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【技術資料】可視近赤外分光(Vis-NIR)法による液体洗剤中の界面活性剤測定

AN-NIR-074

2021-02

【技術資料】可視近赤外分光(Vis-NIR)法による液体洗剤中の界面活性剤測定

Fast determination without using chemicals


概要

液体洗濯洗剤には、柔軟剤、漂白剤、界面活性剤、および酵素が含まれています。これらの中で、界面活性剤は極性化合物と非極性化合物の界面を分解するため、洗浄効果において最も重要な要素です。これにより、洗剤は油脂だけでなく、泥や飲み物による汚れに対しても効果を発揮します。

界面活性剤含有量の定量は、一般的に一次分析法(例:二相電位差滴定)によって行われます。欠点としては、希釈やpH調整などの手動によるサンプル前処理が必要であること、また、方法自体に時間がかかることが挙げられます。これに対し、Vis-NIR分光法は、結果が出るまでの時間が1分未満であり、高品質なデータを得るためのサンプル前処理や化学薬品を一切必要としません。


実験

The NIRS XDS RapidLiquid Analyzer with a 1 mm quartz cuvette, used to collect the spectra of surfactant samples.
図 1. 界面活性剤サンプルのスペクトルを取得するために使用した、1 mm石英キュベットを備えたNIRS XDS RapidLiquid Analyzer。

界面活性剤含有量が異なる合計37個のサンプルが、顧客から提供されました。Vis-NIRスペクトル(図2)は、1 mm石英キュベット(図1)を備えたメトロームのNIRS XDS RapidLiquid Analyzerを用いて取得しました。サンプルは、いかなる前処理も行わずに、そのままの状態で測定しました。データ収集および検量線モデル構築は、Vision Air completeソフトウェアパッケージを用いて実施しました。

表 1. ハードウェアとソフトウェアの機器概要
機器メトローム品番
XDS RapidLiquid Analyzer2.921.1410
1 mm石英キュベット6.7401.200
Vision Air 2.0 Complete6.6072.208


結果

得られた相関図(図3)は、NIRSによる予測値と標準法との間に高い相関(R2 = 0.97)を示しています。SECとSECVの比率がほぼ完璧であることは、このモデルの妥当性を示しています。

Selection of liquid detergent Vis-NIR spectra obtained using a XDS RapidLiquid Analyzer and a 1 mm quartz cuvette.
図 2 XDS RapidLiquid Analyzerおよび1 mm石英キュベットを用いて取得した、液体洗剤のVis-NIRスペクトルの一例。
Correlation diagram and the respective figures of merit for the prediction of surfactant in liquid detergent using a XDS RapidLiquid Analyzer. The surfactant lab value was evaluated using HPLC.
図 3 XDS RapidLiquid Analyzerを用いた液体洗剤中の界面活性剤予測における相関図、および対応する精度指標。界面活性剤のラボ値はHPLCを用いて評価しました。
表 2.XDS RapidLiquid Analyzerを用いた液体洗剤中の界面活性剤含有量の予測における性能指標
精度指標値
R20.97
検量線標準誤差(SEC)2.20 mmol/100 g
内的交差確認標準誤差(SECV)2.38 mmol/100 g

まとめ

本稿で示した結果は、Vis-NIR法が洗剤中の界面活性剤濃度の迅速な定量に非常に適していることを示しています。この用途にVis-NIRを使用することで、他の方法と比較してサンプルあたり10分の時間を節約できます(表3)。

 

表 3. 各パラメータの測定時間の概要
パラメータ方法結果取得までの時間
S界面活性剤(アニオン性)電位差滴定約10分(溶液の添加、撹拌、pH調整、測定)
作成者

メトロームジャパン株式会社

143-0006 東京都大田区平和島6-1-1
東京流通センター アネックス9階

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