ISO 9622:1999
(Main)Whole milk — Determination of milkfat, protein and lactose content — Guidance on the operation of mid-infrared instruments
Whole milk — Determination of milkfat, protein and lactose content — Guidance on the operation of mid-infrared instruments
Lait entier — Détermination des teneurs en matière grasse laitière, en protéines et en lactose — Lignes directrices pour l'utilisation des appareils de dosage par absorption dans le moyen infrarouge
La présente Norme internationale définit les conditions d'utilisation des appareils de dosage de la matière grasse, des protéines et du lactose du lait de ferme, fonctionnant sur la base de la mesure de l'absorption des rayonnements infrarouges à des longueurs d'onde spécifiques de chaque composant analysé.NOTE 1: En pratique, ces mesures se font à l'aide d'appareils commerciaux automatiques ou semi-automatiques définis à l'article 5 et désignés «Appareils infrarouges» dans la présente Norme internationale.Tout modèle nouveau qui ne répond pas aux principes d'analyse donnés dans la présente Norme internationale ou qui comporte des modifications susceptibles de changer les principales caractéristiques de l'appareil (répétabilité, précision, conditions d'emploi) ainsi que les modes de réglage de l'étalonnage, devra faire l'objet d'une norme particulière.NOTE 2: Tous les appareils ne permettent pas de déterminer la teneur en lactose. D'autre part, certains instruments permettent de mesurer directement la teneur en eau. Il est possible de procéder à une estimation de la teneur totale en extrait sec en additionnant les teneurs en matière grasse, en protéines et en lactose, une constante étant utilisée pour tenir compte de la teneur en sel.La méthode décrite est applicable au dosage de la matière grasse et des protéines et, éventuellement, du lactose du lait de ferme. La méthode est également applicable à l'analyse du lait d'autres espèces (chèvre, brebis, bufflonne, etc.) et au lait traité, à condition de procéder à un étalonnage spécifique de l'instrument (voir article 7).
General Information
Relations
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 9622
First edition
1999-11-15
Whole milk — Determination of milkfat,
protein and lactose content — Guidance
on the operation of mid-infrared instruments
Lait entier — Détermination des teneurs en matière grasse laitière,
en protéines et en lactose — Lignes directrices pour l'utilisation
des appareils de dosage par absorption dans le moyen infrarouge
A
Reference number
ISO 9622:1999(E)
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Contents
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Terms and definitions .2
4 Principle.2
5 Principal characteristics of infrared instruments.2
6 Factors affecting the accuracy of measurement.3
6.1 Instrument factors .3
6.2 Physicochemical and biological factors .5
7 Calibration of the instrument.7
7.1 Objective.7
7.2 Checking the initial calibration for fat, protein and lactose .7
7.3 Maintaining calibration and confirmation of calibration validity .8
8 Sampling.8
9 Uniformity of test samples.8
10 Determination.8
11 Checking daily short-term stability of the instrument .9
11.1 General.9
11.2 Preparation and storage of sub-samples.9
11.3 Analysis of control samples .9
11.4 Monitoring the analytical procedure.9
11.5 Re-adjustment of calibration .11
12 Precision and accuracy.11
12.1 Repeatability.11
© ISO 1999
All rights reserved. Unless otherwise specified, 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 permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case postale 56 • CH-1211 Genève 20 • Switzerland
Internet iso@iso.ch
Printed in Switzerland
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12.2 Intralaboratory reproducibility . 12
12.3 Accuracy. 12
13 Test report . 12
Annex A (informative) Procedure for setting and evaluating linearity on a mass/volume basis . 13
Annex B (informative) Control and adjustment of correction factors . 15
Annex C (informative) Procedure for calibration of infrared milk analysers using modified milk samples . 24
Bibliography. 27
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ISO 9622:1999(E) ISO
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO
member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO 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. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.
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 ISO 9622 was prepared by Technical Committee ISO/TC 34, Agricultural food products,
Subcommittee SC 5, Milk and milk products, in collaboration with the International Dairy Federation (IDF) and
AOAC International, and will also be published by these organizations.
Annexes A, B and C of this International Standard are for information only.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO ISO 9622:1999(E)
Whole milk — Determination of milkfat, protein and lactose
content — Guidance on the operation of mid-infrared instruments
1 Scope
This International Standard describes the operating conditions for instruments used for the determination of fat,
protein and lactose content of ex-farm milk, based upon the measurement of the absorption of mid-infrared radiation
at wavelengths which are representative of each component analysed.
NOTE 1 In practice, these measurements are made using commercial automatic or semi-automatic instruments defined in
clause 5 and called "infrared instruments" in this International Standard.
Any model of instrument which does not comply with the principle of analysis given in this International Standard or
which incorporates modifications that may alter the principal characteristics of the apparatus (repeatability,
accuracy, conditions of use), as well as the means of adjusting the calibration, will require a separate specific
standard.
NOTE 2 Not all instruments allow determination of the lactose content. Moreover, some instruments allow direct
measurement of the water content. The total solids content can be estimated by adding together the fat, protein and lactose
contents, a constant being used to correct for the salt content.
The method described is applicable to the determination of the fat, protein and, as appropriate, lactose content of
ex-farm milk. The method is also applicable to the analysis of milk of other species (goat, ewe, buffalo, etc.) and
processed milk provided a specific calibration of the instrument (see clause 7) is made.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of
this International Standard. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, any of these
publications do not apply. However, parties to agreement based on this International Standard are encouraged to
investigate the possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For
undated references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC
maintain registers of currently valid International Standards.
ISO 1211, Milk — Determination of fat content — Gravimetric method (Reference method).
ISO 5765-1, Dried milk, dried ice-mixes and processed cheese — Determination of lactose content — Part 1:
Enzymatic method utilizing the glucose moiety of the lactose.
ISO 5765-2, Dried milk, dried ice-mixes and processed cheese — Determination of lactose content — Part 2:
Enzymatic method utilizing the galactose moiety of the lactose.
ISO 8968-1, Milk — Determination of nitrogen content — Part 1: Kjeldahl method.
ISO 8968-2, Milk — Determination of nitrogen content — Part 2: Block-digestion method (Macro method).
ISO 8968-4, Milk — Determination of nitrogen content — Part 4: Determination of non-protein nitrogen content.
ISO 8968-5, Milk — Determination of nitrogen content — Part 5: Determination of protein-nitrogen content.
1
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3 Terms and definitions
For the purposes of this International Standard, the following terms and definitions apply.
3.1
infrared instrument
proprietary apparatus which, when used under the conditions defined in this International Standard, estimates the
mass fraction of fat, protein and lactose in whole milk
3.2
fat, protein and lactose content
mass fraction of substances determined using the method specified in this International Standard
NOTE The fat, protein and lactose contents are expressed as mass fractions, in percent [formerly given as % (m/m)].
4 Principle
After homogenization of the milk sample, measurement with an infrared spectrometer of the quantity of radiation
absorbed by:
the carbonyl groups of the ester bonds of the glyceride at approximately 5,7 mm (traditionally referred to as the
A Filter), and/or by the CH groups at approximately 3,5 mm (traditionally referred to as the B Filter), for
determination of the fat content;
the secondary amide groups of the peptide bonds at approximately 6,5 mm, for determination of the protein
content;
the hydroxyl groups of lactose at approximately 9,6 mm, for determination of the lactose content.
An estimate of the content of each component is made by reference to the amount of infrared light absorbed, either
by water at the same wavelength or by the milk at a different wavelength at which there is only a slight absorption
by the compound being measured.
NOTE For practical reasons, samples may be preserved with, for instance, a solution containing a mass fraction of 0,1 %
potassium dichromate, 0,03 % sodium azide or 0,02 % to 0,06 % bronopol. It is necessary to check individual instrument
response for all channels.
5 Principal characteristics of infrared instruments
The commercial instruments available may have one or two cells, with two wavebands or a single waveband per
channel (component), and may use either a single- or a double-beam optical system, with either electronic ratioing
or a servo system to estimate the transmitted radiation, and may produce the relevant wavelengths by diffraction
grating, by interference optical filters, or by a Fourier-transformed interferogram. Instruments may differ also with
respect to the number of specific wavelength ranges operating to predict the concentration of a given component.
NOTE In the case of interferometry, this International Standard is only applicable to the wavelength ranges mentioned in
clause 4.
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6 Factors affecting the accuracy of measurement
6.1 Instrument factors
6.1.1 Linearity
If an instrument is calibrated to express the results in mass/mass values, the solutions to adjust and evaluate
linearity should be prepared on a mass/mass basis. If, on the other hand, the instrument is calibrated against
volumetric reference methods or is calibrated to express results in mass/volume values, linearity should be set and
evaluated on a mass/volume basis in order to give the optimal correlation to the reference method. Examples of
how mass/volume evaluations can be carried out are given in annex A. This clause outlines only mass/mass based
evaluations.
To check the linearity for each component, make up six solutions of known concentration as described in Table 1,
using the following.
a) Unhomogenized cream is recommended with a mass fraction of fat of 8 %, diluted with skimmed milk, to check
the linearity at wavelengths of 5,7 mm (A Filter) and 3,5 mm (B Filter) for the determination of the fat content.
b) UF skimmed milk retentate, diluted with ultrafiltrate is recommended to check the linearity at a wavelength of
6,5 mm for the determination of the protein content. Alternatively, whey protein concentrate, skim milk powder
or evaporated skim milk diluted with distilled water may be used. The stock solution should contain a mass
fraction of approx. 5,5 % protein.
c) A solution of 60 g/l of lactose monohydrate, diluted with water, is recommended to check the linearity at a
wavelength of 9,6 mm for the determination of the lactose content.
Table 1
Parts of stock solution Parts of diluent Relative concentration
(i.e. cream, UF retentate (i.e. skim milk or water)
or 6 % lactose solution)
100 0 1,0
80 20 0,8
60 40 0,6
40 60 0,4
20 80 0,2
0 100 0
The concentrations of the solutions should be in regular increments from zero to the desired upper limits of
instrument readings.
Whenever possible, use the primary signal to check the linearity. Analyse each sample in triplicate and calculate the
linear regression equation, as follows:
y = bx + a
and residuals ei
e = y – (ax + b)
i i i
3
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Plot residuals e (y-axis) versus the concentration of the component in solution (x-axis) on a graph for each of the
i
components. A visual inspection of the data points will usually yield sufficient information about the linearity of the
signal.
If a more objective criterion for linearity is required, calculate the ratio of the residual range to the range of signal
values:
De/Ds = (e - e )/(s - s )
max min max min
where
e and e are the upper and lower residuals, respectively;
max min
s and s are the upper and lower signal values, respectively.
max min
Typical range for the ratio De/Ds is 0,01 to 0,02.
Alternatively, a one-way analysis of variance can be carried out to confirm the non-linearity.
If the ratios between concentrations and instrument readings are not strictly linear over the whole range of
measurements, adjust the linearity of the instrument response for the component, in accordance with the
manufacturer's instructions.
NOTE Milk from animals other than cows may have higher concentrations of fat and protein. For such milks better
performance may be obtained if the linearity is adjusted and checked specifically for the relevant concentration range.
6.1.2 Purging efficiency of the cell
After a single pumping sequence of a sample through the instrument cell, the residual volume of the previous
samples shall not exceed 1 % of the total volume of the cell.
To check the effectiveness of rinsing, analyse 20 consecutive samples of water and homogenized whole milk, using
the sequence: water, water, milk, milk, water, water, etc., and record for each sample of water and milk the readings
at all wavelengths used. Calculate for each wavelength the purging efficiency, E, using the formula:
E = (S M – S W )100/(S M – S W )
1 2 2 2
where
M is the first reading for milk;
1
M is the second reading for milk;
2
W is the second reading for water at the same wavelength.
2
The value of this ratio shall not be less than 99 %.
6.1.3 Homogenization
6.1.3.1 To check the efficiency of the homogenizer, make two consecutive analyses, first with an unhomogenized
whole milk sample, and secondly with the same whole milk sample after it has been homogenized through the
instrument's homogenizer. The difference between the two fat readings shall not exceed 0,05 % for a milk sample
containing a mass fraction of 3,5 % milkfat. To calculate the appropriate pass/fail criteria for milkfat concentrations
other than 3,5 %, multiply the actual fat content by 0,014 3 to obtain the new criteria.
NOTE This procedure is not applicable to some instruments.
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CAUTION: The results of this test can be misleading, as an instrument in which the homogenizer does not work at
all will give very little difference between the first and the second run. A safer but more laborious alternative method
is described in 6.1.3.2 (see reference [2]).
6.1.3.2 Alternatively, obtain an unhomogenized as well as a homogenized portion of the same milk either by
collecting raw and processed milk from the same tank at a dairy plant or by producing smaller volumes by means of
a bench-top or pilot-plant homogenizer. Then measure both the unhomogenized and the same homogenized milk
and compare the difference in results to the above-mentioned pass/fail criterion.
The assumption is that the homogenization efficiency of the external homogenizer is good. This can be verified by
particle size analysis of the homogenized milk. An acceptable range for the diameter, d, of the fat globules in the
reference homogenized milk is 0,75 mm to 0,85 mm, with a d(0,9) of 1,4 mm to 1,5 mm [d(0,9) means that 90 % of the
milkfat has fat globules with a diameter of less than d]. At this particle size distribution, light scattering will be
minimal at both the wavelengths corresponding to the determination of fat by filter A and by filter B.
6.1.4 Water vapour within the instrument
Variations in humidity of the air within the optical unit of the instrument result in variations in the optical zero and
calibration. Replace the absorbent (silica gel) before it starts to change colour, preferably at regular intervals
determined by trials. A once-a-week change, possibly before the week-end to allow time for the instrument to dry, is
considered good practice.
6.2 Physicochemical and biological factors
6.2.1 Milk composition
The signal obtained at each wavelength is the result of the specific absorption by the component being determined
and, to a greater or lesser extent, by the variations in concentration of the other major components, water included,
and by salts.
The influence of the variations of the fat, protein and lactose content of milk is corrected by cross-correction or
interaction factors that are specific to each wavelength and each type of instrument.
These interaction factors are calculated either by the manufacturer or by the user and are automatically introduced
into the measurements.
The measurements to be carried out and the corresponding corrections that shall be applied are the following:
no determination of the protein content at 6,5 mm without a simultaneous determination of the fat content and a
correction of the protein reading for the fat content;
no determination of the fat content at 3,5 mm without a simultaneous determination of the protein and lactose
contents and a correction of the fat reading for the protein and lactose contents.
Although the adoption of other internal corrections is not considered compulsory, they are highly recommended
because they significantly improve the accuracy of the measurements.
Every 3 months, check the correction factors of the instrument using, for instance, the methods described in annex B.
The apparent interactions should be as close as possible to zero and should not exceed limits of ±0,02. Beyond
these limits the cross-corrections shall be adjusted according to the manufacturer's recommendations.
The correction factors should be checked whenever any major part of the instrument, for instance the interference
filters, is serviced or changed.
6.2.2 Fat
6.2.2.1 Fatty acid composition
The variations in the fatty acid composition of milk (mean molecular mass and degree of unsaturation) influence
significantly the relationship between the results of the reference method and the infrared measurements at 5,7 mm
and, to a lesser extent, at 3,5 mm.
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When compositional variations occur throughout an entire population of milks (for example, seasonal variation,
regional differences, or different species), it may be necessary to modify the calibration of the instrument.
6.2.2.2 Lipolysis
The liberation of fatty acids by the action of lipase changes the instrument's readings. An increase in the lipolysis
index of 1 milliequivalent per 100 g of fat, as measured by the BDI method, changes the instrument's signal for fat
by -0,022 % at 5,7 mm (Filter A), and by +0,006 % at 3,5 mm (Filter B), for a sample containing a mass fraction of fat
of 3,5 %.
6.2.2.3 High fat content
When analysing milk samples with a mass fraction of fat higher than 7,0 %, poor repeatability and deviation from the
standard curve (see clause 7) may occur. Check with the manufacturer that the instrument is equipped with a
homogenizer suitable for this type of milk.
6.2.2.4 Physical condition of milkfat
If part of the milkfat appears on the surface in an oiled-off condition, the test sample pumped by the instrument will
not be representative of the fat content of the sample. Oiled-off samples shall therefore be avoided. Care should be
taken to re-incorporate cream layers sticking to the walls of vessels and caps.
6.2.3 Protein
6.2.3.1 Variation in non-protein-nitrogen (NPN)
The IR protein determination is based on absorption of infrared energy by the peptide bonds of the protein
molecules, whereas the components of the NPN fraction hardly contribute to the instrument signal at the
wavelengths where protein is measured. An instrument can be calibrated to produce a protein-nitrogen-based (see
ISO 8968-5) or a total-nitrogen-based protein estimate (see ISO 8968-1 or ISO 8968-2) measured by the Kjeldahl
method.
When the instrument operator makes the choice to use a protein calibration based on total nitrogen, he/she
assumes that the NPN content of the milk samples used to calibrate the instrument is constant from sample to
sample within each calibration set and from set to set. If the NPN varies from sample to sample within the
calibration set, distortions of the slope adjustment of the corrected signal on the protein channel will cause a larger
standard deviation of difference between the Kjeldahl total nitrogen (TN) reference method and the instrument
results.
Variation in NPN content within and between sets of calibration milks used in different laboratories will increase the
mean difference and the standard deviation of difference between instrument protein results in different laboratories
when the calibration is based on TN. When TN is used as a calibration reference, it is important that the average
NPN content of the milks used for calibration be as close to the population mean as possible and that the variation
in NPN/TN ratio from sample to sample within the set be as small as possible. Analysts need to be aware of this
source of error in protein calibration.
6.2.3.2 Variation in citric acid
Citric acid absorbs energy at 6,5 mm, i.e. where protein is also determined. Variation in citric acid content will
consequently need to be compensated for by modification of the protein calibrations
6.2.3.3 Lipolysis
An increase in the lipolysis index of 1 milliequivalent per 100 g of fat, as measured by the BDI method, changes the
instrument’s signal for protein by +0,013 % at 6,5 mm, for a test sample containing a mass fraction of protein of
3,0 %.
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6.2.4 Preservatives
Preservatives may influence the IR response as well as the reference methods. These effects can be different for
different components and may vary between individual instruments. It is therefore important that these specific
effects be examined before implementing any kind of sample preservation in a calibration scheme.
7 Calibration of the instrument
7.1 Objective
It is desirable to adjust the instrument's signal at each wavelength, so that for each level of concentration of the
component being measured the instrument reading is closely approximate to the value given by the reference
method.
Internationally accepted reference methods for the determination of fat, protein and lactose shall be used; i.e.
ISO 1211, parts 1, 2, 4 and 5 of ISO 8968, and parts 1 and 2 of ISO 5765, respectively. For practical reasons or
under certain circumstances alternative methods, for example the Gerber butyrometric method for fat content and
Amido Black method for protein content, can be used provided they are regularly checked with the corresponding
reference methods.
Because infrared instruments have different calibration systems, no specific procedure can be given. The
manufacturer shall supply the laboratories with the means to adjust the instrument to comply with the requirements
given in 7.2.
7.2 Checking the initial calibration for fat, protein and lactose
7.2.1 Milk samples
Collect a certain number of herd samples representative of the total population of herds within the laboratory's area,
and whose composition varies regularly over the entire range of concentration of each component being measured,
that is, between a mass fraction of fat of about 2,5 % and 5,0 % and of protein of about 2,5 % and 4,0 %. For the
measurement of samples from individual cows, the mass fraction of fat and protein should reach about 7,0 % and
5,0 % respectively. Normally the number of such samples should exceed 15 and is seldom more than 50.
If necessary, a preservative normally used by the laboratory may be added to the test sample. The sample should
6
show no sign of physical deterioration; samples containing more than 10 somatic cells per millilitre should be
discarded.
NOTE Representative samples are a set of calibration samples, representative of the target population, accounting for all
known and unknown biological and environmental phenomena that influence the instruments responses for fat, protein and
lactose concentration. The list of known phenomena forms the basis of the designed controlled part of the sample set.
Randomly selected samples model the unknown phenomena; they form the natural part of the sample set.
7.2.2 Analyses
Analyse the individual samples in duplicate using the reference methods to give the results y and, in triplicate using
i
the instrument which is being calibrated to give the results x .
i
7.2.3 Calculations
Calculate the arithmetic means x and y of the replicate for each individual sample and plot the values obtained
(x and y) on a graph to check that no outliers are present; if necessary repeat the analyses.
For each component, determine the regression equation: y = bx + a and the residual standard deviation (s ) from
yx
the regression. The value s should not exceed 0,06 % for each component.
yx
Then, calibrate the instrument in accordance with the manufacturer's instructions.
7
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This standardization procedure is assumed to give a very high level of confidence in the calibration of the
instrument, but at a relatively high cost. The following simpler methods are possible, however, with some chance of
a less accurate calibration.
a) A central laboratory may carry out the calibration using a few reference milk samples whose composition has
been obtained from a master instrument standardized at the central laboratory according to the specified
procedure. These “transfer” calibration samples should cover the whole range of variation of fat, protein and
lactose contents, with preferably no correlation between components. Samples can be prepared according to
the procedure described in annex C.
b) Instead of analysing each individual herd sample, these may be combined into six to eight samples at different
concentration levels.
c) From a representative bulk milk sample, 10 to 12 samples may be prepared at different concentration levels by
adjusting the fat and protein contents with various proportions of skim milk, cream, retentate, and ultrafiltrate
(see annex C).
7.3 Maintaining calibration and confirmation of calibration validity
Since many different types of instrument calibrations are used, by preference, choice or necessity, it is important to
confirm the accuracy of the calibration with reference chemical tests on randomly selected act
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 9622
Première édition
1999-11-15
Lait entier — Détermination des teneurs
en matière grasse laitière, en protéines
et en lactose — Lignes directrices pour
l'utilisation des appareils de dosage
par absorption dans le moyen infrarouge
Whole milk — Determination of milkfat, protein and lactose content —
Guidance on the operation of mid-infrared instruments
A
Numéro de référence
ISO 9622:1999(F)
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Sommaire
1 Domaine d’application .1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions.2
4 Principe.2
5 Principales caractéristiques des appareils infrarouges .2
6 Facteurs affectant la précision des mesures.3
6.1 Facteurs relatifs aux instruments .3
6.2 Facteurs physico-chimiques et biologiques.5
7 Étalonnage de l'appareil.7
7.1 Objectif.7
7.2 Contrôle de l'étalonnage initial pour la matière grasse, les protéines et le lactose .7
7.3 Maintenance de l'étalonnage et confirmation de sa validité .8
8 Échantillonnage .8
9 Uniformité des échantillons pour essai.9
10 Détermination.9
11 Vérification journalière de la stabilité à court terme de l'appareil .9
11.1 Généralités .9
11.2 Préparation et conservation des sous-échantillons .9
11.3 Analyse des échantillons de contrôle .9
11.4 Contrôle du mode opératoire analytique.9
11.5 Réajustement de l'étalonnage .12
12 Fidélité et justesse.12
12.1 Répétabilité.12
© ISO 1999
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, 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
Case postale 56 • CH-1211 Genève 20 • Suisse
Internet iso@iso.ch
Imprimé en Suisse
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12.2 Reproductibilité intralaboratoire. 12
12.3 Justesse . 13
13 Rapport d'essai. 13
Annexe A (informative) Procédure pour déterminer et évaluer la linéarité sur une base masse/volume. 14
Annexe B (informative) Contrôle et ajustement des facteurs d’intercorrection . 16
Annexe C (informative) Méthode d'étalonnage des appareils pour l'analyse du lait par absorption
infrarouge, à l'aide d'échantillons de lait modifié . 25
Bibliographie. 28
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ISO 9622:1999(F) ISO
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de l'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 gouvernementales, en
liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission
électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 3.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour
vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités
membres votants.
La Norme internationale ISO 9622 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 34, Produits agricoles
alimentaires, sous-comité SC 5, Lait et produits laitiers, en collaboration avec la Fédération internationale de laiterie
(FIL) et l’AOAC International (Association des chimistes analytiques officiels); elle sera également publiée par ces
deux organisations.
Les annexes A, B et C de la présente Norme internationale sont données uniquement à titre d'information.
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NORME INTERNATIONALE © ISO ISO 9622:1999(F)
Lait entier — Détermination des teneurs en matière grasse laitière,
en protéines et en lactose — Lignes directrices pour l'utilisation
des appareils de dosage par absorption dans le moyen infrarouge
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale définit les conditions d'utilisation des appareils de dosage de la matière grasse,
des protéines et du lactose du lait de ferme, fonctionnant sur la base de la mesure de l'absorption des
rayonnements infrarouges à des longueurs d'onde spécifiques de chaque composant analysé.
NOTE 1 En pratique, ces mesures se font à l'aide d'appareils commerciaux automatiques ou semi-automatiques définis à
l'article 5 et désignés «Appareils infrarouges» dans la présente Norme internationale.
Tout modèle nouveau qui ne répond pas aux principes d'analyse donnés dans la présente Norme internationale ou
qui comporte des modifications susceptibles de changer les principales caractéristiques de l'appareil (répétabilité,
précision, conditions d'emploi) ainsi que les modes de réglage de l'étalonnage, devra faire l'objet d'une norme
particulière.
NOTE 2 Tous les appareils ne permettent pas de déterminer la teneur en lactose. D'autre part, certains instruments
permettent de mesurer directement la teneur en eau. Il est possible de procéder à une estimation de la teneur totale en extrait
sec en additionnant les teneurs en matière grasse, en protéines et en lactose, une constante étant utilisée pour tenir compte
de la teneur en sel.
La méthode décrite est applicable au dosage de la matière grasse et des protéines et, éventuellement, du lactose
du lait de ferme. La méthode est également applicable à l'analyse du lait d'autres espèces (chèvre, brebis,
bufflonne, etc.) et au lait traité, à condition de procéder à un étalonnage spécifique de l'instrument (voir article 7).
2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,
constituent des dispositions valables pour la présente Norme internationale. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s’appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes
aux accords fondés sur la présente Norme internationale sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les
éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la dernière
édition du document normatif en référence s’applique. Les membres de l'ISO et de la CEI possèdent le registre des
Normes internationales en vigueur.
Lait — Détermination de la teneur en matière grasse — Méthode gravimétrique (Méthode de référence).
ISO 1211,
Lait sec, mélanges secs pour crèmes glacées et fromages fondus — Détermination de la teneur en
ISO 5765-1,
lactose — Partie 1: Méthode enzymatique par la voie glucose.
ISO 5765-2, Lait sec, mélanges secs pour crèmes glacées et fromages fondus — Détermination de la teneur en
lactose — Partie 2: Méthode enzymatique par la voie galactose.
Lait — Détermination de la teneur en azote — Partie 1: Méthode Kjeldahl.
ISO 8968-1,
Lait — Détermination de la teneur en azote — Partie 2: Méthode de digestion en bloc (Méthode
ISO 8968-2,
macro).
1
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Lait — Détermination de la teneur en azote — Partie 4: Détermination de la teneur en azote non
ISO 8968-4,
protéique.
ISO 8968-5, Lait — Détermination de la teneur en azote — Partie 5: Détermination de la teneur en azote protéique.
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
appareil infrarouge
appareil en vente dans le commerce qui, lorsqu'il est utilisé dans les conditions définies dans la présente Norme
internationale, permet d'estimer la fraction massique de matière grasse, de protéines et de lactose du lait entier
3.2
teneur en matière grasse, en protéines et en lactose
fraction massique de substances, déterminée par la méthode spécifiée dans la présente Norme internationale
NOTE Les teneurs en matière grasse, en protéines et en lactose sont exprimées comme fraction massique, en
pourcentage [dans le passé également exprimées en % (m/m)].
4 Principe
Après homogénéisation de l'échantillon de lait, mesurage, à l'aide d'un spectromètre infrarouge, de la quantité de
rayonnements absorbés par:
les groupements carbonyles des liaisons ester des glycérides à environ 5,7 μm (en général référencés comme
étant le filtre A) et/ou par les groupements CH à environ 3,5 μm (en général référencés comme étant le filtre B)
pour la détermination de la teneur en matière grasse;
les groupements amides secondaires des liaisons peptides à environ 6,5 μm pour la détermination de la teneur
en protéines;
les groupements hydroxyle du lactose à environ 9,6 μm pour la détermination de la teneur en lactose.
Pour chaque composant, une estimation de sa teneur est faite par référence à la quantité de lumière infrarouge
absorbée soit par l'eau à la même longueur d'onde, soit par le lait à une longueur d'onde différente ne présentant
qu'une faible absorption du composant mesuré.
NOTE Pour des raisons pratiques, les échantillons peuvent être conservés par addition, par exemple, d'une solution
contenant une fraction massique de 0,1 % de dichromate de potassium, 0,03 % d'azide de sodium ou de 0,02 % à 0,06 % de
bronopol. Dans tous les cas, il est nécessaire de vérifier la réponse de chaque instrument.
5 Principales caractéristiques des appareils infrarouges
Les appareils disponibles dans le commerce sont équipés d'une ou deux cuves, d'une ou deux bandes d'onde par
canal (composant), et se caractérisent par l'utilisation d'un système optique à simple ou à double faisceau, par le
calcul électronique ou par l'emploi d'un servosystème pour évaluer les rayonnements transmis; ils peuvent produire
les longueurs d'onde adéquates, soit par un réseau de diffraction, soit par des filtres optiques interférentiels, soit
encore par un interférogramme modifié de Fourier. Les instruments peuvent présenter également des différences
en ce qui concerne le nombre de longueurs d'onde spécifiques intervenant pour prédire la concentration d'un
composant donné.
NOTE Dans le cas d'un appareil à interférogramme, la présente Norme internationale ne s'applique qu'aux longueurs
d'onde mentionnées à l'article 4.
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6 Facteurs affectant la précision des mesures
6.1 Facteurs relatifs aux instruments
6.1.1 Linéarité
Si un instrument est calibré pour exprimer les résultats en valeurs masse/masse, les solutions pour régler et
évaluer la linéarité doivent être préparées sur une base masse/masse. Si, par contre, l'instrument est étalonné en
fonction de méthodes de référence volumétriques ou est étalonné pour exprimer les résultats en valeurs
masse/volume, la linéarité doit être indiquée et évaluée sur une base masse/volume, afin d'atteindre la corrélation
optimale avec la méthode de référence. L'annexe A présente des exemples de la manière de procéder à des
évaluations masse/volume. Le présent article expose uniquement les évaluations sur une base masse/masse.
Afin de vérifier la linéarité pour chaque composant, préparer six solutions de concentration connue, comme décrit
dans le Tableau 1, en utilisant de préférence les produits suivants.
a) Crème légère non homogénéisée, ayant une fraction massique en matière grasse de 8 %, diluée avec du lait
écrémé, pour vérifier la linéarité aux longueurs d'onde de 5,7 μm (filtre A) et de 3,5 μm (filtre B), pour la
détermination de la teneur en matière grasse.
b) Rétentat UF de lait écrémé, dilué avec de l'ultrafiltrat, pour vérifier la linéarité à la longueur d'onde de 6,5 μm
pour la détermination des protéines. On peut aussi utiliser un concentré de protéine de lactosérum ou du lait
écrémé concentré dilué avec de l'eau distillée. La solution mère doit contenir une fraction massique de
protéines d'environ 5,5 %.
c) Solution composée de 60 g/l de lactose monohydraté, dilué avec de l'eau, pour vérifier la linéarité à la longueur
d'onde de 9,6 μm pour la détermination de la teneur en lactose.
Tableau 1
Parties de solution mère Parties de diluant Concentration relative
(c'est-à-dire crème, rétentat UF (c'est-à-dire lait écrémé ou eau)
ou solution de lactose à 6 %)
100 0 1,0
80 20 0,8
60 40 0,6
40 60 0,4
20 80 0,2
0 100 0
Il convient que la concentration des solutions augmente régulièrement de zéro à la limite supérieure de la lecture
désirée.
Chaque fois que cela sera possible, utiliser le signal primaire pour vérifier la linéarité. Analyser chaque échantillon
en triple et calculer l'équation de régression linéaire comme suit:
y = bx + a
et les résidus ei
e = y – (ax + b)
i i i
Placer les résidus e (axe y) en fonction de la concentration du composant en solution (axe x) sur un graphique pour
i
chaque composant. Un examen visuel des points correspondant aux données recueillies devrait en général fournir
des précisions suffisantes sur la linéarité du signal.
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Si un critère de linéarité plus objectif est requis, calculer le rapport de l’amplitude des résidus sur l’amplitude des
valeurs du signal:
De/Ds = (e - e )/(s - s )
max min max min
où
e et e sont respectivement les résidus supérieur et inférieur;
max min
s et s sont respectivement les valeurs de signal supérieure et inférieure.
max min
Le rapport type De/Ds est 0,01 à 0,02.
En alternative, une analyse de la droite de régression des variables peut être effectuée pour confirmer la non-
linéarité.
Si les relations entre les concentrations et les lectures de l'appareil ne sont pas rigoureusement linéaires sur
toute la gamme des mesurages, régler la linéarité de réponse de l'appareil, pour l'élément considéré, selon les
instructions du constructeur.
NOTE Les laits provenant d'animaux autres que les vaches peuvent avoir des concentrations en matière grasse et en
protéines plus élevées. Pour ces laits, on peut obtenir de meilleures performances si la linéarité est vérifiée sur une gamme de
concentrations appropriée à chaque cas spécifique.
6.1.2 Efficacité du rinçage de la cuve de mesure
Après une seule séquence de pompage d'un échantillon dans l'appareil, le volume résiduel de l'échantillon
précédent ne doit pas dépasser 1 % du volume total de la cuve.
Pour vérifier l'efficacité du rinçage, analyser successivement 20 échantillons d'eau et de lait entier homogénéisé en
suivant la séquence eau, eau, lait, lait, eau, eau, etc., et enregistrer pour chaque échantillon d'eau et de lait les
lectures à toutes les longueurs d'onde utilisées. Calculer l'efficacité du rinçage, E, pour chaque longueur d'onde, en
utilisant la formule suivante:
E = (S M – S W )100/(S M – S W )
1 2 2 2
où
M est égal à la première lecture pour le lait;
1
M est égal à la deuxième lecture pour le lait;
2
est égal à la deuxième lecture pour l'eau à la même longueur d'onde.
W
2
La valeur de ce rapport ne doit pas être inférieure à 99 %.
6.1.3 Homogénéisation
6.1.3.1 Pour vérifier l'efficacité de l'homogénéisateur, effectuer deux analyses consécutives, tout d'abord avec un
échantillon de lait entier non homogénéisé, puis avec le même échantillon de lait entier après homogénéisation par
l'homogénéisateur de l'appareil. La différence entre les deux lectures de matière grasse ne doit pas excéder 0,05 %
pour un échantillon de lait contenant une fraction massique de 3,5 % de matière grasse de lait. Pour calculer les
critères de réussite ou d'échec appropriés pour des concentrations en matière grasse laitière autres que 3,5 %,
multiplier la teneur réelle en matière grasse par 0,014 3 pour obtenir les nouveaux critères.
NOTE Cette procédure n'est pas applicable avec certains instruments.
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AVERTISSEMENT — Les résultats de ce test peuvent être trompeurs; en effet, un instrument dans lequel
l'homogénéisateur ne fonctionne pas du tout ne donnera que très peu de différence entre la première et la
seconde analyse. Une méthode alternative plus sûre mais plus laborieuse est décrite en 6.1.3.2 (voir la
référence [2]).
6.1.3.2 En alternative, obtenir un échantillon non homogénéisé ainsi qu'un échantillon homogénéisé du même lait,
soit en récoltant du lait cru et traité provenant de la même citerne de l'installation laitière, soit en produisant de plus
petits volumes au moyen d'un homogénéisateur de laboratoire ou d'usine pilote. Mesurer alors le lait homogénéisé
et le lait non homogénéisé et comparer la différence de résultats par rapport aux critères positif/négatif mentionnés
ci-dessus.
On suppose que l’efficacité de l’homogénéisation de l’homogénéisateur externe est bonne. Cela peut être vérifié
par l’analyse de la dimension des particules du lait homogénéisé. Une plage acceptable pour le diamètre, d, des
globules gras dans le lait homogénéisé de référence est entre 0,75 μm et 0,85 μm avec un d(0,9) compris entre
1,4 μm et 1,5 μm [d(0,9) veut dire que 90 % de la matière grasse laitière ont un diamètre inférieur à d]. À l’intérieur
de cette plage de tailles, le phénomène de diffusion de lumière sera minimal pour les longueurs d’onde
correspondantes à la détermination de la matière grasse par le filtre A et le filtre B.
6.1.4 Humidité à l'intérieur de l'appareil
Des variations d'humidité de l'air dans le bloc optique de l'appareil entraînent des variations du zéro optique et de
l'étalonnage. Remplacer le produit absorbant (gel de silice) avant qu'il y ait un début de décoloration, de préférence
à intervalles réguliers, déterminés par des essais. Un remplacement du produit une fois par semaine, par exemple à
la veille du week-end pour permettre une déshydratation de l'air de l'appareil, constitue une sage précaution.
6.2 Facteurs physico-chimiques et biologiques
6.2.1 Composition du lait
Le signal obtenu à chaque longueur d'onde résulte de l'absorption spécifique du composant à doser, mais
également de l'influence plus ou moins grande des variations de la concentration des autres composants
principaux, eau incluse, et des sels minéraux.
Cette influence des variations des teneurs en matière grasse, en protéines et en lactose du lait est corrigée par
l'application de facteurs d'intercorrection, spécifiques à chaque longueur d'onde et à chaque type d'appareil.
Ces facteurs d'intercorrection, calculés soit par le constructeur, soit par l'utilisateur, sont introduits automatiquement
dans les mesurages.
Les mesurages à effectuer et les corrections correspondantes devant être appliquées sont les suivantes:
pas de détermination de la teneur en protéines à 6,5 μm sans détermination simultanée de la teneur en matière
grasse et correction du taux de protéines suivant le taux de matière grasse;
pas de détermination de la teneur en matière grasse à 3,5 μm sans détermination simultanée de la teneur en
protéines et en lactose, et correction du taux de matière grasse en fonction des teneurs en protéines et en
lactose.
L'introduction d'autres intercorrections n'est pas considérée comme obligatoire, mais elle est cependant vivement
recommandée car elle améliore sensiblement la précision de la méthode.
Vérifier tous les trois mois les facteurs d’intercorrection de l'instrument en utilisant, par exemple, les méthodes
décrites dans l'annexe B. Il convient que les interactions apparentes soient aussi près que possible de zéro et
n'excèdent pas les limites de ± 0,02. Au-delà de ces limites, les corrections doivent être faites suivant les
recommandations du fabricant.
Il convient que les facteurs d’intercorrection soient vérifiés chaque fois qu'une intervention ou un changement est
réalisé sur un élément important de l'instrument, par exemple les filtres interférentiels.
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6.2.2 Matière grasse
6.2.2.1 Composition en acides gras
Les variations de la composition du lait en acides gras (masse moléculaire moyenne et degré d'insaturation)
modifient de façon significative la relation entre les résultats de la méthode de référence et les mesurages
infrarouges faits à 5,7 μm, et à un degré moindre, les mesurages faits à 3,5 μm.
Lorsque des modifications de composition interviennent sur une population entière de laits (par exemple variations
saisonnières, différences entre régions ou différences entre espèces), cela peut nécessiter des modifications de
l'étalonnage des appareils.
6.2.2.2 Lipolyse
La libération d'acides gras sous l'action des lipases modifie la réponse instrumentale. Une augmentation de l'indice
de lipolyse de 1 milliéquivalent pour 100 g de matière grasse, mesuré par la méthode BDI, se traduit par une baisse
de –0,022 % à 5,7 μm (filtre A), et par une augmentation de +0,006 % à 3,5 μm (filtre B), pour un échantillon de lait
présentant une fraction massique en matière grasse de 3,5 %.
6.2.2.3 Haute teneur en matière grasse
Lors de l'analyse d'échantillons de lait dont la fraction massique en matière grasse est supérieure à 7,0 %, on
pourra constater une médiocre répétabilité ainsi qu'un écart par rapport à la courbe étalon (voir article 7). Vérifier
avec le constructeur que l'appareil est bien équipé d'un homogénéisateur adapté à ce type de lait.
6.2.2.4 État physique de la matière grasse laitière
Si une partie de la matière grasse laitière s'est séparée et apparaît à la surface du lait, l'échantillon d'essai prélevé
par l'appareil ne sera pas représentatif de la teneur en matière grasse de l'échantillon. Par conséquent, il faut éviter
de prélever des échantillons là où la matière grasse s'est séparée. Il convient de prendre soin de réincorporer la
matière grasse restant sur les parois et les couvercles des flacons.
6.2.3 Protéines
6.2.3.1 Variation en azote non protéinique (NPN)
La détermination des protéines par infrarouge est fondée sur l'absorption de l'énergie infrarouge par les liaisons
peptidiques des molécules de protéines, alors que les constituants de la fraction NPN n’ont que peu d’influence sur
le signal instrumental aux longueurs d'onde de mesurage des protéines. Un instrument peut être étalonné pour
fournir une estimation des protéines fondée sur l'azote protéinique (voir l'ISO 8968-5) ou sur l'azote total (voir
l'ISO 8968-1 ou l'ISO 8968-2), mesurée par la méthode Kjeldahl.
Lorsque l'opérateur de l'instrument opte pour l'emploi d'un étalonnage en protéines fondé sur l'azote total, il ou elle
suppose que la teneur en NPN des échantillons de lait utilisés pour étalonner l'instrument est constante d'un
échantillon à l'autre au sein de chaque jeu d'étalons et d'un jeu à l'autre. Si l'azote non protéinique varie d'un
échantillon à l'autre au sein du jeu d'étalons, des distorsions d’ajustement de la pente entraîneront un écart-type
des écarts plus important entre l’azote total obtenu par la méthode Kjeldahl de référence et les résultats
instrumentaux.
Des variations dans la teneur en NPN au sein d'un jeu et entre jeux de laits étalons utilisés dans différents
laboratoires augmenteront la différence moyenne et l'écart-type des différences entre les résultats instrumentaux de
protéines de différents laboratoires lorsque l'étalonnage et fondé sur l'azote total. Si l'azote total est employé
comme référence d'étalonnage, il est important que la teneur moyenne en NPN des laits mis en œuvre pour
l'étalonnage soit aussi proche que possible de la moyenne de la population et que la variation du rapport NPN/TN
d'un échantillon à l'autre au sein du jeu soit aussi petite que possible. Il est indispensable que les analystes soient
conscients de cette source d'erreur dans l'étalonnage en protéine.
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6.2.3.2 Variation en acide citrique
L'acide citrique absorbe l'énergie à 6,5 mm, c'est-à-dire là où les protéines sont aussi déterminées. Les variations de
teneur en acide citrique devront par conséquent être compensées en modifiant les calibrages des protéines.
6.2.3.3 Lipolyse
Une augmentation de l'indice de lipolyse de 1 milliéquivalent par 100 g de matière grasse, mesuré par la méthode
BDI, se traduit par une augmentation de +0,013 % à 6,5 mm pour un échantillon contenant une fraction massique de
protéines de 3 %.
6.2.4 Conservateurs
Les conservateurs peuvent influer sur la réponse infrarouge. Ces effets peuvent être différents pour des
composants différents et peuvent varier d'un instrument à l'autre. Il est par conséquent important que ces effets
spécifiques soient pris en compte avant la mise en œuvre d'une quelconque conservation d'échantillons dans un
plan d'étalonnage.
7 Étalonnage de l'appareil
7.1 Objectif
Il est souhaitable de régler le signal de l'appareil à chaque longueur d'onde de telle sorte qu'à tous les niveaux de
concentration de l'élément mesuré, les lectures fournies par l'appareil soient à peu près équivalentes aux teneurs
déterminées par la méthode de référence.
Les méthodes de référence acceptées internationalement pour la détermination de la teneur en matière grasse, en
protéines et en lactose doivent être utilisées, c'est-à-dire, respectivement, l'ISO 1211, les parties 1, 2, 4 et 5 de
l'ISO 8968 et les parties 1 et 2 de l'ISO 5765. Pour des raisons pratiques ou dans certaines circonstances, d'autres
méthodes, telles que la méthode butyrométrique Gerber pour la matière grasse et la méthode au Noir Amido pour la
teneur en protéines, peuvent être utilisées, pourvu qu'elles soient régulièrement contrôlées avec les méthodes de
référence correspondantes.
Les appareils infrarouges ayant des systèmes d'étalonnage différents, il n'est pas possible de donner une
méthodologie précise. C'est au constructeur qu'il incombe de fournir aux laboratoires les moyens leur permettant
d'étalonner les appareils de telle sorte qu'ils répondent aux spécifications données au paragraphe 7.2.
7.2 Contrôle de l'étalonnage initial pour la matière grasse, les protéines et le lactose
7.2.1 Échantillons de laits
Collecter un certain nombre de laits de troupeau, représentatifs de l'ensemble des laits produits dans la zone
d'activité du laboratoire, et dont la composition varie régulièrement sur toute la gamme des concentrations de
chaque composant à mesurer, soit entre une fraction massique de 2,5 % et 5,0 % environ de matière grasse et
entre 2,5 % et 4,0 % environ de protéines. Dans le cas de mesurage sur des éch
...
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