Die photometrische Farbmessung ist – ebenso wie die Trübungsmessung – ein wichtiger Parameter zur Beurteilung der Qualität von Flüssigkeiten. Um die Vergleichbarkeit von Messergebnissen sicherzustellen, wurden für die photometrische Messung von Flüssigkeiten Normen für die unterschiedlichsten Anwendungen festgelegt. Auf dieser Seite finden Sie Informationen zu den gängigsten Farbskalen.
Die American Public Health Association (APHA) hat verschiedene Prüfverfahren für Wasser, Abwasser und Chemie veröffentlicht, darunter eine Methode zur Bestimmung der Gelbfärbung von Flüssigkeiten. Diese Methode beruht auf einem visuellen Vergleich der Flüssigkeit mit einer Platin-Kobalt-Referenzlösung. Die Platin-Kobalt-Skala – auch APHA-Farbskala genannt – ist ein weit verbreitetes Verfahren zur Bestimmung der Farbe von Flüssigkeiten.
Da der Farbwert in Hazen-Einheiten bzw. mg/L Pt angegeben wird, ist auch der Begriff „Hazen-Farbzahl“ gebräuchlich. Die Norm zur APHA-Farbmessung flüssiger Medien wurde 1973 von der ISO herausgegeben (ISO 2211: Messung der Farbe in Hazen-Einheiten (Platin-Kobalt-Skala)) und löste die veraltete DIN 53409 aus dem Jahr 1967 ab. Für bestimmte industrielle Anwendungen bot die ISO 2211 jedoch keine ausreichende Genauigkeit und wurde daher 1981 durch die präzisere DIN ISO 6271 ersetzt.
| 430 nm / Schichtdicke 10 mm | 0,115 AU |
|---|---|
| 455 nm / Schichtdicke 10 mm | 0,135 AU |
| 480 nm / Schichtdicke 10 mm | 0,115 AU |
| 510 nm / Schichtdicke 10 mm | 0,06 AU |
Bei der Kalibrierung von Inline-Photometern mit der Pt/Co-Lösung ist zu beachten, dass die Lösung mit dem Nickel im Edelstahl reagiert und ihre Farbe verliert.
Herstellung einer Stammlösung (Pt/Co-Farbzahl 500 Hazen):
1,245 g Kaliumhexachloroplatinat und 1,000 g Cobalt(II)-chlorid-Hexahydrat in 100 ml konzentrierter, chemisch reiner Salzsäure (d = 1,19) lösen (ggf. erwärmen).
Mit destilliertem Wasser auf 1 Liter auffüllen.
Bitte beachten Sie, dass dieses Verfahren nur in entsprechend ausgestatteten Laboren von qualifiziertem Personal unter Einhaltung der Sicherheitsvorschriften durchgeführt werden darf.
Beachten Sie außerdem die Sicherheitshinweise zum Umgang mit der hergestellten Stammlösung.
ASTM International (ehemals American Society for Testing and Materials) ist eine internationale Normungsorganisation mit Sitz in den USA. Sie veröffentlicht technische Normen für Waren und Dienstleistungen. Die ASTM wurde 1898 von einer Gruppe von Wissenschaftlern und Ingenieuren unter der Leitung von Charles Benjamin Dudley gegründet.
Bis 2005 gab es mehr als 12.000 ASTM-Normen. Auch Farbskalen wie Gardner, Saybolt oder Rosin sind in ASTM-Normen definiert. Andere Institutionen – etwa das Institute of Petroleum (IP) oder die Malaysian Standards (MS) – haben identische Vorgaben in ihre eigenen Normenwerke übernommen.
ASTM D 1500, ASTM D 6045, ISO 2049, IP196
Farbskala für petrochemische Produkte, definiert durch 16 Glasstandards mit festgelegten Transmissions- und Farbwerteigenschaften. Die Standards sind in Schritten von 0,5 ASTM abgestuft, von 0,5 ASTM (hellster Farbton) bis 8,0 ASTM (dunkelster Farbton). Diese Einheit dient als Qualitätsparameter für Produkte wie Schmieröl, Heizöl, Diesel und Kerosin.
ASTM D 156, ASTM D 6045
Die Saybolt-Farbskala dient zur Messung schwach gefärbter petrochemischer Produkte – etwa Flugkraftstoff, Kerosin usw. –, die auf der ASTM-D-1500-Skala unter einem Farbwert von 0,6 liegen. Die Skala reicht von -16 (dunkel) bis +30 (hell); der Farbwert ergibt sich aus der Höhe der Probensäule beim visuellen Vergleich mit drei definierten Glasstandards.
ASTM D 1544, ASTM D 6166, DIN EN ISO 4630-1, MS 817 Part 10
MS = Malaysian Standards für die Palmölprüfung / Homepage: Malaysian Palm Oil Board
Farbwert von hellgelb bis rot, definiert durch Glasstandards mit festgelegten Transmissions- und Farbwerteigenschaften. Die Standards sind von 1 bis 18 nummeriert, wobei 1 den hellsten und 18 den dunkelsten Farbton darstellt.
Die DIN EN ISO 4630 definiert die Gardner-Farbzahlen 1–8 mit Kaliumchloroplatinat-Lösungen und die Farbzahlen 9–18 mit Lösungen aus Eisen(III)-chlorid, Cobalt(II)-chlorid und Salzsäure.
Die Gardner-Skala wird als Qualitätsparameter für Chemikalien, Öle und Harze verwendet, weist jedoch zwischen den Werten 8 und 9 einen relativ großen Farbsprung auf.
ASTM D 509
Die Rosin-Farbzahl ist wohl das am weitesten verbreitete Verfahren zur Bestimmung der Farbqualität von Harzen. Die Grundskala umfasst 15 Farbstandards von Gelb bis Rötlich-Orange. Jedem farbigen Glasstandard ist eine Buchstabenbezeichnung zugeordnet: XC (hellster Farbton), XB, XA, X, WW, WG, N, M, K, I, H, G, F, E und D (dunkelster). FF ist ein zusätzlicher Sonderstandard für Harze aus dunklen Hölzern. Die farbigen Glasstandards sind in Würfel eingefasst, um einen direkten Vergleich mit Harzproben zu ermöglichen.
Die European Brewery Convention (EBC) fördert unter anderem brauwissenschaftliche Aktivitäten in Europa. Parameter wie Trübung, Farbe und Bitterkeit von Bier werden in EBC-Einheiten angegeben. Die Organisation wurde 1947 zur Förderung der Mälzerei- und Brauwissenschaft gegründet. Ihr Ziel war und ist es, Analysemethoden zu entwickeln, die die Bierqualität sichern und dauerhaft hohe Standards für Rohstoffe und Brauprozesse fördern.
Im Laufe der Jahre führte diese erfolgreiche Arbeit zur Standardisierung zahlreicher Verfahren und damit zu mehr Produktsicherheit und Prozesshygiene. Vor diesem Hintergrund gründete die EBC 1990 ein Technology and Engineering Forum mit der Aufgabe, möglichst einfache technische Verfahren zur Optimierung von Produktion und Qualitätssicherung in der Mälzerei- und Brauindustrie zu entwickeln.
Die Farbe ist ein zentraler Parameter zur Qualitätsüberwachung von Bier und Würze während des Brauprozesses. Zur Bestimmung der Farbe von Bier und Würze wird die Lichtabsorption bei 430 nm gemessen (MEBAK 2.16.2, EBC 9.4). Im Labor werden die Proben vor der Farbbestimmung auf einen Trübungswert von unter 1 EBC filtriert.
Anschließend wird die Extinktion in einer 10-mm-Küvette gemessen.
Falls erforderlich, wird die Probe verdünnt, bis die Extinktion unter 2 Absorptionseinheiten (E430) liegt. Abschließend wird die EBC-Farbe wie folgt berechnet: E430 × 25 × Verdünnungsfaktor.
Wie die EBC veröffentlicht auch die ASBC Standardmethoden und hat Kalibriereinheiten zur Farbmessung von Bier und Würze herausgegeben. Die ASBC-Einheit wird in Europa kaum verwendet und ist selbst in den USA weitgehend durch die EBC-Einheit abgelöst worden. Die ASBC-Farbe lässt sich direkt aus der EBC-Farbe ableiten: 1 ASBC = 0,375 × EBC-Farbe + 0,46.
AOCS Cc 13e, AOCS Cc 13j, ISO 15305, MS 252: Part 16, IP 17 Method A
Lovibond-Farbwerte beruhen auf dem Vergleich mit 84 Glasstandards unterschiedlicher optischer Dichte (Neutral N) und Farbe (Rot, Gelb, Blau). Diese Farbgläser reichen von leicht getönt bis voll gesättigt. Farbfilter (R, Y, B) und Neutralfilter (N) werden so lange kombiniert, bis Farbton und Helligkeit mit der Produktprobe übereinstimmen.
Das Ergebnis ist eine Kombination von RYBN-Gläsern, die die Lovibond®-Farbe (RYBN-Einheiten) definiert. Da mit diesem Verfahren Millionen von Filterkombinationen möglich sind, lässt sich praktisch jede Farbe bestimmen.
Hauptanwendungsgebiete sind Speiseöle und -fette sowie Chemikalien und pharmazeutische Produkte. Heute wird der Lovibond-Farbwert von Speiseölen auch photometrisch bestimmt, üblicherweise durch Messung bestimmter fester Rot- und Gelbwerte. Allgemein wird die Farbe von Speiseöl zahlenmäßig in Lovibond Rot und Lovibond Gelb angegeben.
ICUMSA GS1-7, ICUMSA GS2/3-9
ICUMSA beschreibt ein photometrisches Verfahren zur Messung der Farbe filtrierter Zuckerlösungen und dient als Maß für die Reinheit von Zucker in gelöster Form. Gemessen wird die Transmission der Probe bei bekannter Zuckerkonzentration (Brix-Wert). Die vorgegebenen Messwellenlängen sind 420 nm für weißen und schwach gefärbten Zucker sowie 560 nm für dunklen Zucker. Die ICUMSA-Farbe wird in RBU (Reference Base Units) angegeben. Je niedriger der ICUMSA-Wert in RBU, desto weißer ist der Zucker.
ICUMSA online
Beispiel:
Zucker mit einem ICUMSA-Wert von 46 RBU ist reiner weißer Zucker höchster Qualität.
Ein ICUMSA-Wert von 150 RBU kennzeichnet einen dunkleren Zucker geringerer Qualität.
DIN EN ISO 7887-3
Der SAK-Wert – spektraler Absorptionskoeffizient – beschreibt die Gelbfärbung von Wasser bei der Aufbereitung von Trink-, Ab- und Prozesswasser. Der Messwert wird in m⁻¹ angegeben (Extinktion pro Meter Schichtdicke [Abs/m]). Dieses Messverfahren wird typischerweise zur Überwachung von Wasseraufbereitungsprozessen eingesetzt.
Farbbeurteilung nach DAB 1996
Reinheitsanforderungen des Deutschen Arzneibuchs: Das Deutsche Arzneibuch enthält Vorschriften, die jene des Europäischen Arzneibuchs ergänzen. Es regelt beispielsweise Analysemethoden oder pflanzliche Stoffe, die nicht in allen Mitgliedstaaten der Europäischen Arzneibuch-Kommission gebräuchlich sind. Das Europäische Arzneibuch legt Standards für Bereiche fest, die europaweit verbreitet sind oder einer einheitlichen Regelung bedürfen.
Klett-Farbzahl (Kosmetikindustrie, Rohstoffbeurteilung)
Hess-Ives-Farbzahl (Kosmetikindustrie, Farbbeurteilung von Fettderivaten)
Die hier aufgeführten Maßeinheiten beruhen nicht auf vergleichenden Kalibrierstandards. Transmission und Absorption werden direkt aus der Lichtintensität abgeleitet.
In der Physik ist die Transmission ein Maß für die Durchlässigkeit eines Mediums für Wellen – etwa Schallwellen oder elektromagnetische Wellen (IR-, VIS-, UV-Licht usw.). Erreichen 100 % der ausgesendeten Lichtintensität die Empfangsoptik eines Photometers, entspricht dies 100 % Transmission. Halbiert sich die Lichtintensität (z. B. durch Trübung in der Produktprobe), halbiert sich auch der Transmissionswert auf 50 %.
Absorptionswerte werden aus dem Logarithmus des Kehrwerts der Transmission berechnet; sie beschreiben ebenfalls die Abschwächung der Strahlungsleistung beim Durchgang optischer Strahlung durch ein Medium. Der Absorptionswert folgt in der Regel dem Lambert-Beerschen Gesetz und ist proportional zur durchstrahlten Schichtdicke und zur Menge der absorbierenden Stoffe (proportional zur Konzentration).
% (Prozent Transmission)
A (Spektrale Absorbanz)
Die spektrale Absorbanz wird auch bezeichnet als:
EXT (Extinktion)
CU (Concentration Unit)
AU (Absorption Unit)
OD (Optische Dichte)
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