Войти
Градусы Brix (символ ° Bx) - это содержание сахара в водном растворе. Один градус Брикса составляет 1 грамм сахарозы в 100 граммах раствора и представляет концентрацию раствора в виде массовых процентов. Если раствор содержит растворенные твердые вещества, отличные от чистой сахарозы, то ° Bx только приблизительно соответствует содержанию растворенных твердых веществ. ° Bx традиционно используется в вине, сахаре, газированном напитке, фруктовом соке, кленовом сиропе и мед отрасли.
Сопоставимые шкалы для указания содержания сахарозы: градус Плато (° P), который широко используется в пивоваренной промышленности, и градус Баллинга, который является самая старая из трех систем и поэтому в основном встречается в старых учебниках, но также все еще используется в некоторых частях мира.
Раствор сахарозы с кажущейся удельной массой (20 ° / 20 ° C) 1,040 будет 9,99325 ° Bx или 9,99359 ° P, в то время как представительный орган по сахару, Международная комиссия по унифицированным методам анализа сахара (ICUMSA), поддерживает использование массовой доли, концентрация раствора составит 9,99249%. Поскольку различия между системами имеют небольшое практическое значение (различия меньше, чем точность большинства обычных инструментов) и широкое историческое использование единицы Brix, современные инструменты рассчитывают массовую долю с использованием официальных формул ICUMSA, но сообщают результат в ° Bx.
В начале 1800-х годов Карл Баллинг последовал Авторы Адольф Брикс и, наконец, Нормальные комиссии под руководством Фрица Плато приготовили чистые растворы сахарозы известной силы, измерили их удельный вес и подготовили таблицы процентного содержания сахарозы по массе в сравнении с измеренным удельным весом. Баллинг измерил удельный вес с точностью до 3 знаков после запятой, по шкале Брикса до 5, а Нормально-Eichungs Kommission до 6 с целью исправления ошибок в пятом и шестом десятичном разряде в таблице Брикса.
Имея одну из этих таблиц, пивовар, желающий узнать, сколько сахара было в его сусле, мог измерить его удельный вес и ввести этот удельный вес в таблицу Платона, чтобы получить ° Платона, что представляет собой концентрацию сахарозы по массе. Точно так же винодел может ввести удельный вес своего сусла в таблицу Брикса, чтобы получить ° Bx, то есть концентрацию сахарозы в процентах по массе. Важно отметить, что ни сусло, ни сусло не являются раствором чистой сахарозы в чистой воде. Многие другие соединения также растворяются, но это либо сахара, которые очень похожи на сахарозу в отношении удельного веса в зависимости от концентрации, либо соединения, которые присутствуют в небольших количествах (минералы, хмель кислоты в сусле, дубильные вещества, кислоты в сусле). В любом случае, даже если ° Bx не является репрезентативным для точного количества сахара в сусле или фруктовом соке, его можно использовать для сравнения относительного содержания сахара.
Поскольку удельный вес был основой таблиц Баллинга, Брикса и Плато, содержание растворенного сахара первоначально оценивалось путем измерения удельного веса с использованием ареометр или пикнометр. В наше время ареометры по-прежнему широко используются, но там, где требуется более высокая точность, можно использовать электронный колеблющийся U-образный измеритель. Какое бы средство ни использовалось, аналитик вводит в таблицы удельный вес и извлекает (с помощью интерполяции, если необходимо) содержание сахара в процентах по массе. Если аналитик использует таблицы Платона (поддерживаемые Американским обществом химиков-пивоваров ), он или она сообщает в ° P. При использовании таблицы Brix (текущая версия которой поддерживается NIST и может быть найдена на их веб-сайте) он или она сообщает в ° Bx. Если использовать таблицы ICUMSA, он или она будет указывать массовую долю (m.f.). Обычно нет необходимости обращаться к таблицам, поскольку табличное значение ° Bx или ° P может быть напечатано непосредственно на шкале ареометра рядом с табличным значением удельного веса, сохранено в памяти электронного счетчика U-образной трубки или вычислено. от полинома к табличным данным. И ICUMSA, и ASBC опубликовали подходящие полиномы; Фактически, таблицы ICUMSA вычисляются из полиномов. Противоположное верно для полинома ASBC. Также обратите внимание, что используемые сегодня таблицы не опубликованы Brix или Plato. Эти рабочие измерили истинный относительный удельный вес воды при 4 ° C, используя, соответственно, 17,5 ° C и 20 ° C в качестве температуры, при которой измеряли плотность раствора сахарозы. И NBS, и ASBC преобразованы в кажущийся удельный вес при 20 ° C / 20 ° C. Таблицы ICUMSA основаны на более поздних измерениях сахарозы, фруктозы, глюкозы и инвертного сахара, и они отображают истинную плотность и вес в воздухе при 20 ° C в зависимости от массовой доли.
Растворение сахарозы и других сахаров в воде изменяет не только его удельный вес, но и его оптические свойства, в частности, его показатель преломления и степень, в которой он вращает плоскость линейно поляризованного света. Показатель преломления n D для растворов сахарозы с различным процентным содержанием по массе был измерен и в таблицах n D vs. ° Bx опубликовано. Как и в случае с ареометром, эти таблицы можно использовать для калибровки рефрактометра , чтобы он считывал непосредственно в ° Bx. Калибровка обычно основана на таблицах ICUMSA, но пользователь электронного рефрактометра должен это проверить.
Сахарам также известны инфракрасные спектры поглощения, и это позволило разработать инструменты для измерения концентрации сахара с использованием среднего инфракрасного диапазона (MIR), методы недисперсионного инфракрасного (NDIR) и инфракрасного преобразования Фурье (FT-IR). Доступны встроенные приборы, которые позволяют постоянно контролировать содержание сахара на сахарных заводах, заводах по производству напитков, винодельнях и т. Д. Как и любые другие приборы, приборы MIR и FT-IR могут быть откалиброваны по растворам чистой сахарозы и, таким образом, отображать отчеты в ° Bx но у этих технологий есть и другие возможности, поскольку они могут различать сахара и мешающие вещества. Новые инструменты MIR и NDIR имеют до пяти каналов анализа, которые позволяют корректировать интерференцию между ингредиентами.
Приблизительные значения ° Bx можно вычислить из 231,61 × (S - 0,9977), где S - кажущийся удельный вес раствора при 20 ° C / 20 ° C. Более точные значения доступны из:
,получено из таблицы NBS с S, как указано выше. Его не следует использовать выше S = 1,17874 (40 ° Bx). Расхождение RMS между полиномом и таблицей NBS составляет 0,0009 ° Bx. Шкала Платона может быть аппроксимирована уравнением Линкольна:
или значения, полученные с высокой точностью относительно таблицы ASBC из полинома ASBC:
Разница между ° Bx и ° P, рассчитанная по соответствующим полиномам, составляет:
Разница обычно составляет менее ± 0,0005 ° Bx или ° P, за исключением слабых растворов. По мере приближения к 0 ° Bx ° P стремится на 0,002 ° P выше, чем ° Bx, рассчитанный для того же удельного веса. Разногласия такого порядка величины можно ожидать, так как NBS и ASBC использовали несколько разные значения плотности воздуха и чистой воды в своих расчетах для преобразования в кажущийся удельный вес. Из этих комментариев должно быть ясно, что Платон и Брикс для всех приложений, кроме самых требовательных, одинаковы. Примечание: все полиномы в этой статье имеют формат, который можно вставить непосредственно в электронную таблицу.
При использовании рефрактометра значение Brix может быть получено из полиномиального соответствия таблице ICUMSA:
,где 
Четыре шкалы часто используются взаимозаменяемо, поскольку различия незначительны.
Brix используется в пищевой промышленности для измерения приблизительного количества сахаров. в фруктах, овощах, соках, вине, безалкогольных напитках и в промышленности крахмала и сахара. В разных странах весы используются в разных отраслях: в пивоварении Великобритания использует удельный вес X 1000; Европа использует градусы Платона ; а в США используется сочетание удельного веса, градусов Брикса, градусов Боме и градусов Платона. Для фруктовых соков 1,0 градус Брикса обозначается как 1,0% сахара по массе. Обычно это хорошо коррелирует с воспринимаемой сладостью.
Современные оптические измерители Brix делятся на две категории. К первым относятся инструменты на основе Аббе, в которых капля раствора образца помещается на призму; результат наблюдается через окуляр. Критический угол (угол, за которым свет полностью отражается обратно в образец) является функцией показателя преломления, и оператор определяет этот критический угол, отмечая, где на гравированной шкале падает граница между темным и светлым. Шкала может быть откалибрована по шкале Брикса или по показателю преломления. Часто призменное крепление содержит термометр, который можно использовать для корректировки до 20 ° C в ситуациях, когда измерение не может быть выполнено при точно такой температуре. Эти инструменты доступны в настольной и портативной версиях.
Цифровые рефрактометры также определяют критический угол, но световой путь полностью проходит внутри призмы. На его поверхность помещается капля образца, поэтому критический световой луч никогда не проникает в образец. Это облегчает считывание мутных проб. Граница света / темноты, положение которой пропорционально критическому углу, обнаруживается матрицей CCD. Эти счетчики также доступны в настольном (лабораторном) и портативном (карманном) вариантах. Эта способность легко измерять Brix в полевых условиях позволяет определять идеальное время сбора фруктов и овощей, чтобы продукты поступали к потребителю в идеальном состоянии или идеально подходили для последующих этапов обработки, таких как винификация.
Из-за более высокой точности и возможности сочетания ее с другими методами измерения (% CO2 и% алкоголя) большинство производителей безалкогольных напитков и пивоварен используют колеблющиеся U-образные плотномеры. Рефрактометры все еще широко используются для фруктовых соков.
При измерении раствора сахара рефрактометром или плотномером значение ° Bx или ° P получают путем ввода в соответствующую таблицу представляет собой только количество растворенных в образце сухих твердых веществ, если сухие твердые вещества представляют собой исключительно сахарозу. Это бывает редко. Например, виноградный сок (сусло ) содержит мало сахарозы, но содержит глюкозу, фруктозу, кислоты и другие вещества. В таких случаях значение ° Bx явно нельзя приравнивать к содержанию сахарозы, но оно может представлять собой хорошее приближение к общему содержанию сахара. Например, раствор D-глюкозы (11,0% по массе) («виноградный сахар») измерял 10,9 ° Bx с помощью ручного прибора. По этим причинам содержание сахара в растворе, полученном с помощью рефрактометрии с таблицей ICUMSA, часто указывается как «рефрактометрическое сухое вещество» (RDS), которое можно рассматривать как эквивалентное содержание сахарозы. Там, где желательно знать фактическое содержание сухих веществ, могут быть разработаны эмпирические поправочные формулы на основе калибровок с растворами, аналогичными тестируемым. Например, при рафинировании сахара растворенные твердые вещества можно точно оценить на основе измерения показателя преломления, скорректированного путем измерения оптического вращения (поляризации).
Спирт имеет более высокий показатель преломления (1,361), чем вода (1,333). Как следствие, измерение с помощью рефрактометра, сделанное для раствора сахара после начала ферментации, приведет к показанию, значительно превышающему фактическое содержание твердых веществ. Таким образом, оператор должен быть уверен, что исследуемый образец еще не начал ферментировать. На измерения Брикса или Платона, основанные на удельном весе, также влияет ферментация, но в противоположном направлении; поскольку этанол менее плотен, чем вода, раствор этанол / сахар / вода дает значение Брикса или Плато, которое является искусственно низким.
