خاکستر و تست شیمیایی آن

 

تست شیمیایی اندازه‌گیری خاکستر (Ash Content Analysis) یک روش آزمایشگاهی است که برای تعیین مقدار مواد معدنی غیرآلی موجود در یک نمونه آلی، مانند غذاها، خوراک دام، محصولات کشاورزی، مواد دارویی و غیره، استفاده می‌شود. به عبارت دیگر، خاکستر باقی‌مانده پس از سوزاندن کامل یک نمونه آلی است که مواد آلی آن به گاز تبدیل شده و از بین می‌روند. این مواد معدنی عمدتاً شامل اکسیدها، فسفات‌ها، سولفات‌ها، کربنات‌ها و سیلیکات‌های فلزات قلیایی، قلیایی خاکی و فلزات سنگین هستند.

چرا اندازه‌گیری خاکستر مهم است؟

تعیین کیفیت مواد: خاکستر می‌تواند نشان دهنده میزان مواد معدنی موجود در یک محصول باشد که برای ارزیابی کیفیت و ارزش تغذیه‌ای آن مهم است.

کنترل کیفیت: در صنایع غذایی و دارویی، اندازه‌گیری خاکستر به عنوان یک پارامتر کنترل کیفیت برای تضمین انطباق با استانداردها استفاده می‌شود.

تشخیص تقلب: مقادیر غیرطبیعی خاکستر می‌تواند نشان دهنده تقلب یا اضافه کردن مواد غیرمجاز به محصول باشد.

تحقیقات: در تحقیقات علمی، اندازه‌گیری خاکستر برای مطالعه ترکیبات معدنی مواد مختلف و تاثیر آنها بر خواص ماده استفاده می‌شود.

ارزیابی پایداری حرارتی: خاکستر می‌تواند به ارزیابی میزان پایداری حرارتی مواد کمک کند.

روش‌های اندازه‌گیری خاکستر:

روش‌های مختلفی برای اندازه‌گیری خاکستر وجود دارد، اما رایج‌ترین روش‌ها بر اساس احتراق کامل نمونه در کوره با دمای بالا هستند:

روش خاکسترسازی خشک (Dry Ashing):

مراحل:

آماده‌سازی نمونه: نمونه ابتدا آسیاب شده یا به قطعات کوچک تبدیل می‌شود تا سطح تماس آن با هوا افزایش یابد.

وزن کردن نمونه: مقدار مشخصی از نمونه (به عنوان مثال، 1 تا 10 گرم) با دقت وزن می‌شود و در یک ظرف چینی یا پلاتینیوم که از قبل تا وزن ثابت داغ شده است، قرار می‌گیرد.

پیش خاکسترسازی: نمونه را در دمای پایین (حدود 200 تا 300 درجه سانتیگراد) حرارت می‌دهند تا رطوبت و مواد فرار آن خارج شود و نمونه کربنیزه شود.

خاکسترسازی: نمونه را در کوره با دمای بالا (معمولاً 500 تا 600 درجه سانتیگراد) حرارت می‌دهند تا تمام مواد آلی آن بسوزد و به گاز تبدیل شود و خاکستر باقی بماند. این کار تا زمانی ادامه می‌یابد که وزن ظرف و خاکستر ثابت شود.

سرد کردن و وزن کردن: ظرف و خاکستر را از کوره خارج کرده، در دسیکاتور سرد می‌کنند و سپس وزن می‌کنند.

محاسبه: مقدار خاکستر به صورت درصد وزن خاکستر به وزن نمونه اولیه محاسبه می‌شود.

مزایا: ساده، دقیق و قابل استفاده برای بیشتر نمونه ها.

معایب: زمان‌بر، احتمال از دست رفتن مواد فرار در دمای بالا، نیاز به دمای بالای کوره.

روش خاکسترسازی مرطوب (Wet Ashing):

مراحل:

آماده‌سازی نمونه: نمونه با یک اسید قوی (مانند اسید نیتریک یا پرکلریک) و/یا هیدروژن پراکسید مخلوط می‌شود.

هضم نمونه: نمونه در دمای پایین حرارت داده می‌شود تا مواد آلی به تدریج اکسید شده و به گاز تبدیل شوند.

تبخیر اسید: محلول را حرارت داده تا اسید اضافی تبخیر شود.

خاکسترسازی: اگر باقی‌مانده‌ای وجود داشته باشد، آن را در کوره حرارت می‌دهند تا به خاکستر تبدیل شود.

سرد کردن و وزن کردن: ظرف و خاکستر را از کوره خارج کرده، سرد کرده و سپس وزن می‌کنند.

محاسبه: مقدار خاکستر به صورت درصد وزن خاکستر به وزن نمونه اولیه محاسبه می‌شود.

مزایا: سریع‌تر از روش خاکسترسازی خشک، کاهش احتمال از دست رفتن مواد فرار، مناسب برای نمونه‌هایی که خاکسترسازی خشک دشوار است.

معایب: نیاز به مواد شیمیایی خورنده، احتمال خطای بیشتر، مراحل پیچیده‌تر.

محاسبات:

درصد خاکستر به صورت زیر محاسبه می‌شود:

درصد خاکستر = ((وزن خاکستر) / (وزن نمونه خشک اولیه)) * 100

نکات مهم در انجام تست:

دقت در وزن کردن: اندازه‌گیری دقیق وزن نمونه و خاکستر بسیار مهم است.

استفاده از ظروف مناسب: استفاده از ظروف چینی یا پلاتینیومی که در دمای بالا مقاوم باشند، ضروری است.

کنترل دما و زمان: دما و زمان دقیق برای خاکسترسازی باید مطابق با استانداردهای مربوطه رعایت شود.

خاکسترسازی کامل: اطمینان از خاکسترسازی کامل نمونه بسیار مهم است. اگر خاکستر سیاه‌رنگ باشد، نشان می‌دهد که مواد آلی به طور کامل نسوخته‌اند و باید دوباره به کوره بازگردانده شوند.

انجام تست در چند تکرار: برای اطمینان از صحت نتایج، آزمایش باید حداقل دو یا سه بار تکرار شود.

کاربردهای اندازه‌گیری خاکستر:

صنایع غذایی: تعیین کیفیت آرد، غلات، لبنیات، گوشت، محصولات دریایی، میوه‌ها و سبزیجات.

صنایع دارویی: بررسی خلوص مواد اولیه دارویی.

کشاورزی: تعیین کیفیت خاک و کودها.

محیط زیست: بررسی آلودگی مواد مختلف.

مواد شیمیایی: کنترل کیفیت مواد خام و محصولات شیمیایی.

مواد معدنی و زمین شناسی: بررسی ترکیبات معدنی سنگ‌ها و کانی‌ها.