Nota Applicativa Chimica N.8 – Il corretto impiego dei crogioli filtranti nella determinazione della fibra grezza
I processi analitici per la determinazione della fibra dipendono in gran parte dall’efficienza dei crogioli filtranti. Si raccomanda di scegliere crogioli di qualità possibilmente in lotti da 6 pezzi.
I controlli principali ai quali devono essere sottoposti riguardano:
- la capacità filtrante
- le variazioni di peso
- la pulizia del setto poroso
Definizione
I crogioli filtranti conosciuti anche come “gooch”, sono costituiti da un tubo in vetro Pyrex alla cui base è applicato, con una specifica lavorazione a caldo un setto filtrante con porosità standard.
Nel caso delle determinazioni della fibra la porosità è 40-60 μm (ASTM) U.S.A.
Controllo della capacità filtrante
Per valutare l’efficienza del setto poroso si consiglia di eseguire un intero ciclo analitico impiegando un campione standard.
Questo campione di riferimento può essere prodotto anche dal proprio laboratorio, in questo caso diverrà uno standard esclusivamente interno.
Generalmente per costituire uno standard interno si impiegano le matrici che più frequentemente vengono analizzate nel proprio laboratorio. Queste, dopo un accurato processo di essiccazione, vengono analizzate più volte, in giorni diversi, con crogioli nuovi e reagenti freschi. Si considera valido il risultato, come valore di riferimento, quando la ripetibilità, ovvero la differenza tra le determinazioni effettuate, è inferiore a:
0.3 valore assoluto per contenuti in fibra grezza ≤10%
3% sul risultato più elevato per contenuti in fibra grezza ≥10%
15% del valore aritmetico medio per quantità di fibra alimentare totale ≤4.5%
10% per quantità di fibra alimentare totale ≥4.5%
Il campione di riferimento deve essere conservato in idonei contenitori al riparo della luce, a temperatura controllata e sostituito ogni 12/24 mesi.
Per il controllo del setto filtrante si prelevano casualmente 1-2 crogioli per ogni gruppo in uso. Successivamente si procede con la determinazione attenendosi alle N.A.: i risultati dovranno essere statisticamente comparabili secondo quanto indicato nella procedura per la creazione dello standard interno.
Questo controllo dovrebbe essere eseguito mensilmente.
Variazioni di peso
Il setto poroso del crogiolo è soggetto ad una lenta graduale degradazione a causa degli attacchi chimico-fisici ai quali viene sottoposto. Questa degradazione comporta una inevitabile perdita di peso (0.1/0.2% per ogni determinazione) che per un certo numero di analisi non compromette la capacità filtrante. In linea generale si consiglia di eliminare i crogioli dopo 25-30 determinazioni. Se si ritiene di eseguire sullo stesso crogiolo un numero di determinazioni maggiori è indispensabile creare per ogni crogiolo una scheda nella quale si registreranno il peso da nuovo ed il peso riscontrato prima di ogni determinazione.
Quando verrà verificata una diminuzione di peso superiore allo 0.4% il crogiolo dovrà essere eliminato.
Anche una attenta osservazione del setto poroso potrà essere d’aiuto: piccole fessurazioni, diminuzioni non omogenee dello spessore del setto e deformazioni del supporto in vetro sono indicatori che ci informano che il crogiolo è giunto al termine della propria vita operativa.
Accorgimenti per il trattamento in muffola dei crogioli: incenerimento e raffreddamento
Il riscaldamento ed il raffreddamento dei crogioli di vetro per la determinazione del contenuto di ceneri richiedono una particolare attenzione per evitare rotture. Sia il riscaldamento che il raffreddamento del vetro condotti a velocità troppo elevata innescano tensioni tra le varie parti che inducono rotture in particolare in corrispondenza di scalfitture o in zone particolarmente sollecitate quali l’attacco tra il corpo del crogiolo ed il disco filtrante.
Si tenga presente che la temperatura di 550°C corrisponde all’inizio dello stato plastico del vetro e perciò non dovrebbe essere mai superata.
Per prolungare la durata dei crogioli questi non dovrebbero essere sottoposti a temperature superiori a 540°C. – In particolare nella fase di riscaldamento l’incremento della temperatura non deve essere superiore ai 100°C/min.
Durante la fase di raffreddamento, in particolare nei primi 40 minuti, il decremento non deve essere superiore ai 3°C/min. Si dovrebbero anche evitare shock termici superiori a 90°C; per esempio i crogioli caldi dovrebbero venire estratti dalla muffola con pinze preriscaldate.
Peso costante
Il raffreddamento dei crogioli estratti da stufa o muffola va effettuato in essiccatore.
Come mezzo essiccante si suggerisce di utilizzare Solfato di Calcio anidro granulare (Drierite) in grado di fornire una umidità residua corrispondente ad un punto di rugiada di –70°C.
La garanzia di aver essiccato completamente un campione è data dall’ottenimento di due pesi identici effettuando due pesate a mezz’ora circa di distanza l’una dall’altra (peso costante).
Trattamento ossidante per pulire i crogioli
La vetreria può essere normalmente lavata con una soluzione preparata sciogliendo 30g di Idrato Sodico NaOH, di grado tecnico, 10g di Tripolifosfato di Sodio Na5P3O10, di grado tecnico, e 2g di Sodio Laurilsolfato C12H25NaSO4, di miscela commerciale, in 1 litro di acqua di rete.
I filtri porosi di vetro possono essere trattati con miscela Solfocromica (Bicromato e Acido Solforico concentrato), miscela Solfonitrica (Acido Solforico concentrato tiepido con aggiunta di piccole quantità di Nitrato di Sodio o di Potassio o di Acido Nitrico), o mediante ossidazione con Ossido Nitroso (Nitrito Sodico e Acido Solforico o Cloridrico concentrati).
La miscela Solfocromica si prepara aggiungendo lentamente e agitando 1 litro di Acido Solforico concentrato H2SO4, d.1.84, di grado tecnico, a 35ml di soluzione satura di Bicromato di Sodio Na2Cr2O7 73% in peso a 20°C, di grado tecnico.
La miscela fredda deve essere lasciata in contatto con la vetreria da pulire almeno 15 minuti, meglio per una notte. La preparazione fresca ha una colorazione aranciata che diventa verde con l’uso a causa della riduzione del Cr VI a Cr III. Le soluzioni esauste vanno smaltite come rifiuti tossici a causa del contenuto di Cromo.
L’ossidazione con Ossido Nitroso dei residui organici può essere ottenuta lavando i crogioli con Acido Solforico concentrato caldo H2SO4 70%, d:1.62, di grado tecnico, al quale vengono aggiunte , prima dell’uso, alcune gocce di una soluzione satura di Nitrito di Sodio NaNO2, di grado tecnico, 100g in 150ml di acqua di rete.
Un altro metodo si basa sull’ossidazione mediante Acido Nitrico concentrato: l’aggiunta di poche gocce di Alcool Etilico produce dopo qualche minuto una reazione esotermica con sviluppo di Ossido Nitroso ossidante.
Attenzione: tutti questi trattamenti vanno eseguiti sotto cappa a causa della estrema tossicità dei fumi nitroso – nitrici sviluppati. Dopo il trattamento ossidante i crogioli devono essere lavati a fondo con acqua di rete, sciacquati con acqua deionizzata ed infine essiccati. Se si lavora con Acido Nitrico proteggersi le mani con guanti di PVC e non di gomma che viene attaccata.
Pulizia meccanica dei crogioli e del setto poroso
Le scalfitture superficiali del vetro ne riducono notevolmente la resistenza meccanica. Si dovrebbe evitare di scalfire il vetro particolarmente in vicinanza della zona di collegamento tra corpo del crogiolo e setto filtrante che è la parte soggetta al massimo sforzo sotto vuoto. Per pulire meccanicamente i crogioli si consiglia di risciacquare con acqua ma con una pressione che non superi 1.06kg/cm2.
Immergere per tutta la notte in una soluzione di Acido Cromico, risciacquare con acqua distillata ed incenerire. Successivamente continuare i lavaggi aspirando, attraverso il setto poroso, una soluzione di Acido Cloridrico, soda ed acqua distillata. Essiccare accuratamente.
In particolare i lavaggi con Acido Cloridrico e soda sono raccomandati sui crogioli nuovi per eliminare eventuali residui di lavorazione che potrebbero trovarsi sul setto filtrante. Questa operazione deve essere precedente alla pesata.
