啤酒色度儀(有些儀器稱EBC比色計或SD色度儀),是根據(jù)國際照明委員會(CIE)規(guī)定的色度學原理,采用歐洲釀酒協(xié)會(EBC)色度單位及分級標準生產(chǎn),用于測量啤酒色度的專用檢測儀器,廣泛應用于啤酒、麥芽類產(chǎn)品生產(chǎn)和食品檢測等行業(yè)。
色度是啤酒質(zhì)量的一項重要指標,其測量結(jié)果的準確與否,直接關(guān)系到能否保證啤酒進出口貿(mào)易與國際間量值統(tǒng)一以及我國啤酒的分類、定級和產(chǎn)品評價。根據(jù)工作原理和方式,啤酒色度儀分為目視比色式和光電式(亦稱自動式或數(shù)字式)兩種。啤酒色度儀工作色片是指目視比色式儀器隨機附帶的色度盤色片或光電式儀器隨機附送用來校正儀器示值的透射有色玻璃片。啤酒色度儀的示值誤差則指目視比色式儀器色度盤色片的EBC值偏差和光電式儀器顯示值與實際值之差。
歐洲釀酒協(xié)會規(guī)定:啤酒色度儀應具有(2~27)EBC的目視色度盤或自動數(shù)據(jù)處理與顯示裝置,測量結(jié)果統(tǒng)一用25mm標準比色皿的數(shù)據(jù)表示。在重復性條件下試樣色度為(2~10)EBC時,兩次獨立測定值之差不大于0.5EBC;試樣色度大于10EBC時,稀釋樣平行測定值之差不大于1EBC。因此,目視比色式啤酒色度儀的色度盤在(2~10)EBC時間隔為0.5EBC,在(11~27)EBC時間隔為1EBC。
筆者完成了啤酒色度標準色片的研制和JJG923-1996《啤酒色度儀》檢定規(guī)程的修訂工作,對啤酒色度儀示值誤差的檢定方法進行了重點研究,對各種檢定方法的原理及其優(yōu)缺點進行了分析,并將之應用于JJG923-2009《啤酒色度儀》檢定規(guī)程。2009年10月9日,JJG923-2009經(jīng)國家質(zhì)檢總局發(fā)布實施。
該規(guī)程規(guī)定了3種用于檢定啤酒色度儀的示值誤差的方法。
一、光譜光度法
光譜光度法即儀器法,其原理是利用光譜測色儀或具有同等功能的其他測量儀器,測量啤酒色度儀工作色片以空氣為參比、(380~780)nm范圍內(nèi)(波長間隔取10nm)的光譜透射比,由此計算出B照明體、2°視場下的色品坐標x、z。再與相應的色品坐標理論值x0、z0相減,得出示值誤差Δx、Δz。如Δx、Δz在允差范圍內(nèi)則判為合格。
對于工作色片允差,JJG923-1996僅對z坐標允差作了要求。而根據(jù)色品坐標x+y+z=1,應當對其中的兩個坐標允差作出要求。根據(jù)試驗結(jié)果,研究小組提出了x坐標允差,并對z坐標允差進行了優(yōu)化。
對于用于檢定工作色片的光譜測色儀,要求當其工作波長范圍為(380~780)nm時,波長示值誤差應優(yōu)于±0.4nm,光譜透射比示值誤差應優(yōu)于±0.004。
光譜法屬于客觀式檢定法,檢定結(jié)果重復性好、準確、可靠。因此,被選為目視比色式儀器計量仲裁、委托檢驗的推薦方法。缺點是購置光譜測色類儀器的投入較高,操作較復雜。
二、標準溶液法
標準溶液法即標準物質(zhì)法,其原理是利用GB/T4928-2008《啤酒分析方法》中規(guī)定的哈同基準溶液,稀釋后形成系列標準溶液,再將標準溶液與目視比色式儀器的工作色片進行比色,以確定工作色片的示值誤差或?qū)⑾盗袠藴嗜芤褐萌牍怆娛絻x器的樣品池進行自動測量以確定儀器的示值誤差。
哈同基準溶液的制備:稱取重鉻酸鉀(K2Cr2O7)0.1g(精確至0.001g)和亞硝酰鐵氰化鈉{Na2·2H2O}3.5g(精確至0.001g),用水溶解并定容至1000mL。
將哈同基準溶液注入厚度為40mm的樣品池中,其標準色度值應為15EBC;若使用厚度為25mm的樣品池,其標準色度值應為9.4EBC。如果使用其他規(guī)格的樣品池,其標準色度值可按JJG923-2009附錄E中的公式E.1計算。
標準溶液法的優(yōu)點是溶液的顏色均勻、一致性好,對檢定結(jié)果影響小。檢定光電式儀器時,屬于客觀檢定法;但當采用該方法檢定目視比色式儀器時,則屬于主觀檢定法。標準溶液法的缺點是制備基準溶液時需要精確稱量,操作繁瑣且所用各種計量器具應定期檢定或校準。制備的基準溶液需置于棕色瓶內(nèi)于暗處放置24h后才能使用,而且該溶液有一定的時效性,需每月配制一次。
三、標準色片法
標準色片法也屬于標準物質(zhì)法,其利用玻璃材料的物理參數(shù)與光譜透過率及色品坐標之間的關(guān)系制成啤酒色度的標準色片。檢定目視比色式儀器時,代表的EBC值即為被測工作色片的色度值,調(diào)整工作色片和標準色片,使各工作色片均與某標準色片達到顏色匹配,此時各工作色片與其相匹配的標準色片的EBC色號之差即為工作色片的示值誤差。檢定光電式儀器時,用儀器直接測量標準色片,其測量值與標稱值之差即為儀器的示值誤差。
歐洲釀酒協(xié)會的ANALYTICA-EBC(1998版,2006版修訂時未作修改)規(guī)定了使用CIEB照明體時,與不同EBC值的哈同溶液(制備方法同GB/T4928-2008)相對應的玻璃色片的色度值。目視比色式啤酒色度儀正是根據(jù)這一原理制成的。當被測樣品的顏色與工作色片一致或最接近時,工作色片所代表的EBC值即為被測樣品的色度值。
對于目視比色式儀器工作色片的檢定,JJG923-1996采用了兩種方法:一種是光譜光度法;另一種是標準色片法。受客觀因素的影響,符合規(guī)程要求的標準色片一直沒能研制出來,因此,標準色片法也就一直無法得以實施。2001年6月,我單位啟動了啤酒色度標準色片的研制,2002年12月該項目通過了河北省科技廳組織的科技成果鑒定,填補了國內(nèi)空白。2008年利用修訂JJG923-1996的機會,又對標準色片的加工工藝和技術(shù)指標進行了優(yōu)化,提出了較JJG923-1996更合理的技術(shù)要求(利用線性內(nèi)插法對標準色片的色品坐標3個變量中的兩個變量x和z提出更嚴格的允差要求)。啤酒色度標準色片的研制和改進,使得標準色片法得以實現(xiàn)并完善。
標準色片法與之前的兩種方法相比,優(yōu)點是投入少、操作簡單、方便、快捷,檢定效率高且不需要特別維護,能夠滿足啤酒色度儀的檢定需要。缺點是相對于工作色片而言,標準色片的技術(shù)要求更高,加工工藝更復雜,目前還只能靠手工磨制而不能批量生產(chǎn),因此成品率低、生產(chǎn)周期長。
綜上所述,3種方法各有利弊但均能滿足啤酒色度儀計量檢定的需要。各檢定單位可根據(jù)自身條件和客戶要求選擇合適的檢定方法。