen Einsatz.

Flüssigkeiten mit hohem Feststoffgehalt

Die richtige Wahl für diese Herausforderung sind Elektroden von Typ HI1048x. Unsere Abbildung stellt die drahtlose Bluetooth®-Elektrode HI10482 HALO® dar. Das Besondere an diesem Elektrodentypus ist, dass sie über ein Diaphragma aus porösem Glas mit einer PTFA-Schutzhülle verfügen. Diese Diaphragmakonstruktion bezeichnet Hanna als Verstopfungsschutz CPS (clogging prevention system). Sie verhindert zuverlässig, dass sich das Diaphragma mit suspendierten Feststoffen aus der Probe zusetzt. Elektroden dieses Typs sind somit für die eingangs erwähnten Probensorten Fruchtsäfte, Wein und die überstehende Flüssigkeit von Aufschlämmungen geeignet.  Die ideale Verwendungstemperatur für diese Elektroden liegt bei 20 bis 40 °C.

Digitale Foodcare pH Elektode für edge, Anwendungsbereich halbfeste LebensmittelUniversalisten mit Hang zur Sauberkeit

Eine Thematik, die wir bislang noch nicht angesprochen hatten, die aber insbesondere im Lebensmittelbereich von fundamentaler Bedeutung ist, ist die Hygiene, man denke da beispielsweise an HACCP. Die Anforderungen die sich hieraus an eine pH-Elektrode ableiten, ist die einfache und zuverlässige Reinigung, zur Vermeidung eventueller Kreuzkontamination von Proben bei Direktmessungen, sowie silberfreie Elektrolyten, da ein Eintrag von Silber in Lebensmittel unerwünscht ist. Diese Forderung und einige weitere erfüllen die Elektroden der FC20xx-Serie, hier dargestellt ist die digitale Elektrode für edge® Tablet-Messgeräte FC2020. Elektroden dieses Typs haben einen Korpus aus PVDF (Polyvinylidenfluorid), der einfach zu reinigen und zu desinfizieren ist. Darüber hinaus besitzen Sie ein offenes Diaphragma, das nicht verstopft, und einen silberfreien Hartgelelektrolyten. Diese Elektroden sind universell einsetzbar und auch für halbfeste Produkte geeignet, also auch für Molkereiprodukte. Wenn Sie sich pH-Elektrode für Fleisch FC232Dbeispielsweise für die pH-Messung in Käse interessieren, können Sie das hier vertiefen.

Fleisch und Fleischprodukte

Die FC23xx-Elektroden sind den vorgenannten FC20xx sehr ähnlich, die Abbildung stellt FC232D mit DIN-Anschluss dar. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass diese Elektroden mit wechselbaren Edelstahlklingen versehen werden können. Das macht sie besonders für Fleisch und Fleischprodukte, bis hin zum halbgefrorenen Zustand, geeignet, dementsprechend können auch Sie in einem empfohlenen Temperaturbereich von 0 bis 30 °C verwendet werden. Wenn Sie mehr über die pH-Messung in Fleisch wissen möchten, sehen Sie sich hierzu unseren entsprechenden Blogbeitrag an. 

Das pH-Meter für Bier HI99151Wenn’s heiß wird

In einigen Anwendungsfällen, insbesondere direkt in der Produktion, kann es von Interesse sein bei höheren Temperaturen zu messen. Für diese Zwecke bietet Hanna Instruments das pH-Meter HI99151 mit der Elektrode FC214D (hier abgebildet) und die HALO®-Elektrode FC2142. Die äußerst robusten Elektroden besitzen eine stoßsichere Titanhülle und eine Sensorspitze aus Hochtemperaturglas. Sie sind bei Temperaturen bis zu 80 °C verwendbar. Ihr primärer Einsatz ist in der Bierherstellung (z.B. bei Messungen in der heißen Maische), es spricht jedoch nichts dagegen, sie auch für andere heiße Getränke und ähnliches zu verwenden.

Sie haben in diesen Beispielen keine passende Elektrode für Ihren Zweck gefunden?  Schauen Sie doch einmal in unsere Liste mit pH-Elektroden nach Anwendungen sortiert:

Liste der Elektroden nach Anwendunge sortiert laden

 

An einem geeigneten pH-Meter für die Messung von Lebensmitteln interessiert?

pH-Meter der Foodcare-Serie ansehen

 

Themen: pH-Wert, Lebensmittel

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