Kennzahlen von Fetten

Fette sind Naturprodukte. Es sind Ester aus Glycerin, Propantriol, und höheren Fettsäuren, u.a.

gesättigte Säuren:   

 Palmitinsäure, Hexadecansäure, Stearinsäure, Octadecansäure

ungesättigte Säuren:

Ölsäure (Oleinsäure), Octadecen(9)-säure, Linolsäure, Octadecadien(9,12)-säure, Linolensäure, Octadecatrien(9,12,15)-säure

Mineralöle sind Kohlenwasserstoff-Gemische und keine Fette.

Je mehr Doppelbindungen in einem Fett vorliegen, desto "öliger" (flüssiger) ist es; man spricht von Fettölen.

Zur Charakterisierung von Fetten sind eine Reihe von Kennzahlen eingeführt worden. Nur einige wichtige von ihnen werden hier besprochen.

I Säurezahl ( oder Neutralisationszahl)

Frische Fette enthalten im allgemeinen kaum freie, unveresterte Säuren. Ältere Fette werden durch Feuchtigkeit unter Einwirkung von Licht und Mikroorganismen zunehmend verseift; sie werden ranzig und sauer.

Die Säurezahl SZ (oder Neutralisationszahl NZ) gibt an, wieviel Milligramm Kaliumhydroxid zur Neutralisation der in 1 Gramm Fett enthaltenen freien Säuren erforderlich sind.

Eine analytisch genaue Einwaage von etwa 5 g Fett wird in 50 ml Ether-Ethanol-Gemisch 1:1 gelöst und mit 0,1 mol/l Kalilauge aus einer Mikrobürette gegen Phenolphatalein rasch titriert.

Aufgabe:

Es wurde die Säurezahl eines Leinöls bestimmt. Einwaage: 5,304 g. Verbrauch: 6,07 ml 0,1 mol/l KOH / t = 1,013 (t = Titer der KOH)

Rechengang 1:

1      ml der eingesetzten Lauge enthält        5,6109 * 1,013                            mg KOH (r.S.)

6,07 ml der eingesetzten Lauge enthalten     5,6109 * 1,013 * 6,07 = 34,5     mg KOH (r.S.)

5,304 g Leinöl erfordern 34,5 mg KOH

1        g Leinöl erforderte (34,5 mg * 1 g) / 5,304 g = 6,5 mg KOH

Rechengang 2:

SZ = (M (KOH) / z) * c * V * t * (1/m_E)

SZ = (56,109 * 0,1 * 6,07 * 1,013) / (1 * 5,304)

SZ = 6,5 mg KOH / g

Die Säurezahl des untersuchten Leinöls beträgt SZ = 6,5 mg KOH / g.

Auch in Mineralölen, z.B. Schmierölen, liegen freie Säuren vor, die Korrosion hervorrufen können.

Auch zur Beurteilung von Mineralölen wird daher die Säure- bzw. Neutralisationszahl durch eine Titration mit Kalilauge bestimmt. Das Verfahren ist nach DIN 51 558 genormt.

II Verseifungszahl

Die Verseifungszahl VZ gibt an, wieviel Milligramm Kaliumhydroxid gebraucht werden, um die in 1 Gramm Fett enthaltenen freien Säuren zu neutralisieren und die veresterten Säuren zu verseifen. Es entstehen dabei die Kaliumsalze der Säuren.

Eine analytisch genaue Einwaage von etwa 2 g Fett wird mit einem abgemessenen Volumen eingestellter alkoholischer Kalilauge am Rückfluß gekocht. Der Überschuß an Lauge wird mit Salzsäure zurücktitriert.

Aufgabe:

Es wurde die Verseifungszahl eines Leinöls bestimmt. Einwaage: 1,921 g. Vorlage: 30 ml 0,5 mol/l alkoholische Kalilauge / t = 1,018. Verbrauch bei der Rücktitration: 17,35 ml 0,5 mol/l Salzsäure.

Rechengang 1:

1 ml        0,5 mol/l KOH enthält    28,055 mg KOH (r.S.)

(30 ml * 1,018 - 17,35 ml) = 13,19 ml 0,5 mol/l KOH

13,19 ml 0,5 mol/l KOH enthalten 28,055 * 13,19 = 370,0 mg KOH

1,921 g Leinöl erforderten 370,0 mg KOH

1        g Leinöl erforderte  (370,0 mg * 1 g) / 1,921 g = 192,6 mg KOH

Rechengang 2:

VZ = (M(KOH) / z) * c * V * t * (1/m_E)

VZ = ( 56,109 * 0,5 * (30 * 1,018 - 17,35 )) / 1,921

VZ = 192,6 mg KOH/g

Die Verseifungszahl des untersuchten Leinöls beträgt VZ = 193 mg KOH/g.

III Esterzahl

Als Differenz von Verseifungszahl VZ und Säurezahl SZ ergibt sich die Esterzahl EZ.

VZ - SZ = EZ. Die Esterzahl des Leinöls der vorherigen Aufgaben wäre somit:

 EZ = 192,6 - 6,5 = 186,1 mg KOH/g

VI Iodzahl

Als Maß für den ungesättigten Charakter der in einem Fett enthaltenen Säuren wurde die Iodzahl eingeführt.

Die Iodzahl gibt an, wieviel Gramm Iod von 100 Gramm Fett addiert werden.

Es gibt mehrere experimentelle Bestimmungsmethoden der Iodzahl. Hier wird die Methode nach Wijs zugrunde gelegt ( DIN 53 241)

Reaktionslösung nach Wijs ist eine Lösung von Iodtrichlorid und Iod in einem Gemisch von Tetrachlormethan (CCl₄) und Essigsäure. 5 ml dieser Lösung sollen zwischen 9,8 und 10 ml 0,1 mol/l Na₂S₂O₃-Lösung verbrauchen. Ihre Konzentration ist daher c = 0,1 mol/l ( ca. 0,2/2 mol/l). Die Einwaage an Fett bzw. Öl richtet sich nach der zu erwartenden Iodzahl.

Sie beträgt bei einer Iodzahl von 100...150; m_E ca. 0,2 g, von 150...200; m_E ca. 0,15 g. Die Probe wird in 15 ml CCl₄ gelöst und mit 25 ml Wijs-Lösung versetzt. Der Kolben wird verschlossen, leicht geschüttelt und 1 Stunde im Dunkeln bei 20 °C stehen gelassen. Nach Zugabe von 20 ml gesättigter KI-Lösung und 150 ml Wasser, wird unter kräftigem Schütteln mit 0,1 mol/l Na₂S₂O₃-Lösung titriert (Verbrauch: V_p ml). In gleicher Weise wird ein Blindversuch (ohne Öl) mit gleichen Reagenzmengen durchgeführt (Verbrauch: V_B ml).

Aufgabe:

Es wurde die Iodzahl eines Leinöls bestimmt. Einwaage: m_E = 0,1216 g. Verbrauch bei der Blindtitration V_B = 41,50 ml, bei der Titration des Öls V_P = 23,80 ml 0,1 mol/l Na₂S₂O₃-Lösung / t = 0,983.

Überlegung und Rechengang:

Gegenüber der Blindtitration wurde bei der Titration des Öls weniger Thiosulfatlösung verbraucht, d.h. weniger Iod angezeigt. Der Differenzwert an Iod wurde an die Kohlenstoff-Doppelbindungen des Öls addiert.

Dem addierten Iod sind (41,50 ml - 23,80 ml) * 0,983 = 17,40 ml 0,1 mol/l Na₂S₂O₃  äquivalent.

1        ml 0,1 mol/l Na₂S₂O₃ zeigt   an 12,691 mg Iod

17,40 ml 0,1 mol/l Na₂S₂O₃ zeigen an 12,691 * 17,40 = 220,8 mg Iod

0,1216 g Leinöl addierten 0,2208 g Iod

100      g Leinöl addierten          x g Iod

x = 181,6 g Iod

Die Iodzahl des untersuchten Leinöls beträgt IZ = 182 g Iod / 100g.

Wird mit einer 0,1 mol/l Na₂S₂O₃-Lösung titriert, dann errechnet sich die Iodzahl auch nach der Gleichung:

Iodzahl                  = [( V_B - V_P) * 1,269)] / m_E                     Einheit: g (Iod) / 100 g Fett

Halogenüberschuß = [V_P / (V_B - V_P)] * 100                         Einheit: %

Hierin ist     V_P     der Verbrauch an 0,1 mol/l Na₂S₂O₃-Lösung in ml bei der Titration der Probe,

                  V_B     der Verbrauch in ml bei der Blindprobe

                  m_E     die Einwaage in Gramm.

Der Halogenüberschuß am Ende der Reaktion muß mindestens 100% betragen.