Il metodo Kjeldahl è forse il metodo più rinomato per la determinazione dell’azoto nelle sostanze organiche, ma non è l’unico metodo di riferimento per le analisi dell’azoto: nel 1831, ben 51 anni prima di Kjeldahl, il chimico francese Jean-Baptiste Dumas ha pubblicato il metodo di combustione da lui inventato per la determinazione quantitativa di azoto e proteine.
Il metodo Dumas è un’analisi elementare per la determinazione dell’azoto riconosciuto in tutto il mondo e validato da enti internazionali quali AOAC, AACC, ISO, DIN, ASBC, AOCS o OIV.
Oltre che per il contenuto di azoto organico, è possibile utilizzare la combustione per l’analisi del contenuto di azoto totale, compresi i componenti inorganici. Il metodo Dumas può pertanto essere utilizzato per determinare ad esempio nitriti (NO2) e nitrati (NO3). Il fatto che sia possibile analizzare anche i componenti inorganici fa sì che l’analisi dell’azoto Dumas sia particolarmente interessante anche per il settore alimentare e dei mangimi, dato che i requisiti sulla composizione di cibi e mangimi sono sempre più rigidi e un’analisi dettagliata è sempre più importante per il controllo qualità e l’etichetta nutrizionale.
Inoltre i tempi di analisi ridotti, il funzionamento semplice e l’elevata sicurezza del metodo Dumas automatizzato costituiscono vantaggi non indifferenti perché nella maggior parte dei settori industriali oggigiorno è richiesto un flusso di campioni elevato e tempi velocissimi. Le attrezzature da laboratorio automatizzate per l’esecuzione del metodo Dumas sono sempre più richieste non solo nel settore alimentare e dei mangimi ma anche in altri settori, come ad esempio le analisi ambientali. Indipendentemente quindi se dovete analizzare i fertilizzanti per l’agricoltura, prodotti del siero del latte per l’industria alimentare o trend sostenibili come le proteine dagli insetti potete fare affidamento sui risultati affidabili di questo metodo versatile.
La determinazione manuale dell’azoto secondo Dumas richiede molto tempo, perché è difficile riprodurre le condizioni per l’analisi. Grazie alla tecnologia avanzata però le moderne apparecchiature di combustione sono completamente automatizzate. In questo modo è possibile integrare il metodo Dumas in maniera sicura e semplice nelle operazioni quotidiane dei laboratori. I sistemi analitici completamente automatizzati, come ad esempio N-Realyzer, sfruttano i principi che stanno alla base del metodo Dumas per la determinazione del contenuto di azoto e proteine nei campioni solidi e liquidi.
Analisi per combustione secondo Dumas
Il metodo classico di combustione Dumas viene impiegato per la determinazione del contenuto di azoto di campioni combustibili per lo più organici. Il principio che sta alla base di questo metodo classico continua a essere l’elemento cardine dei sistemi di analisi automatizzati di oggi.
Ecco il principio di funzionamento del metodo Dumas classico: il campione viene mescolato con rame e riscaldato a temperature elevate con l’aggiunta di ossigeno puro (O2). Il risultato di questa prima fase è una miscela di gas. La miscela di gas ottenuta viene ossidata dall’aggiunta di rame formando i sottoprodotti acqua (H2O), biossido di carbonio e ossidi di azoto (NOx). Nella fase successiva gli ossidi di azoto vengono ridotti, tramite un filo di rame, all’azoto elementare (N2). Il N2 attraversa una soluzione di idrossido di potassio e viene raccolto in un cilindro graduato. I sottoprodotti biossido di carbonio e acqua vengono separati.
Con questo processo è possibile determinare quantitativamente il contenuto di azoto e calcolare il contenuto di azoto del campione.
Automatizzazione del metodo Dumas
Il continuo avanzare dell’automatizzazione delle attrezzature da laboratorio ha riguardato anche il metodo Dumas: a oggi disponiamo di sistemi di analisi completamente automatizzati in grado di eseguire la determinazione dell’azoto con il metodo Dumas in maniera quasi completamente indipendente. Ciò facilita enormemente il lavoro in laboratorio, non solo in termini di tempo ma anche di sicurezza.
In questi sistemi moderni le procedure analitiche sono cambiate di poco, ma continuano a utilizzare i principi base del metodo Dumas:
il campione omogeneizzato viene bruciato in un forno ad alta temperatura a circa 1000 °C con l’aggiunta di ossigeno puro (O2) (fase 1). La miscela di gas generata (acqua, biossido di carbonio, ossidi di azoto e azoto) attraversa un gas di trasporto, solitamente elio. Nel processo gli ossidi di azoto vengono ridotti ad azoto elementare su una superficie di rame (fase 2), con conseguente separazione di acqua e biossido di carbonio (fasi 3 e 4). Durante l’analisi, il gas di trasporto attraversa l’intero sistema e viene misurato costantemente con un detector a conduttività termica (TCD) (fase 5). Al termine dell’analisi il TCD misura la miscela di gas di trasporto e N2. La differenza nella composizione del gas crea una differenza di tensione misurabile dal TCD. Il valore rilevato viene utilizzato per calcolare il contenuto di azoto del campione.
