Oilseeds — Simultaneous determination of oil and moisture contents — Method using pulsed nuclear magnetic resonance spectrometry

Graines oléagineuses — Détermination simultanée de la teneur en huile et en eau — Méthode par spectrométrie par résonance magnétique nucléaire pulsée

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ISO 10565:1993 - Oilseeds -- Simultaneous determination of oil and moisture contents -- Method using pulsed nuclear magnetic resonance spectrometry
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ISO 10565:1993 - Graines oléagineuses -- Détermination simultanée de la teneur en huile et en eau -- Méthode par spectrométrie par résonance magnétique nucléaire pulsée
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Standards Content (sample)

First edition
1993-08-1 5
Oilseeds - Simultaneous determination
of oil and moisture contents - Method
using pulsed nuclear magnetic resonance
Graines oléagineuses - Détermination simultanée de la teneur en huile
et en eau - Méthode par spectrométrie par résonance magnétique
nucléaire pulsée
Reference number
IS0 10565:1993(E)
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IS0 10565:1993(E)
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national standards bodies (IS0 member bodies). The work
of preparing International Standards is normally carried out through
technical committees. Each member body interested in a subject for
which a technical committee has been established has the right to be
represented on that committee. International organizations, governmental
and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. IS0
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission
(IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting
a vote.
International Standard IS0 10565 was prepared by Technical Committee
iSO/TC 34, Agricultural food products, Sub-Committee SC 2, Oleaginous
seeds and fruits.
Annex A of this International Standard is for information only.
0 IS0 1993

All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form or

by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without per-

mission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 CH-1211 Genève 20 Switzerland
Printed in Switzerland
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Oilseeds - Simultaneous determination of oil and
moisture contents - Method using pulsed nuclear
magnetic resonance spectrometry
0 Scope 3 Principle
Insertion of the test sample into the magnetic field
This International Standard specifies a rapid method
of a pulsed NMR spectrometer.
for the determination of the oil and moisture contents
of commercial oilseeds, using a pulsed nuclear mag-
Application of an alternating electromagnetic field in
netic resonance (NMR) spectrometer.
the form of an intense 90" radiofrequency (RF) pulse
which excites all the hydrogen nuclei. Recording of
The method has been tested on rapeseed.
the free induction decay (FID) following the 90" pulse.

It applies to rapeseed with a moisture content of less The maximum amplitude of this signal is proportional

than 10 %. For seeds with higher moisture contents, to the total number of protons from the water and oil

drying is necessary before the oil content can be de- phases of the sample.
termined by pulsed NMR.
Application of a second RF pulse, a so-called 180"
pulse, to produce a spin-echo signal when only the
NOTE 1 This method is currently used for soya beans
signal from the oil phase contributes to the FID.
and sunflower seeds; this does not, however, preclude its
applicability to other commercial seeds, the oil of which is
The maximum amplitude of this echo signal is
liquid at the temperature of measurement. NOTE 2
proportional to the oil content. It varies with the sample
temperature following a complex law. An increase in tem-
perature decreases the measured value of the echo.
Calculation of the difference between the two ampli-
e Normative references
tudes, which is proportional to the moisture content.
The following standards contain provisions which,
Automatic conversion of the measured signals, after
through reference in this text, constitute provisions
suitable calibration of the apparatus, into percentages
of this International Standard. At the time of publica-
of oil or moisture.
tion, the editions indicated were valid. All standards
are subject to revision, and parties to agreements
NOTE 3 Simultaneous indications of the oil and moisture
based on this International Standard are encouraged
contents can be given by some spectrometers equipped
to investigate the possibility of applying the most re-
with a minicomputer and a specific program.
cent editions of the standards indicated below.
Members of IEC and IS0 maintain-registers of cur-
4 Calibration samples
rently valid International Standards.
Calibration samples shall be homogeneous and free
IS0 659:1988, Oilseeds - Determination of hexane
from impurities.
extract for light petroleum extract), called "oil
4.1 Samples for moisture-content
IS0 664: 1990, Oilseeds - Reduction of laboratory calibration
sample to test sample.
In order to obtain a reliable calibration curve, it is rec-

IS0 665:1977, Oilseeds - Determination of moisture ommended that the moisture contents of the cali-

and volatile matter content. bration samples be between 6 % and 9 % for
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IS0 10565:1993(E)
Interval between the 180" pulse and the echo
sunflower seeds and rapeseeds, and between 6 %
maximum: 3 500 ps (the echo maximum corre-
and 12 % for soya beans.
sponds to the oil signal only).
The moisture content of seeds can vary depending
on storage conditions. It is therefore necessary to
i) Electronic bandwidth filter: low (1 O kHz).
determine it in accordance with IS0 665 just prior to
j) Number of NMR measurements per sample: 16 to
25 (i.e. the total time of measurement is between
16 s and 25 s).
4.2 Samples for oil-content calibration
k) Facility for storage of calibration curves (straight

Samples of oilseeds shall be of the same species as lines, least-squares method) of moisture and oil

the test samples and of similar fatty acid compo- contents.
sitions (especially for the analysis of rapeseeds which

are rich in erucic acid, or sunflower seeds which are I) Homogeneity of magnetic field for a desirable

rich in oleic acid). Oil content shall be determined us- sample volume of 35 ml.
ing the reference method described in IS0 659.
m) Start system, which automatically starts the
measurement after the introduction of the sample
5 Apparatus
n) Temperature-regulated magnet, in order to main-
tain all the NMR parameters stable.
5.1 Pulsed low-resolution NMR spectrometer,
suitable for measurement of the oil content and
CAUTION - Remove metallic objects from the
moisture content of oilseeds, and having the following
proximity of the NMR spectrometer.
5.2 Sample tubes, made of glass, suitable for use
a) Proton resonance frequency: about 10 MHz.
with the NMR spectrometer.
b) Production of 90" and 180" RF pulses for the
5.3 Analytical balance, electronic, with an accuracy
spin-echo method.
of -I 0,Ol g, by preference linked to the NMR
spectrometer so that the sample mass is recorded
c) Magnetization time or pulse repetition time: 1 s.
directly by the NMR.
d) Excitation time (e) or pulse time:
5.4 Drying oven, capable of being maintained at
e = 5 ps approximately for the 90" pulse, 103 "C f 2 OC.
e = 1 O ps approximately for the 180" pulse (i.e.
5.5 Dishes, made of glass or metal, of diameter
twice as long as for the 90" pulse).
7 cm to 10 cm, and provided with lids.
e) Dead time (t) = 20 ps.
5.6 Desiccator, containing an efficient desiccant.
f) Total dead time (Tt), comprising the excitation time
6 Sampling
(e) and the dead time (t), where:
It is important that the laboratory receive a sample
Tt = 25 ps for 90" pulses,
which is truly representative and has not been dam-
aged or changed during transport or storage.
Tt = 30 ps for 180" pulses,
Sampling is not part of the method specified in this
t = 20 ps.
International Standard. A recommended sampling
method is given in IS0 542.')
g) NMR signal sampling:
1) 50 ps after the 90" pulse on the FID,
7 Preparation of test sample
2) 7 O00 ps after the 90" pulse on the spin-echo.
Prepare the test sample in accordance with IS0 664.
Remove from the prepared test sample all metallic
h) Interval between the 90" and the 180" pulse:
objects (e.g. staples, needles, etc.). Whole seeds shall
3 500 ps.
1) IS0 542: 1990, Oilseeds - Sampling.
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Is0 10565:1993(E)

be homogeneous and, as far as possible, free from 8.1.9 Complete the oil-content calibration curve by

impurities. using an empty tube and by repeating steps 8.1.4 to
8.1.6. This part of the method is not applicable to the
moisture-content calibration curve.
8 Calibration procedure
8.1 General 8.2 Calibration procedure for the
determination of moisture content
8.1.1 Use the set-up parameters of the NMR
spectrometer (5.1 1 recommended by the manufac-
8.2.1 Procedure A Three calibration samples
turer and optimize them by preliminary tests. For all
with known moisture contents
calibration and measurement operations, follow the
user's manual. Ensure that all operations during cali-
To obtain a reliable calibration graph, it is necessary
bration and measurement are carried out under the
that the moisture contents of the calibration samples
same conditions and, in particular, at the same tem-
span the largest possible range. However, a moisture
If 2 "Cl.
content of O is not permissible.
A minimum of three calibration samples is necessary,
Follow the general procedure specified in 8.1.1 to
although more than three samples may be used.
Q.1.2 Enter the parameters for the measurements

(pulse sequence, attenuation, etc.) of the oil or 8.2.2 Procedure B: One calibration sample with

moisture content (as applicable) into the NMR known moisture content
spectrometer following the manufacturer's rec-
NOTE 6 In this calibration procedure, the quantity of
ommendations, and specify a number under which
moisture detected by the NMR spectrometer is varied by
the calibration curve is to be stored. The total
varying the height to which the sample tubes are filled with
measurement time shall be a minimum of 16 s.
the calibration sample.
8.1.3 Set the apparatus to the calibration mode. Follow the general procedure specified in
8.1.1 to 8.1.3.
8.1.4 Introduce a portion of the first calibration
sample into a tared sample tube (5.2) up to the opti-
mum height specified by the manufacturer and trans- Introduce into three tared sample tubes
fer the sample mass from the balance to the NMR
(5.2) portions of the calibration sample to approximate
heights of 35 mm, 30 mm and 25 mm (20 mm mini-
mum) and weigh them. Note the corresponding
NOTE 4 Manual feed of the mass of the calibration sam-
masses in grams as ml, m, and e.
ple into the NMR spectrometer is also possible.
NOTE 7 Three calibration points is the minimum for es-

8.1.5 Enter, as applicable, the value of either the tablishing the calibration curve.

moisture content (as a percentage by mass) or the oil
a content (as a percentage by mass) into the Calculate the relative moisture content, w,
as a percentage by mass, o

Première édition
1993-08-1 5
Graines oléagineuses - Détermination
simultanée de la teneur en huile et en
eau - Méthode par spectrométrie par
résonance magnétique nucléaire pulsée
Oilseeds - Simultaneous determination of oil and moisture contents -
Method using pulsed nuclear magnetic resonance spectrometry
Numéro de référence
IS0 10565:1993(F)
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IS0 10565:1993(F)
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d'organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I'ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I'ISO participent également aux travaux. L'ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
75 YO au moins des co-
Normes internationales requiert l'approbation de
mités membres votants.
La Norme internationale IS0 10565 a été élaborée par le comité technique
ISOflC 34, Produits agricoles alimentaires, sous-comité SC 2, Graines et
fruits oléagineux.
L'annexe A de la présente Norme internationale est donnée uniquement
à titre d'information.
Q IS0 1993

Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite

ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,

y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit de l'éditeur.
Organisation internationale de normalisation
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Imprimé en Suisse
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IS0 10565:1993(F)
Graines oléagineuses - Détermination simultanée de
la teneur en huile et en eau - Méthode par
spectrométrie par résonance magnétique nucléaire
IS0 664: 1990, Graines Oléagineuses - Réduction de
1 Domaine d'application
l'échantillon pour laboratoire en échantillon pour
La présente Norme internationale prescrit une mé-
thode de détermination rapide de la teneur en huile
IS0 665: 1 977, Graines oléagineuses - Détermination
et en eau dans les graines entières du commerce, par
de la teneur en eau et matières volatiles.
spectrométrie par résonance magnétique nucléaire
(RMN) pulsée.
La méthode a été expérimentée sur des graines de 3 Principe
Introduction de l'échantillon pour essai dans le champ
Elle s'applique aux graines de colza, dont la teneur en
magnétique du spectromètre RMN. Application d'un
eau est inférieure à 10 %. Pour des graines ayant des
champ électromagnétique alternatif sous la forme
teneurs en eau plus élevées, il est nécessaire de les
d'une impulsion intense de radiofréquence, de go",
sécher avant de déterminer leur teneur en huile par
qui excite les noyaux de tous les atomes d'hydrogène.
RMN pulsée.
Enregistrement de la décroissance du signal d'induc-
tion libre (FID: free induction decay) qui suit l'applica-
NOTE 1 La méthode est couramment utilisée sur les
tion de l'impulsion de 90". (L'amplitude maximum de
graines de soja et de tournesol, ce qui n'exclut pas qu'elle
ce signal est proportionnelle au nombre total de
uisse s'appliquer également à d'autres graines oléagineu-
protons contenus dans les phases aqueuse et hui-
es du commerce dont l'huile est liquide à la température
leuse de l'échantillon.)
Application d'une seconde impulsion de radiofré-
quence, dite impulsion de 180°, qui entraîne l'émis-
2 Références normatives sion d'un signal d'écho de spin dans lequel la seule
contribution est celle de la phase huileuse.
Les normes suivantes contiennent des dispositions
NOTE 2 L'amplitude maximum du signal d'écho est pro-
qui, par suite de la référence qui en est faite, consti-
portionnelle à la teneur en huile. Elle varie avec la tempéra-
tuent des dispositions valables pour la présente
ture de l'échantillon, suivant une loi complexe, Un
Norme internationale. Au moment de la publication,
accroissement de température entraîne une diminution du
les éditions indiquées étaient en vigueur. Toute
signal d'écho mesuré.
norme est sujette à révision et les parties prenantes
des accords fondés sur la présente Norme internatio-
Calcul de la différence entre les deux amplitudes qui
nale sont invitées à rechercher la possibilité d'appli-
est proportionnelle à la teneur en eau.
quer les éditions les plus récentes des normes
indiquées ci-après. Les membres de la CE1 et de I'ISO
Conversion automatique des signaux mesurés en
possèdent le registre des Normes internationales en
pourcentage d'huile et d'eau, après étalonnage
vigueur à un moment donné.
convenable de l'instrument.
IS0 659: 1988, Graines oléagineuses - Détermination
NOTE 3 Certains spectromètres couplés à un mini-
de l'extrait à I'hexane (ou à l'éther de pétrole), dit
ordinateur et à un logiciel spécifique indiquent simultané-
((teneur en huile N. ment les teneurs en eau et en huile.
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IS0 10565:1993( F)
T' = 25 ps pour l'impulsion de go",
4 Échantillons pour étalonnage
Tt = 30 ps pour l'impulsion de 180",
Les échantillons pour étalonnage doivent être homo-
gènes et exempts d'impuretés.
t= 20 ps.
g) Échantillonnage du signal RMN:
4.1 Échantillons pour l'étalonnage de la
teneur en eau
1) pour le signal FID, 50 ps après l'impulsion de
Pour obtenir une courbe d'étalonnage sûre, il est re-
commandé que les teneurs en eau de l'échantillon
2) pour le signal d'écho de spin, 7 O00 ps après
pour étalonnage soient comprises entre 6 % et 9 %
l'impulsion de 90".
pour le tournesol, colza et 6 % à 12 % pour le soja.
h) Délai entre les impulsions de 90" et de 180":
La teneur en eau des graines pouvant varier selon les
3 500 ps.
conditions de stockage, il est nécessaire de la déter-
à I'ISO 665 juste avant l'étalon-
miner conformément Délai entre l'impulsion de 180" et le maximum du
signal d'écho: 3 500 ps. (Le maximum du signal
d'écho représente uniquement la composant
4.2 Échantillons pour l'étalonnage de la
i) Filtre passe bande électronique: bas (1 O kHz).
teneur en huile
j) Réglage du nombre de mesurages RMN par
Utiliser des échantillons de graines de même espèce
échantillon: 16 à 25 (soit un temps total de mesu-
et de composition en acides gras semblables (notam-
rage compris entre 16 s et 25 SI.
ment dans le cas d'analyse de graines de colza riches
en acide érucique ou de graine de tournesol riche en
k) Mise en mémoire de courbes d'étalonnage
acide oléique) que les échantillons pour essais. Leurs
(droites, méthode des moindres carrés) pour la
teneurs en huile sont déterminées par la méthode de
détermination des teneurs en eau et en huile des
référence prescrite dans I'ISO 659.
I) Homogénéité du champ magnétique permettant
un volume d'analyse de 35 ml.
5 Appareillage
m) Système de déclenchement automatique du me-
surage après introduction du tube contenant
5.1 Spectromètre RMN pulsée basse résolution, t'échantillon.
permettant le mesurage de la teneur en huile et en

eau des graines oléagineuses et possédant les carac- n) Régulation de la température de l'aimant, pour as

surer la stabilité de tous les paramètres RMN.
téristiques suivantes.

a) Fréquence de résonance du proton: environ ATTENTION - Ne laisser aucun objet métallique

10 MHz. à proximité du spectromètre RMN.
b) Production d'impulsions de radiofréquence de 90"
et de 180" pour la méthode d'écho de spin.
5.2 Tubes à échantillons, en verre, adaptés à I'ins-
trument RMN utilisé.
c) Durée d'aimantation ou temps de répétition des
impulsions: 1 s.
5.3 Balance analytique électronique, de précision
d) Temps d'excitation (e) ou durée d'impulsion:
égale à f 0,Ol g, et de préférence couplée au spec-
tromètre RMN pour permettre l'enregistrement direct
e = 5 ps environ pour l'impulsion de go",
dans le spectromètre de la masse de l'échantillon.
e = 10 ps environ pour l'impulsion de 180" (soit
deux fois plus que pour l'impulsion de 90").
5.4 Étuve isotherme, réglée à 103 "C f 2 OC.
e) Temps mort (t) = 20 ps.
5.5 Boîtes, métalliques ou en verre, de 7 cm à
f) Temps mort total (TJ, égal à la somme du temps
d'excitation (e) et du temps mort (t), où 10 cm de diamètre, avec couvercles.
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IS0 10565:1993(F)
II est également possible d'entrer manuellement
5.6 Dessiccateur, contenant un déshydratant effi- NOTE 4
la masse de la prise d'essai dans le spectromètre RMN.
Entrer dans le spectromètre, selon le cas, la
6 Échantillonnage
teneur en eau (en pourcentage en masse] ou la teneur
en huile (en pourcentage en masse) de cet échan-
II est important que le laboratoire reçoive un échan-
tillon qui soit réellement représentatif et qui n'ait pas
été modifié pendant le transport ou l'entreposage.
8.1.6 Introduire le tube à échantillons dans la tête
de mesure et procéder à la détermination.
L'échantillonnage ne fait pas partie de la méthode
spécifiée dans la présente Norme internationale. Une

méthode d'échantillonnage recommandée est donnée 8.1.7 Répéter les opérations 8.1.4 à 8.1.6 sur les

dans 1'60 542." deux autres échantillons (ou plus) pour étalonnage.
8.1.8 Procéder au calcul manuel ou automatique des
7 Préparation de l'échantillon pour essai
paramètres nécessaires à l'établissement de la
courbe d'étalonnage.
Préparer l'échantillon pour essai conformément à
I'ISO 664.
Le coefficient de corrélation doit normalement être
supérieur à 0,95. Si tel n'est pas le cas, utiliser les
qetirer de l'échantillon pour essai préparé tous les
méthodes de référence spécifiées dans I'ISO 659 et
objets métalliques (agrafes, aiguilles, etc.). Les grai-
dans I'ISO 665, respectivement, pour vérifier les va-
nes entières doivent être homogènes, et autant que
leurs obtenues, ou recommencer l'étalonnage en uti-
possible exemptes d'impuretés.
lisant trois autres échantillons (ou plus) pour
8 Étalonnage
La courbe d'étalonnage est mise en mémoire,
sous le numéro spécifié en 8.1.2.
8.1 Méthode
8.1.9 Terminer la courbe d'étalonnage huile en utili-
sant un tube vide et en répétant les opérations 8.1.4
8.1.1 Utiliser les paramètres de réglage du spectro-
à 8.1.6. Cette partie de la méthode n'est pas utilisable
mètre RMN (5.1) recommandés par le constructeur,
pour la courbe d'étalonnage eau.
et les optimiser par des essais préliminaires. Pour les
opérations d'étalonnage et de mesurage, suivre les
instructions du manuel de l'utilisateur. Veiller soi-
8.2 Étalonnage pour la détermination de la
gneusement à effectuer l'ensemble des opérations
teneur en eau
d'étalonnage et de mesurage dans des conditions
homogènes, et notamment à température constante
8.2.1 Méthode A: Trois échantillons pour
(à f 2 "C près).
étalonnage, de teneurs en eau connues
(Ile nombre minimum d'échantillons nécessaire pour

l'étalonnage est de trois, mais il est possible d'en uti- Pour obtenir une courbe d'étalonnage sûre, il est né-

liser davantage. cessaire que les teneurs en eau des échantillons pour
étalonnage couvrent une gamme la plus large possi-
ble. Toutefois, une teneur en eau égale à O n'est pas
8.1.2 Entrer dans le spectromètre RMN les paramè-
tres (séquences d'impulsions, atténuations, etc.) re-
quis pour le mesurage de la teneur en huile ou en eau,
la méthode générale prescrite en 8.1.1 à
suivant les recommandations du constructeur, et
spécifier le numéro de mise en mémoire de la courbe
d'étalonnage. Le temps total de mesurage doit être
8.2.2 Méthode B: Un seul échantillon pour
au moins égal à 16 s.
étalonnage, de teneur en eau connue
8.1.3 Mettre le spectromètre en mode étalonnage.
NOTE 6 Dans cette méthode d'étalonnage, on fait varier
la quantité d'eau détectée par le spectromètre RMN en fai-
sant varier la hauteur de remplissage des tubes contenant
8.1.4 Transvaser le premier échantillon pour étalon-
l'échantillon pour étalonnage.
nage dans un tube à échantillons taré (5.2), jusqu'à la
hauteur optimale ind

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