凯氏定氮仪和发展史课件

1、凯氏定氮一个使用了120年的依旧年轻的技术BCHI Labortechnik AGKatharina JehleFlawil, SwitzerlandJuly 05/KJ1China_Kjeldahl Solutions凯氏定氮July 05/KJ1China_Kjeldahl 主题：蛋白的基本概念 凯氏定氮的方法 方法的发展 Bchis 消化单元 Bchis消化单元Kjeldahl法问题解决July 05/KJ2China_Kjeldahl Solutions主题：蛋白的基本概念July 05/KJ2China_Kje蛋白的基本概念Basics ProteinJuly 05/KJ3China

2、_Kjeldahl Solutions蛋白的基本概念Basics ProteinJuly 05/K为什么要分析蛋白?蛋白质是： Basic nutrient基本的营养 Impact on caloric value (17 kJ resp. 4 kcal)热量来源 Parameter for quality (e.g. meat)品质参数 Influence on production process (e.g gelation, extrusion)影响产品的中间处理（例，冻结，压榨） Influence on flavour and colour of food (e.g. baking

3、process bread, roasting process coffee)影响食品的 风味和颜色July 05/KJ4China_Kjeldahl Solutions为什么要分析蛋白? Basic nutrient基本的营养蛋白的基本结构是氨基酸，分子式如下： There are about 200 amino acids found in nature 自然界已发现的大概有200种氨基酸 There are about 20 amino acids in a protein hydrolysate 蛋白水解后大概有20种氨基酸Basics ProteinJuly 05/KJ5China_

4、Kjeldahl Solutions蛋白的基本结构是氨基酸，分子式如下： There are a怎么测定蛋白质？通过检测氮的含量计算蛋白含量The nitrogen content in protein is in a small range (15% - 18%, mean: 16%)蛋白中氮的含量在1518波动，平均16Protein is determined by analysing the nitrogen content and calculating the protein 通过氮含量计算蛋白含量Basics ProteinJuly 05/KJ6China_Kjeldahl So

5、lutions怎么测定蛋白质？The nitrogen content i凯氏定氮概述July 05/KJ7China_Kjeldahl Solutions凯氏定氮概述July 05/KJ7China_Kjeldah谁是凯氏?Johan Kjeldahl 1849 19001849 born in Denmark graduation from university Scientist at Carlsberg Breweries Fermentation studies Development of a method for exact determi- nation of nitrogen

6、 in animal and vegetable material Research on carbohydrates in barley and malt1883 Publication of the Kjeldahl methodJuly 05/KJ8China_Kjeldahl Solutions谁是凯氏?Johan Kjeldahl 1849 190凯氏定氮的原理1. Digestion消化Conversion of Protein-Nitrogen to NH4+ 将蛋白中氮转化为NH4+ 2. Distillation蒸馏分离收集NH3Separation of NH33. Tit

7、ration滴定用酸中和滴定Measure of the Amount of Acid that was neutralised by NH3 July 05/KJ9China_Kjeldahl Solutions凯氏定氮的原理1. 2. 3. July 05/KJ9ChiDigestion消化 (I)BlankSample1.0722 tabs ofCatalystSulphuric acidWeigh sample称重 1 g of dry organic material (homogeneous) 1克干的有机物质（均质）Sample Blank 空白 add everything e

8、xcept sampleAdd reagents加试剂 10 g or 2 tabs of Kjeldahl catalyst mixture 10g 或2片凯氏消化片20ml 硫酸 样品均质，称重后加入试剂July 05/KJ10China_Kjeldahl SolutionsDigestion消化 (I)BlankSample1.07Digestion消化 (II)vapours to ScrubberDigestion digest at 370 C for 90 min or until the mixture is clear (green / blue color) + 30 mi

9、n 370 90 mins 或 消化澄清 后30分钟 Digestion July 05/KJ11China_Kjeldahl SolutionsDigestion消化 (II)vapours to DigDistillation 蒸馏(I)manually or automatedDilution dilute the cooled digestion solution with 50 ml deionised water加入50ml 去离子水稀释Dilution稀释July 05/KJ12China_Kjeldahl SolutionsDistillation 蒸馏(I)manually

10、Distillation蒸馏 (II)Boric acid titration硼酸滴定 add 60 ml of Boric acid 4% 加 460ml 的硼酸 add 2 to 3 drops of indicator according to Sher 加两至3滴的指示剂Back titration反滴定 add 20.0 ml of sulphuric acid standard solution (0.5 N or equivalent)加20ml的硫酸标准液（0.5N) add 2 to 3 drops of indicator according to Sher加2到3滴指示剂

11、Preparation of Receiver 准备接受液July 05/KJ13China_Kjeldahl SolutionsDistillation蒸馏 (II)Boric acid Distillation蒸馏 (III)Sodium hydroxide NaOH add 90 ml of NaOH 32% to the diluted digestion solution加90ml 32的NaOH到溶液中Distillation蒸馏 distill for 4 min.蒸馏4分钟 Neutralisation and DistillationJuly 05/KJ14China_Kje

12、ldahl SolutionsDistillation蒸馏 (III)Sodium hydTitration滴定7.15Boric acid titration 硼酸滴定 titrate the condensate with sulphuric acid standard solution (0.5 N or equivalent) to the end point of pH 4.65 用0.5N的硫酸标准液中和滴定至 终点PH4.65Back titration 反滴定 titrate the condensate with sodium hydroxide standard solut

13、ion (0.5 N or equivalent) 用0.5N的NaOH标准液中和滴定 TitrationJuly 05/KJ15China_Kjeldahl SolutionsTitration滴定7.15Boric acid titrCalculation计算% P =(Consumption-Blank) x 1.4007 x N x PF x 100Sample Size1.4007:1ml 0.1N Volumetric Solution 1.4007mg NN:Normality AcidPF: Protein factor N Protein July 05/KJ16China_

14、Kjeldahl SolutionsCalculation计算% P =(ConsumptioProtein Factors蛋白转换因子Sample typeProtein FactorGelatine5.55Dairy products6.38Meat6.25Fish6.25Nuts, oilseeds5.4Cereals6.25Fruit, Vegetable6.25Corn6.25Eggs6.25July 05/KJ17China_Kjeldahl SolutionsProtein Factors蛋白转换因子Sample ty凯氏定氮法的发展July 05/KJ18China_Kjeld

15、ahl Solutions凯氏定氮法的发展July 05/KJ18China_Kjel最早July 05/KJ19China_Kjeldahl Solutions最早July 05/KJ19China_Kjeldahl Buchi公司开始凯氏分析于：1961开始生产上市凯氏定氮仪市场上第1个带有内置蒸汽发生器的蒸馏仪，大大提高蒸馏效率July 05/KJ20China_Kjeldahl SolutionsBuchi公司开始凯氏分析于：1961July 05/KJ2定氮仪在 Bchi的发展演变July 05/KJ21China_Kjeldahl Solutions定氮仪在 Bchi的发展演变Ju

16、ly 05/KJ21ChiBchi 今日Digestion Units and Scrubber 消化单元和排废装置Distillation Units蒸馏单元July 05/KJ22China_Kjeldahl SolutionsBchi 今日Digestion Units and ScBchis Digestion Units 消化单元July 05/KJ23China_Kjeldahl SolutionsBchis Digestion Units 消化单元Ju消化加热方式Infrared Heating红外加热Block Heating整体铝块加热July 05/KJ24China_Kj

17、eldahl Solutions消化加热方式Infrared HeatingBlock He红外消化炉特点 红外加热，通过辐射方式，非接触式加热 升温速度快（10min预热） 可以升温至650C消化管排废和消化管紧密联接 6 管消化仪(K-424) 或12 管 (K-435) 加热步骤可控，定时器 12 管 (K-435)K-424K-435July 05/KJ25China_Kjeldahl Solutions红外消化炉特点 红外加热，通过辐射方式，非接触式加热 K-4整体铝块加热消化炉的特点K-437K-438 铝块加热 - 接触式加热 可以升温到450C 温度时间可控消化管排废和消化管紧

18、密联接 酸气回收装置可控 20个消化位置 自动提升 (K-438 only) K-438: 程序化 (时间延迟, 升温梯度, 自动停止,)July 05/KJ26China_Kjeldahl Solutions整体铝块加热消化炉的特点K-437K-438 铝块加热JulDigestion红外和整体铝块消化炉的区别 Block铝块 IR红外预热时间 60 min 5 min温控Temperature easy difficultcontrol加热单元最大加热温度 450C 600CJuly 05/KJ27China_Kjeldahl SolutionsDigestion红外和整体铝块消化炉的区别

19、July 05/Digestion 铝块Block 红外IR Water samples + +up to 100 mlLiquid samples + +up to 15 mlDry organic material + +0.2 g to 5 gHumid organic material + +0.2 g to 5 gFoamy samples + +Mineral oil + +Differences IR Block 红外和整体铝块消化炉的区别July 05/KJ28China_Kjeldahl SolutionsDigestion 铝块Block 红外IR如何处理消化过程中的酸雾？

20、Sulphuric acid vapours are corrosive and vitriolic酸雾具有腐蚀性和毒性，解决方法： 1) 消化炉排废装置，标准配置 2) 中和酸雾的废气循环回收装置July 05/KJ29China_Kjeldahl Solutions如何处理消化过程中的酸雾？Sulphuric acid vaScrubber B-414模块化设计, 可达4步高效能泵系统, 34 l/min大的回收试剂腔, 3 l大的气液接触面积, 提高操作性能可加NaOH or 碳酸钠 (最高 NaOH 20% 但推荐浓度 NaOH 10%)可以选择抗酸，提供特殊密封垫（抗酸）吸收步骤使用

21、活性炭吸附July 05/KJ30China_Kjeldahl SolutionsScrubber B-414模块化设计, 可达4步July Step 1 (optional)冷凝 Step 2 (standard)中和Step 3 (standard)吸收Step 4 (optional) 反应Scrubber B-414July 05/KJ31China_Kjeldahl SolutionsStep 1 (optional)Step 2 (stand消化炉特殊附件Suction module for aqueous samples水类样品吸收模块带有冷凝漕的吸收模块，专门处理水类样品，防止

22、交叉污染用于H2O2 消化的吸收模块 (仅适用于 K-424 and K-435) 用于连续添加 H2O2 的漏斗 环保 (不需要催化剂) 更短的消化时间 减少起沫July 05/KJ32China_Kjeldahl Solutions消化炉特殊附件Suction module for aqueReflux module 回流模块(仅适用于 K-424 and K-435)适用于必须在回流状况下才能进行的消化Module for Digestionswhich have to be done underreflux conditionsDigestion Units: Special Acce

23、ssory消化炉特殊附件July 05/KJ33China_Kjeldahl SolutionsReflux module 回流模块适用于必须在回流状况下才COD-Accessory 化学耗氧量附件(仅适用于 K-437 and K-438)Determination of the Chemical Oxygen DemandDigestion Units: Special Accessory消化炉特殊附件July 05/KJ34China_Kjeldahl SolutionsCOD-Accessory 化学耗氧量附件DeterminaBchis Distillation Units 蒸馏单元

24、July 05/KJ35China_Kjeldahl SolutionsBchis Distillation Units 蒸馏单S T E A M最新的蒸馏单元 K-350 and K-355July 05/KJ36China_Kjeldahl SolutionsS T E A M最新的蒸馏单元 K-350 and K-老型号 K-314Basic instrument for Kjeldahl and Nitrogen determinationDisadvantages K-314 no timer old technology price-performance ratioJuly 05

25、/KJ37China_Kjeldahl Solutions老型号 K-314Basic instrument for蒸馏单元 K-350 and K-355总介绍Distillation Unit K-350K-314替代产品Distillation Unit K-355凯氏定氮的延伸产品July 05/KJ38China_Kjeldahl Solutions蒸馏单元 K-350 and K-355总介绍DistilK-350的特点 用于凯氏氮检测的基本型号 定时器 可存储一个方法: 蒸馏时间和试剂量 紧凑设计 安全特点: 消化管在位传感器, 安全门 以及维修门传感器July 05/KJ39C

26、hina_Kjeldahl SolutionsK-350的特点 用于凯氏氮检测的基本型号July 05/KK-355的特点 具有 K-350 全部功能，另加： 蒸汽输出量可调 (30 100 %) 额外配置抗强酸的泵 (用于加强酸和水) 冷凝水控制传感器 可以储存9个程序: 蒸馏时间, 试剂量 和蒸汽输出量不仅适用于凯氏定氮，还适用于更广泛的的应用July 05/KJ40China_Kjeldahl SolutionsK-355的特点 具有 K-350 全部功能，另加：Jul 预算不高 样品数量不多 K-350: 应用于Kjeldahl and DevardaK-350/ K-355的目标客户

27、 K-355: 应用于Kjeldahl, Devarda 和 非凯氏应用在样品准备中需要蒸溜应用的July 05/KJ41China_Kjeldahl Solutions 预算不高K-350/ K-355的目标客户 K-355: 我们的口号 “STEAM”S安全操作T节约时间和成本E高效蒸馏A官方认可的方法M 多用途设计July 05/KJ42China_Kjeldahl Solutions我们的口号 “STEAM”S安全操作T节约时间和成本E蒸馏单元 B-324内置滴定仪连接装置 可以升级为全自动的蒸馏单元电子蒸汽调节内置泵系统用于NaOH, 水 和硼酸的添加消化管自动排空存储20种方法操作

28、简单, LCD 显示July 05/KJ43China_Kjeldahl Solutions蒸馏单元 B-324内置滴定仪连接装置 July 05/KB-324的目标客户想要操作更舒适的想要连接滴定单元的客户应用于Kjeldahl, Devarda 和 steam distillation蒸汽蒸馏的客户July 05/KJ44China_Kjeldahl SolutionsB-324的目标客户想要操作更舒适的July 05/KJ44蒸馏单元 K-370 蒸馏和滴定全部内置于一台仪器 带有彩色显示屏的大控制面板 最新的软件设计，带有 - 方便的数据输入输出功能 - 多任务处理 - 多语言 - 高

29、存贮性能10000数据 - 用户可以自定义方法 紧密，功能型设计 配备 K-371 自动进样器，可以实现自动进样July 05/KJ45China_Kjeldahl Solutions蒸馏单元 K-370 蒸馏和滴定全部内置于一台仪器July 称量:自动样品量输入精确的液体加样器:用于反滴定自动型消化炉 K-438:Control and Documentation of Digestion ProcessPC:数据转移和备份自动进样器:多样品的自动处理打印机:外接 A4 Printer支持 PCL3蒸馏单元 K-370July 05/KJ46China_Kjeldahl Solutions称

30、量:精确的液体加样器:自动型消化炉 K-438:PC:自动自动进样器 K-371 K-437 & K-438的 20 管架子可以 适合自动进样器 特殊架子: 4 管 Express Rack样品通过K-370控制 利用蒸汽实现样品的转移由样品架到蒸馏单元July 05/KJ47China_Kjeldahl Solutions自动进样器 K-371 K-437 & K-438的 20 自动进样器 K-370/371自动进样器K-371蒸馏仪K-370样品转移原理July 05/KJ48China_Kjeldahl Solutions自动进样器 K-370/371自动进样器K-371蒸馏仪K-自动

31、进样器 K-370/371自动进样器K-371蒸馏仪K-370蒸馏过程中蒸汽的走向July 05/KJ49China_Kjeldahl Solutions自动进样器 K-370/371自动进样器K-371蒸馏仪K-自动进样系统 K-370/371回收率 (NH4)H2PO4July 05/KJ50China_Kjeldahl Solutions自动进样系统 K-370/371回收率 (NH4)H2PO4Customers who want maximum comfortCustomers with high sample 通量 ( 15 样品/天)需要标准化处理的客户需要广泛认证的客户K-37

32、0/371的目标客户July 05/KJ51China_Kjeldahl SolutionsCustomers who want maximum K-3Last but not least精确的接口制造用于和排废装置的紧密联接，有效防止烟雾泄漏专业的冷凝装置，避免飞溅和硫酸的过量消耗更宽的直径 48mm= 对起沫样品更有利300 ml的大容量 = 可以消化大量的样品 48 mmGlassblowing one of Bchis Key Competences玻璃吹制Buchi公司核心竞争力之一July 05/KJ52China_Kjeldahl SolutionsLast but not le

33、ast精确的接口制造用于和排Distillation Units: Special Accessory蒸馏单元的专业附件Devarda 防溅保护检测NO2- 和NO3- 必需的附件 (例： 肥料) July 05/KJ53China_Kjeldahl SolutionsDistillation Units: Special AcTrouble Shooting July 05/KJ54China_Kjeldahl SolutionsTrouble Shooting July 05/KJ54C仪器校验方法 Distillation蒸馏标准物质磷酸二氢氨(无水）(NH4)H2PO4 (water free)理论含量: 12.17 % Digestion and Distillation消化和蒸馏标准物质:甘氨酸Glycin (99.7%)理论含量: 18.66 %July 05/KJ55China_Kjeldahl Solutions仪器校验方法 Distillation蒸馏标准物质磷酸二氢Trouble Shooting: 结果太低 Digestion消化过程 时间是否太短? 硫酸量是否太少? 消化温度是否太低? 硫酸比率 : 消化是否混合?Distillation蒸馏N