Verseifungszahlen (SAP-Werte): was sie messen und warum Tabellen abweichen

Die Verseifungszahl, kurz VZ, ist die eine Zahl pro Öl, ohne die keine Laugenberechnung auskommt. Diese Anleitung behandelt, was sie misst, wie ein Labor sie bestimmt, warum kein Öl einen einzigen wahren Wert hat, warum Bücher und Rechner unterschiedliche Werte drucken und wie viel Spielraum Ihnen all das lässt.

Was die Zahl bedeutet

Die Verseifungszahl ist die Anzahl Milligramm Kaliumhydroxid, die nötig ist, um ein Gramm eines Fettes zu verseifen. Sie erfasst jede Fettsäure im Fett, ob an Glycerin gebunden oder frei; ISO 3657 nennt sie ein Maß für „the free and esterified acids“. Die von Olivenöl liegt bei etwa 190: Ein Gramm Olivenöl verbraucht 190 mg KOH.

Jede Kette braucht ein Hydroxid, die Zahl ist also eigentlich eine Zählung der Ketten pro Gramm, und kürzere Ketten bedeuten mehr davon in jedem Gramm. Deshalb wird Kokosöl, reich an Laurin- und Myristinsäure mit 12 und 14 Kohlenstoffatomen, mit 248–265 angegeben, Olivenöl dagegen, überwiegend Ölsäure mit 18 Kohlenstoffatomen, mit 184–196. Die Anleitung zur Chemie der Verseifung berechnet die Werte aus den Molekülen selbst: reines Trilaurin 263,4, reines Triolein 190,1.

Wie ein Labor sie misst

ISO 3657 und AOCS Cd 3-25, die beiden Methoden, die die Codex-Standards für Öle nennen, funktionieren gleich. Etwa 2 g Fett werden unter einem Rückflusskühler mit 25 ml 0,5 mol/l Kaliumhydroxid in Ethanol gekocht, weit mehr Alkali, als es verbrauchen kann, eine Stunde lang, bei hochschmelzenden Fetten zwei. Heißer Alkohol löst Fett und Alkali gemeinsam, deshalb ist ein gewöhnliches Fett in dieser Zeit vollständig verseift. Das übrige Alkali wird mit 0,5 mol/l Salzsäure titriert, parallel dazu ein Blindkolben, und die Differenz zwischen den beiden Titrationen ist das KOH, das das Fett verbraucht hat:

VZ = (Säureverbrauch des Blindversuchs − Säureverbrauch der Probe) × c × 56,1 ÷ m

mit der Säure in Millilitern, c ihrer Konzentration in mol/l und m den Gramm Fett.

Auch ein gemessener Wert ist mit einem Fehler behaftet. Im Ringversuch hinter ISO 3657 analysierten 22 Labore dieselben Proben. Zwei Ergebnisse aus einem Labor stimmten auf etwa 2 mg KOH/g überein. Zwischen den Laboren war die Streuung größer: Die Vergleichgrenze, also die Differenz, die die Ergebnisse zweier Labore nur einmal in zwanzig Fällen überschreiten, betrug 5,0 mg KOH/g für Rapsöl (Mittelwert 190,2), 5,7 für Palmöl (199,5) und 11,7 für Kokosöl (256,8).

NaOH, KOH und das Komma

Tabellen für Seifensieder drucken selten den Laborwert. Sie drucken Gramm Lauge pro Gramm Öl, was in jeder Einheit funktioniert, weil es ein Verhältnis ist, und sie drucken es für Natriumhydroxid, für Kaliumhydroxid oder für beide. Ein Mol von beiden leistet dieselbe Arbeit, deshalb ist der NaOH-Wert der KOH-Wert mal dem Verhältnis ihrer molaren Massen, 39,997 ÷ 56,106 = 0,7129, geteilt durch 1000.

Die Werte, die der Rechner verwendet: die Mitte der veröffentlichten Spanne jedes Öls.

Die beiden Spalten sehen sich ähnlich, und sie zu verwechseln ist der gefährlichste Fehler in diesem Thema. Ein KOH-Wert, der für ein Rezept mit Natriumhydroxid verwendet wird, verlangt 40 % mehr Lauge, als die Öle brauchen (0,190, wo 0,135 gemeint war), und das ergibt eine ätzende Seife. Ein NaOH-Wert, der für ein Rezept mit Kaliumhydroxid verwendet wird, gibt 29 % zu wenig, und das ergibt eine weiche, schmierige Paste. Seifenbücher haben schon eine reine KOH-Tabelle neben Rezepten mit Natriumhydroxid gedruckt, lesen Sie also die Überschrift jeder Tabelle, bevor Sie einer Zahl darin trauen.

Zwei kleinere Fallen. Manche älteren Tabellen haben eine zweite Spalte, in der ein Laugenabschlag schon abgezogen ist, und die Überfettung eines Rechners zieht ihn dann noch einmal ab. Und KOH-Werte setzen reines Kaliumhydroxid voraus, während die Schuppen mit etwa 90 % verkauft werden, was der Rechner korrigiert; die Anleitung zu NaOH und KOH erklärt die Einstellung der Reinheit.

Warum ein Öl eine Spanne hat

Der Codex veröffentlicht Verseifungszahlen als unverbindliche Spannen neben seinen verbindlichen Fettsäurespannen, und über die Öle in der Datenbank dieser Website hinweg beträgt die typische veröffentlichte Spanne etwa ±3 % ihrer Mitte. Die Gründe sind physikalischer Natur, und wer sie kennt, weiß, wann die eigene Flasche wahrscheinlich an einem Ende liegt.

Die Kettenlängen schwanken. Der Standard für Olivenöl erlaubt 7,5–20 % Palmitinsäure (16 Kohlenstoffatome) und 55–83 % Ölsäure (18). Mehr von der kürzeren Kette bedeutet mehr Moleküle pro Gramm und einen höheren Wert. Züchtung kann ein Öl so weit verschieben, dass es einen eigenen Namen bekommt: Der Codex führt Sonnenblumenöl mit hohem Ölsäuregehalt mit 182–194 neben gewöhnlichem Sonnenblumenöl mit 188–194, und erucasäurereiches Rapsöl (Rüböl) mit 168–181 neben erucasäurearmem Rapsöl, Canola, mit 182–193, weil Erucasäure eine Kette mit 22 Kohlenstoffatomen ist. In Großbritannien und der EU darf als Lebensmittel verkauftes Pflanzenöl höchstens 2 % Erucasäure enthalten; das Rapsöl aus dem Supermarkt ist also das Öl, das der Rechner Rapsöl (Canola) nennt, und das erucasäurereiche Rapsöl ist ein Industrieprodukt.

Ein Teil des Öls ist kein Fett. Unverseifbare Bestandteile wie Sterole, Squalen und Wachse verbrauchen keine Lauge und verdünnen deshalb den Wert. In den meisten Ölen machen sie ein, zwei Prozent aus, in Sheabutter 2 bis 12 %, weshalb Sheabutter und Avocadoöl etwas weniger Lauge brauchen, als ihre Fettsäuren allein vermuten lassen.

Qualität und Raffination verändern das Produkt. Rohes Reiskeimöl, stark wachshaltig, liegt am unteren Rand der Codex-Spanne von 180–199. Reine Stearinsäure verbraucht 197 mg KOH/g, aber die dreifach gepresste Stearinsäure, die Seifensieder kaufen, besteht etwa zur Hälfte aus Palmitinsäure und verbraucht 206–212.

Warum Bücher, Rechner und Labore voneinander abweichen

Schlagen Sie ein Öl in zwei Büchern oder zwei Rechnern nach, kann die Lauge abweichen, meist um ein, zwei Prozent. Keins von beiden muss falsch sein. Der Unterschied hat fast immer eine von vier Ursachen.

1. Unterschiedliche Ausgangswerte. Die meisten Tabellen, die unter Seifensiedern kursieren, drucken eine Zahl pro Öl, auf drei Nachkommastellen, ohne Quelle, und viele wiederholen die Werte der anderen. Dieser Rechner geht von der Spanne in einem Primärdokument aus (einem Codex- oder nationalen Standard, einer Arzneibuchmonographie, einer Herstellerspezifikation oder einer Fachveröffentlichung), nennt dieses Dokument auf der Seite des Öls und verwendet den typischen Wert, wo einer angegeben ist, sonst die Mitte der Spanne.
2. Gemessenes Öl gegen reines Fett, und welche Qualität. Ein Labor misst das Öl, das vor ihm steht, samt unverseifbaren Bestandteilen, während ein aus den Fettsäuren berechneter Wert reines Fett voraussetzt. Sonnenblumenöl, Rapsöl, Reiskeimöl, Stearinsäure und Sheabutter werden jeweils in Qualitäten verkauft, deren Werte sich unterscheiden, und eine alte Tabelle sagt selten, welche sie meinte.
3. Umrechnung und Rundung. Labore geben mg KOH pro Gramm an. Ein Buch rechnet das in Gramm NaOH um und rundet auf drei Nachkommastellen, und allein die Rundung kann einen Wert um 0,4 % verschieben.
4. Weitergereichte Fehler. Ein falscher Wert, der in eine Tabelle kopiert wurde, taucht gern in der nächsten wieder auf.

Eine veröffentlichte Spanne ist breiter als die meisten dieser Unterschiede: Die von Olivenöl umfasst 12 mg KOH/g, über 6 % ihres Wertes. Deshalb deckt eine vernünftige Überfettung sie ab, und deshalb zeigt der Rechner die Spanne selbst ebenso wie den Wert, den er verwendet.

Wie unsere Werte im Vergleich zu Seifenbüchern abschneiden

Vierzehn der Seifenbücher, die wir ausgewertet haben, drucken Verseifungszahlen: 539 Zeilen zu etwa 105 Ölen. Zwei Autoren drucken ihre eigenen Tabellen erneut ab, das sind also zwölf unabhängige Quellen, darunter ein Handbuch einer Seifenfabrik von 1908, dessen Autoren die Fette maßen, die sie kauften. Wir haben 533 der Rezepte aus diesen Büchern zweimal durchgerechnet, einmal mit unseren Werten und einmal mit denen der Bücher (für jedes Öl der Median, ein Wert pro Quelle, Druckfehler entfernt). Die beiden lagen im Median 0,2 % auseinander, unsere eine Spur niedriger. Neunzehn von zwanzig Rezepten lagen innerhalb von 1 %, etwa 1,5 g Natriumhydroxid auf eine Charge mit 1 kg Ölen, 99 von 100 innerhalb von 2 %, und keines lag mehr als 3 % daneben. Eine schlichte Seife aus Oliven-, Kokos-, Palm- und Rizinusöl und Sheabutter braucht nach unseren Werten 148,4 g Natriumhydroxid pro Kilogramm Öle und nach denen der Bücher 148,8 g.

Der eine Wert, auf den Sie achten sollten, ist Palmkernöl. Sechs der zehn Bücher, die es aufführen, drucken etwa 0,155 g NaOH pro Gramm, ein Wert, der zu einem Fett mit weit weniger Laurinsäure passen würde; der früheste Abdruck, den wir haben, stammt von 1995, und spätere Bücher haben ihn übernommen. Palmkernöl besteht fast zur Hälfte aus Laurinsäure. Das malaysische Forschungsinstitut für Palmöl hat für das Palmkernöl des Landes 243–249 mg KOH/g ermittelt, im Mittel 245, was seine eigenen Fettsäuren bestätigen, und der Codex gibt für das Öl 230–254 an (0,164–0,181); wir verwenden 245 (0,175). Eine Seife mit 40 % Palmkernöl, nach diesen Büchern mit „5 % Überfettung“ gesiedet, liegt tatsächlich bei etwa 10 % und ist weicher als beabsichtigt.

Bei fünf Ölen stimmen die Bücher und die Standards überein, und der Rechner verwendet die Standards:

Ein paar Zeilen in den Büchern sind schlichte Versehen: NaOH- und KOH-Spalten vertauscht, die Zeile eines Öls unter dem nächsten wiederholt, ein Wert wie für Kokosöl bei einem Nussöl gedruckt, der alte Wert für erucasäurereiches Rapsöl unter Canola gedruckt, und Kokosöl mit 0,118 in einer Tabelle, deren eigenes Buch ein Kapitel vorher 0,178 angibt. Die Prüfung anhand der Zusammensetzung weiter unten fängt die meisten davon ab.

Das Handbuch von 1908 erwies sich dafür als das nützlichste Buch. Seine Autoren waren Betriebschemiker, die jede gekaufte Fettlieferung mit demselben Kochen und Titrieren prüften, das heute verwendet wird, und bei den meisten Ölen, für die es inzwischen einen Standard gibt, liegen ihre Werte innerhalb von dessen Spanne. Sie haben auch einen Fehler bei uns aufgedeckt. Wir hatten Cohuneöl mit 241, aus einem einzigen modernen Eintrag für eine ölsäurereichere Probe. Das Handbuch druckt Cohune mit 253,9–255,3 unter der Überschrift für eine andere Größe, ein Versehen, das auf das Bulletin des Imperial Institute von 1903 zurückgeht und 1909 im Druck berichtigt wurde. Als Verseifungszahlen gelesen, passen die Werte zu fünf weiteren Proben aus Belize, die das Institut 1913 gemessen hat, mit 252–257, und die Fettsäuren des Öls stimmen damit überein. Wir verwenden jetzt 254,6 (0,182).

Wenn also das Zertifikat Ihres Lieferanten eine Verseifungszahl für Ihre Charge angibt, verwenden Sie sie. Andernfalls ist der Abstand zwischen einem sorgfältigen Buch und diesem Rechner kleiner als der Spielraum, den eine Überfettung von 5 % lässt, und genau dafür ist die Überfettung da.

Werte, die nicht stimmen können

Die schlimmsten Fehler stehen in der Primärliteratur, weil eine Zahl in einer Fachzeitschrift maßgeblich aussieht und abgeschrieben wird. Beim Aufbau dieses Datensatzes kamen mehrere zum Vorschein, die verworfen werden mussten.

• Eine Arbeit von 2018 über Andirobaöl druckte eine Verseifungszahl von 59,5 und eine Jodzahl von 196,6. Ihre eigene Zusammensetzung ergibt etwa 190 und 60: Die beiden Beschriftungen waren vertauscht. Ein Rechner, der 59,5 übernähme, würde ein Drittel der Lauge verlangen, die das Öl braucht.
• Fachartikel haben für Schwarzkümmelöl 211 bis 244 mg KOH/g angegeben. Ein Öl, das zu 55–60 % aus Linolsäure besteht, kann selbst als freie Säure nicht mehr als etwa 200 verbrauchen, und gemessene handelsübliche Öle lagen bei 197–198.
• Eine Analyse von 2021 gab für eine Murumurubutter 573,6 mg KOH/g an, doppelt so viel, wie irgendein laurinsäurereiches Fett verbrauchen kann; ihre Autoren merkten an, dass der Wert nicht zu den 200–300 passt, die ihr Arzneibuch erwartet.

Die Abwehr ist eine Prüfung, die kein Labor braucht.

Einen Wert an der Zusammensetzung des Öls prüfen

Weil die Verseifungszahl Ketten pro Gramm zählt, ergibt sie sich aus dem Fettsäureprofil. Berechnen Sie aus dem Anteil und der molaren Masse jeder Säure, wie viele Mol Fettsäure ein Gramm Fett enthält, berücksichtigen Sie das Glyceringerüst und multiplizieren Sie mit 56,106 mg KOH pro Millimol. Dass man Mole zählt, ist wichtig: Eine stattdessen nach Gewicht gemittelte molare Masse liegt bei kokosartigen Ölen, deren Ketten am stärksten in der Länge schwanken, etwa 3 % zu niedrig. ISO 3657 legt dieselbe Rechnung in ihrem Anhang B dar. Die beiden Zahlen werden meist getrennt gemessen, oft von verschiedenen Leuten; wenn sie also nicht zusammenpassen, ist eine von ihnen falsch.

Bei 36 Codex-Ölen, bei denen beide Zahlen aus demselben Standard stammen, liegt die Rechnung im Median innerhalb von 0,84 % des veröffentlichten Wertes und bei neun von zehn Ölen innerhalb von 2,44 %. Im Durchschnitt liegt sie etwa 0,55 % zu hoch, weil sie reines Fett voraussetzt und ein Rohöl ein wenig Unverseifbares enthält. Die Datenbank hinter diesem Rechner führt die Prüfung bei jedem Datensatz durch und markiert jedes Öl, dessen veröffentlichter Wert mehr als 12 % von dem abweicht, was sein eigenes Profil nahelegt. Vier tun das: Tucumã-, Murumuru- und Ucuúbabutter, veröffentlicht mit 182–205 neben Profilen laurin- und myristinsäurereicher Fette, die bei etwa 235–250 verseifen müssen, und Granatapfelsamenöl, dessen typischer Wert das untere Ende einer breiten Spanne ist. Der Rechner verwendet den veröffentlichten Wert, weil die Quelle ihn so angibt, und auf der Seite jedes dieser Öle steht, dass die beiden Zahlen nicht zusammenpassen.

Dieselbe Rechnung schließt Lücken. Wo kein Primärdokument überhaupt einen Wert veröffentlicht, etwa bei Hanföl und Pekannussöl, wird der Wert aus der Zusammensetzung des Öls abgeleitet und trägt ein Band von ±3 %, die Breite, die die Genauigkeit der Methode bei den Codex-Ölen stützt. Die Formelseite zeigt Rechenweg und Validierung.

Die eigene Charge messen lassen

Eine veröffentlichte Spanne beschreibt ein Öl im Allgemeinen; das Öl in Ihrer Flasche hat einen einzigen Wert, und der einzige Weg, ihn zu kennen, ist, ihn messen zu lassen. Manche Lieferanten stellen für jede Charge ein Analysenzertifikat aus, das neben Werten wie der freien Säure die gemessene Verseifungszahl angibt. Das ist etwas anderes als ein Spezifikationsblatt, das die Spanne angibt, die der Lieferant für jede Charge zusagt.

Tragen Sie im Rechner unter „Gemessene Werte aus einem Analysenzertifikat“ einen gemessenen Wert ein, ersetzt er den veröffentlichten Wert für dieses Öl und nimmt das Öl aus der Unsicherheit heraus. Für 1000 g Olivenöl bei 5 % Überfettung ergibt die veröffentlichte Spanne 128,7 g Natriumhydroxid, irgendwo zwischen 124,6 und 132,7 g.

Auch ein Zertifikat trägt den Fehler seines Labors: Im ISO-Ringversuch streuten die Ergebnisse verschiedener Labore um etwa 1 % (0,9 % bei Rapsöl, 1,6 % bei Kokosöl). Das ist besser als die meisten veröffentlichten Spannen und trotzdem nicht exakt, behalten Sie also eine Überfettung bei, die das abdeckt.

Was ±3 % mit Ihrer Überfettung machen

Die Überfettung ist der Spielraum zwischen der Lauge, die Sie abwiegen, und der Lauge, die die Öle aufnehmen könnten, und ein Fehler in der Verseifungszahl schlägt direkt auf sie durch, grob ein Prozentpunkt Überfettung für jedes Prozent. Wiegen Sie Lauge für einen Wert von 190 ab und liegt Ihr Öl tatsächlich bei 184, braucht es weniger Lauge, als Sie ihm gegeben haben, und der Überschuss hat nichts, womit er reagieren kann. Das untere Ende einer Spanne ist das gefährliche Ende, also das Gegenteil dessen, was die meisten vermuten.

Tatsächliche Überfettung = 1 − (1 − eingestellte Überfettung) × verwendete VZ ÷ wahre VZ

Jedes Öl am selben Ende eines Bandes von ±3 %.

Das ist die Rechnung hinter der im Handwerk üblichen Überfettung von 5 %, ob sie nun jemand so hergeleitet hat oder nicht: 3 % ist das Mindeste, das einen Fehler von 3 % übersteht, und die übrigen 2 % decken die Waage, die Reinheit der Lauge und etwas Verschüttetes ab. Der Rechner macht diese Rechnung mit der eigenen veröffentlichten Spanne jedes Öls, unter „Wie genau ist das festgelegt?“. Für Olivenöl allein, dessen Spanne ±3,2 % beträgt, könnte eine Überfettung von 5 % tatsächlich irgendwo zwischen 1,9 % und 7,9 % liegen.

100 g Öle bei 5 % Überfettung95 g: so viel verseift die abgewogene Lauge, das wird Seife5 g bleiben als Öl in der SeifeWo Seifensieder sie ansetzenZu viel Lauge: freies AlkaliFlüssigseifeAlltagsseifenSalzseifenWaschseife-5 %0 %5 %10 %15 %20 %

Welche Spanne Sie lesen, ist ebenso wichtig wie ihre Breite. Als Band für eine einzelne Charge genommen, würde die Codex-Spanne von Sheabutter, 160–195, eine Seife aus reiner Sheabutter mit nominell 5 % irgendwo zwischen −8,7 % und 10,8 % ansiedeln. Das gemessene Band von 179–190 setzt sie auf 3,0 % bis 8,5 %. Bei einem Öl mit einem so breiten Standard lohnt es sich, nach einem Zertifikat für Ihre Charge zu fragen, anders als bei Sonnenblumenöl mit 188–194.

Jedes Öl gleichzeitig ans selbe Ende seiner Spanne zu setzen, ist ein schlechtester Fall, aber es ist die richtige Frage an einen Spielraum, dessen Versagen eine ätzende Seife bedeutet. Die Anleitung zur Überfettung behandelt die anderen Gründe, eine bestimmte Überfettung zu wählen.