브릭스

Degree Brix (기호 °Bx)는 수용액의 당 함량이다. 1도 브릭스는 100그램의 용액에 1그램의 자당류로 질량별 용액의 강도를 나타낸다. 만약 용액에 순수한 자크로스가 아닌 용해된 고형물이 포함되어 있다면, °Bx는 용해된 고형분 함량만 근사한다. 예를 들어, 동일한 양의 물에 동일한 양의 소금과 설탕을 첨가하면, 소금 용액의 굴절도(BRIX)가 설탕 용액보다^{[citation needed]} 더 빨리 상승한다. °Bx는 전통적으로 와인, 설탕, 탄산음료, 과일 주스, 신선한 농산물, 메이플 시럽, 꿀 산업에 사용된다.

자당류 함량을 나타내는 비교 가능한 척도는 양조업계가 널리 사용하는 정도 플라톤(°P), 세 가지 체계 중 가장 오래되어 오래된 교과서에서 주로 발견되는 정도인 발링이다. 그러나 세계 일부 지역에서도 여전히 사용되고 있다.^[1] 그리고 마지막으로, 옥슬레는 독일과 스위스의 와인 제조 산업에 이용되었다.

겉보기 비중(20°/20°C) 1.040의 수크로스 용액은 9.99325°Bx 또는 9.99359°P이며, 질량 분율 사용을 선호하는 대표적인 설탕 몸체인 ICUMSA(국제정일 당분해석위원회)는 9.99249%의 용액 강도를 보고한다. 시스템 간의 차이는 실용적 중요성이 거의 없고(대부분의 일반적인 계측기의 정밀도에 비해 차이가 적다) 브릭스 유닛의 광범위한 역사적 용도는 거의 없기 때문에, 현대의 계측기는 ICUMSA 공식 공식을 이용하여 질량 분율을 계산하지만 그 결과는 °Bx로 보고한다.

배경

1800년대 초 칼 발링에 이어 아돌프 브릭스, 그리고 마침내 프리츠 플라톤 휘하의 노멀 커미션들은 알려진 강도의 순수한 자크로스 용액을 준비했고, 그들의 특정한 중력을 측정했으며, 질량 대 측정된 비중으로 자크로스 백분율 표를 준비했다. Balling은 특정 중력을 소수점 3자리, Brix에서 5자리, Normal-Eichungs Kommission에서 6자리까지 측정하였으며, 위원회의 목표는 Brix 테이블에서 5번째와 6번째 소수점에서의 오류를 수정하는 것이다.

이러한 표들 중 하나를 갖추고, 자신의 항구에 얼마나 많은 설탕이 들어 있는지 알고자 하는 양조업자는 그 특정한 중력을 측정하여 플라톤 표에 들어가 백분율 질량에 의한 자당의 농도인 °Plato를 얻을 수 있었다. 마찬가지로, 빈트너는 °Bx를 얻기 위해 브릭스 테이블에 자신의 필수 중력을 입력할 수 있는데, 이것은 백분율 질량에 의한 자크로스의 농도다. 구태여도 안 되고 안 되는 것도 순수의 순수한 자크로스의 해결책이 아니라는 점을 지적하는 것이 중요하다. 많은 다른 화합물들도 용해되지만, 이것들은 특정 중력에 대해 농도의 함수로서 수크로스와 매우 유사하게 작용하는 당이나 소량으로 존재하는 화합물이다. 어떤 경우든 °Bx가 필수나 과일 주스에 들어 있는 정확한 설탕 양을 나타내지 않더라도 상대 당분 함량 비교에 사용할 수 있다.

측정

비중

특정 중력이 발링, 브릭스, 플라톤 표의 기초였기 때문에 용해된 설탕 함량은 원래 비중계나 파이크노미터를 사용하여 특정 중력을 측정함으로써 추정되었다. 현대에는 여전히 수력계가 널리 사용되고 있지만, 더 큰 정확도가 요구되는 경우에는 전자 진동 U-튜브 미터를 사용할 수 있다. 어떤 수단을 사용하든 분석가는 특정 중력으로 표에 들어가 질량별 백분율로 당도를 뺀다(필요하다면 보간법을 사용한다).

분석가가 플라톤 표(미국 양조 화학자^[2] 협회에 의해 유지되는)를 사용할 경우, 그들은 °P 단위로 보고한다. Brix 테이블(NIST가 유지하며 웹사이트에서 찾을 수 있는 최신 버전)^[3]을 사용할 경우, °Bx 단위로 보고한다. ICUMSA 표를 사용할 경우 질량 분율(m.f.)으로 보고한다.^[4]

표로 나타낸 °Bx 또는 °P 값은 특정 중력의 표 값 옆에 있는 비중계 척도로 직접 인쇄하거나 전자 U-튜브 미터의 메모리에 저장하거나 표로 된 데이터에 대한 다항 적합치로부터 계산할 수 있으므로 일반적으로 표를 참조할 필요는 없다. ICUMSA와 ASBC 모두 적절한 다항식을 발표하였다. 실제로 ICUMSA 표는 다항식으로부터 계산된다. ASBC 다항식에서는 정반대다.

또한 오늘날 사용되고 있는 표들은 브릭스나 플라톤에 의해 출판된 표들이 아니라는 점에 주목하라. 이 작업자들은 각각 17.5°C와 20°C를 사용하여 4°C에서 물에 대한 실제 비중 기준을 측정했다. NBS와 ASBC 모두 20 °C/20 °C에서 겉보기 비중으로 변환되었다. ICUMSA 표는 자당, 과당, 포도당 및 인버트 설탕에 대한 보다 최근의 측정을 기반으로 하며 질량 분수에 대해 20 °C에서 공기의 실제 밀도와 무게를 표로 작성한다.

굴절률

수당과 기타 당분이 물에 녹으면 특정 중력뿐만 아니라 광학적 특성, 특히 굴절률과 선형 편광의 평면을 회전하는 정도가 변화한다. 질량별 다양한 비율의 자당류 용액에 대한 굴절률 n을_D 측정하고_D n 대 °Bx의 표를 발표했다. 비중계와 마찬가지로 이 표를 사용하여 굴절계를 보정하여 °Bx 단위로 직접 판독할 수 있다. 교정은 보통 ICUMSA 표에 기초하지만,^[5] 전자 굴절계 사용자는 이를 확인해야 한다.

적외선 흡수

슈가 역시 적외선 흡수 스펙트럼이 알려져 있어 중적외선(MIR), 비분산적외선(NDIR), 푸리에 변환적외선(FT-IR) 기법을 이용한 당농도 측정 기기 개발이 가능해졌다. 설탕 정제소, 음료 공장, 와이너리 등의 설탕 함량을 지속적으로 모니터링할 수 있는 인라인 계기를 이용할 수 있다. 다른 계측기와 마찬가지로 MIR과 FT-IR 계측기는 순수한 자크로스 용액에 대해 보정할 수 있어 °Bx로 보고할 수 있지만, 당분과 간섭 물질을 구별할 수 있는 잠재력이 있기 때문에 이러한 기술로는 다른 가능성이 있다. 새로운 MIR과 NDIR 기기에는 성분 간 간섭을 보정할 수 있는 최대 5개의 분석 채널이 있다.

테이블

비중

°Bx의 대략적인 값은 231.61 × (S - 0.9977)에서 계산할 수 있다. 여기서 S는 20 °C/20 °C에서 용액의 명백한 비중이다. 보다 정확한 값은 다음에서 구할 수 있다.

${\displaystyle {}^{\circ }}$ ${\displaystyle {}^{}}$ ${\displaystyle x}$= ${\displaystyle 182.4601}$ ${\displaystyle {}^{}}$ ${\displaystyle {3\mathrm{}}^{}{}^{}}$- ${\displaystyle 775.{}^{}}$ ${\displaystyle S}$ ${\displaystyle {2\mathrm{}}^{}{}^{}}$+ ${\displaystyle 1262.7794}$ S${\displaystyle }$- ${\displaystyle 669.5622}$ ${\displaystyle^{\clus ^{}Bx=$182.4601S$^{3}-$775.$681S^{2}+1262.7794S-669.5622$022},

위와 같이 S가 있는 NBS 표에서 파생되었다. 이 값은 S = 1.17874(40°Bx) 이상에서 사용해서는 안 된다. 다항식 표와 NBS 표 사이의 RMS 불일치는 0.0009 °Bx이다. 플라톤 스케일은 링컨 방정식으로 근사할 수 있다.

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

또는 ASBC 다항식으로부터 ASBC 표와 관련하여 높은 정확도로 얻은 값:

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

각 다항식에서 계산한 °Bx와 °P의 차이는 다음과 같다.

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

차이는 일반적으로 ±0.0005 °Bx 또는 °P 미만이지만 약한 용액의 경우는 예외로 한다. 0°Bx에 접근함에 따라 °P는 동일한 특정 중력에 대해 계산된 °Bx보다 0.002°P만큼 높은 경향이 있다. NBS와 ASBC는 외관상 특정 중력으로 변환하기 위한 계산에서 공기와 순수한 물의 밀도에 대해 약간 다른 값을 사용했기 때문에 이 정도 규모의 차이는 예상할 수 있다. 이러한 논평에서 플라톤과 브릭스는 가장 까다로운 용도를 제외하고는 모두 같다는 것을 분명히 해야 한다. 참고: 이 문서의 모든 다항식은 스프레드시트에 직접 붙여넣을 수 있는 형식입니다.

ICMUSA 다항식들은 일반적으로 밀도를 도출하기 위해 질량 분율을 사용하는 형태로만 출판된다. 그 결과, 이 절에서 제외된다.

굴절률

굴절계를 사용할 경우 ICUMSA 표에 대한 다항식 적합치에서 Brix 값을 구할 수 있다.

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

여기서 $n{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle D_{}}$ ${\$는 20$$°C에서 나트륨 D 라인(589.3nm)의 파장에서 측정한 굴절률이다. 온도에 따라 굴절률이 극적으로 변화하기 때문에 온도는 매우 중요하다. 수크로스의 굴절률이 어떻게 변하는지에 대한 지식을 바탕으로 한 "자동 온도 보상" (ATC)에 많은 굴절계가 내장되어 있다. 예를 들어, 10 °Bx 미만의 강도의 자당류 용액의 굴절률은 온도가 1 °C 변화하면 브릭스 판독치가 약 0.06 °Bx 이동하게 된다. 맥주는 반대로 이 정도 온도에서 3배 정도의 변화를 보인다. 따라서 굴절계 사용자는 계측기의 표본과 프리즘이 모두 20°C에 매우 가까운지 확인하거나, 확인이 어려운 경우 Bx 대 를 사용하여 20°C를 기준으로 한 2개의 온도에서 측정해야 한다. 임시 기울기 정보.

사용법

네 가지 척도는 차이가 미미하기 때문에 서로 교환하여 사용하는 경우가 많다.

• 브릭스는 주로 과일 주스, 와인 제조, 탄산 음료 산업, 전분, 설탕 산업에 사용된다.
• 플라톤은 주로 양조하는데 사용된다.
• Balling은 오래된 사카리미터에 나타나며 남아공 와인 산업과 일부 양조장에서 여전히 사용되고 있다.
• 설탕 함량을 직접 읽는 옥슬은 독일, 스위스, 룩셈부르크에서 와인 제조에 주로 사용된다.

브릭스는 과일, 야채, 주스, 와인, 청량음료, 녹말 및 설탕 제조업에서 당분의 대략적인 양을 측정하는 데 사용된다. 국가마다 다른 산업에서 척도를 사용한다. 양조할 때 영국은 특정한 중력 X 1000을 사용하고, 유럽은 플라톤 도를 사용하고, 미국은 특정한 중력, 도 브릭스, 바우메, 도 플라톤을 혼합하여 사용한다. 과일 주스의 경우 1.0도 브릭스는 질량 기준으로 설탕 1.0%로 표시된다. 이것은 보통 단맛과 잘 상관관계가 있다.

현대의 광학 브릭스 미터는 두 가지 범주로 나뉜다. 첫 번째로는 샘플 용액의 방울이 프리즘 위에 놓여지는 Abbe 기반 기구로, 그 결과는 아이피스를 통해 관찰된다. 임계각(빛을 표본에 완전히 다시 반사하는 각도)은 굴절률의 함수로서 운전자는 암광 경계가 음각된 눈금에서 어디에 해당하는지 파악함으로써 이 임계각을 탐지한다. 저울은 브릭스나 굴절률로 보정할 수 있다. 종종 프리즘 마운트는 정확히 그 온도에서 측정을 할 수 없는 상황에서 20 °C로 교정하는데 사용될 수 있는 온도계를 포함한다. 이 기구들은 벤치 버전과 핸드헬드 버전에서 사용할 수 있다.

디지털 굴절계도 임계 각도를 찾지만 빛 경로는 전적으로 프리즘 내부다. 한 방울의 샘플이 그것의 표면에 놓이기 때문에, 임계 광선은 결코 샘플을 관통하지 않는다. 이렇게 하면 탁한 표본을 쉽게 읽을 수 있다. 위치가 임계 각도에 비례하는 빛/어두운 경계는 CCD 배열로 감지된다. 이 미터기는 벤치탑(실험실)과 휴대용(포켓) 버전으로도 사용할 수 있다. 현장에서 Brix를 쉽게 측정할 수 있는 이 능력은 과일과 채소의 이상적인 수확 시간을 결정할 수 있게 하여 제품이 완벽한 상태로 소비자에게 도착하거나 Vinification과 같은 후속 처리 단계에 이상적이다.

정확도가 높고 다른 측정 기법(%CO2 및 %alcular)과 결합할 수 있기 때문에 대부분의 청량 음료 회사와 양조장은 진동하는 U-튜브 밀도계를 사용한다. 굴절계는 여전히 과일 주스에 흔히 사용된다.

브릭스 및 실제 용존 고형분 함량

설탕 용액을 굴절계 또는 밀도계로 측정할 때 적절한 표에 입력하여 얻은 °Bx 또는 °P 값은 건조 고형물이 독점적으로 자당류인 경우 표본에 용해된 건조 고형물의 양만 나타낸다. 이런 경우는 드물다. 예를 들어 포도주스(마스트)는 자당류가 거의 함유되지 않지만 포도당, 과당, 산, 그리고 다른 물질을 함유하고 있다. 이러한 경우 °Bx 값은 수크로스 함량과 명확하게 동일시될 수 없지만 총 설탕 함량에 대한 좋은 근사치를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 질량 D-글루코스("강낭당") 용액에 의한 11.0%는 핸드헬드 계측기를 사용하여 10.9°Bx로 측정되었다.^{[citation needed]} 이러한 이유로 ICUMSA 표와 함께 굴절법을 사용하여 얻은 용액의 당 함량을 흔히 "환상 건성 물질"(RDS)^[6]로 보고하는데, 이는 동등한 자당 함량으로 생각할 수 있다. 실제 건조 고형분 함량을 아는 것이 바람직한 경우 시험 대상 용액과 유사한 용액으로 교정을 바탕으로 경험적 보정 공식을 개발할 수 있다. 예를 들어 설탕 정제에서는 광학 회전(양극화) 측정에 의해 보정된 굴절률 측정으로 용해 고형물을 정확하게 추정할 수 있다.

알코올은 물(1.333)보다 굴절률(1.361)이 높다. 따라서 발효가 시작되면 설탕 용액에 대한 굴절계 측정은 실제 고형분 함량보다 상당히 높은 판독값을 얻을 것이다. 따라서 작업자는 시험 중인 샘플이 발효되기 시작하지 않았는지 확인해야 한다. 특정한 중력을 바탕으로 한 브릭스나 플라톤 측정도 발효에 영향을 받지만 반대 방향이다. 에탄올이 물보다 밀도가 낮기 때문에 에탄올/당분/물 용액은 브릭스나 플라톤에게 인위적으로 낮은 판독값을 준다.

참조

추가 읽기

• Boulton, Roger; Vernon Singleton; Linda Bisson; Ralph Kunkee (1996). Principles and Practices of Winemaking. Chapman & Hall. ISBN 0-412-06411-1
• Robert O'Leary BevSense LLC. "Testing Brix and Acid In-Line for the Beverage Industry" (PDF). – 오리어리는 온라인 음료에서 브릭스를 측정하는 이론과 실무를 설명한다.
• 청량음료에서 브릭스와 CO2를 측정하기 위한 복합 실험실 시스템과 맥주의 플라톤, CO2, % 알코올, pH, 색상을 이용할 수 있다. 그것들은 실험실에서 벤치탑 유닛으로 존재할 수 있고 인라인 유닛으로 생산 배관에도 직접 존재할 수 있다.

외부 링크

• 브릭스와 특정 중력 테이블 연결
• 브릭스, 비중 & 설탕 변환
• 브릭스, 플라톤, 발링, 비중