Исследование применения колориметров для контроля качества цвета жидких пищевых продуктов

I. Введение

В сфере международной торговли продуктами питания и на потребительскомрынке справедливо утверждение: «цвет, аромати вкус — всё это важно», причем цвет занимает первое место. Цвет жидких пищевых продуктов (включаяпрозрачные жидкости, эмульсии и вязкие полугустые соусы) — это не только внешнее проявление их качества и свежести, но и ключевой сенсорный фактор, влияющийна решение потребителя о покупке. Например, ярко-оранжевый цвет апельсинового сокасвидетельствует о высоком содержании витаминов, чисто-белый цвет молока отражает стабильность эмульсии жиров и белков, а красновато-коричневый цвет соевогосоуса напрямую указывает на степень завершенности процесса ферментации.

Однако в процессе производства и хранения жидкие пищевые продуктывесьма подвержены изменению цвета под воздействием термической обработки, реакций окисления, ферментативного потемнения, света и микробиологической активности. Заметныеразличия в цвете между разными партиями продукции часто вызывают у потребителейподозрения в порче товара или нестабильности рецептуры, чтонаносит непоправимый ущерб доверию к бренду. Традиционныеметоды визуальной оценки цвета сопряжены со значительной субъективностью и погрешностями. На этом фоне внедрение высокоточных цифровых колориметров (спектрофотометров) для количественногоконтроля качества стало важной тенденцией в современной индустрии жидких пищевыхпродуктов, позволяющей обеспечить стандартизацию производстваи его интеграцию в глобальные и межрегиональные цепочки поставок.

II. Основные технические сложности ирежимы измерения цвета жидких пищевых продуктов

В отличие от твердых или порошкообразных продуктов, измерение цвета жидких пищевых продуктов сопряжено с рядом специфическихпроблем, обусловленных их уникальными физическими и оптическимихарактеристиками. Эти особенности проявляются главным образомв следующих аспектах:

1. Измерение прозрачных жидкостей методомпропускания (трансмиссии): К такимпродуктам относятся спиртные напитки, осветленные фруктовыесоки, пищевые масла, минеральнаявода и т. д. Эти образцы обладаютсветопропускающей способностью, и их цвет зависит преимущественноот характеристик поглощения прошедшего через них света. Дляизмерения жидкостей данного типа необходимо использовать режим пропускания. Свет проходит через образец, помещенныйв кювету с фиксированной длиной оптического пути, и попадаетна оптический детектор. При анализе таких жидкостей вниманиеуделяется не только стандартному цветовому пространствуL*a*b*, но и специфическим отраслевым цветовым индексам,таким как шкала «платина-кобальт» (APHA/Pt-Co) и шкала Гарднера (используемыедля пищевых масел и смол), а также шкала Сейболта (применяемая для некоторых нефтепродуктов).

2. Измерение мутных жидкостей и эмульсийв двух режимах: К этой категории относятся молоко, йогурт, мутные фруктовые соки, густые супы и т. д.В состав таких жидкостей входит большое количество белковых микрочастиц, жировых глобул или волокон фруктовой мякоти; при попадании света внутрь возникают эффекты сильного рассеянияи поглощения. Использование только метода пропускания непозволяет свету пройти сквозь образец, а применение толькометода отражения не дает возможности оценить оптические свойства внутренней среды. Поэтому для анализа таких продуктов часто требуются колориметры, поддерживающие комбинированный режим (пропускание + отражение), что позволяет комплекснооценить как цвет поверхности, так и общую мутность продукта.

3. Бесконтактное измерение и использованиеспециальных емкостей для высоковязких полужидких продуктов: Кним относятся соусы (томатный соус, заправкидля салатов), мед, устричный соуси т. д. Такие образцы обладают низкойтекучестью и легко прилипают к измерительному окну, загрязняяоптическую линзу; это крайне затрудняет очистку и можетпривести к перекрестному загрязнению пищевых продуктов. Решениеданной проблемы заключается в использовании колориметров со специальными принадлежностями (например, чашами для жидких образцовопределенных параметров) или в применении бесконтактногометода измерения, что гарантирует как гигиеническую безопасность, так и точность данных.

III. Решения CHNSpec по адаптации колориметров для контроля цвета жидких пищевыхпродуктов

1. Настольные спектрофотометрическиеколориметры для жидкостей серий DS-812N и CS-810

Компания CHNSpec выпустила настольныеколориметры DS-810N и CS-810, специальноразработанные для анализа высокопрозрачных жидких пищевых продуктов, таких как минеральная вода, алкогольныенапитки, пищевые масла и осветленные сиропы.

Оптические характеристики: В приборахреализована геометрия освещения D/0; в качестве приемниковиспользуются встроенные высокочувствительные кремниевые фотодиоды с расширеннымдиапазоном чувствительности в УФ-области, что позволило существенно увеличить диапазон измерения коэффициентапропускания (до 0–200%). Это обеспечивает возможность фиксации даже крайне слабыхоптических изменений при анализе образцов, цвет которыхпрактически неотличим от прозрачного.

Встроенные специализированные цветовые индексы: Приборы не только выдают точные данные в системе L*a*b* и значения ΔE*, но и поддерживаютряд параметров, общепринятых в международной торговле пищевымипродуктами и химическими веществами: индекс цветности поплатино-кобальтовой шкале(APHA/Pt-Co), шкалу Гарднера, индекс желтизны, оптическую плотность (абсорбцию) и концентрацию. Исключая субъективностьи случайные погрешности, свойственные визуальному сравнениюцветов, приборы предоставляют цифровые данные, обеспечивающие полную прослеживаемость результатов для нуждмеждународной торговли.

2. Усовершенствованный настольный спектрофотометр-колориметр серии CS-821N

Для анализа сложных жидких пищевых продуктов — мутных, эмульсионных или темных (например, молока, соевого молока, густых фруктовых соков, рисового винаи соевого соуса) — идеальным отраслевым решением являетсянастольный спектрофотометр CHNSpec CS-821N.

Технология спектрального анализа с двухканальной оптической схемой: В модели CS-821N в качестве источникасвета используется импульсная ксеноновая лампа высокой интенсивности в сочетаниис технологией спектрального анализа с двухканальной оптической схемой. Это позволяет в режиме реального времени отслеживать малейшиеколебания параметров источника света и выполнять автоматическую компенсацию, гарантируя исключительно высокую повторяемость измерений (стандартное отклонение спектрального коэффициента отражениясоставляет не более 0,08%).

Полная совместимость режимовизмерения отражения и пропускания: прибор поддерживает режимизмерения отражения по схеме D/8 (диффузное освещение, геометрия наблюдения под углом 8°) и режим измерения пропускания по схемеD/0, что позволяет легко определять цвет самых разных образцов — от твердыхтел и порошков до сложных жидкостей. При анализе молокаоптическая система прибора точно фиксирует тонкие различия в оттенках белого и желтого, обусловленные разной жирностью (цельное, маложирное, обезжиренное) или добавлением компонентов с высоким содержанием кальция; при работе с соевым соусом или нефтепродуктами прибор такжеобеспечивает получение цветовых данных с исключительно высоким соотношением сигнал/шум.

IV. Применение колориметров в процессеконтроля качества при производстве жидких пищевых продуктов

В реальных цепочках поставок жидких пищевых продуктов (как на международном, так и на локальномуровне) система цифрового управления цветом на базе колориметров CHNSpec охватывает три ключевых этапа:

1. Тщательный контроль сырья, поступающего на предприятие: Цвет такогосырья, как фруктовые пюре, свежеемолоко или нерафинированные растительные масла, сильно зависитот места происхождения и сезона сбора. Определение исходныхцветовых характеристик с помощью колориметра создает основу для точной корректировкирецептуры, предотвращая влияние колебаний цвета сырья настабильность цвета готового продукта.

2. Оптимизация технологических параметров: В таких процессах, как стерилизацияпри сверхвысоких температурах (UHT), выпаривание (концентрирование) и ферментация (например, при производстве соевого соусаили пива), чрезмерный нагрев может спровоцировать реакциюМайяра (потемнение), что приводитк изменению цвета продукта в сторону более темных оттенков. Периодическийотбор проб в потоке и их измерение с помощью колориметровCHNSpec позволяют динамически регулировать температуру,давление и время нагрева, поддерживая технологическийпроцесс в оптимальном режиме.

3. Обеспечение стабильности цвета готовойпродукции при реализации и хранении: При поставках продукциив различные торговые сети по всему миру визуальная однородность цвета помогает сформироватьимидж бренда премиум-класса, отличающегосявысоким качеством и вниманием к деталям. Колориметры такжеприменяются для имитационных испытаний на сохраняемость свойств, позволяя отслеживать влияние света и температуры на цвет продуктавнутри упаковки и получать объективные количественные данные для совершенствованиясветозащитных и барьерных (кислородозащитных) свойств упаковочных материалов.

V. Заключение

В современных условиях, характеризующихсяужесточением требований к допуску пищевой продукции на международный рынок и растущимизапросами потребителей к качеству товаров, традиционнаявизуальная оценка цвета уже не отвечает потребностям высокотехнологичного пищевогопроизводства, ориентированного на экспорт. Колориметр преобразует субъективные, зависящиеот индивидуального восприятия зрительные ощущения в универсальные цифровые данные, соответствующие международным стандартам.

Широкийспектр прецизионных спектрофотометрических колориметров от компании CHNSpec (включая серии DS-812N, CS-810 и CS-821N) благодаря технологии анализа с двумя оптическими путями, сверхширокому диапазону измерений пропускания и глубоко интегрированнымспециализированным цветовым индексам для различных отраслей промышленности позволяетпредприятиям по производству жидких пищевых продуктов выстроить научно обоснованную, надежную и прослеживаемую современную систему контроля качествацвета. Внедрение высокоточных колориметров не только помогаетэффективно снижать процент брака и экономить сырье, но исущественно повышает конкурентоспособность брендов на международном рынке, превращая каждое открытие бутылки в истинное наслаждение вкусоми визуальным совершенством.