USF-2000: Höhere Sicherheit für »Das riecht so schön neu ...€¦ · der Ermüdungsfestigkeit bei 109 Lastwechseln wurden gemäß dem Treppenstufenverfahren (Stair-Case Method)

3D-D

arst

ellu

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ASA

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-Cal

tech

PAKs: einfache Analyse mithohen Nachweisgrenzen

Öl-Bestimmung in Wasser mit dem Fluoreszenz-SpektrophotometerRF-6000

USF-2000: Höhere Sicherheit fürLuftfahrt und Automobilbau

Ermüdungsprüfung von laser-additivgefertigten Teilen

»Das riecht so schön neu!«

Emissionsprüfung von KFZ-Innenraumteilen

Höhere Sicherheit für Luftfahrt undAutomobilbau – Bewertung von laser-additiv gefertigten Teilen 4

»Das riecht so schön neu!« –Emissionsprüfung von KFZ-Innen -raumteilen nach VDA-278 6

Medikamentenrückstände in Ober flächengewässern – Neue schnelle LC-MS/MS-Methode mit dem LCMS-8060 8

PAKs: einfache Analyse mit hohenNachweisgrenzen – PAKs oder Öl-Bestimmung in Wasser mitFluoreszenz-Spektroskopie nach ASTM D 5412 12

Modenschau der Büro klammern –Farbkontrolle bei der Produktionbeschichteter Metallbüroklammern 16

Kontaminierte Kunststoffe beiKüchenutensilien? – Nachweis WEEE-relevanter Substanzen inKunststoffen 18

Was steckt drin im deut schen Bier?Das Bier-Reinheitsgebot von 1516 22

Olivenöl extra vergine: Original oder Fälschung? – FTIR-Spektros-kopie entlarvt Fälschungen 24

APPLIKATION

Wie rein ist rein? Die Reinigungs -validierung in der Lebensmittel-indu strie 2

25 Jahre Technische Büros Jena und Berlin 11

58 praktische Applikatio nen zur Lebensmittel qualität und -sicherheit 14

Materialprüfung extrem – NeueUltrahochgeschwin dig keits kameraHPV-X2 21

Kleine Entdecker im Labor – Grund -schüler erkunden spielerisch die Weltder Analytik 27

AKTUELLES

SHIMADZU NEWS 3/2015

INHALT

In der pharmazeutischen Indus -trie ist die Reinigungsvalidie -rung ein seit Jahrzenten eta-

bliertes Verfahren. Es belegt diewirksame Reinigung von Gerät -schaften zur Medikamentenher -stellung, etwa Reaktoren oderFermenter. Mehr und mehr wirddie Reinigungsvalidierung auch inder Produktion und Weiterverar -bei tung in der Lebensmittelindus -trie angewendet.

Medikamente werden oftmals indiskontinuierlichen Produk tions -verfahren hergestellt. Nach demeine Charge des Wirkstoffs in dieWeiterverarbeitung geht, werdendie verwendeten Ar beitsmittelgereinigt, so dass der nächsteBatch produziert werden kann.Der eigentliche Reinigungsvor -gang ist hier in der Re gel strengfestgelegt und wird anschließendanalytisch überprüft. So wird eine Probe aus der Anlage auf be -stimmte Parameter untersucht.

Bleibt ein festgelegter Grenzwertunterschritten, gilt die Anlage alsgereinigt und kann wieder einge-setzt werden. Dieser Vorgangnennt sich Rei nigungsvalidierung.

Auch in der Lebensmittelherstel -lung ist es von großem Inter esse,die Reinigung der Anlagen zuprüfen, mit denen Lebensmit telhergestellt oder weiterverarbeitetwerden. So fordert etwa der IFSFood (Standard zur Be urteilungder Qualität und Sicherheit vonLebensmitteln), die Wirksamkeitder Reinigungs maßnahmen nacheinem festgelegten Stichproben -plan durch geeignete Verfahren [1]zu überprüfen.

Was aber sind geeigneteVerfahren?

In der pharmazeutischen Indus triewird zum einen Einzelstoffanaly -tik betrieben, so kann man imSpülwasser beispielsweise ei nen

Auch als App: Die Shimadzu NEWSgibt es auch als WebApp unterwww.shimadzu-webapp.eu oderiPhone App im AppStore

Die Reinigungsvalidierung in derLebensmittelindustrie

Wie rein ist rein?

allem kritische Stellen sehr exaktuntersucht werden können. Durchdas in der Regel kleine Elutions -volumen lassen sich geringereNachweisgrenzen erzielen, als beider Final-Rinse-Methode, mit dereine wesentlich größere Fläche derAnlage beurteilt wird. Dafür istdie Bestimmung durch das Swab-Verfahren zeitaufwendiger und eswerden nur kleine Teile der ge -samten Anlage geprüft.

Bei der indirekten Beprobungwird nach der Reinigung ein letz-tes Mal mit Wasser gespült. Diesesletzte Spülwasser (Final Rinse)wird anschließend analysiert.

AKTUELLES

3SHIMADZU NEWS 3/2015

ne Fläche der Anlage mit einemTupfer (swab) sorgfältig abge-wischt. Der Swab wird anschlie-ßend in einem Vial mit Reinstwas -ser eluiert. Das Eluat wird auf denTOC-Gehalt analysiert. Die An -gabe des Ergebnisses erfolgt beider Swab-Analyse zumeist in mg/cm2.

Der Vorteil der Swab-Methodeliegt darin, dass kleine und vor

bestimmten Wirkstoff analysieren.Zum andern haben sich verschie-dene Summenparameter etabliert,wie etwa die elektrische Leitfähig -keit oder der TOC.

Der TOC (Total Organic Car bon= gesamter organischer Kohlen -stoff) erfasst in einer Analyse dengesamten Kohlen stoff aus organi-schen Verbin dungen und eignetsich daher besonders, die Verun -reinigung durch organische Kom -ponenten zu bestimmen.

Zur Analyse des TOC werdenunterschiedliche Methoden einge-setzt. Bei der meistverwendetenBestimmungsmethode wird dieProbe mit einer Säure versetzt, umzunächst die anorganischen Koh -lenstoffverbindungen zu eliminie-ren, wie etwa Carbo nate und Hy -drogencarbonate. Diese werden zuCO2 umgesetzt und mit einemSpülgas ausgetrieben. Anschlie -ßend wird ein Ali quot der vorbe-reiteten Probe auf einen heißenKatalysator injiziert. Dabei wer-den die organischen Substanzenzu Kohlendi oxid oxidiert unddurch ein Trä gergas zu einemNDIR-Detektor geführt, der dasentstandene CO2 detektiert.

Einzelstoffanalytik versus TOC

Gegenüber der aufwendigerenEinzelstoffanalytik bringt die Be -stimmung des TOC für die Reini -gungsvalidierung einige Vorteilemit sich. So ist die Be stimmungdes TOC schnell und einfach, siedauert nur wenige Minuten. Au -ßerdem gibt es kei ne langwierigeProbenvorberei tung. Neben einemTOC-Analy sator benötigt manlediglich geringe Mengen einerbeispielsweisen 1-molaren Salz -säure.

Ferner erfasst die TOC-Analysenicht nur eine einzelne Verbin -dung, sondern eine Vielzahl anKomponenten und ist damit pro-duktunabhängig und höchst flexi-bel. Werden in einem Be trieb oderin einer Anlage verschiedene Pro -dukte hergestellt, kann die Be -stimmung des TOC durchaus füralle Produkte durchgeführt wer-den, sofern sie organische Verbin -dungen enthalten. Lebensmittelsind in der Regel keine Reinstoffe,sondern enthalten verschiedensteorganische Komponenten, wie

Kohlen hydrate, Fette oder Pro -teine. Zu dem werden bei derTOC-Analy se neben dem eigentli-chen Pro dukt auch zur Reinigungeingesetzte Tenside erfasst.

Bewährte Methoden zurAnlagenüberprüfung

Um die Anlagen zur Überprüfungzu beproben, haben sich zwei Me -thoden durchgesetzt: • die direkte Beprobung und • die indirekte Beprobung.

Die direkte Beprobung der Anlagegeschieht per Wischtest. Hier wirdeine definierte, exakt ausgemesse-

Der Vorteil der Final-Rinse-Methode liegt eindeutig in derGeschwin digkeit. Das Wasserwird lediglich umgefüllt und ana-lysiert.

In der Praxis der Reinigungs vali -dierung wird zumeist eine Mi -schung aus Swab-Methode undFinal-Rinse-Verfahren angewen-det. So kann die gesamte Anlagesowie zusätzlich spezielle kritische

Stellen mit höchster Empfind -lichkeit untersucht werden.

Zwei Methoden, ein Gerät

Spülwässer und Swab-Eluate kön-nen mit einem TOC-Analysatoruntersucht werden. Moderne Ana -lysatoren wie die der TOC-LSerie von Shimadzu übernehmendie Probenvorbereitung (ansäuernund ausgasen) automatisch. Beihohen Probenaufkommen kanndies bereits im Autosampler durch -geführt werden, das spart vielZeit. Die Systeme arbeiten miteinem hocheffektiven Platin-Kata -lysator bei einer Verbrennungs -temperatur von 680 °C. Eine spe-zielle Spritzeneinheit ermöglicht,die Proben automatisch zu ver-dünnen, wenn der Kalibrierbe -reich überschritten wird. AuchStandards werden automatischverdünnt, um Kalibrierkurvenauch in äquidistanten Konzentra -tionsabständen zu erstellen.

Die Reinigungsvalidierung durchdie Bestimmung des TOC hataber auch Grenzen. Sie ist nursinnvoll, wenn die eingesetztenorganischen Komponenten was-serlöslich sind. Eine Verwendungvon organischen Lösemitteln, et -wa um lipophile Stoffe (wie Fette)zu erfassen, ist per Definition aus-geschlossen. Hier wird in einigenwenigen Fällen mit verdünnterNatronlauge gearbeitet.

Neben dem Lebensmittelbereichist die Reinigungsvalidierung auchin anderen Branchen bedeutend,wie bei der Herstellung von Kos -metik- oder Reinigungsmitteln.Gerade in der Auftragsherstellung,wie etwa der Eigenmarkenproduk -tion oder für Auftragsformulie -rungen im Bereich Pflanzen schutz -mittel, kann die Reinigungsvali -dierung ein unschätzbares Werk -zeug zur Quali täts sicherung sein.

Für Sie gelesenin Nachrichten aus der Chemie9/2015

Literatur[1] International Featured Standards

– IFS Food – Version 6 (Januar2012), 4.10 „Reinigung undDesinfektion”

TOC-L

APPLIKATION

4 SHIMADZU NEWS 3/2015

S elektives Laserschmelzen(SLM – Selective Laser Mel -ting) ist ein laserbasierter

additiver Fertigungsprozess, beidem Bauteile mit Hilfe von Laser -energie additiv aus Pulvermaterialhergestellt werden. Ein dreidi-mensionales CAD-Modell wirdals Eingangsinformation an dieSLM-Maschine übergeben, die dieGeometrie nach der Zerlegung in2D-Schichten scannt. Die Laser -energie schmilzt die Pulverpartikelselektiv an den gewünschten Stel -len des herzustellenden Produkts.

Die einzigartigen Fertigungsfähig -keiten von SLM-Prozessen ma -chen sie für die Luft- und Raum -fahrt sowie für Automobil- undBiomedizin-Anwendungen inter-essant. Verschiedene Legierungenauf Aluminium-, Titan-, Stahl-und Nickel-Basis sind bereits mitder SLM-Technik verarbeitet wor-den [1,2]. Obwohl die Ermüdungs -festigkeit für SLM-bearbeitetesMaterial im Ausgangszustand auf-grund der prozessbedingten Ober -

sogenannten „Dauerfestigkeits -grenze“ liegt.

Mit der neuartigen Testmethodeder Ultraschallermüdung ist nunim Bereich sehr großer Lastspiel -zahlen (VHCF – Very High CycleFatigue) festgestellt worden, dassMaterialien auch dann noch aus-fallen können, wenn die Schwing -

flächenrauheit verringert ist, istnach der Nachbearbeitung dasErmüdungsverhalten für viele An -wendungen in den o.g. Industrie -zweigen geeignet [1].

Bisher ging man davon aus, dassMaterialien nicht durch Ermü -dung ausfallen, solange die einwir-kende Belastung unterhalb der

belastung unterhalb der „Dauer -festigkeitsgrenze“ liegt. Dies lässtdarauf schließen, dass eine derarti-ge „Grenze“ nicht existieren kann[3, 4]. Einige Legierungen der bei-den Gittertypen kubisch-raum-zentriert (bcc – body-centeredcubic) und kubisch-flächenzen-triert (fcc – face-centered cubic)zeigen eine Verschiebung derRissinitiierung von der Oberflächein das Volumen im HCF- bisVHCF-Bereich [5].

Experimentelle Methodik

Proben einer AlSi12-Legierungwurden mit Hilfe eines kommer-ziell erhältlichen SLM-Systems ineiner inerten Argongas-Umge -bung hergestellt. Einzelheiten desProzessaufbaus und die Parametersind [1] zu entnehmen.

Quasistatische Zugfestigkeits prü -fungen wurden gemäß ISO 6892-1:2009 durchgeführt. Schwingprü -fungen begannen bei einer gerin-gen Amplitude von 30 MPa undwurden langsam mit einer Ratevon 10 MPa / 104 Lastwechselgesteigert. Diese Laststeigerungs-und zusätzliche Einstufenversuchewurden mit einer Frequenz von 20 Hz durchgeführt. Die Ergeb -nisse der Prozessoptimierung, diequasistatischen und zyklischenEigenschaften sowie die Mess -methodik zur Charakterisierungder prozessinduzierten Schädenund deren Auswirkung auf dieEigenschaften sind in [2, 6] publi-ziert.

Zwei Konfigurationen wurden indieser Studie untersucht. FürCharge I wurde auf das Vorheizender Bodenplatte (im SLM-System)verzichtet, wohingegen Probender Charge II mit beheizter Bo -denplatte (Base Plate Heating =BPH) bei 200 °C gefertigt wur-den.

Very High Cycle Fatigue (VHCF) – Bewertung von laser-additiv gefertigten Teilen

Höhere Sicherheit für Luftfahrt und Automobilbau

Abbildung 1: Ultraschall-Ermüdungsprüfsystem USF-2000 von Shimadzu

Abbildung 2: Funktionsprinzip der Probenbelastung im Ultraschall-Ermüdungsprüfsystem

USF-2000


APPLIKATION

Ergebnisse

Abbildung 4 zeigt mikroskopischeAufnahmen der Oberfläche derzwei untersuchten Chargen. DieRestporosität wird lediglich alsGasporosität angesehen. Ein Un -terschied im Porenanteil der Pro -ben ohne und mit BPH ist deut-lich zu beobachten. In den Probenmit BPH fehlen großformatige er -müdungskritische Gasporen. DieReduzierung großer Poren ist demEntgasungsprozess in der Produk -tionskammer durch das Vorheizenzuzurechnen.

Abbildung 5 präsentiert Wöhler -kurven (S-N Cuves) für die zwei

Abbildung 3: Beispiel einer Probengeometrie für die Ultraschall-Ermüdungsprüfung

Die VHCF-Ermüdungsprüfungenwurden mit dem Ultraschall-Er -müdungsprüfsystem USF-2000 beider Frequenz 20 kHz durchge-führt. Abbildung 1 zeigt eine Über -sichtsaufnahme des Ultra schall-Ermüdungsprüfsystems vonShimadzu und Abbildung 2 ver-deutlicht die Einzelheiten desPrüfaufbaus. Ein piezoelektrischerKristall wird als Aktuator verwen-det, der bei der Frequenz 20 kHzschwingt. Im Ultraschall-Ermü -dungsprüfsystem sind die Schwin -gungen so ausgelegt, dass diedurch den Festkörper (die Probe)übertragenen Longitudinalwellenmitschwingen.

Ein Prüfkörper mit der in Abbil -dung 3 gezeigten Geometrie wirdnur an einem Gewindeende amUSF-2000 Prüfsystem fixiert undist am unteren Ende frei. Die Pro -be ist so dimensioniert, dass dieMaximalbelastung in der Proben -mitte und die maximale Auslen -kung am freien Probenende vorlie-gen. Um auf die hohe Testfre -quenz zurückzuführende Tempe -raturentwicklungen zu vermeiden,wurden die Prüfkörper im Ver suchmit Druckluft gekühlt und zusätz-lich mit einem Impuls-Pausen-Verhältnis (Pulse-Pause Ratio) von50 : 50 geprüft, d.h. das Systemwurde zum Beispiel für 200 ms inden Resonanzzustand versetzt unddanach für 200 ms zum Abklingender verformungsinduziertenTemperatur gestoppt.

Experimente zur Bestimmung der Ermüdungsfestigkeit bei 109

Lastwechseln wurden gemäß demTreppenstufenverfahren (Stair-Case Method) durchgeführt. Ver -sagt eine Probe bei Ultraschallfre -quenz nach weniger als 109 Last -wechseln, wird die Belastungs -amplitude für das nächste Expe ri -ment zum Beispiel um 5 MPagesenkt. Versagt der Prüfkörpernicht und es wird die Grenzlast -

spielzahl von 109 erreicht, wird imnächsten Versuch die Belastungs -amplitude um 5 MPa gesteigert.Das Versagen eines Prüfkörperswird über die Änderung der Re -sonanzfrequenz detektiert. Führtein Mikroriss zum endgültigenBruch, reduziert die Eigenfre -quenz die Arbeitsfrequenz desSystems, und der Test wird auto-matisiert beendet.

Chargen im Bereich hoher bis sehrhoher Lastspielzahlen. Die Expe -rimente zeigen, dass ein Ermü -dungsbruch jenseits des HCF-Be -reichs in beiden Chargen stattfin-det. Die Ergebnisse verdeutlichenauch, dass die Ermüdungsfestig -keit von Proben mit BPH um

Abbildung 4: Mikroskopische Oberflächenaufnahmen für eine Probe der Charge I ohne

Base Plate Heating (BPH) (a) und eine Probe der Charge II mit BPH (b)

60

105

Bruchlastspielzahl, Nf

Span

nung

sam

plit

ude,

�a

75

90

105

MPa

135

106 107 108 109

Abbildung 5: Ergebnisse der Ultraschall-Ermüdungsprüfung von Proben der Charge I

(ohne BPH) und Charge II (mit BPH), dargestellt in Form von Wöhlerkurven

ca. 45 % über der von Probenohne BPH liegen. Die Ermüdungs -festig keit für 109 Last wechsel be -trägt für die Charge I 60,5 ± 4,7MPa bzw. für die Charge II 88,7 ±3,3 MPa. Diese Festigkeitsstei ge -rung ist vorrangig auf die Elimi -nie rung von Mikro poren zurück-zuführen.

Ausblick

Die Neuentwicklungen im Bereichder Prüfsysteme ermöglichen es,den bisher bekannten Stand desWissens maßgeblich zu erweitern.Dies eröffnet auch die Möglichkeitfür detaillierte Charakterisie run -gen unter betriebsrelevanten Be -

dingungen vor dem Hintergrundvon Sicherheit und Wirtschaft lich -keit. Damit haben Forscher undEntwickler neue, sehr leistungsfähi-ge Werkzeuge, um die Wirkung derSLM-Verfahrensparameter auf dasresultierende funktionale Leistungs -vermögen in einem breiten Spek -trum umfassend zu untersuchen.

AutorenProf. Dr.-Ing. Frank Walther, M.Sc. Shafaqat

Siddique, Technische Universität Dortmund,

Fachgebiet Werkstoffprüftechnik (WPT)

Baroper Straße 303, 44227 Dortmund

Tel.: 0231 755 8028

E-Mail: [email protected]

Web: www.wpt-info.de

Literatur:[1] Siddique, S.; Wycisk, E.; Frieling, G.;

Emmelmann, C.; Walther, F.: Microstruc tural

and mechanical properties of selective laser

melted Al 4047. Applied Mechan ics and

Materials 752 -753 (2015) 485 -490.

[2] Siddique, S.; Imran, M.; Wycisk, E.;

Emmelmann, C.; Walther, F.: Influence of

process-induced microstructure and imper-

fections on mechanical properties of AlSi12

processed by selective laser melt ing.

Journal of Materials Pro cessing Technology

221 (2015) 205 - 213.

[3] Pyttel, B.; Schwerdt, D.; Berger, C.: Very high

cycle fatigue – Is there a fatigue limit?

International Journal of Fatigue 33 (2011)

49 - 58.

[4] Benedetti, M.; Fontanari, V., Bandini, M.:

Very high cycle fatigue resistance of shot-

peened high strength aluminium alloys.

Experimental and Applied Mechanics 4

(2013) 203 - 211.

[5] Morrissey, R.J.; Nicholas, T.: Fatigue strength

of Ti-6Al-4V at very long lives. International

Journal of Fatigue 27 (2005) 1608 -1612.

[6] Siddique, S.; Imran, M.; Rauer, M.; Kaloudis,

M.; Wycisk, E.; Emmelmann, C.; Walther, F.:

Computed tomography for characterization

of fatigue performance of selective laser

melted parts. Materials & Design 83 (2015)

661- 669.

Thermodesorption-GC-MS-Analyse

Dieses Verfahren zeichnet sich da -durch aus, dass mit nur einer ein-zigen Methode Summenpara meterder VOC-Werte (Siedebe reich bisC25) und die FOG-Werte (Siede -bereich von C14 bis C32) sowiedie Einzelkomponen ten und derenKonzentrationen ermittelt werdenkönnen. Beim Thermodesorp tions -verfahren wird ein repräsentativesAliquot einer Probe (üblicherweise10 - 50 mg) in einem Desorptions -röhrchen platziert und erhitzt. Dieentstehenden Gase werden mit ei -nem Heliumstrom in eine Kühl -falle transportiert, kondensiert undangereichert. Die kondensiertenSubstanzen werden durch Erhit -zung und mit einem gegenläufigenHeliumgasstrom von der Kühl fallein das GC-MS-System gespült undnach der gas-chromatographischenTren nung mit dem Massen spektro -meter qualitativ und quantitativdetektiert.

Im vorliegenden Applika tions -beispiel wurden Teile der Ober -fläche eines Armaturenbretts nachder Vorschrift der VDA 278 (StandOktober 2011) auf ihre flüchtigenBestandteile hin analysiert. Dabeiwurde auch der Ein fluss der La -gerung der Bauteile auf den VOC-und FOG-Gehalt untersucht.

Probenvorbereitung und analytische Bedingungen

Nach VDA 278 wird ein bestimm-ter Arbeitsablauf beginnend mitder Überprüfung der Geräteper -formance mittels einer Kontroll -standardlösung bestehend aus 18Komponenten vorgegeben (Abbil -dung 1). Im nächsten Schritt wer-den zwei Kalibrierstandards ge -messen; dabei dient Toluol zurResponse-Faktor-Berechnung fürdie VOC- und Hexadekan zurResponse-Faktor-Berechnung fürdie FOG-Kalibrierung. Um dieKalibrierproben zu präparieren,werden mit Tenax (Adsor ber-Material) gefüllte Desorp tions -

eine Vielzahl analytischer Metho -den. Eine einheitliche Regelungbesteht nicht, doch sind zuständi-ge Ministerien, die Automobil her -steller und die große Gruppe derZulieferer an einer weltweitenHar monisierung der Testmetho deninteressiert, nicht zuletzt auch ausKostengründen.

In Deutschland stellen die Auto -hersteller höchste Ansprüche andie im Fahrzeug verbauten Mate- ri alien und fordern vermehrt„Low-Emission-Kunststoffe“ mitgeringen VOC- und FOG-Werten(mit dem Begriff FOG werdenschwerer flüchtige Verbindungenbe zeichnet, die sich z.B. als Filman der Windschutzscheibe nieder-schlagen). Zur Bestimmung dieserWerte gilt die Empfehlung derVDA (Verband der Automobil her -steller), die VDA 278 (oder GMW15634), als allgemein etablierteReferenzmethode. Darüber hinaushat nahezu jeder Autoher stellerzusätzlich eigene, meist nochstrengere Vorschriften, um dieQualität auf hohem Niveau zusichern.

Die VDA 278 umfasst die Bestim -mung leichtflüchtiger (VOC) undsemi-flüchtiger (FOG/SVOC)Ver bindungen in nichtmetallischenMaterialien, die für Formteile imKFZ-Innenraum zum Einsatzkommen wie Texti lien, Teppich -böden, Klebstoffe, Dichtmassen,Schaumstoffe, Le der, Kunststoff -teile, Folien, Lacke oder Material -kombinationen mittels gekoppelterThermodesorp tion-GC-MS-Ana -ly se.

Aufgrund der chemischen Vielfaltder VOCs umfassen die gesund-heitsschädlichen Wirkungen einenweiten Bereich. Manche Emissio -nen können in hohen Konzentra -tionen krebserzeugend oder ner-venschädigend wirken, andereEmissionen stellen dagegen „nur“eine Geruchsbelästigung dar. Alsgesundheitliche Beeinträchti gun -gen können Irritationen von Au -gen, Nase, Rachen; Husten, Kopf -schmerzen auftreten – ganz allge-mein: grippe- und allergieähnlicheReaktionen sowie Irritationen derHaut.

Qualitätssicherung nach VDA

Um das Emissionsverhalten vonWerkstoffen und Bauteilen für denAutoinnenraum zu prüfen, gibt es

APPLIKATION

D ie Qualität der Luft im In -nenraum von Neufahrzeu -gen ist für die Automobil -

indu strie ein wichtiges Thema. Im -mer mehr Menschen verbringenimmer längere Zeit in ihren Autos.Andere haben lange gespart, umsich ihren Traum von einem Neu -wagen zu erfüllen und können dieerste Spritztour in dem „neu rie-

Weichmacher, Lösungsver mittler,Antioxidantien, Stabilisa to ren,Flammschutzmitteln) oder auchResten von Reinigungspro dukten.Die VOCs werden nicht nur vonder Produktoberfläche an die Luftabgegeben, sondern sie könnenüber Migrationsprozesse langsamaus dem Produktinneren an dieOberfläche nachgeliefert werden.

chenden“ Traumauto kaum erwar-ten. Doch diese für viele Men schenpositiv belegten Gerüche sind Aus -dünstungen (Emissionen) ausnicht metallischen Bauteilen, diezumindest potenziell gesundheits-schädlich sind.

Studien belegen, dass der Gehaltan leichtflüchtigen organischenVerbindungen (VOC – volatileorganic compounds und SVOC –semi volatile organic compounds)in Neuwagen oftmals wesentlichhöher ist, als beispielsweise für In -nenräume wie Büros, Schulen oderWohnräume empfohlen [1]. Auchwenn mit der Zeit der „neue Ge -ruch“ verschwindet und die Kon -zentration der Chemikalien in derInnenraumluft geringer wird, kannbei sommerlichen Tempera turen ineinem geschlossenen Auto schnellwieder eine gesundheitsschädlicheKonzentration erreicht werden.

VOCs mit gesundheitsschäd-lichen Wirkungen

Der chemische Cocktail setzt sichaus verschiedensten flüchtigen or -ganischen Verbindungen zusam-men, wie Lösungsmittelresten, klei -nen Bausteinen aus Kunststof fen,sowie Additiven (beispielsweise


»Das riecht so schön neu!«Gute Luft im Auto – Emissionsprüfung von KFZ-Innenraumteilen nach VDA-278

Abbildung 1: Ablauf der Arbeitsschritte nach VDA 278

Abbildung 2: Korrekte Platzierung der Probe in einem Desorptionsröhrchen

röhrchen benutzt. Nach Injektionder Standardlösung wird das Lö -sungsmittel 5 Minuten lang mitständigem Stickstoffstrom (100 ml/min) abgeblasen.

Die zu untersuchende Probe(Ober fläche eines Armaturen -bretts) wird erst unmittelbar vorder Analyse aus der Verpackungentnommen, kleine Stückchen (ca.10 mg) abgeschnitten und in dieMitte eines zuvor sorgfältig gerei-nigten Desorptionsröhrchen einge-bracht (Abbildung 2). Jede Pro bewird zweimal gemessen – einmalzur Bestimmung des VOC-Werts(Desorption bei 90 °C) und einzweites Mal, um direkt anschlie-ßend zusätzlich den FOG-Wert(Desorption bei 120 °C) zu be -stimmen.

Durchführung

Die Probenmessungen wurden mit dem Shimadzu Thermodesor -ber TD-20 durchgeführt, der andas Quadrupol-Massenspektro -meter GCMS-QP2010 SE gekop-pelt ist. Gemäß der VDA 278 wur-den die Proben jeweils bei 30 Mi -nuten bei entsprechender Tempe -ratur desorbiert. Aufgrund derhohen Kon zentration der Kali -brierstandards Toluol beziehungs-weise Hexadekan wurde die aufge-gebene Menge um den Fak tor 4reduziert. Trotzdem mussten dieMessungen bei hohem Split(100 :1) durchgeführt werden, umeine Sättigung des Detektors zuvermeiden. Die Aufnahme derDaten erfolgte im Scan-Modusüber einen Massenbereich von (29 - 450 u).

In Abbildung 3 ist das Chromato -gramm der Standardlösung darge-stellt. Wie in der VDA 278 gefor-dert, sind die beiden Komponen -ten o-Xylol und n-Nonan basisli-niengetrennt. Obwohl Un dekanund 2,5-Dimethylphenol chroma-tographisch nicht getrennt sind, istes kein Problem die beiden Peaksmit Hilfe ihres charakteristischenMassenspektrums eindeutig zuidentifizieren (Aus schnitt Abbil -dung 3).

Wie vorgeschrieben, liegen dieWiederfindungsraten der verschie-denen Substanzen zwischen 60und 140 %. Für Toluol beträgt dieWiederfindungsrate 98 %. Anhand


APPLIKATION

der Kalibrierstandards wurden dieResponse-Faktoren für die Be -rechnung der VOC- und FOG-Werte mit 0,08 bzw. 0,06 berech-net. Für die Be stim mung der Sum -menparameter (VOC- und FOG-Wert) wird die Gesamt flä che alleraus der Probe stammenden Sub -stanzpeaks ermittelt, die über derBasislinie liegen. In der Abbildung4 sind Beispielchro matogrammefür Messungen der VOC undFOG dargestellt.

Um den Einfluss der Lagerung derProbe zu untersuchen, wurden diegleichen Messungen nach siebenTagen wiederholt. In Tabelle 1 sinddie Ergebnisse der Messun gen ein-ander gegenüber gestellt. Wie er -wartet, spielt die Lagerung einewichtige Rolle – eindeutig zu er -kennen an der drastischen Abnah -me des VOC-Werts. Im Ver gleichdazu nimmt der Anteil der schwerflüchtigen Substanzen nicht sostark ab (FOG-Wert).

Dieses Beispiel verdeutlicht sehranschaulich den Einfluss, den La -gerung und Zeitpunkt der Probe -nahme auf die Emissionswerte so -wie deren Reproduzierbarkeit undZuverlässigkeit haben. Nicht zuvernachlässigen ist in diesem Zu -sammenhang auch die Präpara tionder Proben, die möglichst zügigbei nicht allzu hohen Tempera tu -ren erfolgen sollte.

Fazit

Nicht zuletzt aufgrund seiner einfachen und bedienerfreundli-chen Probenpräparation ist dasThermo desorptionssystem vonShimadzu, bestehend aus demThermode sor ber TD-20 und demGCMS-QP2010 SE, optimal zurBestimmung der Emissionswertevon KFZ-Bauteilen nach VDA 278geeignet. Alle probeführendenLeitungen sind durch eine Silco -steel-Beschichtung inert, dadurchwerden besonders gute Wiederfin -dungsraten und ein minimaler„Carryover“ auch für hochsieden-de Substanzen erreicht. Darüber

Tabelle 1: Emissionswerte (VOC und FOG) für die Analyse der Oberfläche eines KFZ-Armaturenbretts ohne Lagerung und nach sieben Tagen

Lagerung ohne Verpackung

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

(x 1.000.000)

TIC (1,00)

10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0

Abbildung 3: Chromatogramm des Kontrollstandards

2,00

1,75

1,50

1,25

1,00

0,75

0,50

0,25

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

(x 1.000.000)

a)

b)

(x 1.000.000)

TIC (1,00)

TIC (1,00)

2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 22,5 25,0 27,5 30,0 32,5 35,0 37,5 40,0 42,5 45,0 47,5

2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 22,5 25,0 27,5 30,0 32,5 37,5 42,535,0 40,0 45,0 47,5 50,0 52,5

Abbildung 4: Chromatogramme der VOCs (a) und SVOCs/FOG (b) nach Desorption einer

Kunststoffprobe eines Armaturenbretts

Emission VOC 1:Emission VOC 2:Emission FOG:

299 μg/g290 μg/g234 μg/g

Emission VOC 1:Emission VOC 2:Emission FOG:

160 μg/g156 μg/g164 μg/g

Ohne Lagerung 7 Tage Lagerung ohne Verpackung

hinaus bietet das System einePeltier-Kühlung, die kein zusätzli-ches Kühlmittel (z.B. flüssigenStickstoff) braucht, eine direkteTransferleitung und eine separateTrägergasregelung (AFC). So kön-nen die Emissionswerte der in ei -nem Neuwagen verbauten Mate-ri alien zuverlässig überwacht undeine gleichbleibend hohe Qualitätgewährleistet werden.

Literatur[1] Fachbericht Greenguard UL, „Indoor Air

Quality Hazards of New Cars“, 2006

Weitere Informationen

zu diesem Beitrag:

• Application Note:

Analysis of VOC and

FOG emissions from

moulded components for automobiles

according to VDA 278(SCA_280_081)

Körper ja genügend intakte Wirk -stoffmoleküle am Krankheitsortankommen. Dies hat jedoch zurFolge, dass ein Großteil der einge-nommenen Arzneimittelwirkstoffeunverändert oder in Form vonMe taboliten (Stoffwechselpro duk -ten) wieder ausgeschieden werden.Über die Kanalisation gelangendiese Stoffe in die Kläranlagen,und dort wird ihre Stabilität zum

Problem. Der biologische Abbauist erschwert und auch eine Bin -dung an Partikel findet kaumstatt, so dass die erste Klärstufewenig effektiv ist. Im Laufe desherkömmlichen Klärprozesseskönnen zwar einige Wirkstoffeabgebaut werden, aber viele Rück -stän de durchlaufen dieses Verfah -ren unbehelligt und gelangen aufdiesem Weg in Oberflächengewäs -

APPLIKATION


Medikamentenrückstände inOberflächengewässernNeue schnelle LC-MS/MS-Methode mit dem LCMS-8060

D er Arzneimittelverbrauchin Deutschland ist in denletzten zehn Jahren um

knapp 50 Prozent gestiegen. Sowertvoll neue Therapiemöglich -keiten und ein umfassendes Ge -sundheitssys tem sind, so gibt esauch eine Schattenseite. Denn ein-mal in die Umwelt eingebracht,lassen sich Rückstände von Arz -neimitteln, dank heutiger Geräte -

technik, in Gewässern und Grund -wasser finden. Spuren lassen sichsogar noch im Trinkwasser nach-weisen.

Wie gelangen Medikamente in die Gewässer?

Chemisch betrachtet sind die mei-sten Medikamente sehr stabil, dasist so gewollt, denn es sollen im

20.000.000

Fläche

0

10.000.000

0

0

0250 Konz.

Verapamil 7,5 - 500 ng/l

200.000

Fläche

0

100.000

500 Konz.Iopamidol 7,5 - 500 ng/l

0

30.000.000Fläche

0

20.000.000

10.000.000

250 Konz.Sulfamethazine 1 - 500 ng/l

100.000

Fläche

0

500.000

250 Konz.Estradiol 5 - 100 ng/l

0

10.000.000

Fläche

0

500.000

100 200 Konz.Diclofenac 5 - 250 ng/l

0

25.000.000

Fläche

0 50 Konz.Carbamazepine 1 - 100 ng/l

Abbildung 2: Kalibrierkurven von sechs Arzneimitteln, exemplarisch für die 22 untersuchten

Substanzen aus verschiedenen Wirkstoffklassen

Ein anderes Beispiel ist das weitverbreitete Schmerzmittel Diclo -fenac, das bei Fischen zu Leber-und Nierenschäden führt. Beson -ders empfindlich reagieren be -stimmte Geierarten in Indien undPakistan auf diesen Wirkstoff –drei Geierarten sind nahezu voll-ständig ausgestorben, da sie vonto ten Rin dern gefressen hatten,die mit Di clofenac behandelt wur-den [2].

Rückstände von Arzneimittelnwerden inzwischen fast flächen-deckend und ganzjährig in unter-schiedlichen Gewässerproben ge -funden. Die Konzentration dernachgewiesenen Rückstände istgering und liegt üblicherweise imNanogramm pro Liter Bereich.Aufgrund optimierter Messmetho -den können auch vorher nicht be -kannte Rückstände in Realpro benaufgespürt werden.

Die hier vorgestellte ultraschnelleLC-MS/MS-Methode eignet sichzur Spurenanalyse von Arzneimit -tel rück ständen unterschiedlicher �


APPLIKATION

ser und teilweise auch ins Trink -was ser.

Hauptquelle für die belastetenGe wässer sind also die privatenHaus halte. Dies lässt sich auchkaum vermeiden. Allerdingskommt ein hoher, vermeidbarerAnteil der Belastung durch dieunsachgemäße Entsorgung alteroder gar nicht erst eingenomme-ner Medikamente hinzu. Sie lan-den oftmals in Toi lette oder Spüleanstatt im Haus müll. Auch beiintensiver Tierhal tung kommen

große Mengen Phar maka zum Ein -satz, die zum Bei spiel dem Tier -futter beigemischt werden. ÜberGülle und Mist gelangen die seMedikamente in den Boden undüber das Sicker wasser in Grund -wasser, Flüsse und Seen.

Mögliche Folgen der Arznei mittel in den Gewässern

Während die in den Gewässerngemessenen Konzentrationen vieleZehnerpotenzen unter der Wirk -

Abbildung 1: Aufbau und Funktionsweise des analytischen online-SPE-Systems

schwelle für den Menschen liegenund damit keinerlei Risiko für diemenschliche Gesundheit darstel-len, sind schädliche Auswirkungenauf andere Lebewesen in der Um -welt durchaus belegt.

Als besonders problematisch gel-ten verschiedene Antibiotika.Wäh -rend Penicilline gut abbaubar sind,gehören unter anderem Sulfona -mide zu den Wirkstoffen, die zumeinen die Mikroorganismen derbiologischen Abwasserreinigungunschädlich ma chen können. Zumanderen kann die Verbreitung vonAntibio tika die Entwicklung resi-stenter Bakterien fördern. Bereitsmehrfach wurden multiresistenteMi kro organismen in Fließgewäs -sern unterhalb von Kläranlagen-Abläu fen nachgewiesen. Im aktu-ellen Fokus stehen neben den viel-fach diskutierten Antibio tika,Wirk stoffe mit endokrinologischer(hormoneller) Wirkung. Bereits insehr niedrigen Konzen trationen(ng/l) wird die Repro duk tion vonFischen und Fröschen nachhaltigbeeinflusst.

APPLIKATION

Wirkstoffklassen wie Antibiotika,Sulfonamide, Entzündungshem -mern, Schmerzmittel, Psycho -phar maka, Röntgenkontrastmittelun ter anderem in Wasser.

Material und Methoden

Die Wasserproben wurden miteiner Shimadzu Nexera X2UHPLC inklusive vorgeschalteteronline-SPE-Säule analysiert, ge -koppelt an ein Tripelquadrupol-Massenspektrometer LCMS-8060. Besonders zeitsparend und an -wenderfreundlich ist an diesemAuf bau die automatische Proben -vor be reitung mit einer online-SPE(Solid-Phase-Extraction). DieWasserproben werden im erstenSchritt auf einer Strata-X onlineSPE-Säule (2,0 mm x 20 mm, 25 μm) vorgereinigt, und anschlie-ßend wird das Eluat zur weiterenTrennung mittels eines binärenGradienten auf eine analytischeSäule (Raptor Biphenyl, 2,1 mm x 100 mm, 2,7 μm) transportiert(Abbildung 1). Für eine optimaleAuslastung der Anlage bietet dieLabSolutions-Software die elegan-te Funktion der überlappendenPro beninjektion. Mit dieser Soft -ware funktion ist es möglich, be -reits eine zweite Probe auf dieSPE-Säule zu injizieren, währenddie erste Probe noch von der ana-lytischen Säule eluiert. Auch dieZeit, die zum Waschen der SPE-Säule benötigt wird, kann parallelschon zur Re-Equilibrie rung deranalytischen Säule ge nutzt wer-den.

Dank der überragenden Scan-Geschwindigkeit des LCMS-8060und des ultraschnellen Polaritäts -wechsels können chemisch sehrverschiedene Komponenten unter-


Tabelle 1: Statistische Auswertung der Qualitätskontrollen bei einer Konzentration von 75 ng/l

Präzision [%]

% RSD Präzision [%]

% RSD

ErythromycinAtorvastatinCaffeineCarbamazepineDiclofenacAtenololLidocaineLovastatineBezafibratParacetamolParaxanthine

98,798,5

110,2104,4103,9108,7103,4105,9106,8107,5106,4

Kontrollstandard QC 75 ng/l (n = 6)

2,76,63,11,43,23,61,24,11,71,93,6

107,9108,1107,2

97,4101,3105,4104,6101,3109,7106,0

96,7

2,72,13,04,24,53,34,12,44,87,48,7

ProgesteroneSulfamethazineSulfamethoxazolVerapamilEstradiolChloramphenicoleDiphenylhydantoineIbuprofenIndomethazineIopromideIopamidol

Fluss 1 Fluss 2 Fluss 3 Fluss 4 Fluss 5 Strom Schiffs-kanal

EndablaufKläranlage

Abbildung 3: Vergleich der Analysenergebnisse der Realproben aus verschiedenen

Oberflächengewässern

schiedlicher Polarität detektiertwerden; auch wenn einige Sub -stanzpeaks überlappen, ist eineeindeutige Zuordnung möglich.Die Kombination von herausra-gender Gerätetechnik und elegan-ter Softwarefunktionen ermöglichthochempfindliche Messungen in

zentuale Standardabweichung beieiner mittleren Konzentration von75 ng/l (sechs Wiederholungen)als Maß für die Zuverlässigkeit derMetho de ermittelt (Tabelle 1).

Realproben aus fünf verschiede-nen kleineren Flüssen, einem gro-

gerade mal fünf Minuten inklusiveProbenvorbereitung.

Abbildung 2 zeigt exemplarischdie Kalibrierkurven im Bereichvon 1- 500 ng/l von Diclofenac,Sulfamethazine, Carbamazepine,Estradiol, Verapamil und Iopami -dol stellvertretend für die 22 un -tersuchten Medikamente aus ver-schiedenen Wirkstoffklassen.

Zur Erstellung der Kalibrierkur -ven wurden Doppelbestimmungenfür die einzelnen Konzentra tions -level, nach vorheriger online-SPE-Pro benvorbereitung, durchge-führt. Der Korrelationskoeffizient(r) ist für alle 22 Substanzen je -weils größer als 0,99. Außerdemwurden die Präzision und die pro-

ßen Strom und einem Schiffskanalwur den auf ihre Verschmutzungdurch Arzneimittelrückständeuntersucht. Es lassen sich geringeKon zentrationen einiger Wirk -stoffe nachweisen.

In Abbildung 4 sind die detektier-ten Substanzen und die unter -schied liche Belastung der ver-schiedenen Gewässer anschaulichdargestellt. Große Flüsse, wie derStrom oder Schiffskanäle, die kei -ne weiteren Zuflüsse haben, sindnur gering verschmutzt. Klei nereFlüsse mit dazukommenden Ne -benflüssen zeigen schon erhöhteKonzentrationen an Arzneimit -telrückständen. Wie erwartet, istdie Belastung des Endablaufs einerKläranlage am höchsten, da die

untersuchten Substanzen in denderzeitig angewendeten Klärpro -zessen nicht herausgefiltert oderabgebaut werden können.

Analysenergebnisse in nur fünf Minuten

Erst seit wenigen Jahren werdendie Auswirkungen von Arznei mit -telrückständen auf die Flora undFauna systematisch untersucht.Die Fragen nach den ökologischenAuswirkungen werden aufgrundvon Bevölkerungsentwicklungund steigendem Arzneimittel -konsum drängender. Die vorlie-gende Ap plikation beschreibt einezuverlässige Methode zur qualita-tiven und quantitativen Bestim -mung von 22 Medikamenten inOberflächen gewässern in der er -forderlichen Empfindlichkeit. Mitder für ho hen Probendurchsatzoptimal ge eigneten Gerätekombi -nation der Shimadzu HPLCNexera X2 mit dem ultraschnellenLCMS-8060 gelingt die vollständi-ge Analyse in nur fünf Minuten –inklusive der für den Anwenderbequemen au tomatischen online-SPE-Proben vorbereitung und derSäulen-Equilibrierung.

Diese im mense Zeitersparnis ba -siert auf der Op tion der überlap-penden Proben auf gabe, den höch-sten MRM-Datenaufnahmeratenund einem Polaritätswechsel vonnur 5 ms.

Literatur[1] Homepage des Umweltbundes amts

[2] Hannelore Gießen, Pharmazeutische

Zeitung 04/2011


AKTUELLES

M it seinen sechs Techni -schen Büros deutschland-weit bietet Shimadzu ein

umfassendes Vertriebs- und Ser -vice-Netzwerk in regionalen Ein -zugsgebieten. Zwei davon, Berlinund Jena, feiern dieses Jahr das 25. Jubiläum. Beide zeichnen sichdurch stetiges Wachstum undlangjährige Kundenbeziehungenaus. Ursprünglich mit je drei Mit -arbeitern gestartet, hat sich dieBelegschaft fast um das Vierfacheerweitert. Die ses Wachstum spie-gelt auch das erhöhte Auftrags -volu men wieder.

Technisches Büro Jena: mit Ehrgeiz den Herausfor -derungen begegnet

Im Großraum Jena konnte sichShimadzu nach dem Mauerfall zu -erst in der Pharmaindustrie eta-blieren. Diese Schlüs selindu striehatte eine große Nach frage nachAnalytik-Systemen. Durch seinelokale Präsenz legte Shimadzu denGrundstein für eine langjährigeZusammenarbeit mit seinen Kun -den. Heute zählt das TechnischeBüro alle relevanten Pharma-Unternehmen der Region zu sei-nen Käufern.

automatisiert laufendes Gerät, dasin kurzer Zeit toxische Bestand -teile im menschlichen Urin identi-fizieren konnte. Das Shimadzu-Team entwickelte in enger Zusam -menarbeit mit dem Kunden undeiner For schungs gruppe derBerliner Humboldt-Universitäteinen Pro totyp, der diese Anfor -derungen erfüllte.

Auch wenn nicht aus jeder Zu -sammenarbeit ein kommerziellesProdukt entsteht, sind solche Ko -operationen doch beispielhaft für

Lösungen von Shimadzu sind aberauch in der chemischen Industrie,staatlichen und privaten Laboren,mit klinischem- oder Umwelt -schwerpunkt, oder an Universi tä -ten, Hochschulen und öffentlichenEinrichtungen gefragt.

Dr. Volkmar Schulz, Leiter desTechnischen Büros Jena, weißwarum: „Durch die gute Zusam -menarbeit unseres Teams über alleBereiche wie Verkauf, Applikationund Service hinweg, können wirden Kunden optimale maßge-schneiderte Lösungen bieten. Dieindividuelle Betreuung spielt daeine entscheidende Rolle.“

Technisches Büro Berlin: Enge Zusam menarbeit ermög-licht Produkt inno vationen

Die Kunden beziehungen des tech-nischen Büros in Berlin reichenteilweise bis vor den Mauerfall zu -rück. Aus einer intensiven Kun -den beziehung ist eine Pro dukt in -no vation entstanden, die heute in -ternational bekannt ist: TOX.I.S.,ein HPLC-System zur Bestim -mung von Gif ten und Dro gen imUrin. In den 90er Jahren benötigteein Berliner Kranken hauslabor ein

viele langjährige Kundenbezie -hungen des Technischen BürosBerlin, erklärt Dr. MichaelSchulze, Leiter des TechnischenBüros Berlin. „Die Kunden ausPharma- und chemischer Indu -strie, akademischer Forschung,Instituten und Biotechnologiekennen und schätzen unsere Mit -arbeiter seit vielen Jahren – unddie kennen umgekehrt die Gege -benheiten in den Unternehmenund Instituten.“ So können siesich schnell auf die aktuellenBedürfnisse einstellen.

25 Jahre Technische Büros Jenaund BerlinBesondere Expertise und individuelle Unterstützung vor Ort

Abbildung 2a

Abbildung 1: Das bundesweite Service-Netzwerk garantiert Kundennähe

Abbildung 2b: 140 Jahre treffen 25 Jahre: Die Teams der Technischen Büros in Berlin (Abbil-

dung 2a) und Jena mit einer Puppe des Unternehmensgründers Genzo Shimadzu, die 2015 im

Jahr des 140. Unterneh mensjubiläums um die Welt zu den Shimadzu-Mitarbeitern reist.

W as haben Trinkwasserund Abwasser thematischgemeinsam? Die Verun -

reinigung. Während man bei Ab -wasser aber eher an die Summeder Verunreinigung denkt, möchteman beim Trinkwasser mehr De -tails über die Spuren der Verunrei -nigung in Erfahrung bringen. BeiTrinkwasser wird über Kontami -nationen in Konzentrationen imppm-Bereich und niedriger ge -dacht.

Diverse Analysentechniken stehenfür die unterschiedlichsten Frage -stellungen zur Verfügung: • Mit der GC-Analytik nach

DIN DEV 38409-H53 und ISO 9377-2 werden die Kohlen -wasserstoffe (C5 - C44 und biszu C60-Kettenlänge) chromato-graphisch aufgetrennt und men-genmäßig erfasst

• Die FTIR-Spektroskopie wirdnoch teilweise verwendet, um

die Fluoreszenzspektroskopie.Auf Grund der empfindlichenMesstechnik kann die Nachweis -grenze von Kontaminationen imppm-Bereich einfach erreicht wer-den. Die Regel oder der Standard,nach der diese Analytik erfolgt, istvon der „American Society forTesting and Materials“ (ASTM)aufgestellt worden. Die Standard -testmethode D5412 enthält dieBestimmung von komplexen poly-zyklischen aromatischen Kohlen -wasserstoffen (PAKs) oder Erdölein Wasser [1].

Mit Hilfe der Fluoreszenzspek -troskopie werden die PAKs oderÖle in wässrigen Proben quantifi-ziert. Zur Kalibrierung werdengeeignete Kalibrierstandards ein-gesetzt, die vergleichbare Emis -sions- und Synchron-Fluoreszenz -spektren aufweisen.

Nach der ASTM ist die Testme -tho de für Verunreinigungen ausErdöl, Heizöl und Teeröle geeig-net. In dustriell organische Verbin -dungen sind nicht ausgeschlossen.

Nach ASTM werden die PAKsoder Öle in Cyclohexan aufge-

Fluoreszenzspektroskopie:wenig Probenvorbereitung,schnelle Ergebnisse

Eine weitere Analysentechnik, diemit wenig Probenvorbereitung zuschnellen Ergebnissen führt, ist

Kohlenwasserstoffe für Mineral -öle und aromatische Kohlenwas -serstoffe in Trinkwasser im ppmbis ppb Bereich zu bestimmen(DIN 38409-H18, wegen desVerbots der Lösungsmittel läuftdiese Norm aus)

• Der Gesamtkohlenstoffgehalt inTrinkwasser und Abwasser wirdmit TOC bestimmt. Die TOC-Norm heißt EN 1484 „Wateranalysis – Guidelines for thedetermination of total organiccarbon (TOC) and dissolvedorganic carbon (DOC).“ DieNorm umfasst den Messbereich0,3 - 1.000 mg/l.

Die erwähnten Techniken eignensich hervorragend für das Auffin -den der Verunreinigungen oderKontaminationen im unterenppm-Bereich. Für diese Technikengibt es entsprechende Regularienin nationalen wie auch EU-Nor -men.

APPLIKATION


PAKs: einfache Analyse mit hohen Nachweisgrenzen PAKs oder Öl-Bestimmung in Wasser mit Fluoreszenz-Spektroskopie nach ASTM D 5412

350,00,0

20,0

40,0

60,0

80,0

400,0 450,0 500,0

nm

Fluo

resz

enz-

Inte

nsit

ät

Abbildung 1: Fluoreszenzspektrum einer Mischung aus fünf polyzyklischen organischen

Verbindungen (PAKs) dargestellt im Messbereich von 350 - 500 nm als Ergebnis der Anre-

gung mit 300 nm


APPLIKATION

nommen. Die Ausgangskonzen -tration von einer unbekanntenProbe sollte ca. 100 μg/ml für eineFluoreszenzmessung sein. Ver -dünnungen von dieser Lösungwerden erforderlich sein, um denlinearen Bereich zu erreichen unddie Eigenabsorption der Matrix inder Fluoreszenz zu unterdrücken.Das Lösungsmittel Cyclohexanhat sich als geeignet für dieseAnalytik empfohlen. AndereLösungsmittel können ebenfallsgenutzt werden, sollten aber denAnforderungen der ASTM-Regelnentsprechen. Die Küvette, einerSchichtdicke von 10 mm, sollteaus nicht fluoreszierendem Quarzsein.

Die Darstellung selektiv fluoreszenzaktiver organischerKomponenten

Mit der Fluoreszenzspektroskopieist es möglich, in Gemischen se -lektiv fluoreszenzaktive organi-sche Komponenten darzustellenund zu quantifizieren. Fluores -zenz geräte erlauben die Messungvon Anregungs- und Emissions -spektren, die zur Identifizierungeiner Substanz herangezogen wer-den können. In einem Gemischaus mehreren fluoreszenzaktivenSubstanzen kann die Anregungeiner Substanz bereits die zweitestimulieren und zur geringenFluoreszenz anregen. Um dieseÜberlappungseffekte zu minimie-ren, wird die Synchronmessungeingesetzt.

chemischen Ringsystemen reagie-ren auf das UV-Licht mit Fluo -reszenz. In dieser Mischung ist dieAnregung mit 300 nm nicht selek-tiv.

Einige der PAKs reagieren mitFluoreszenz auf die Anregung von300 nm. Wiederholt man die Mes -sung unter Verwendung der Syn -chronmessung, wird eine Signal -gruppe herausgearbeitet. Ver -gleicht man dieses Ergebnis miteiner Synchronmessung von Ben -zo[a]pyren, so kann man diesesPAK identifizieren. Außerdemwird durch die klare Isolierungdes PAKs eine Quantifizierungder Substanz möglich.

In der ASTM sind einige Beispielvon Messungen unterschiedlich-ster Öle wiedergegeben.

In Abbildung 1 ist das Fluo res -zenz spektrum der Mischung vonPAKs mit fester Anregungs wel -lenlänge zu sehen. Abbildung 2zeigt das Synchron spektrum vonBenz[a]pyren mit einem Versatz

Aromaten hergestellt. Ziel ist eszu zeigen, dass der Synchron-Scaneine der Substanzen darstellenkann.

Reaktion der organischenVerbindungen auf UV-Licht

In Abbildung 1 ist das Fluo res -zenzspektrum der Mischung ausfünf Komponenten wiedergege-ben. Hierzu wurde die Lösungmit der analytischen Wellenlängevon 300 nm angeregt. Die meistender organischen Verbindungen mit

Bei der Synchronmessung werdendie zwei Gittersysteme des Fluo -reszenzgeräts RF-6000 parallelbewegt. Für das Standardfluores -zenzspektrum fixiert man die An -regung auf die gewünschte analy-tische Wellenlänge und misst dieEmission über den UV-VIS-Mess -bereich. Unter der Bedingung derSynchronmessung werden dieGitter synchron in einem festenWellenlängenversatz bewegt. ZumBeispiel startet man die Anregungbei 220 und die Fluoreszenz wirdab 230 nm gemessen. Die Syn -chron messung wird demnach miteinem Versatz von 10 nm durchge-führt. Der gewünschte Effekt ist,dass die Messung wie eine Unter -grundkorrektur der Fluoreszenzvon „Nachbar“-Komponentenwirkt. Bekannt ist, dass die Fluo -reszenz immer etwas zeitversetztzur Anregung zu höheren Wellen -längen als Streulichtphänomenauftritt.

In dem hier gezeigten Beispielwurde eine Mischung aus fünfverschiedenen polyzyklischen

450,00,0

10,0

20,0

30,0

40,0

350,0 380,0 400,0 420,0

nm

Fluo

resz

enz-

Inte

nsit

ät

Abbildung 2: Fluoreszenz-basierendes

Synchronspektrum von Benz[a]pyren im

Messbereich von 350 bis 450 nm, mit

einem Versatz von 6 nm zwischen

Anregung und Emissionswellenlänge

450,00,0

5,0

10,0

12,0

350,0 380,0 400,0 420,0

nm

Fluo

resz

enz-

Inte

nsit

ät

Abbildung 3: Fluoreszenz-basierendes

Synchronspektrum von der Mischung

(Abb. 1) im Messbereich von 350 bis 450

nm, mit einem Versatz von 6 nm zwischen

Anregung und Emissionswellenlänge

von 6 nm. Die Iso lierung desBenz[a]pyren aus der Mischunggibt Abbildung 3 wieder. DiesesSpektrum wurde we gen der Ver -gleichbarkeit auch mit 6 nm Ver -satz gemessen.

Fazit

Die Fluoreszenzspektroskopieeignet sich hervorragend für dieAnalyse von PAKs oder Ölen inwässrigen Proben. In dem obengezeigten Fall konnte Benz[a] -pyren mit der Synchronmessung

dargestellt werden. Benz[a]pyrenist aufgrund seiner hohen Quan -tenabgabe in geringen Konzen tra -tion nachweisbar.

Nach der ASTM-Darstellungkann die Me thode zum BeispielKonzentratio nen um 0,5 ppm fürÖle aus Was ser zeigen. Nachweis -grenzen sind von der individuellenFluores zenz aktivität der PAKsund der Öle abhängig.

Literatur:[1] ASTM D 5412 – 93 (Reapproved 2000),

Standard Test Method for Quantification

of Complex Polycyclic Aromatic Hydrocar -

bon Mixtures or Petroleum Oils in Water

RF-6000

AKTUELLES

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Hinsichtlich Nahrungsmittel,Was ser, Getränke und landwirt-schaftliche Anbauflächen ist diewachsende Weltbevölkerung eineder größten Herausforderungender Menschheit. Wie kann der Zu -gang zu ausreichenden und siche-ren Nahrungsmitteln ebenso zusauberem Wasser sichergestelltwerden? Wie lassen sich Missern -

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AKTUELLES

ten verhindern? Wie lassen sichneue Nah rungsmittelquellen er -schließen?

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Pestizid-Bestimmung in Gemüse,Nachweis von Pferdefleisch inLasagne oder Quantifizierung vonSchwermetallen in Trinkwasser: In der Nahrungsmittelindustriesind Methoden der instrumentel-len Analytik unerlässlich. So kannim Verlauf des Produktionspro -zesses eine hohe Produktqualitätsichergestellt werden etwa durchQualitätskontrolle der Rohmate -rialien (zum Beispiel Naturpro -dukte) oder ihrer Verarbeitungwährend und nach der Produk -tion. Das Nah rungsmittel- undGetränkespek trum ist so weitgefächert, dass zielgerichtete Ana -lysetechniken eingesetzt werdenmüssen, um die Herausforderun -gen hinsichtlich Verbraucher- undProduktsicher heit zu erfüllen.

Nachfolgend ein schneller Über-blick über die Technologien undihren Einsatz:

Chromatographie

• Chromatographische Auftren -nung und Analyse von flüchti-gen Komponenten in Nahrungs -mitteln, Getränken, Spirituosensowie Verpackungen sind in derQualitätskontrolle weit verbrei-tet. Die GC ist eine Schlüssel -technik bei der qualitativen undquantitativen Analyse von Le -bensmitteln, Naturprodukten,Le bensmittelzusätzen, Ge -schmack- und Duft stoffen sowiePestiziden und weiteren Um -welt schadstoffen.

• HPLC- und UHPLC-Sys temewerden eingesetzt um Sub stan -zen in Mischungen mit zahlrei-chen Inhaltstof fen qualitativ undquantitativ, durch Auftrennungund Detektion von Ziel sub stan -zen, zu analysieren. Sie könnendesweiteren auch zur Aufreini -gung von Sub stanzen nach ei nerTren nung oder zur Pro ben vor -bereitung ge nutzt werden.

• GC-MS kombiniert die Trenn -stärke eines GC mit der Nach -weisstärke der Massenspektro -

metrie, um innerhalb einer Pro -be un terschiedliche Verbindun -gen zu identifizieren. Bei spiel:Schnelles Screening von Pesti -zid rückständen in Nahrungs -mitteln unter Verwendung der„fast“ GC-MS/MS.

• LC-MS verbindet sehr ho heEm pfindlichkeit mit ho her Se -lekti vität. Sie trennt, detektiertund identifiziert Chemikalienspezieller Mas sen in Ge gen wartanderer Chemi kalien (zum Bei -spiel komplexe Mischungen). Sie ist weit verbreitet in derNah rungs mit telsicherheit. Bei -spiel: Pestizidrückstands analysein Lebensmit telproben mit Hilfe eines Triple Quadru pol-UHPLC-MS/MS.

Spektroskopie

• Die Atomabsorptionsspektros -kopie (AAS) oder die optischeEmissionsspektroskopie mittelsinduktiv gekoppeltem Plasma(ICP-OES) ist eine Methode zurquantitativen Analyse von Ele -


zu diesem Beitrag:

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tionshandbuch:

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BeveragesAgriculture

mentkonzentrationen in Nah - rungsmittelproben und Ge trän -ken. Die AAS erlaubt eine se -quenzielle Element ana lyse, unddie ICP-OES wird zur simul -tanen Analyse von Haupt-,Neben- und Spuren elementen in

Trinkwasser, Mine ralwasser,Wein und anderen Ge tränkeneingesetzt.

• Die energiedispersive Röntgen -fluoreszenzspektrometrie er -laubt eine quantitative Analyseder Elementverteilung in Le -bensmit telproben. Diese Technikerlaubt zerstörungsfreie undschnelle Messungen von Flüssig -keiten und Feststoffen. Sie istbestens geeignet für Analysendes Ele mentbereichs von Natri -um/Kohlenstoff bis zum Uranund deckt damit die Mehrzahlmetallischer Elemente ab.

• Molekülspektroskopie dient derAnalyse von Metallen, Ionen,Farben und Molekülen im ultra-violetten und sichtbaren Bereich

des Lichtspektrums. Die Bestim -mung der Weinfarbe und dieQualitätskontrolle von Wein -flaschen mit Hilfe eines UV-VIS-NIR-Spektrophotometers sindtypische Anwendungen in derNahrungsmittel- und Lebens -mittelverpackungsindu strie.

• Fourier-Transformation-Infra -rotspektrometer (FTIR) wird für die Quantifizierung und dieIdentifikation von Substanzenim nahen bis fernen Infrarot -bereich eingesetzt. Beispiels -weise lassen sich aus PET gefer-tigte Teebeutel mit Hilfe derEinfach-Reflexion-ATR in Ver - bindung mit Infrarotspektro -metrie identifizieren.

Summenparameter

• Der TOC-Analysator bestimmtorganische Verbindungen alsSum menparameter in verschie-denen Matrizes, insbesondere in allen Was sersorten. In derNah rungsmittel- und Geträn ke -indu strie wird Was ser als Lö -sungs mit tel, als Produkt oder alsSpül lö sung eingesetzt.

Materialprüfung und Kontrolle

• Neben dem Lebensmit tel ge -schmack beeinflusst auch dieKonsistenz wie Knusprigkeit,Klebrig keit, Gefühl auf Zähnenund Zunge die Wahrneh mungvon Nahrungs mit teln. Shimadzubietet Komplettlösungen inklu-sive Soft- und Hardware, um diephysikalischen Eigenschaftenvon Nah rungsmitteln zu prüfen.

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APPLIKATION


A lltagsprodukte aus der in -dustriellen Fertigung, aberauch Naturlebensmittel ha -

ben eines gemeinsam: ihr Erschei -nungsbild und dessen Reprodu -zier barkeit ist für ihren Verkaufsehr bedeutend. Das betrifft bei-spielsweise Äpfel und Birnen undderen Verpackung genauso wie dieFarbe von Getränken oder Beklei -

dungsstücken. In allen Fällen istder Konsument so konditioniert,dass bei abweichender Farbe et -was als nicht in Ordnung angese-hen wird. Viele Produkte des täg-lichen Lebens werden daher aufihre Far be kontrolliert.

Wie jeder weiß, ist die Farberken -nung eine subjektive Wahrneh -

mung. Nicht für jeden ist rotgleich rot und blau gleich blau.Um Farben in den Produktionenautomatisieren zu können, gibt esMessgeräte und physikalische Ta -bellen, die die Farben definieren.

Die Farbbestimmung ist normiertmit festen Tabellenwerten. DieFarbigkeit wird hierzu in dreiHauptfarben eingeteilt, bekanntals RGB-Farben, die den Anteil an rot, blau und grün in der Farb -mischung wiedergeben. Zieht manzur Beurteilung der spektralen Ei -genschaft der Farbe das menschli-che Farbempfinden hinzu, sospricht man von den Tristimulus-Werten (XYZ) nach CIE [1].

Das Farbempfinden hängt zudemvon der Beleuchtungsquelle unddem Betrachtungswinkel ab. Jenach Herkunft des Lichtes kön-nen Helligkeit, Gelb-Farbigkeit,und andere Eigenschaften be -stimmt werden.

Spektroskopie undBüroklammern

Farbe ist eine Domäne der UV-Vis-Spektroskopie. Mit der Gerä -

Modenschau der Büro -klammernFarbkontrolle bei der Produktion beschichteterMetallbüroklammern

Abbildung 1: Büroklammern unterschied-

lichster Farbe

Abbildung 2: Detailaufnahme einer einge-

spannten gelben Büroklammer mit Sicht auf

das 3 x 3 mm Messfenster

Tabelle 1: Büroklammern mit einem Durchmesser von 1,25 mm und ihre Farben, sowie die

Zuordnung der Linienfarben in Abbildung 4

Schwarz (komplette Farb-absorption)

Farbe BüroklammerLinienfarbe des

UV-VIS-Spektrums

Neutral (blanker Draht, 1 mm ø)

Weiß (keine Farbabsorption)

BraunGrünGelbRotBlauPink

Schwarz

Dunkelgrau

Dunkelviolett

BraunGrünGelbRotBlauPink

für eine Qualitäts kontrolle exaktbestimmt werden. Mit dem Wis -sen ist es einfach, bei der Produkt -herstel lung alles, von dem einge-färbten Ausgangsmaterial bis hinzum fertigen Produkt, zu kontrol-lieren und die Parameter einerProduk tion zu beeinflussen.

Literatur:[1] Colorimetry – Part 1: CIE standard colori-

metric observers (ISO 11664-1:2007);

German version EN ISO 11664-1:2011

APPLIKATION


tetechnik kann der sichtbare Be -reich, mit dem der Mensch dieFarbe wahrnimmt, simuliert wer-den, Materialien vermessen unddie erhaltenen Spektren analysiertund zugeordnet werden. Die UV-Vis-Analyse ist bekannt für dieUntersuchung von Flüssigkeiten,Gläsern und Folien. Wobei dieGröße der Probe von der Stan -dardflüssigküvette mit einer Flä -che von zum Beispiel 1 x 4,5 cmbis hin zu Flächen von mehrerenZen timetern sein kann. In der hierge zeigten Applikation liegt der Fo -kus auf kleiner Größe. Von In ter -esse ist die Farbe eines beschichte-ten Drahtes, der einen Durchmes -ser von ca. einem Millimeter auf-weist.

Als einfaches Beispiel für diesesMaterial wurden bunte Büroklam -mern ausgesucht. Die mit farbi-gem Polymer ummantelten Drähtehaben einen Durchmesser von ca.1,25 mm. In Abbildung 1 sind dieBüroklammern dargestellt.

Probenvorbereitung

Für die Messungen wurde einMikroprobenhalter eingesetzt.Dieser Halter verfügt über ein

Messfen ster von 3 x 3 mm. DieProbe wird in diesem Halter zwi-schen zwei Platten fixiert. In Ab -bil dung 2 ist zur Veranschauli -chung ein gelber Draht im Mikro -pro benhalter eingespannt worden,in Abbildung 3 eine weiße Bü ro -klam mer. Dieser Halter wird aneiner Inte grationskugel (Ulbricht -kugel) befestigt und mit UV-VisStrah lung direkt bestrahlt. Eswurden neun verschiedene Farb -proben (Tabelle 1) ausgesucht, in -klusive schwarz, weiß und unbe-schichtet.

Wie in Abbildung 4 gezeigt, wur-den die UV-Vis-Spektren der Bü -

roklammerfarben gemessen. DieFarbenlinien der Spektren sindden Farben der Klammern nach-empfunden. In der Tabelle 1 sinddie Farben aufgeschlüsselt.

Bei der Normfarbwertbestim -mung wurden die nicht beschich-tete, schwarze und weiße Büro -klammer aus der Berechnung derFarbwerte herausgenommen, da sie nach der Physik und demEr gebnis der Spektren keineAbsorp tion durch Farbe auf-weisen. Die anderen Büro -klammern lassen sichbestimmen undsind in Tabelle2 erfasst.

Diedomi-nanteWellenlängegibt die visuellenFarben wieder. Dergrüne Draht nimmt Strah -lung bei 536 nm auf, dies ent-spricht der Farbe Grün. Die pink-farbene Büroklammer ist mit ei -nem Stern chen ausgewiesen. DieFarbab sorption dieser Probe liegtim ex tremen Violett- und Rot-Bereich auch „purple boundary“(Pur pur linie) genannt. Da in die-sem Be reich die Farbdiagramme„Horse shoe“ keine analytischeWellen länge zuordnen können,wird die in dem Diagramm gegen-überliegende (komplementäre)Farbe zu gewiesen. In diesem Bei -spiel ist es die Wellenlänge bei486,6 nm, dies entspricht einerbläulich-grünen Farbe.

Tabelle 2: Farbanalyse mit den Spektren der Büroklammern unter Einsatz der Farbtabellen nach CIE [1]

BlauBraunGrünPinkGelbRot

123456

2,882,572,856,494,992,42

3,212,533,586,105,192,36

5,982,423,026,782,522,61

0,23880,34120,30180,33490,39300,3281

0,26610,33690,37870,31510,40830,3192

475,1581,2536,0

*486,6571,5617,8

CLIP_BlauCLIP_BraunCLIP_GrünCLIP_PinkCLIP_GelbCLIP_Rot

Beleuchtung: CStandard Tageslicht

Beobachter:10 Grad

Farbskalen Tristimulus-Werte FarbigkeitDominante Wellen-

länge [nm]

VisuelleFarbe

Probe X Y Z X Y dWL File Name

300,000,146

5.000

10.000

15.000

17.440

400,00 500,00 600,00 700,00 800,00

nm.

R%

Abbildung 4: UV-VIS-Reflexionsspektren von einfarbigen Büroklammern, wobei die

Zuordnung der Linienfarben des Spektrums in Tabelle 1 durchgeführt wurde

Ergebnis

Die Leistungsfähigkeit der UV-Vis-Spektroskopie endet nicht beiFlüssigkeiten. Proben in einer Di -mension von drei Millimetern imDurchmesser lassen sich einfachund schnell analysieren, ohne dieProbe zu zerstören. Die Farbendes eingesetzten Materials können

Abbildung 3: Mikropro benhalter mit einer

eingespannten weißen Büroklammer

APPLIKATION

18

Kontaminierte Kunststoffe beiKüchenutensilien?Nachweis WEEE-relevanter Substanzen in Kunststoffen

D as Aufkommen an Kunst -stoffabfällen weltweitnimmt stetig zu, auch weil

sich die Lebensdauer vieler techni-scher Verbraucherprodukte ver-

ihnen anzunehmen ist, dass sie mitgrößerer Wahrscheinlichkeit mitrecycelten Polymeren kontami-niert sind. Eine Schmelze vonrecyceltem Polymer-Material ge -

mischt mit neuen Rohstoffen siehtnicht attraktiv aus; aber durch Ver -wendung schwarzer Pigmentewird die Farbe vereinheitlicht undsorgt schlussendlich für ein an -sprechendes Erscheinungsbild.

Alle zehn schwarzen Polymer-FCAs wurden zwischen 2012 und

Bei diesen migrierenden, nicht-flüchtigen Verbindungen kann essich um Monomere, Ausgangs -materialien, Oligomere, Farbstof -fe, Additive oder Oberflächen-

SHIMADZU NEWS 3/2015

ad ditive handeln, die Grundbe -stand teile polymerer FCA sind.Sobald sie in die Nahrung gelan-gen, be wirken sie eine nicht ak -zeptable Veränderung. Das Regel -werk um fasst auch die sogenannte„Posi tivliste“ von zulässigen Mo -nome ren, von anderen Ausgangs -ver bin dungen, Makromolekülen,Additi ven und Polymer-Zusätzen[2, 3] (Europäische Kommission).Die Positivliste wird laufend er -weitert sobald neue toxikologischeDaten von Chemikalien erhaltenwerden.

Alle dort aufgelisteten Chemikali -en wurden durch die EuropäischeBehörde für Lebensmittelsicher -heit (European Food SafetyAuthority = EFSA) individuell aufihre Toxizität und das Migrations -verhalten geprüft. Die Behördedefinierte eine spezifische Grenzefür eine kontrollierte Migrationund Bewertung von FCA.

Untersuchte Proben

Insgesamt wurden zehn Polymer-FCAs analysiert – ausschließlichschwarz gefärbte Artikel, da von

kürzt. Deswegen wird das Recyc -ling von Polymer- und Plastikmüllimmer wichtiger. Abhängig vonder späteren Verwendung derKunststoffe muss dieser Prozessreglementiert und sicher sein, da -mit gefährliche Stoffe oder Mate -ri alien weder Umwelt noch Men -schen schädigen können. Deshalbwerden Polymere bzw. Kunststof -fe, die mit Lebensmitteln in Kon -takt kommen (Food Contact Arti -cles = FCAs) auf besondere Artbehandelt.

Kunststoffhaltige FCAs sind in -nerhalb der Europäischen Uniondurch die EU-Verordnung 10/2011[1] (Europäische Kommission)reglementiert. Diese beschreibteinen Gesamtmigrationstest mitHilfe definierter Lebensmittel -simulanzien, wobei der Anteilnichtflüchtiger, freigesetzter Sub -stanzen von einem Material odervon FCAs gemessen wird. BeiVerwendung von Olivenöl bewer-tet ein Gesamtmigrationstest dieFCA-Inertheit, wobei als maximalerlaubte Grenze nicht mehr als 10 mg der Bestandteile pro 1 dm2

freigesetzt werden dürfen.

2013 per Zufall von verschiedenenLieferanten in ganz Europa erwor -ben. Bei drei Proben aus dieserrecht kleinen Probengruppe han-delte es sich um typische Küchen -

utensilien, während sieben Probenals Deckelverschlüsse für Heiß -getränke (Abbildung 2) Ver wen -dung fanden. Sie wurden aus zweiGründen ausgewählt:• sie kommen in direkten Kontakt

mit dem Mund• ihre Verwendung für Heiß -

geträn ke lässt eine höhere Rateder Migration von Kontami nan -ten in das Getränk erwarten.

Bromierte Flammschutzmittel in FCAs?

Da bromierte Flammschutzmittel(brominated flame retardants =

Abbildung 1: Kombinierte Analysetechniken für die Analyse von verschiedenen Schadstoffarten in Kunststoffen: XRF, GC-MS, ICP-OES, FTIR

Abbildung 2: Elektronikabfall in Lebensmittel -

kontaktmaterialien wie Thermobechern?

EDX-7000 GCMS-QP2010-Baureihe ICPE-9800-Baureihe IRTracer-100


APPLIKATION

BFRs) bisher in der Positivlistefehlen, sind sie in Europa als Aus -gangsmaterialien zur Herstellungvon FCAs nicht erlaubt. Anderer -seits sind BFRs oft in technischenProdukten enthalten, um die Ent -flammbarkeit zu mindern. Willman herausfinden, ob Abfall vonelektrischen oder elektronischenGeräten (WEEE) als Rohmaterialfür polymere FCAs zum Einsatzkommt, sind BFRs in Endproduk -ten ein erster Hinweis.

Röntgenfluoreszenzspektroskopie(mit EDX-7000) wurde eingesetzt,um die Polymer-Proben auf Brom

(Br) zu überprüfen. Dieses Spek -tralverfahren erweist sich als sehreffektiv und erlaubt es, schnellviele Prüfpunkte an einer Probezerstörungsfrei ohne zeitaufwen-dige Vorbehandlung zu untersu-chen. Proben mit einer gesamtele-mentaren Br-Konzentration vonmehr als 40 mg/kg wurden als Br-positiv eingestuft und könntendaher BFRs enthalten.

Ergänzend zur XRF-Analyse wur -den BFRs durch Thermodesorp -tions-GC-MS (PY-2020iD, Fron -tier Laboratories, angekoppelt an ein GCMS-QP2010 vonShimadzu) nachgewiesen, ummehr über die spezifische BFR-Art zu erfahren und sicherzustel-len, dass das durch XRF identifi-zierte Br mit BFRs in Beziehungsteht. Thermodesorption ist eineProbenzufuhrtechnik, die Hitzeeinsetzt, um Zusätze aus einer Po -lymermatrix oder aus einem Pro -benextrakt zu verdampfen. In die-sem Falle wurden Extrakte vonausgewählten Polymer-Proben(24-h statische Migration in To -luol) als Probe verwendet. Toluolist ein bevorzugtes Extraktions-

beziehungsweise Lösungsmittel,in dem die meisten der kommer-ziell verfügbaren BFRs gut löslichsind.

Die Ergebnisse der Br-Analysesind in Tabelle 1 zusammengefasst(Ausschnitt). Von den zehn ausge-wählten Proben enthielten siebenProben BFRs. Der höchste Br-Gehalt wurde in einer PBT-(Poly -butylen-Terephthalat-)Probe mit5.975 mg/kg Br aus TBBPA (Te -trabrombisphenol A) und DBDPE(Decabromdiphenylethan) gefun-den, wohingegen das niedrigstenachweisbare Br-Niveau in einer

PP/PE-(Polypropylen/Poly ethy -len-)Probe gefunden wurde, die 57 mg/kg Br aus TBBPA unddecaBDE (Decabromdiphenyl -ether) enthielt. Bei den sieben Br-positiven Proben mit einemBr-Gehalt über 40 mg/kg wurdeTBBPA in allen Proben als dashäufigste BFR nachgewiesen.Interessant war die Tatsache, dasskeine RoHS-regulierten BFRs [4]nachgewiesen wurden.

Bei den in diesem Fall gefundenenBFRs handelte es sich definitivnur um Verunreinigungen. Dasbenötigte Level, um Schwerent -flammbarkeit zu erreichen, be -ginnt bei etwa 0,8 Gewichts-%und geht hinauf bis schätzungs-weise 8 Gewichts-%. Daher sinddie gefundenen Br-Niveaus ziem-lich überraschend, denn alle sindzu niedrig, um eine ausreichendeSchwerentflammbarkeit hervorzu-rufen (< 0,6 Gewichts-%).

Welche Arten von Polymerensind gebräuchlich?

Zur Identifikation der Polymer -ma trix wurde eine ATR-FTIR-

1

2

5

10

4-ethenyl-cyclohexene; styrene; α-methylstyrene; Benzoic acid

1,4-butadiene; 4-ethenyl-cyclohexene; styrene; α-methylstyrene

Methylmethacrylate; Benzoic acid

Methylmethacrylate; styrene; α-methylstyrene

Proben-Nr.

Eier-Schneider

Elektrische Pfanne

Abnehmbarer Deckel (Thermobecher)

Schraubverschluss (Thermobecher)

Probe

Schwarz

Schwarz

Schwarz

Schwarz

Farbe

PP/PE

PBT

ABS

PP/PE

Haupt-Polymer

Detektierte Monomere(Pyrolyse GC-MS)

HIPS/PBT or PET

HIPS or ABS or SAN

PMMA/PBT or PET

PMMA/ PS orPBT or PET

MakromolekulareKontamination a

57

5975

504

n.d.

Br Gehalt b

(mg kg -1)

TBBPA, decaBDE

TBBPA, DBDPE

TBBPA, decaBDE

n.d.

Detektierte BFRs c

Tabelle 1: Probenliste (Ausschnitt) mit Probenbeschreibung und Ergebnissen, die makromolekulare Schadstoffe, Br-Gehalt und BFR-Nachweis zeigen

Anmerkungen: aDas Hauptpolymer und mögliche Polymer-Verunreinigungen wurden auf Basis von FTIR-Spektren in Kombination mit Pyrolyse-GC-MS Daten identifiziert · bGemessen mit XRF;

n.d. steht für “nicht detektiert”, wobei eine Nachweisgrenze von 40 mg kg-1 zu berücksichtigen ist · cGemessen durch Thermodesorptions-GC-MS.

Analyse mit einem IRTracer-100durchgeführt. Das Gerät ist miteinem Einzelreflexionsdiamant-ATR-Kristall ausgestattet.

Alle Spektren wurden mit Stan -dard spektren aus Datenbankenverglichen, die kommerziell zurVerfü gung stehen, zum BeispielRoHS, ATR-Polymer2, IRs Poly -mer2 und T-Polymer2. Sie alle lau-fen unter der LabSolutions IR-Software in Kombination mithausinternen Bibliotheken. ZumNachweis des Hauptpolymers be -trug die Übereinstimmung mit denBibliotheken 90 % oder mehr.

weiteren Beweis zu finden, ob imVerlauf des RecyclingprozessesAbfall aus elektrischen und elek-tronischen Geräten (WEEE) ver-wendet wurde.

Kontamination durch Elemente

Antimon (Sb) gilt eindeutig alsSchlüsselelement in elektronischenGegenständen, wobei es im All -gemeinen den Polymeren alsSb2O3 zugesetzt wird, was zusam-men mit Halogen-enthaltendenFRs (Flame Retardents, Flamm -schutzmitteln) ein �

Vergleichbar der XRF-Analyse istauch die ATR-FTIR-Technik zer-störungsfrei, und Proben lassensich anschließend einlagern oderfür weitere Analysen nutzen. Umdie FTIR-Ergebnisse zusätzlich zuuntermauern, welche die Haupt -polymere betreffen, erlaubt diePyrolysetechnik einen Einblick indie makromolekularen Konta mi -nanten als ein zusätzlicher Hin -weis für Reinheit und Verunrei ni -gung der Materialien, aus denendie polymeren FCAs bestehen.Die Analyse mittels ATR-FTIRzusammen mit der Pyrolyse-GC-MS ist ein leistungsfähiges Werk -zeug für den Überblick über dieZusammensetzung der Polymer -matrix.

Der Einsatz von recycelten Poly -meren wurde wieder bestätigt, daeine makromolekulare Verunrei ni -gung in allen Proben vorhandenwar, was darauf hindeutet, dasskeine von ihnen aus reinem Mate -rial bestand (Tabelle 1, Ausschnitt).Deswegen wurden weitere Analy -setechniken herangezogen. Zielwar es, neben der Tatsache, dassBFRs vorhanden waren, einen

IMPRESSUM

Shimadzu NEWS, Kundenzeitschrift der Shimadzu Europa GmbH, Duisburg

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RedaktionUta SteegerTelefon: +49 (0)203 76 87-410 Ralf Weber, Tobias Ohme

Gestaltung und Produktionm/e brand communication GmbH GWADüsseldorf

Auflage Deutsch: 5.620 · Englisch: 6.930

©CopyrightShimadzu Europa GmbH, Duisburg, Oktober 2015. Nachdruck, auch auszugs -weise, nur mit Geneh migung der Redaktion gestattet.

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hochwirksames FR-System(Flammhemmung) er gibt. Darüberhinaus wurden in teressierendeElemente nicht-seltener Erden(non-REEs) betrachtet: As, Be,Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Ni, Pb, Sbund Zn. All diese Ele mente findensich in elektrischen oder elektro-nischen Geräten.

Mes sungen von ausgewähltenElemen ten seltener Erden (REEs)wie Ce, Dy, Er, La, Nd, Pr und Ywurden ebenfalls durchgeführt.Die Kri terien für die Auswahl die-ser REEs richten sich nach ihrerMen ge in WEEE und der indu-striellen Nachfrage, basierend aufverfügbarer Literatur.

Alle Messungen wurden mit si -multaner ICP-OES (ICPE-9820)durchgeführt, nachdem alle Pro -ben in der Mikrowelle aufgeschlos -sen wurden. Der Einsatz der si -multanen ICPE-9820 bietet zweiVorteile:

• das Analyseplasma lässt sichaxial und radial beobachten

• alle Elemente werden zur glei-chen Zeit gemessen.

Beide Plasmabeobachtungen las-sen sich in einer einzigen Methodekombinieren, was bedeutet, dassSpuren mit Hilfe einer realen axia-len Perspektive gemessen werdenkönnen. Für die gleiche Probekönnen Hauptelemente mit Hilfeeiner realen radialen Perspektivegemessen werden, was eine starkeErweiterung des dynamischenBereichs zur Folge hat.

Um die Empfindlichkeit speziellfür die toxischen Elemente Hgund As zu steigern, wurde auchdie Hydridtechnik eingesetzt.

Ergebnisse

In vier von sieben Fällen war dieSb-Konzentration in BFRs-positi-ven FCAs höher, was für den Ein -satz von Sb2O3 als Beistoff mithalogenierten FRs spricht.

In allen Fällen eines Br-Nachwei -ses mit erhöhten Konzentrationen(> 200 mg/kg Br), wurde auch Sbdetektiert (Tabelle 2). Beispiels -weise enthielt Probe 2, eine PBT-Probe, 5.975 mg/kg Br in Verbin -dung mit einer Sb-Konzentrationvon 504 mg/kg.

mit WEEE als eine vermutlicheQuelle für das Rohmaterial hin-weist.

Die Ergebnisse der Ele ment analy -se bestätigen diese An nahme. So -gar teure Bestandteile wie REEs,die keinen funktionellen Nutzenin den verwendeten Polymerenbesitzen, waren in den Probenvorhanden, zum Bei spiel in demVerschlussdeckel von Thermobe -chern.

Durch Kombination analytischerGeräte der GCMS-QP2010-Serie,IRTracer-100, EDX-7000 und derICPE-9800-Baureihe lassen sichzahlreiche Informationen aus ei -ner einzigen Probe gewinnen. DieErgebnisse machen klar, dass Ma -terialien strenger reglementiertwerden müssen, um Gefahrstoffezu verhindern sowie Umwelt undMenschen zu schützen.

AutorenFranky Puype und Jirí Samsonek, ITC,

Tschechische Republik

Für Sie gelesenFranky Puype, Jirí Samsonek, Jan Knoop,

Marion Egelkraut-Holtus & Markus Ortlieb

(2015) “Evidence of waste electrical and elec-

tronic equipment (WEEE) relevant substances

in polymeric food-contact articles sold in the

European market”, Food Additives & Con -

taminants: Part A, 32:3, 410 - 426

Literatur[1] Regulation (EC) No. 10/2011 of

14 January 2011

Das Vorhandensein von Sb in PBToder PET lässt sich rechtfertigen,da Sb2O3 gewöhnlich als Kataly -sator in derartigen Matrizes einge -setzt wird. Allerdings ist das ge -meinsame Vorkommen von Sbund Br in PBT- oder PET-Anwen -dungen nicht üblich, es sei denn,für den Flammschutz.

In den meisten BFR-positivenProben waren typische, in elek-tronischen Geräten verwendeteEle mente wie Eisen und die aus-gewählten Schwermetalle (As, Cd,Cr, Cu, Fe, Hg, Ni, Pb und Zn)vorhanden, entweder in Spurenoder in erhöhten Konzentratio -nen. Diese Elemente sind in le -bensmittelechten Kunststoffeneigentlich nicht zu erwarten, wer-den aber bei elektrischen undelektronischen Geräten in ver-schiedenster Weise eingesetzt.

Typische, heute in vielen elektro-nischen und elektrischen Einsatz -gebieten gefundene REEs (Ce, Dy,La, Nd, Pr und Y), waren in vierder sieben Br-positiven Probenvorhanden, wohingegen in Br-ne -gativen Proben keine REE-Spurennachweisbar waren.

Schlussfolgerung

Abschließend lässt sich feststellen,dass BFRs in polymeren FCAsvorhanden waren, und diese FCAsenthielten zusätzlich verschiedenemakromolekulare Verunreinigun -gen, was auf Recycling-Material

[2] Directive (EC) No. 1183/2012/EU of

30 November 2012 amending and

correcting Regulation (EU) No 10/2011

[3] Regulation (EC) No. 202/2014 of

3 March 2014 amending European

Commission Regulation (EU) No. 10/2011

[4] European Commission. 2002.

Directive (EC) No. 2002/95/EC on the

restriction of the use of certain hazardous

substances in electrical and electronic

equipment. Off J Eur Union L. 37:19.


zu diesem Beitrag:

http://bit.ly/Food

BeveragesAgriculture

APPLIKATION


As Cd Ce Cr Cu Dy Fe Hg La Nd Ni Pb PrSb Y Zn

Element

4,02,08,9 1937

0,421.2000,142,42,53,0994,5–

2,0100

Probe 1

7,2– a

7,32,4––

590,019

––

1,9––

500–

30

Probe 2

4,05,5–

6,520–

750,81

––

2,426–

110–

38

Probe 5

––––––

4,8–––

0,54––––

25

Probe 10

Tabelle 2: Elementare Probenzusammensetzung (Ausschnitt). Alle Daten in mg/kg.

Anmerkung: a “–”steht für “nicht detektiert” mit einem Wert unterhalb der Nachweisgrenze

für das betreffende Element

http://bit.ly/FoodBeveragesAgriculture


AKTUELLES

»Be a millionaire – Material -prüfung extrem« war derArbeitstitel der HPV Sum -

mer School 2015 Anfang Juli inPots dam, mitten im HistorischenStadt zentrum. 15 Experten fürUltra hoch geschwindigkeits-Expe -rimen te aus Materialprüfung,Material forschung, Werkstoffprüf -technik sowie Mikro-und Nano-Fluid-Systemen nahmen daran teilund nutzen die Gelegenheit zumintensiven Erfahrungsaustausch.Zu leb haften Diskussionen imKreise der Teilnehmerführten be sonders dieexperimentellen The men,etwa die Arbeiten anneuen Ver bundwerk -stoffen wie CFRP (car-bon fibre re in forced pla-stics) an der Univer sitätDort mund, HDPE(High-density polyethy-lene) in der Bundesan -stalt für Materialfor -schung Ber lin so wie dieUntersu chun gen an„Droplets und Micro -bubbles“ an der Univer -sität Twente, Nieder -lande. Diese Fachvor -träge vermittelten einenaktuellen Überblick im

neue HPV-X setzt die Traditionihrer Vorgängerversionen fort,übertrifft sie jedoch in entschei-denden Leistungsdaten. So kanndie HPV-X2 mit einer Geschwin -digkeit von 10 Mio. Bildern proSekunde aufnehmen und hat dabeimit dem neu entwickeltenFTCMOS2-Sensor einen Hochlei -stungs-Chip mit extrem guterEmpfindlichkeit. Dieser Sensorerlaubt speziell in schwierigenBelichtungssituationen eine deut-lich bessere Aufnahmequalität im

Ver gleich zu allen ande-ren Kame ras in dieserLeistungsklasse – natür-lich ohne „Blooming“-Effek te. Ein weiterer Vor -teil ist die Mög lichkeitder Synchronisierungzweier Ka meras, sodassein Hochgeschwindig -keits-Experiment auszwei Blickrichtungen auf-genommen werden kann.

Programmhöhepunkt deszweiten Tages war die Ex -kursion in die Bundes -anstalt für Materialfor -schung und -prüfung(BAM) in Berlin-Steglitz.Hier wurden unter fach-

Bereich der Ultrahoch ge schwin -digkeits-Expe rimen te verschiede-ner Forschungsinsti tute.

Neben den Seminarvorträgen warein weiteres Highlight des erstenTages der experimentelle Teil amNachmittag. In diesem Rahmenstellte der EntwicklungsingenieurNobuyuki Tokuoka aus derShimadzu-Fachabteilung für Ul -trahochgeschwindigkeitskamerasdie neue HPV-X2 Ultrahochge -schwindigkeitskamera vor. Die

kundiger Anleitung weitere Real-Life-Ex peri mente in der Fach -abtei lung 5.2 durchgeführt – unteranderem zum Thema Werk stoff -verhalten bei Hochgeschwin dig -keitsbeanspruchung mit einerKamera der Shimadzu HPV-Serie.

Materialprüfung extrem Experten-Meeting in der HPV Summer School 2015 – Neue Ultrahochgeschwin -dig keits kamera HPV-X2

Abbildung 1: Vortragsveranstaltung Abbildung 2: HPV-X2

Abbildung 4: Hochgeschwindingkeits-

Experiment in der Bundesanstalt für

Materialforschung und -prüfung

Abbildung 3: Bustour „Alter Fritz.“ Das Pro gramm des ersten Tages wurde

abgerundet mit der Schlösserrundfahrt „Alter Fritz” im historischen Bus,

in dem Potsdam, mit seinen berühmten Schlössern und Parks einmal von

einer anderen Seite – mit Charme und Witz, Anekdoten und Geschichten –

vorgestellt wurde.

APPLIKATION


B ier ist das beliebteste alko-holische Getränk in Europaund hat insbesondere in

Deutschland einen sehr hohenStellenwert, aufgrund des Rein -heits gebots von 1516, das als Zu -taten Hopfen, Malz, Hefe undWasser eindeutig definiert. Damitgilt das Reinheitsgebot als das äl -teste heute noch gültige Lebens -mittelgesetz der Welt und Bier,neben Trinkwasser als eines deram besten untersuchten Nah rungs -mittel mit höchsten Ansprüchenhinsichtlich Qualität, Frische,Aussehen und Geschmack.

Die deutsche Brauereiwirtschafthat im Jahr 2014 die Spitzen posi -tion als größter europäischer Bier produzent weiter ausgebaut.Nach dem neuesten „Barth-BerichtHop fen“ [1] belegen die deut-

schätzten Jahresproduktion von492,1 Millionen Hektolitern derweltweit größte Bierhersteller, ge -folgt von den Vereinigten Staatenmit 225,9 Millionen HektoliterAusstoß und Brasilien (140,4 Mill -ionen).

Statistisch liegt der Pro-Kopf-Konsum von Bier in den LändernEuropas im Jahr 2013 bei 68 Li -tern. Die höchsten Pro-Kopf-Ver -bräuche wurden für Tschechien(144 l), Deutschland (107 l) undÖsterreich (106 l) ermittelt [2]. Beidiesem Konsum stellt sich dieFrage: Wie gesund ist Bier wirk-lich?

Die Dosis macht das Gift

Darin sind sich die Experten einig,dass übermäßiger Genuss natür-lich ungesund ist, denn zu vielAlkohol schadet den Gehirn- undLeberzellen, macht abhängig undkann Krebs begünstigen. Ander -erseits ist klar, dass Biergenuss ingeringen Mengen selten gesund-heitsschädlich, sondern der Ge -sundheit durchaus zuträglich seinkann. In Maßen genossen, schütztBier vor Herzinfarkt und Schlag -anfall, Diabetes sowie Nieren stei -nen und verhindert Demenz.

schen Brauer mit einem Bieraus -stoß von 95,6 Millionen Hek to -litern in Europa den ersten Platzvor Russland (81,6), Groß bri tan -nien (41,2), Polen (39,8) und Spa nien (33,5). Mit mehr als 1.300Braustätten dokumentiertDeutschland eine Kernkompetenzin Sachen Bier in Europa.

China Produktionsweltmeister,Tschechien am durstigsten

Während der Bierabsatz 2014 inDeutschland im Vergleich zumVorjahr leicht gestiegen ist, sankdie Weltbierproduktion im ver-gangenen Jahr um 11,8 MillionenHektoliter (-0,6 %) auf insgesamt1,96 Milliarden Hektoliter. Imwelt weiten Vergleich liegtDeutschland auf dem viertenPlatz. China bleibt mit einer ge -

Doch was man unter „geringenMengen“ verstehen darf, ist vonLand zu Land unterschiedlich.Laut der „Welt“ wird zum Beispielin Portugal Männern empfohlen,nicht mehr als 40 Gramm Alkoholpro Tag zu sich zu nehmen – dasentspricht etwa einem Liter Bier.In Deutschland hingegen emp-fiehlt die Bundeszentrale für ge -sundheitliche Aufklärung (BZgA),es bei 20 Gramm am Tag, alsoeinem halben Liter, zu belassen.Für Frauen sollte sogar schonnach einem viertel Liter pro Tag,also etwa 12 Gramm, Schluss sein[3].

Was steckt drin im Bier?

In Deutschland enthält das Biergemäß Reinheitsgebot von 1516die Zutaten Hopfen, Malz, Hefeund Wasser – darüber hinaus allewichtigen B-Vitamine. Reichlichvorhanden sind vor allem die fürden Stoffwechsel wichtigen Vita -mine B2 und B6. Und unbestrittenwirken Bitterstoffe und ätherischeÖle gegen Appetitlosigkeit, Ma -genschwäche und Unruhezustän -de.

Japanische Wissenschaftler wollenin 24 Biersorten Wirkstoffe gefun-

Was steckt drin im deut schen Bier?Das Bier-Reinheitsgebot von 1516

Großbritannien

Türkei 12

29

30

35

40

46

48

49

50

55

56

60

64

66

70

72

72

73

74

75

76

78

79

80

81

83

93

96

106

107

144

Italien

Frankreich

Griechenland

Malta

Spanien

Norwegen

Portugal

Schweden

Zypern

Schweiz

Ungarn

Dänemark

Niederlande

Slowakei

Belgien

Estland

Bulgarien

Slovenien

Kroatien

Lettland

Irland

Finnland

Rumänien

Luxemburg

Litauen

Polen

Österreich

Deutschland

Tschechische Republik

0 30 60 90 120 150

Abbildung 1: Bier-Verbrauch in Europa

Abbildung 2: Nexera XR UHPLC mit Fluoreszenz-Detektor RF-20Axs

APPLIKATION


den haben, die sogenannte hetero-zyklische Amine hemmen unddamit die Entstehung von Krebs.Das haben deutsche Forscher be -stätigt, die den ebenfalls vorkom-menden polyphenolen Flavonoi -den die gleiche Wirkung bei derVorbeugung von Tumoren zu -schreiben, die man schon beimRotwein erkannt hat.

Nicht zuletzt ist Bier harntreibendund die phenolischen Inhaltsstoffeunterstützen das Herz-Kreislauf -system. Darüber hinaus sind fürdie menschliche Ernährung wich-tige Bestandteile wie Mineralstoffeund Spurenelemente (zum BeispielK, Ca, Na, Mg, Fe und Zn) ent-halten. Daneben finden sich aller-dings auch unerwünschte Substan -zen wie Schwermetalle (zum Bei -spiel Cd, Pb, Hg und As).

Das Schwermetall Arsen kannbeim Filtrieren in das Bier gelan-gen und erreicht im EinzelfallKonzentrationen bis zu 24 Mikro -gramm pro Liter, liegt damit deut-lich über dem WHO-Richtwertfür Trinkwasser von zehn Mikro -gramm, der in Deutschland alsGrenzwert gilt. Arsen kann beimFiltrieren aus der als Filterhilfs -stoff verwendeten Kieselgur aus-geschwemmt werden. Es stammtaus den Schalen fossiler Kiesel -algen.

Bei unfiltrierten Bieren, wie zumBeispiel Weißbieren sind die Ar -senkonzen trationen niedriger. DasArsen kann allerdings auch aufnatürliche Weise über das Wasserins Bier geraten. Oft wird deshalbdas Wasser eigens für den Brau -prozess aufbereitet oder aus eige-nen Brunnen gewonnen. DurchAus wahl geeigneter Filterstoffeund ständige Kontrollen sind dieAr sen Kontaminationen in denletzten drei Jahren allerdings rück -läufig [4].

Neben diesen anorganischen Kon -taminationen, finden sich auchnoch unerwünschte Substanzen or -ganischen Ursprungs, die Schim -melpilzgifte sogenannte Mykoto -xine wie z.B. Ochratoxin A (OTA),das von Pilzen der GattungenAspergillus und Peni cillium aufGetreide/Braugerste gebildet wer-den kann und damit ein potenziel-les Konta minations risiko für denbeliebten Gersten saft darstellt.

Analytik

Für die Bestimmung von Ochra -to xin A, ist die Hochleistungsflüs -sigkeits-Chromatographie (HPLC)in Verbindung mit einem Fluo res -zenz-Detektor (FLD) eine oft ver-wendete Methode, die auch in derEuropäischen Norm EN 14133(2009) beschrieben wird. Obwohldie Rohstoffe schon auf ihren Ge -halt an Mykotoxinen un tersuchtwerden müssen, berichten ver-schiedene Studien unabhängigvoneinander über die Belastungvon Bieren mit OTA. Aufgrunddes durchschnittlichen Pro-Kopf-Verbrauchs von über 100 Liternpro Jahr in einigen europäischenLändern ist eine regelmäßigeRück standsanalytik sinnvoll, auchwenn aktuell noch über einenHöchstgehalt für OTA in Bier aufEU-Ebene diskutiert wird.

Die Analyse der Proben wurdemit einer Shimadzu Nexera XRUHPLC durchgeführt, die mitdem Fluoreszenz-Detektor RF-20Axs ausgerüstet war. DieAnregungswellenlänge betrug 335 nm und die Emissionswellen -länge 465 nm; die Detektor-Res -ponse wurde auf 1,5 s und dieSensitivität auf „hoch“ gesetzt.Als Trennsäule wurde eine 100 x 3 mm, 1,8 μm Nucleodur Phenyl-Hexyl-Säule (Macherey Nagel,Düren, Deutschland) verwendet.Das Injektionsvolumen betrug beiallen Messungen 10 μl. Die Fluss -rate der mobilen Phase (isokra-tisch 50/50 % (v/v) deionisiertesWasser + 0,1 % Ameisensäure/Acetonitril (Sigma, Altenkirchen,Deutschland) wurde auf 0,6 ml/min eingestellt. Die Nachweis -grenze (NWG) lag bei < 0,1 ng/mlund die Bestimmungsgrenze (BG)

betrug 0,3 ng/ml bezogen auf dieMesslösung. [5].

Die sequenzielle Bestimmung derElementkonzentrationen erfolgtmit einem Atomabsorptionsspek -tro meter wie zum Beispiel demAA-7000 von Shimadzu in Kom -bination mit einem Graphit rohr -ofen GFA-7000 für die elektro-thermische Atomi sierung und ggf.HVG-1 für die Bestimmung derhydrid-bildenden Elemente.

Für die simultane Multielement -analyse eignet sich ein Atomemis -sionsspektrometer mit induktivgekoppeltem Plasma wie dasICPE-9820 (Abbildung) mit verti-kaler Position der Minitorch und

„dual view“ Plasmabeobachtung(axial und radial). Damit erlaubtdieses Verfahren die Analyse vonProben mit niedrigen Konzentra -tionen von wenigen μg/l (axial)wie Pb, Cd, Mn, Hg, As und Sbund hohen Konzentrationen vonca. 0,5 mg/l bis 150 mg/l (radial)wie Na, K, Ca und Mg in einereinzigen Analysensequenz. DieDurchführung dieses Verfahrenserfolgt gemäß DIN EN ISO 11885

Ag 328.068 (1)

1.00000

Al 394.403 (1)

1.00000

As 228.812 (1)

0.99999

B 208.959 (1)

0.99940

Ba 233.527 (1)

0.99999

Ba 455.403 (1)

0.99999

Bi 223.061 (1)

0.99968

Ca 422.673 (1)

0.99840

Cd 226.502 (1)

0.99999

Co 237.862 (1)

0.99999

Cr 267.716 (1)

0.99999

Cu 224.700 (1)

0.99997

Cu 324.754 (1)

0.99999

Fe 238.204 (1)

1.00000

Ga 417.206 (1)

0.99996

In 303.936 (1)

0.99943

Li 610.364 (1)

0.99999

Mg 383.231 (1)

0.99999

Mg 383.826 (1)

0.99993

Mn 257.610 (1)

0.99996

Ni 231.604 (1)

0.99998

Sr 421.552 (1)

0.99999

Ti 351.924 (1)

0.99965

Zn 213.856 (1)

0.99997

Abbildung 4: In der ICPEsolution-Software können alle Kalibrationen auf einem Blick

überprüft werden

(2009). Die Bierproben wurden 5 min im Ultraschallbad entgastund dann mit Wasser 1 :1 bezie-hungsweise 1 :5 verdünnt. DieKalibration erfolgte gegen wässri-ge Standardlösungen. Abbildung 4zeigt die Kalibra tionskurven für24 Elemente.

Fazit

Bier wird in Deutschland nachdem Reinheitsgebot gebraut.Dennoch kann es Schwermetallewie Arsen und weitere uner-wünschte Substanzen wie Myko -toxine enthalten. Mit empfindli-chen Analysesystemen wie demNexera XR UHPLC mit Fluo res -zenz Detektor RF-20Axs und demsimultanen ICP-OES Spek tro -meter ICP-9820 wird die Qua litätdauerhaft sichergestellt. Bier trin -ker müssen sich auch für dieZukunft keine Sorgen machen ...

Literatur[1] Barth-Bericht Hopfen, 2015, S. 8[2] The Brewers of Europe, 2014, S. 11[3] Die Welt, 10.02.2014,[4] Stern, 2013,

http://www.stern.de/gesundheit/arsen-in-bier-muenchner-forscher-finden-ursache-fuer-giftstoff-3025134.html

[5] Giegold, S. et al., LABO, 2014,www.labo.de/chromatographie/effiziente-schnelle-bestimmung-von-ochratoxin-a-mit-hlpc-fld-schimmel-pilz-in-bier-.html

Abbildung 3: ICPE-9820 simultanes ICP-OES Spektrometer mit „dual view“

APPLIKATION

V erbraucherwünsche undihre Sorge um eine gesundeErnährung bewirken einen

nes der Lieblingsprodukte der eu -ropäischen Verbraucher. Die ho -hen Preise führen dazu, dass eini-

europäischen Ländern ließ das dieImporte von teuren Ölen anstei-gen. Olivenöl extra vergine ist ei -

hohen Verbrauch pflanzlicher Öle,die reich sind an ungesättigtenFett säuren. In zentral- und nord-


Olivenöl extra vergine: Originaloder Fälschung?FTIR-Spektroskopie entlarvt Fälschungen

3.400 3.200 3.000 2.800 2.600 2.400 2.200 2.000 1.800 1.600 1.400 1.200 1.000 800 600 400

cm-1

950 945 940 935 930 925 920 915 910 905 900 895 890 885 880 875 870 865 860 855 850

cm-1

0,014

0,016

0,018

0,020

0,022

0,024

Absorption Absorption

Abbildung 1: FTIR-Spektren von Mais-, Soja-, Sonnenblumenöl und Olivenöl im Bereich

400 - 3.400 cm-1

Abbildung 2: FTIR-Spektren von Mais-, Soja-, Sonnenblumenöl und Olivenöl im Bereich

850 - 950 cm-1

0,980,970,90

ge Produzenten und Händler dasteure Öl durch billigere Öle (Son -nenblumenöl, Sojaöl) teilweiseoder vollständig ersetzen wollen.

Wissenschaftler und Verbrauchersind jedoch an der Echtheit desOlivenöls interessiert, und Fäl -schungen zu ermitteln ist ein stän-diges Anliegen der Aufsichts be -hör den. Viele der offiziellen Ver -fahren um Fälschungen nachzu-weisen, erfordern zeitintensiveLaborarbeit mit mehr als einereinzigen Methode. Die vorliegen-de Studie zeigt eine FTIR-Technikohne Probenaufbereitung, umrasch die Echtheit eines Olivenölszu ermitteln.

Methoden und Materialien

Olivenöl-Mischungen mit Mais-,Soja- und Sonnenblumenöl in un -terschiedlichen Verhältnissen (w/w)wurden mit einem IRAffinity-1SFTIR-Spek trometer und einemEinfach-Reflexion-Diamant ATR-Zusatz als Zubehör gemes-sen. Die gesammelten Daten wur-den nach Durchführung einerATR-Korrektur unter Verwen -dung von 1.000 cm-1 als Referenz -wellenzahl aufgearbeitet. Die Her -

kunft der Ölproben war bekannt,und die Echtheit wurde mit geeig-neten chromatographischen Me -tho den überprüft.

Ergebnisse und Diskussion

Die FTIR-Spektren von Olivenöl,Mais-, Sonnenblumen- und Sojaöl

sind in Abbildung 1 dargestellt.Sie alle sind durch die gleicherma-ßen offensichtlichen Peaks bei 900- 1.400 cm-1, 1.700 - 1.800 cm-1

und 2.800 - 3.100 cm-1 charakteri-siert. Die spektrale Struktur vonSpeiseölen ist hauptsächlich aufdie Lipide in den Fettsäuren zu -rückzuführen. Die Ähnlichkeitder Spektren spiegelt die Ähnlich-keit der chemischen Zusammen -setzung dieser Öle wider. Den -noch offenbart eine detailliertereAnalyse geringe Unterschiede inForm von leichten Bandenver -schiebungen und leichten Unter -schieden in der relativen In tensi -tät.

Bei näherer Betrachtung der FTIR-Spektren dieser Öle sind in Ab bil -dung 2 einige Unterschiede beietwa 900 cm-1 offensichtlich. An -hand der Literatur lässt sich zei-gen, dass die Bande bei ca. 914 cm-1

mit der Deformationsschwingungder =C–O Gruppe außerhalb derEbene in Beziehung steht. Diese

Schwingung erscheint bei trans-Fettsäuren, welche in Olivenölkomplett fehlen, aber in allen raf-finierten Ölen vorhanden sind.Somit lassen sich Fälschungen mitirgendeinem dieser Saatöle durchAbsorptionsmessung bei ca. 914cm-1 bestimmen.

In den FTIR-Spektren von Oli -venöl ist diese Bande am bestenim Bereich von ca. 895 bis 925 cm-1

definiert. Mit diesem korrigiertenBereich zur Bestimmung (dasheißt durch Festlegen der Spek -tralwerte bei 895 und 925 cm-1 alsBasislinienpunkte), werden Effek -te des horizontalen Bandenshifts


APPLIKATION

Abbildung 3a und 3b: FTIR-Spektren im Bereich 850 - 950 cm-1 und Kalibrationskurve

für Mischungen aus Olivenöl mit Maisöl

950 945 940 935 930 925 920 915 910 905 900 895 890 885 880 875 870 865 860 855 850cm-1

0,0130

0,0135

0,0140

0,0145

0,0150

0,0155

0,0160

0,0165

0,0170Absorption

-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22%

0,006

0,008

0,010

0,012

0,014

0,016

0,018

Korrigierte Fläche

Abbildung 4a und 4b: FTIR-Spektren im Bereich 850 - 950 cm-1 und Kalibrationskurve

für Mischungen aus Olivenöl mit Sonnenblumenöl

-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

%

0,007

0,008

0,009

0,010

0,011

0,012

0,013

0,014

0,015

0,016

Korrigierte Fläche

950 945 940 935 930 925 920 915 910 905 900 895 890 885 880 875 870 865 860 855 850

cm-1

0,0130

0,0135

0,0140

0,0145

0,0150

0,0155

0,0160

0,0165

0,0170Absorption

MaisölSonnenblumenölSojaöl

Korrigierte Fläche = 4,741 x 10-4 * (% Verfälschung [w/w]) + 7,435 x 10-3



Verfälschungsmittel Gleichung r2

Tabelle 1: Ergebnisse der linearen Regression für Mischungen aus Olivenöl mit Mais-, Sonnenblumen und Sojaöl

und des vertikalen Basislinien -shifts für unterschiedliche Men -gen verhältnisse von Olivenöl undVerfälschungssubstanz beseitigt.

Tabelle 1 zeigt die erhaltenen Er -gebnisse durch Verwendung ver-schiedener Mischungen (w/w)

�

-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

%

0,008

0,010

0,012

0,014

0,016

Korrigierte Fläche

Abbildung 6: Kalibrationskurve für Mischungen von Olivenöl mit Mais-, Sonnenblumen-

und Sojaöl

APPLIKATION

von Olivenöl mit Mais-, Sonnen -blu men- und Sojaöl. Die relevan-ten Spektren und Eichkurven fürMais-, Sonnenblumen- und Sojaölsind in Abbildung 3, Abbildung 4

zu verwenden. Die Bande bei ca.914 cm-1 ist ein ausgezeichneterZielbereich für diese Bestimmung,da die Daten linear verlaufen undähnliche Ergebnisse für die Oli -venöl-Verfälschung generieren –ungeachtet der verwendeten Ver -fälschungssubstanzen (Mais-, Soja-oder Sonnenblumenöl).

Diese Methode ist für den Verfäl -schungsnachweis bis hinunter zu 3 % geeignet. Für geringere Nach -weisgrenzen könnten die horizon-tal abgeschwächte TotalreflexionHATR oder die klassischen Trans -missionstechniken in Frage kom-men. Beide erfordern mehr Pro -benaufbereitung und auch Lö -sungs mittel. Für anspruchsvolleVerfälschungen sind amtlichechromatographische Technikenoder eigenentwickelte Methoden

und Sonnenblumenöl schnell zubestimmen. Die vorgeschlageneMethode erfordert keine Proben -aufbereitung, und es ist nicht not-wendig, organische Lösungsmittel

beziehungsweise Ab bildung 5 dar-gestellt.

Es ist nicht nur bemerkenswert,dass die Ergebnisse einen linearenVerlauf zeigen, sondern auch, dasssich eine einzige Eichkurve füralle diese Verfälschungen konstru-ieren lässt (Abbildung 6). Die Er -gebnisse sind in Tabelle 2 wieder-gegeben.

Die ermittelten LOD- und LOQ-Werte basierend auf den Reststan -dardabweichungen der Overall-Regressionslinie betrugen 3 % be -ziehungsweise 9 % (w/w).

Schlussfolgerungen

Die FTIR-Spektroskopie liefertein gutes Instrument, um Olivenöl-Verfälschungen mit Mais-, Soja-


Korrigierte Fläche = 4.326 x 10-4 * (% Verfälschung [w/w]) + 7.780 x 10-3 0,92

Gleichung r2

Tabelle 2: Ergebnisse der linearen Regression für Mischungen von Olivenöl mit Mais-,

Sonnenblumen- und Sojaöl

Anwendungshinweis:

SCA_110_017 Jodzahl-

bestimmung mit der

FTIR-ATR-Spektroskopie

950 945 940 935 930 925 920 915 910 905 900 895 890 885 880 875 870 865 860 855 850

cm-1

0,0130

0,0135

0,0140

0,0145

0,0150

0,0155

0,0160

0,0165

0,0170Absorption

-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

%

0,008

0,010

0,012

0,014

0,016

0,018

Korrigierte Fläche

Abbildung 5a und 5b: FTIR-Spektren im Bereich 850 - 950 cm-1 und Kalibrationskurve für Mischungen aus Olivenöl mit Sojaöl

von fachkundigen Vertragslaborsgeeigneter.

AutorenManos Barbounis, Konstantinos Tampouris,

Dimitrios Georgantas, N. Asteriadis S.A.

Literatur[1] Olive oil adulteration sensing by FTIR

and Raman spectroscopy,

G. Giubileo, A. Puiu, S. Botti,

G. Tarquini, and S. Nunziante Cesaro,

ENEA, RT/2015/8/ENEA, ISSN/0393 -3016.

[2] Application of FT-IR spectroscopy to

assess the olive oil adultera tion,

M.-A. Poiana, G. Mousdis,

E. Alexa, D. Moigradean,

M. Negrea, and C. Mateescu, Journal of

Agroalimentary Proces ses and Technolo -

gies, 2012, 18 (4), 277 - 282.

[3] Authentication of extra virgin olive oils by

Fourier-transform infrared spectroscopy,

M.J. Lerma-García, G. Ramis-Ramos,

J.M. Herrero-Martínez and E.F. Simó-

Alfonso, Food Chemistry, 2010, 118,

78 - 83.

[4] The use of FT-IR spectroscopy in the iden-

tification of vegetable oils adulteration,

E. Alexa, A. Dragomirescu, G. Pop, C. Jian,

and D. Dragos,

Journal of Food, Agri culture and Environ -

ment, 2009, 7 (2), 20 -24.


AKTUELLES

E s ist mucksmäuschenstill inder Material-Prüftechnik beiShimadzu, 26 Grundschüler

der Albert-Schweitzer Grund -schu le halten gespannt den Ateman. Endlich ein leises „Knack“,dann durchatmen, überraschteGesichter. So klingt das also, wenndie Prüfmaschine den Schokorie -gel durchbricht. Das Experimentist Teil der Shimadzu SummerSchool, zu der das Unternehmenerstmals Schülerinnen und Schülerder 4. Klasse einer DuisburgerGrundschule eingeladen hat. Hierkönnen die Kinder spielend ler-nen, in welchen Bereichen des täg-lichen Lebens die Analytik undihre Teilbereiche eine Rolle spie-len – ohne dass man es merkt.

Zum Beispiel beim Schokoriegel:Produktspezialist Mirnes Hasan -basic demonstriert in einem Test,wie viel Kraft Zähne und Kieferaufbringen müssen, um ein StückSchokolade durchzubeißen. Dafürspielt zum Beispiel eine Rolle, obes sich um Vollmilch- oder Zart -bitter-Schokolade handelt, je

Tischen und dürfen nun endlichselbst etwas testen. Produktspe -zialistin Dr. Ute Potyka führtkindgerecht in das Thema Flüssig-Chromatographie ein. Mit Rea - genzglas, Filzmalern, Papier strei -fen und Holzstäbchen ausgestat-tet, wird nun gebastelt. In ihremTest beobachten die Kinder, wiesich zwei dünne Farbstriche lang-sam als breite Streifen über dasgesamte Papier ausbreiten. Aus -gelöst wird das spannende Spek -takel durch den punktuellen Kon -takt des Papiers zum Wasser imReagenzglas. Die Faszination istgroß, und auch das Glas desNachbarn wird gespannt beäugt –denn je nach Farbe wandern dieStreifen unterschiedlich schnelldas Papierchen hoch. Am Flip -chart erklärt Dr. Ute Potyka denKindern in wenigen Worten denZusammenhang ihres Experimentsmit der maschinellen Chromato -graphie. Auch wenn der Begriff„Chromatographie“ vielleicht

alles zerstören? Auch LKWs,Flugzeuge oder sogar Titan?“Auch das, natürlich alles zerlegt inprüfbare Einzelteile – die Augenglänzen.

Mit Filzstift und Parfüm derChromatographie auf der Spur

Vom Prüflabor geht es nun in denKonferenzraum. Die Schüler sit-zen „wie die Großen“ an ihren

dunkler desto fester. So stellen dieProdukthersteller sicher, dass sichder Biss in die Lieblingsschoko -lade oder das Eis am Stiel immergleich anfühlt – und anhört. Dennauch das einheitliche Knackge -räusch ist wichtig. Die Jungen derKlasse interessieren sich nebendem Lebensmitteltest aber beson-ders für die härteren Materialien:„Was können die Shimadzu-Maschinen bei ihren Tests denn

Kleine Entdecker im LaborGrundschüler erkunden spielerisch die Welt der Analytik

noch etwas sperrig erscheint – dasPrinzip haben die Kinder verstan-den.

Eine weitere Facette der Chroma -tographie können die Schüler nunim angrenzenden Labor entdeck -en: beim Parfüm-Test. Was Par fü -meure in liebevoller Detailarbeitzu einem Duft zusammenmischen,wird von Shimadzu im GCMS-QP2010 wieder in seineEinzel-Gerüche zerlegt. Ob mandie einzeln im Riech-Test erkennt?Während das Gerät noch automa-tisch die richtige Temperatur ein-stellt, bestaunen die Kinder neu-gierig die riesigen Geräte im La -bor. Dr. Hendrik Schulte erklärtdie Funktionsweise eines Auto -samplers und demonstriert dieSchließkraft des Türchens, hinterdem die Probe analysiert wird.Kein Ruckeln und Zerren kanndiese Tür öffnen. „Nicht mal zehnElefanten?“, fragt ein Schüler in -teressiert. �

AKTUELLES

28

HTC

27.01. - 29.01.2016Gent, Belgienwww.htc-conference.com

Car Symposium

11.01. - 12.02.2016Bochum, Deutschlandwww.car-symposium.de

JEC Composites

08.03. - 10.03.2016Paris, Frankreichwww.jeccomposites.com/events/jec-world-2016

ESAS

31.03. - 02.04.2016Eger, Ungarnwww.esas2016.mke.org.hu

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Shimadzu live

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„Das käme auf einen Versuchan“, überlegt Schulte. Schnellkommen die Kinder je doch zudem Schluss, dass die ja gar nichtalle gleichzeitig ins La bor passen.Der Beweis muss also warten.

Dafür ist das Parfüm nun fertigvorbereitet zum Riech-Test. Aufeinem Höckerchen stehend, stek-ken die Kinder ihre Nase zumSchnüffeln in den „Sniffer.“ Eng -lische Begriffe? Gar kein Pro -blem, schließlich lernen die Schü -ler die se Fremdsprache schon seitder 1. Klasse. Schwieriger dage-gen ist das „Erriechen“ der ein-zelnen Duftstoffe: Karamell, Ka -mille oder doch etwas ganz ande-res? Die Auflösung überrascht,und die Kinder wollen direktnoch einmal riechen – ob man esnun mit dem Wissen besser er -riecht?

Spektroskopie – eintauchen indie bunte Farbwelt des Lichts

Doch auch ohne Produkte zu zer -legen, kann man mit Shimadzu-Geräten ihre Bestandteile bestim-men. Das demonstriert Produkt -spezialist Jan Knoop mit einemgelben Spielzeug-Auto. Währenddie Schüler interessiert die Peaksauf dem Bildschirm beobachten,erklärt Knoop deren Bedeutung:„In diesem alten Spielzeug-Autoist noch Cadmium enthalten. Dasist in euren Spielzeugen heutebestimmt nicht mehr drin – vielzu ungesund.“ Auch wenn denKindern Cadmium kein Begriffist, verstehen sie doch, dass dieMaschine dabei hilft, ihre Spiel -zeuge sicherer zu machen.

Mit diesem Wissen geht es weiterzur letzten Station. Hoch kon-

zentriert basteln die Kinder hierselbst ihr nächstes Testobjekt: die Spektroskopie-Box. Produkt -spe zialistin Marion Egelkraut-Holtus erklärt dazu wie ein Git -ter in der Spektroskopie dasLicht zerlegt. Einmal zusammen-gebaut, sieht man durch einGuckfenster die Zusammenset -zung des Lichts, das am anderenEnde durch einen Schlitz in dieBox fällt. „Ein Re genbogen, vollcool“, ruft ein Mädchen begei-stert in die Runde. Je nach Artder Lichtquelle er blicken die Kin -der unterschiedlich dicke bunteStreifen in der Box. Währendeinige Kinder die Box gar nichtmehr zur Seite legen wollen, be -antworten andere schon eifrig dieFragen im kleinen Abschluss-Quiz. Ein schneller Blick zum

Tischnachbarn bestätigt: Kreuz -chen richtig gesetzt.

Vom kleinen Entdecker zumNachwuchs-Wissenschaftler

Wer so viel lernt, hat Hunger.Zum Abschluss des Tages wartenin der Shimadzu-Kantine bereits

riesengroße Pizzen auf die Kin -der. Während die kleinen Ent -decker ihren Appetit stillen, ziehtUta Steeger, die verantwortlicheKo ordinatorin der SummerSchool, ein positives Fazit: „Ichfreue mich sehr, dass die Kinderso viel Spaß hatten. Das bestärktuns als Unternehmen, Schülernauch zu künftig weiter praktischeEin blicke in die Naturwissen -schaften zu ermöglichen und Be -geisterung für diese Fächer zuwecken.“ Das scheint geklappt zu haben – bevor sich die Nach -wuchs-Wissenschaft ler wieder aufden Heimweg machen, möchteein Mädchen unbedingt noch ihreFrage loswerden: „Wie alt mussman sein, um bei Shimadzu einPraktikum machen zu können?“Für Nach wuchs am DuisburgerStandort dürfte also gesorgt sein.Und auch die Klassenlehrerin istüberzeugt, dass die Kinder vielmitgenommen haben: „Selbstwenn sie vielleicht nicht bei allenVersuchen die Zu sammenhängeverstanden haben, wird es späterim Physik-Unter richt den Mo -ment geben, in dem es Klickmacht – praktisches Wissen wirktnach.“

www.jeccomposites.com/events/jec-world-2016

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USF-2000: Höhere Sicherheit für »Das riecht so schön neu ...€¦ · der Ermüdungsfestigkeit bei 109 Lastwechseln wurden gemäß dem Treppenstufenverfahren (Stair-Case Method)