Briks - Brix

Brix Derecesi (sembol °Bx), sulu bir çözeltinin şeker içeriğidir. Bir derece Brix, 100 gram çözelti içindeki 1 gram sakarozdur ve çözeltinin kuvvetini kütlece yüzde olarak temsil eder . Çözelti saf sakaroz dışında çözünmüş katılar içeriyorsa, °Bx yalnızca çözünmüş katı içeriğine yaklaşır. Örneğin, eşit miktarda suya eşit miktarda tuz ve şeker eklendiğinde, tuz çözeltisinin kırılma derecesi (BRIX) şeker çözeltisinden daha hızlı yükselir. °Bx geleneksel olarak şarap , şeker , gazlı içecek , meyve suyu , taze ürünler , akçaağaç şurubu ve bal endüstrilerinde kullanılmaktadır.

Sükroz içeriğini göstermek için karşılaştırılabilir ölçekler , bira endüstrisi tarafından yaygın olarak kullanılan Plato (°P) derecesi, üç sistemin en eskisi olan ve bu nedenle çoğunlukla eski ders kitaplarında bulunan, ancak aynı zamanda hala kullanımda olan Balling derecesidir. dünyanın bazı bölgeleri. Ve son olarak, Oechsle'nin diğerlerinin yanı sıra Alman ve İsviçre şarap yapım endüstrilerinde kullandığı derece.

1.040 görünür özgül ağırlığa (20°/20°C) sahip bir sakaroz çözeltisi 9.99325 °Bx veya 9.99359 °P olurken, temsili şeker kütlesi, Uluslararası Tekdüzen Şeker Analiz Yöntemleri Komisyonu (ICUMSA), kullanımı tercih eder. bir kütle oranında , 9,99249 olarak% solüsyon kuvveti raporlar. Sistemler arasındaki farklar çok az pratik öneme sahip olduğundan (farklar en yaygın araçların kesinliğinden daha azdır) ve Brix biriminin geniş tarihsel kullanımı nedeniyle, modern cihazlar ICUMSA resmi formüllerini kullanarak kütle fraksiyonunu hesaplar, ancak sonucu °Bx olarak bildirir.

Arka plan

1800'lerin başında, Karl Balling, ardından Adolf Brix ve son olarak Fritz Plato yönetimindeki Normal Komisyonlar , bilinen güçte saf sakaroz çözeltileri hazırladı, bunların özgül ağırlıklarını ölçtü ve kütleye göre ölçülen özgül ağırlığa göre sakaroz yüzdesi tabloları hazırladı. Balling, özgül ağırlığı 3 ondalık basamağa, Brix'i 5'e ve Normal-Eichungs Komisyonu'nu 6'ya kadar ölçtü ve Komisyonun amacı Brix tablosundaki 5. ve 6. ondalık basamaktaki hataları düzeltmekti.

Bu tablolardan birini, onun içinde ne kadar şeker bilmek isteyen bir bira ile donatılmış malt özgül ağırlığa ölçmek ve yüzde kütle olarak sükroz konsantrasyonu ° Plato elde Plato tablo içine özgül ağırlığa girebilir. Benzer şekilde, bir vintner kendi özgül ağırlığını girebilir şırası yüzde kütle olarak sükroz konsantrasyonu ° Bx elde etmek üzere Brix tabloya. Ne şıranın ne de şıranın saf sudaki saf sakaroz çözeltisi olmadığını belirtmek önemlidir. Diğer birçok bileşik de çözülür, ancak bunlar ya konsantrasyonun bir fonksiyonu olarak özgül ağırlık bakımından sakaroza çok benzer davranan şekerler ya da küçük miktarlarda bulunan bileşiklerdir (mineraller, şıradaki şerbetçiotu asitleri , tanenler , şıradaki asitler). zorunlu). Her durumda, °Bx, bir şıra veya meyve suyundaki tam şeker miktarını temsil etmese bile, bağıl şeker içeriğinin karşılaştırılması için kullanılabilir.

Ölçüm

Spesifik yer çekimi

Balling, Brix ve Plato tablolarının temeli özgül ağırlık olduğundan, çözünmüş şeker içeriği başlangıçta bir hidrometre veya piknometre kullanılarak özgül ağırlık ölçümüyle tahmin edildi . Modern zamanlarda, hidrometreler hala yaygın olarak kullanılmaktadır, ancak daha fazla doğruluk gerektiğinde elektronik salınımlı U-tüp metre kullanılabilir. Hangi araç kullanılırsa kullanılsın, analist özgül ağırlıkla tablolara girer ve şeker içeriğini kütlece yüzde olarak (gerekirse enterpolasyon kullanarak) çıkarır .

Analist Plato tablolarını kullanırsa ( Amerikan Bira Kimyagerleri Derneği tarafından tutulur ) °P'de rapor verir. Brix tablosu kullanılıyorsa (güncel sürümü NIST tarafından sağlanır ve web sitelerinde bulunabilir), °Bx cinsinden rapor verirler. ICUMSA tabloları kullanılıyorsa, kütle kesri (mf) olarak rapor vereceklerdir.

Tablo haline getirilmiş °Bx veya °P değeri doğrudan hidrometre ölçeğinde, tablolaştırılmış özgül ağırlık değerinin yanında yazdırılabileceği veya elektronik U-tüp ölçerin belleğinde saklanabileceği veya hesaplanabileceği için, tablolara başvurmak genellikle gerekli değildir. polinomdan tablolanmış verilere uyar. Hem ICUMSA hem de ASBC uygun polinomlar yayınlamıştır; aslında, ICUMSA tabloları polinomlardan hesaplanır. ASBC polinomunda bunun tersi geçerlidir .

Ayrıca bugün kullanılan tabloların Brix veya Plato tarafından yayınlananlar olmadığını da unutmayın. Bu işçiler, bir sakaroz çözeltisinin yoğunluğunun ölçüldüğü sıcaklık olarak sırasıyla 17.5 °C ve 20 °C'yi kullanarak 4 °C'de suya gerçek özgül ağırlık referansını ölçtüler. Hem NBS hem de ASBC , 20 °C/20 °C'de görünür özgül ağırlığa dönüştürülmüştür . ICUMSA tabloları sakaroz, fruktoz, glikoz ve invert şekere ilişkin daha yeni ölçümlere dayanmaktadır ve kütle fraksiyonuna karşı 20 °C'de havadaki gerçek yoğunluğu ve ağırlığı tablo haline getirmektedir.

Kırılma indisi

Sükroz ve diğer şekerlerin suda çözünmesi yalnızca özgül ağırlığını değil, optik özelliklerini, özellikle kırılma indisini ve lineer polarize ışık düzlemini döndürme derecesini de değiştirir . Kütle olarak çeşitli yüzdelerdeki sakaroz çözeltileri için kırılma indisi, n _D , ölçülmüş ve n _D'ye karşı °Bx tabloları yayınlanmıştır. Hidrometrede olduğu gibi, bir refraktometreyi doğrudan °Bx cinsinden okuyacak şekilde kalibre etmek için bu tabloları kullanmak mümkündür . Kalibrasyon genellikle ICUMSA tablolarına dayanır, ancak elektronik refraktometre kullanıcısı bunu doğrulamalıdır.

Kızılötesi emilim

Şekerler ayrıca bilinen kızılötesi absorpsiyon spektrumlarına sahiptir ve bu, orta kızılötesi (MIR), dağılmayan kızılötesi (NDIR) ve Fourier dönüşüm kızılötesi (FT-IR) teknikleri kullanılarak şeker konsantrasyonunu ölçmek için araçlar geliştirmeyi mümkün kılmıştır . Şeker rafinerilerinde, içecek fabrikalarında, şarap imalathanelerinde vb. şeker içeriğinin sürekli olarak izlenmesine izin veren hat içi cihazlar mevcuttur. Diğer tüm cihazlarda olduğu gibi, MIR ve FT-IR cihazları da saf sakaroz çözeltilerine karşı kalibre edilebilir ve böylece °Bx cinsinden raporlanabilir, ancak şekerler ve karışan maddeler arasında ayrım yapma potansiyeline sahip olduklarından, bu teknolojilerle ilgili başka olasılıklar da vardır. Daha yeni MIR ve NDIR enstrümanları, bileşenler arasındaki parazit için düzeltmelere izin veren beş adede kadar analiz kanalına sahiptir.

Tablolar

Spesifik yer çekimi

°Bx'in yaklaşık değerleri 231,61 × (S − 0,9977)'den hesaplanabilir; burada S, çözeltinin 20 °C/20 °C'deki görünür özgül ağırlığıdır . Daha doğru değerler şuradan edinilebilir:

${\displaystyle ^{\circ }Bx=182.4601S^{3}-775.6821S^{2}+1262.7794S-669.5622}$,

yukarıdaki gibi S ile NBS tablosundan türetilmiştir. Bu, S = 1.17874 (40 °Bx) üzerinde kullanılmamalıdır. Polinom ve NBS tablosu arasındaki RMS uyuşmazlığı 0.0009 °Bx'dir. Plato ölçek Lincoln denkleminin yaklaşık olarak hesaplanabilir:

${\displaystyle ^{\circ }P=(463-205S)(S-1)}$

veya ASBC polinomundan ASBC tablosuna göre yüksek doğrulukla elde edilen değerler:

${\displaystyle ^{\circ }P=135.997S^{3}-630.272S^{2}+1111.14S-616.868}$

İlgili polinomlardan hesaplandığı şekliyle °Bx ve °P arasındaki fark:

${\displaystyle ^{\circ }P-^{\circ }Bx=46.4631S^{3}-145.4101S^{2}+151.6394S-52.6942}$

Zayıf çözümler hariç, fark genellikle ±0.0005 °Bx veya °P'den azdır. 0 °Bx'e yaklaşıldığında, °P, aynı özgül ağırlık için hesaplanan °Bx'ten 0,002 °P kadar daha yüksek olma eğilimindedir. NBS ve ASBC, görünür özgül ağırlığa dönüştürmek için hesaplamalarında hava ve saf suyun yoğunluğu için biraz farklı değerler kullandığından, bu büyüklük sırasına ilişkin anlaşmazlıklar beklenebilir. Bu yorumlardan, Plato ve Brix'in en titiz uygulamalar dışında hepsi için aynı olduğu açıkça görülmelidir. Not: Bu makaledeki tüm polinomlar, doğrudan bir elektronik tabloya yapıştırılabilecek bir biçimdedir.

ICMUSA polinomları genellikle yalnızca yoğunluğu elde etmek için kütle fraksiyonunun kullanıldığı biçimde yayınlanır. Sonuç olarak, bu bölümden çıkarılırlar.

Kırılma indisi

Bir refraktometre kullanıldığında, Brix değeri, ICUMSA tablosuna polinom uyumundan elde edilebilir:

${\displaystyle ^{\circ }Bx=11758.74n_{D}^{5}-88885.21n_{D}^{4}+270177.93n_{D}^{3}-413145.80n_{D}^{2}+ 318417.95n_{D}-99127.4536}$,

20 °C'de sodyum D çizgisinin (589.3 nm) dalga boyunda ölçülen kırılma indisi nerede . Kırılma indisi sıcaklıkla önemli ölçüde değiştiği için sıcaklık çok önemlidir. Birçok refraktometre, sakarozun kırılma indisinin nasıl değiştiğinin bilgisine dayanan "Otomatik Sıcaklık Telafisi" (ATC) içinde yerleşiktir. Örneğin, mukavemeti 10 °Bx'den düşük olan bir sakaroz çözeltisinin kırılma indisi, sıcaklıktaki 1 °C'lik bir değişikliğin Brix okumasının yaklaşık 0,06 °Bx kaymasına neden olacağı şekildedir. Tersine bira, sıcaklıkla bunun yaklaşık üç katı kadar bir değişiklik gösterir. Bu nedenle, refraktometre kullanıcılarının ya cihazın numunesinin ve prizmasının her ikisinin de 20 °C'ye çok yakın olduğundan emin olmaları veya bunun sağlanması zorsa, okumaların birkaç derece ile ayrılmış 2 sıcaklıkta alınması önemlidir. , not edilen derece başına değişiklik ve Bx - Temp eğim bilgisi kullanılarak 20 °C'ye atıfta bulunulan son kaydedilen değer. ${\görüntüleme stili n_{D}}$

kullanım

Farklılıklar küçük olduğundan, dört ölçek genellikle birbirinin yerine kullanılır.

• Brix öncelikle meyve suyu, şarap yapımı , gazlı içecek endüstrisi, nişasta ve şeker endüstrisinde kullanılmaktadır.
• Plato öncelikle bira yapımında kullanılır .
• Balling eski sakarimetrelerde görülür ve hala Güney Afrika şarap endüstrisinde ve bazı bira fabrikalarında kullanılmaktadır.
• Şeker içeriği için doğrudan okuma olarak Oechsle , Almanya , İsviçre ve Lüksemburg'da şarap yapımında birincil olarak kullanılmaktadır .

Brix, gıda endüstrisinde, meyve , sebze , meyve suları, şarap , alkolsüz içeceklerde ve nişasta ve şeker imalat endüstrisinde yaklaşık şeker miktarını ölçmek için kullanılır . Farklı ülkeler, farklı endüstrilerde terazi kullanır: Biracılıkta, Birleşik Krallık özgül ağırlık X 1000 kullanır ; Avrupa Platon derecelerini kullanır ; ve ABD, özgül ağırlık, Brix derecesi, Baumé derecesi ve Plato derecesinin bir karışımını kullanır . Meyve suları için 1.0 derece Brix kütlece %1.0 şeker olarak ifade edilir. Bu genellikle algılanan tatlılık ile iyi ilişkilidir.

Modern optik Brix metreler iki kategoriye ayrılır. Birincisinde, bir prizma üzerine bir damla numune solüsyonunun yerleştirildiği Abbe tabanlı aletler; sonuç bir göz merceğinden gözlemlenir. Kritik açı (ışığın tamamen numuneye geri yansıtıldığı açı) kırılma indisinin bir fonksiyonudur ve operatör bu kritik açıyı, koyu-parlak sınırın oyulmuş bir ölçekte nereye düştüğünü not ederek tespit eder. Ölçek Brix veya kırılma indisinde kalibre edilebilir. Genellikle prizma montajı, tam olarak bu sıcaklıkta ölçümün yapılamadığı durumlarda 20 °C'ye kadar düzeltmek için kullanılabilen bir termometre içerir. Bu enstrümanların tezgah ve el tipi versiyonları mevcuttur.

Dijital refraktometreler de kritik açıyı bulur, ancak ışık yolu tamamen prizmanın içindedir. Yüzeyine bir damla numune yerleştirilir, böylece kritik ışık ışını numuneye asla nüfuz etmez. Bu, bulanık örnekleri okumayı kolaylaştırır. Konumu kritik açıyla orantılı olan aydınlık/karanlık sınırı, bir CCD dizisi tarafından algılanır . Bu sayaçların tezgah üstü (laboratuvar) ve portatif (cep) versiyonları da mevcuttur. Brix'in tarlada kolayca ölçülebilmesi, ürünlerin tüketicilere mükemmel bir şekilde ulaşması veya şaraplaştırma gibi sonraki işlem adımları için ideal olması için meyve ve sebzelerin ideal hasat zamanlarının belirlenmesini mümkün kılar.

Daha yüksek doğruluk ve diğer ölçüm teknikleriyle (%CO2 ve %alkol) birleştirilebilmesi nedeniyle, çoğu meşrubat şirketi ve bira fabrikası, salınımlı bir U-tüp yoğunluk ölçer kullanır. Refraktometreler hala meyve suyu için yaygın olarak kullanılmaktadır.

Brix ve gerçek çözünmüş katı içeriği

Bir şeker çözeltisi refraktometre veya yoğunluk ölçer ile ölçüldüğünde , uygun tabloya girilerek elde edilen °Bx veya °P değeri, yalnızca kuru katılar yalnızca sakaroz ise, numunede çözünen kuru katıların miktarını temsil eder. Bu nadiren olur. Örneğin üzüm suyu ( şıra ), az miktarda sakaroz içerir, ancak glikoz, fruktoz, asitler ve diğer maddeleri içerir. Bu gibi durumlarda, °Bx değeri sakaroz içeriği ile açıkça eşitlenemez, ancak toplam şeker içeriğine iyi bir yaklaşımı temsil edebilir. Örneğin, kütlece %11.0'lık bir D-Glikoz ("üzüm şekeri") çözeltisi, elde tutulan bir alet kullanılarak 10.9 °Bx olarak ölçülmüştür. Bu nedenlerle, ICUMSA tablosu ile refraktometri kullanılarak elde edilen bir çözeltinin şeker içeriği genellikle eşdeğer bir sakaroz içeriği olarak düşünülebilecek "Refraktometrik Kuru Madde" (RDS) olarak rapor edilir. Gerçek kuru katı içeriğinin bilinmesi istendiğinde, test edilenlere benzer solüsyonlarla yapılan kalibrasyonlara dayalı olarak ampirik düzeltme formülleri geliştirilebilir. Örneğin, şeker rafinasyonunda çözünmüş katılar, optik rotasyon (polarizasyon) ölçümü ile düzeltilen kırılma indisi ölçümünden doğru bir şekilde tahmin edilebilir.

Alkol, sudan (1.333) daha yüksek bir kırılma indeksine (1.361) sahiptir. Sonuç olarak, fermantasyon başladıktan sonra bir şeker çözeltisi üzerinde yapılan bir refraktometre ölçümü, gerçek katı içeriğinden önemli ölçüde daha yüksek bir okuma ile sonuçlanacaktır. Bu nedenle, bir operatör, test ettiği örneğin mayalanmaya başlamadığından emin olmalıdır. Özgül ağırlığa dayalı Brix veya Plato ölçümleri de fermantasyondan etkilenir, ancak tersi yönde; etanol sudan daha az yoğun olduğundan, bir etanol/şeker/su çözeltisi yapay olarak düşük olan bir Brix veya Plato okuması verir.

Referanslar

daha fazla okuma

• Boulton, Roger; Vernon Singleton; Linda Bisson; Ralph Kunkee (1996). Şarap Yapımının İlkeleri ve Uygulamaları . Chapman ve Salon. ISBN  0-412-06411-1
• Robert O'Leary BevSense LLC. "İçecek Endüstrisi için Sıralı Brix ve Asit Testi" (PDF) . – O'Leary, içeceklerde on-line brix ölçümüne ilişkin teori ve uygulamayı açıklar.
• Alkolsüz içeceklerde Brix ve CO2 ve birada Plato, CO2, % alkol, pH ve renk ölçümü için kombine laboratuvar sistemleri mevcuttur. Hem laboratuvarda tezgah üstü ünite olarak hem de doğrudan üretim borularında hat içi ünite olarak bulunabilirler .

Dış bağlantılar

• Brix - Özgül Ağırlık Tablosu
• Brix, Özgül Ağırlık ve Şeker Dönüşümleri
• Brix, Plato, Balling, Özgül ağırlık