色差仪在食品行业的具体应用


色差仪批发网 / 2016-07-26

使用色差仪检测颜色及色差在国内外很多行业已经非常常见了,比如纺织印染、纸浆造纸、涂膜涂料、服装箱包、化工塑胶等等工业领域。但是过去的历史上可能使用色差仪检测食品行业的产品还是相对比较少,在这个方面人们大多数时候还是采用传统的目视检测法。但是随着科技发展人们对食品要求的提高,传统的目视法必不能满足生产和消费需求,使用色差仪检测产品已经成为一种行业趋势。利用色差仪进行色度学评价和分类管理,可以建立直观详尽的色差分析报告,实现色泽和控制和管理。

颜色检测是一门设计物理光学、视觉心理、表面材料等多种新兴学科的复杂过程,随着光学、电子技术和光电技术的不断发展,以及计算机的广泛应用,出现了多种色差仪。通常所说的色差仪是一种常见的光电方式测试仪器,它利用仪器内部标准照明光源及光路入射这是方式研发的光学颜色分析仪器。

色差仪的基本构成

光电积分色差仪仿照人眼感色的原理,采用能感受红、绿、蓝三种颜色的受光器,将各自所感受的光电流加以放大处理,得出各色的刺激量,从而获得这一颜色的信号。光电积分式仪器总的光学条件应符合卢瑟条件。

色差仪主要包括测头、数据处理器、直流电源及附件四部分。色差仪测头由照明光源,滤色器,硅光电池,隔热玻璃,凸透镜,导光筒,挡板,积分球等组成。其中:

1)积分球是色差仪的重要构成部件,在很大程度上决定了色差仪的使用寿命、测量精度和长期重复性。

2)数据处理系统包括放大电路、A/D转换、中央处理器、显示、打印等数据输出。采用微控制器进行数据处理,通过液晶显示和打印输出各种色度数据。

3)内部光源照明系统:采用低能耗的特殊发光管,经修正后作为测色用的标准照明体D65,保证220V+22V,50Hz+1Hz的稳定电压确保光源发光的稳定性。色差仪内部照明光源通常是标准A光源,而实际应用中都需要测量物体在标准D65和C光源下的色度值,因此要模拟出D65光源,使仪器总的光谱灵敏度符合D65下的卢瑟条件。

4)光谱三刺激值:选用CIE1964补充观察者 10°视角的数据;仪器照明几何条件为0/d。

5)观察条件:符合CIE所规定的0°入射/d漫反射接收条件。光谱条件,总体响应等价于CIE标准照明体D65及10视场色匹配函数下的三刺激值X10、 Y10、Z10(以下简写为X、Y、Z),可获得测色的五种表色系统:CIEY10x10y10(1964),CIE:X10Y10Z10 (1964),L*a*b* (1976),L*C*H°(1976)及HunterLab和色差计算的三种表色系统:△Eab* (△L*△a*△b*) ,△Eab* (△L*△C*△H*) 及Hunter△E(△L△a△b)。不同表色系统的测得数据均可以由计算机进行相互转换,并以数字显示、可打印输出。

下面具体介绍一下色差仪在食物行业中的应用一直以来人们都是利用感官来评价食品的色、香、味等方面的品质情况的,但这种方式往往有很多限制我们可以初步的评价但不能对色泽信息量化分析。色差仪利用人眼睛对颜色判断的三变数原理,模拟人眼判断颜色的过程,可研究其色差值与感官品评值的相关性,去除人为因素对测定结果的影响,使得色泽的判定更加客观。与人眼相比具有良好的稳定性和重复性,为产品的研究开发和品质控制提供了有力可信的依据。

用于食品评价的便携式色差仪,其测量原理采用最广泛使用于测量物体色调的国际照明委员会(CIE)的CIE1976 Lab色度系统,借助均匀色的立体表示方法将所有的颜色用L*,a*,b*三个轴的坐标来定义。L*为垂直轴也即中轴,代表明度上白下黑,其值从底部0(黑)到顶部100(白)。中间为亮度不同的灰色过度,有100个等级;a*、b*坐标组成的色度平面是一个圆,表示不同的色彩方向,a*代表红绿轴上颜色的饱和度,其中-a*为绿,+a*为红;b*代表蓝黄轴上颜色的饱和度,其中-b*为蓝,+b*为黄。a*,b*都是水平轴。L*,a*,b*不仅可以精确地表示各种色调,它也为两种色调之间的差即色差表示带来了方便,尤其是在研究或测定近似颜色的差别程度时(比如同一原材料不同批次的比较),匀色空间L*,a*,b*表色系上任意两点间的距离△Ea*b*都可以表示两个颜色之间的总色差△E=[(△L*)2+(△a*)2+(△b*)2]1/2。

表1为使用3nh便携式色差仪NH310测得的一些样品的数据。基于此,对不同的原材料或成品,我们可以通过表色系统,确定其各自的定性定量的质量控制指标,制定合理的色泽偏差范围。对同一种原材料或同一种产品,我们也可以通过色差表色系统确定其偏差范围,获得定量化的数据以进行质量合格与否的客观判断。

将其引入面粉及面制品色度的测试研究中,该仪器不仅可以用来测试面粉这种可流动性的粉状物的白度,更能对面制成品的表面白度、亮度以及内部结构的白度、光泽性等给予客观的量化评价,通过综合 L*a*b*及△E才能全面反映出馒头、 面条、面包、面片等食品表面色度或内部组织所存在的偏差,这样被测样品之间的色度是偏黄,还是偏红,还是偏绿、偏蓝都将一目了然,从而更精确地比较不同样品之间的色差,并有助于查找原因和制定合理的可接受偏差范围。

表1用3nh便携式色差仪NH310测得的一些数据

被测样品

L*

a*

b*

△E

感官评价

咸吐司表皮

46.66

+16.80

+26.27

+25.45

均匀的黄褐色

咸吐司内部

81.34

-0.45

+18.75

+55.16

洁白、细腻、均匀的蜂窝状组织结构

甜吐司表皮

51.08

+17.36

+29.72

31.02

均匀的棕褐色,较咸吐司色泽稍深

甜吐司内部

82.60

-0.33

+18.62

56.29

洁白细腻的蜂窝状组织结构

玉米淀粉

101.69

+0.37

+4.03

6.39

比标准板白度更白

马铃薯淀粉

99.27

+0.31

+2.64

5.67

接近标准板白度

面粉1

95.84

+0.92

+7.46

0.83

白度接近于标准色

面粉2

94.88

+0.79

+11.20

4.51

白度接近于标准色,呈轻微乳黄色

北方馒头1表皮

90.23

+0.28

+13.11

13.52

馒头表皮白亮

北方馒头2表皮

91.16

-0.45

+13.32

13.25

馒头表皮较1偏白亮中呈轻微乳黄色

南方馒头表皮

94.36

-0.47

+12.14

3.48

洁白有光亮感

南方馒头内部

92.48

-0.87

+12.10

5.26

洁白细腻的致密性组织结构

大豆粉批次1

83.83

-0.59

+25.56

59.25

正常接收样品

大豆粉批次2

86.01

-3.28

+25.24

61.89

较批次1色泽稍暗,但尚可接受

香蕉膏(不含果馅)

75.89

-4.43

+70.46

66.24

有光泽性和亮度的香蕉特征黄色

苹果馅(含果馅)

59.45

-2.89

+33.64

43.55

淡淡的黄褐色

芒果馅(含果馅)

90.47

1.64

+53.77

47.22

芒果特征性有光亮感的明黄色

色差仪在众多领域有着广泛的运用,被国内外很多实验室和企业所采用。国内的食品研究方面,色差仪的运用也在不断的扩大,但涉及的食品品种还比较少,同时色差仪在食品色彩可行性方面的研究少而又少。建立一套客观的判断果汁、果酱、饮料、牛奶等色彩的方法,特别是能用于生产实践的在线品质检测体系,将能更好促使行业生产的标准化,促进整个食品工业的科学化管理水平。当然,应用色差仪测定色泽还需要避免取样影响,建立和完善相应的规范测定方法。

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