Kjeldahl Digestion คือกระบวนการเปลี่ยนสารประกอบไนโตรเจนให้กลายเป็นสารประกอบแอมโมเนีย
เป้าหมายของการ Digestion คือการทำลายพันธะที่ยึดเหนี่ยว Polypeptides เข้าด้วยกัน และเปลี่ยนให้เป็นโมเลกุลที่เรียบง่ายขึ้น (เช่น น้ำ, คาร์บอนไดออกไซด์ และ Ammonium sulphate) ปฏิกิริยาเหล่านี้สามารถเร่งให้เร็วขึ้นได้ด้วยอุณหภูมิที่ใช้ระหว่างการทำ Kjeldahl digestion (ยิ่งใช้อุณหภูมิสูง ก็ยิ่งย่อยได้เร็วขึ้น) รวมถึงการใช้กรด เกลือ และ Catalysts (เช่น เซเลเนียม, คอปเปอร์, ไทเทเนียม) ไอระเหยที่ออกมาจากหลอดจะถูกดูดผ่าน Suction cap โดยปั๊มสูญญากาศระบบหมุนเวียนน้ำรุ่น JP และถูกกำจัดทิ้งใน SMS scrubber การเซ็ตระบบแบบนี้จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานได้สูงสุด ควรหลีกเลี่ยงการใช้เครื่อง Kjeldahl digestion โดยไม่มีระบบ Exhaust เพราะจะทำให้อายุการใช้งานเครื่องสั้นลงอย่างมากและอาจเกิดความเสียหายที่ค่าซ่อมสูง นี่คือขั้นตอนที่ใช้เวลานานที่สุดของการวิเคราะห์
การชั่งน้ำหนัก Sample
หาก Sample เป็นของแข็ง ให้ชั่งตัวอย่างประมาณ 1 - 3 กรัม ใน VELP weighing boat (ชนิด Nitrogen-free) (รหัส CM0486000 หรือ CM0486001) และบันทึกน้ำหนัก (ควรลดขนาด Particle size ของตัวอย่างให้ต่ำกว่า 1 มม. เพื่อผลลัพธ์ที่ดีขึ้น และตัวอย่างอาจต้องผ่านการ Homogenized ก่อนเริ่มดำเนินการ) หาก Sample เป็นของเหลว ให้ตวงปริมาตรด้วยปิเปตแล้วใส่ในบีกเกอร์ จากนั้นกวนด้วยเครื่อง Hot plate stirrer ของ VELP หากจำเป็น ให้ไล่ก๊าซ $CO_2$ ออกก่อน (เช่น ในเครื่องดื่มน้ำอัดลม) ก่อนที่จะทำการวัดปริมาตร
การเติม Sample, กรด และ Catalyst ลงในหลอดทดลอง
ใส่ Sample ลงในหลอดแก้วของ VELP ที่เหมาะสม พร้อมกับเติมกรดซัลฟิวริกเข้มข้น 12 - 20 มล. ตามที่ระบุไว้ใน Method ปริมาณกรดทั้งหมดที่ต้องใช้ระหว่างการ Digestion อาจแตกต่างกันไปตามประเภทของตัวอย่าง อีกปัจจัยหนึ่งที่ต้องพิจารณาคือการสูญเสียกรดที่เกิดจากการระเหยผ่านระบบ Exhaust ซึ่งระบบ Exhaust และ Heat shield ของ VELP สามารถควบคุมการสูญเสียกรดได้ (ประมาณ 1.2 มล. ต่อตัวอย่าง)
เติม KjTabs™ catalyst tablets ตามข้อกำหนดของ Official Methods ตัวเร่งปฏิกิริยาชนิด Copper ให้ผลที่น่าพอใจแต่ทำปฏิกิริยาช้า ส่วน Selenium catalysts มักจะทำปฏิกิริยาเร็วมาก และมักใช้กับสารที่ย่อยยาก (เช่น ไขมันและน้ำมัน)
การตั้งโปรแกรมในเครื่อง Digester
การตั้งค่า Temperature and time ramps มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อขั้นตอนการย่อยที่ถูกต้อง และเราขอแนะนำอย่างยิ่งให้ปฏิบัติตาม Official Methods โดยส่วนใหญ่จะมีการตั้งค่า Temperature ramps ประมาณ 2 หรือ 3 สเต็ป เลือกโปรแกรมจากเมนูของเครื่อง Kjeldahl digestion (ถ้าเป็นรุ่น DKL แอปพลิเคชันส่วนใหญ่จะถูก Pre-installed ไว้ให้แล้ว หรือผู้ใช้สามารถตั้งโปรแกรมเองได้) เพียงกด Menu, Programs คุณสามารถเลือกได้ว่าจะใช้ Standard Program หรือสร้าง Customizable Program ใหม่ ลดระดับตัวอย่างลง (แบบ Automatic ในเครื่องรุ่น DKL) เข้าสู่ Aluminum heating block (ซึ่งไม่ต้องบำรุงรักษาและทนทานสูง) และให้ความร้อนแก่สารผสมตามอุณหภูมิที่ระบุใน Standard Method (บล็อกความร้อนอะลูมิเนียมของ DKL ช่วยให้มั่นใจเรื่องความสม่ำเสมอของความร้อนในทุกหลอด และทำให้การ Digestion สมบูรณ์ สามารถทำอุณหภูมิได้ถึง 450 °C ช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะมีค่า Nitrogen recovery สูงกว่า 99% ในขั้นตอนถัดไป)
Mineralization และการ Cooling
ให้ความร้อนแก่สารผสมตามเวลาที่ระบุใน Standard Method เพื่อให้ได้สารละลายที่ Clear and colorless (ใสและไม่มีสี) ในช่วงนี้กรดซัลฟิวริกจะทำปฏิกิริยากับตัวอย่าง โดยเปลี่ยนไนโตรเจนทั้งหมดจากรูปแบบ Organic ไปเป็นรูปแบบ Inorganic ที่มีความเสถียรและพร้อมสำหรับการวิเคราะห์
หากเกิดปัญหาใดๆ ระหว่างการ Digestion หรือหากการเตรียมตัวอย่างไม่ถูกต้อง จะสังเกตเห็นคราบคาร์บอน (สีน้ำตาลดำ) ในสารผสมหรือบนผนังหลอด สิ่งเหล่านี้คือสัญญาณของการทำ Mineralization ที่ไม่สมบูรณ์ ซึ่งไม่สามารถนำไปวิเคราะห์ต่อได้
ยกตัวอย่างขึ้น (แบบ Automatic ในเครื่องรุ่น DKL) และปล่อยให้เย็นลงแบบ Natural dispersal จากนั้นแยกส่วน Suction cap ออก (กดปุ่มลูกศรขึ้นในเครื่องรุ่น DKL) โดยต้องวาง Drip tray ไว้ใต้ฝาครอบเพื่อรองรับหยดกรดที่อาจค้างอยู่
ขณะนี้ตัวอย่างใน Tube rack พร้อมที่จะถูกย้ายไปเข้าสู่ขั้นตอนการกลั่น (Distillation phase) ต่อไปแล้ว
