לזיהוי חנקן חלבונים NH3 - מתאים למגוון תעשיות ואפליקציות: מזון, טבק, בדיקות קרקע וחקלאות, ניטור סביבתי, רפואה, מחקר, אבטחת איכות ועוד.
אנלייזר Kjeldahl מעבדתי הוא מכשיר המשמש לקביעת כמות החנקן הקיימת בדגימה באמצעות תהליך כימי הנקרא שיטת Kjeldahl.ישנה התאמה בין כמות החנקן לתכולת החלבון
ולכן שיטת Kjeldahl היא שיטה מקובלת וסטנדרטית לקביעת תכולת החלבון במגוון רחב של דגימות, כולל מזון, מזון, אדמה ומים.
אנלייזר Kjeldahl מייעל את תהליך קביעת תכולת החנקן בדגימות. האנלייזר מורכב בדרך כלל מיחידת עיכול המחממת את הדגימה עם חומצה גופרתית מרוכזת, יחידת זיקוק המפרידה בין התרכובות המכילות חנקן מהחומצה, ויחידת טיטרציה המודדת את כמות החנקן בתזקיק.
שימושים
השימושים של אנלייזר Kjeldahl כוללים:
בקרת איכות בתעשיית המזון והמזון: נמצא בשימוש רחב בתעשיית המזון לקביעת תכולת החלבון של חומרי גלם ומוצרים מוכנים
בדיקות סביבתיות: ניתן להשתמש במכשיר כדי לקבוע את תכולת החנקן בקרקע ובמים. שימושי לבדיקות וניטור סביבתיות.
מחקר: משמש במעבדה וביישומי מחקר שונים, כגון ניתוח של תרכובות המכילות חנקן בדגימות ביולוגיות.
אם המעבדה מבצעת יותר מכ-20 עד 30 בדיקות חלבון או חנקן ביום, שיטת DUMAS הופכת בדרך כלל לכדאית מבחינה כלכלית, בעיקר בזכות חיסכון משמעותי בזמן עבודה, בכימיקלים ובטיפול בפסולת. במעבדות מזון גדולות, במעבדות זרעים, קרקע וחקלאות, זוהי כיום אחת השיטות המועדפות למדידת חנקן וחישוב חלבון.
מכשיר DUMAS הוא אחד הכלים המרכזיים למדידת חנקן כולל (Total Nitrogen) ולחישוב חלבון גולמי (Crude Protein). בשנים האחרונות הוא מחליף במקרים רבים את שיטת קילדהל (Kjeldahl), בזכות מהירות העבודה, רמת האוטומציה הגבוהה והבטיחות המשופרת למפעיל.
עקרון הפעולה של מכשיר DUMAS (אנלייזר חנקן/חלבון בשיטת דומא)
בתהליך הבדיקה, הדגימה נשקלת ומוכנסת לכבשן בטמפרטורה גבוהה, לרוב כ-950°C ואף יותר, באווירת חמצן. במהלך השריפה, כל החנקן שבדגימה הופך לתחמוצות חנקן (NOx), אשר מחוזרות בהמשך לחנקן מולקולרי (N₂).
לאחר סילוק פחמן דו-חמצני (CO₂), אדי מים וגזים נוספים, נמדדת כמות החנקן באמצעות גלאי מוליכות תרמית (TCD). מתוך ערך החנקן הכולל ניתן לחשב את תכולת החלבון הגולמי באמצעות מקדם המרה מתאים, לרוב 6.25.
מה המכשיר מודד?
מכשיר DUMAS מודד בעיקר:
חנקן כולל (Total Nitrogen)
חלבון גולמי (Crude Protein), באמצעות מקדם המרה
במכשירי CHNS ניתן למדוד גם יסודות נוספים, כגון:
פחמן (Carbon)
מימן (Hydrogen)
גופרית (Sulfur)
שימושים בתעשיית המזון
שיטת DUMAS נפוצה מאוד בבקרת איכות, בפיתוח מוצרים ובסימון תזונתי. בין היישומים המרכזיים:
חלב ומוצרי חלב
בשר ומוצרי בשר
דגנים, קמח ומוצרי מאפה
מזון צמחי וחלבונים אלטרנטיביים
מזון לבעלי חיים
בקרת איכות וסימון ערכים תזונתיים
שימושים בקרקע וחקלאות
בתחום הקרקע והחקלאות, מכשירי DUMAS משמשים למדידת חנקן כולל ולמחקר אגרונומי. בין השימושים הנפוצים:
קביעת חנקן כולל בקרקע
הערכת פוריות קרקע
בדיקת קומפוסט ובוצות
בדיקת דשנים אורגניים
בדיקת רקמות צמח ועלים
מחקרים בתחום הזנת הצמח והקרקע
שימושים במים וסביבה
בדרך כלל לא מודדים מים ישירות במכשיר DUMAS, אלא דגימות מוצקות או מרוכזות שמקורן במערכות מים וסביבה, כגון:
משקעים מסוננים ממים
בוצות שפכים
חומר אורגני מרוכז
ביומסה מיקרוביאלית
פילטרים שנאספו ממערכות ניטור סביבתי
יתרונות DUMAS לעומת קילדהל
לשיטת DUMAS מספר יתרונות משמעותיים בהשוואה לשיטת קילדהל:
קבלת תוצאה בתוך כ-3 עד 5 דקות, לעומת שעה ויותר בשיטות מסורתיות
תפוקה גבוהה של עשרות ואף מאות דגימות ביום
תהליך אוטומטי כמעט לחלוטין
הפחתה משמעותית בעבודה ידנית
ללא שימוש בחומצה גופרתית
ללא יצירת פסולת כימית מסוכנת
ללא עבודה שוטפת עם חומצות ובסיסים חזקים
בטיחות גבוהה יותר למפעיל ולמעבדה
חסרונות ומגבלות של שיטת DUMAS
לצד היתרונות, חשוב לקחת בחשבון גם מספר מגבלות:
מחיר רכישה גבוה משמעותית בהשוואה למערכות קילדהל
נדרש שימוש בחמצן ובגז נשא, כגון הליום, ארגון או CO₂, בהתאם לדגם המכשיר
השיטה מודדת חנקן כולל ולא חלבון אמיתי
חנקן שאינו חלבוני (NPN) נספר גם הוא כחלק מהחנקן הכולל, בדומה לשיטת קילדהל
לכן, הבחירה במכשיר DUMAS מתאימה במיוחד למעבדות בעלות נפח בדיקות בינוני עד גבוה, שבהן מהירות, תפוקה, בטיחות וחיסכון בזמן עבודה הם שיקולים מרכזיים.