色差儀在食品行業(yè)的具體應(yīng)用

使用色差儀檢測顏色及色差在國內(nèi)外很多行業(yè)已經(jīng)非常常見了，比如紡織印染、紙漿造紙、涂膜涂料、服裝箱包、化工塑膠等等工業(yè)領(lǐng)域。但是過去的歷史上可能使用色差儀檢測食品行業(yè)的產(chǎn)品還是相對比較少，在這個方面人們大多數(shù)時候還是采用傳統(tǒng)的目視檢測法。但是隨著科技發(fā)展人們對食品要求的提高，傳統(tǒng)的目視法必不能滿足生產(chǎn)和消費(fèi)需求，使用色差儀檢測產(chǎn)品已經(jīng)成為一種行業(yè)趨勢。利用色差儀進(jìn)行色度學(xué)評價和分類管理，可以建立直觀詳盡的色差分析報告，實(shí)現(xiàn)色澤和控制和管理。

顏色檢測是一門設(shè)計物理光學(xué)、視覺心理、表面材料等多種新興學(xué)科的復(fù)雜過程，隨著光學(xué)、電子技術(shù)和光電技術(shù)的不斷發(fā)展，以及計算機(jī)的廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了多種色差儀。通常所說的色差儀是一種常見的光電方式測試儀器，它利用儀器內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)照明光源及光路入射這是方式研發(fā)的光學(xué)顏色分析儀器。

色差儀的基本構(gòu)成

光電積分色差儀仿照人眼感色的原理，采用能感受紅、綠、藍(lán)三種顏色的受光器，將各自所感受的光電流加以放大處理，得出各色的刺激量，從而獲得這一顏色的信號。光電積分式儀器總的光學(xué)條件應(yīng)符合盧瑟條件。

色差儀主要包括測頭、數(shù)據(jù)處理器、直流電源及附件四部分。色差儀測頭由照明光源，濾色器，硅光電池，隔熱玻璃，凸透鏡，導(dǎo)光筒，擋板，積分球等組成。其中：

1）積分球是色差儀的重要構(gòu)成部件，在很大程度上決定了色差儀的使用壽命、測量精度和長期重復(fù)性。

2）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括放大電路、A/D轉(zhuǎn)換、中央處理器、顯示、打印等數(shù)據(jù)輸出。采用微控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過液晶顯示和打印輸出各種色度數(shù)據(jù)。

3）內(nèi)部光源照明系統(tǒng)：采用低能耗的特殊發(fā)光管，經(jīng)修正后作為測色用的標(biāo)準(zhǔn)照明體D65，保證220V+22V，50Hz+1Hz的穩(wěn)定電壓確保光源發(fā)光的穩(wěn)定性。色差儀內(nèi)部照明光源通常是標(biāo)準(zhǔn)A光源，而實(shí)際應(yīng)用中都需要測量物體在標(biāo)準(zhǔn)D65和C光源下的色度值，因此要模擬出D65光源，使儀器總的光譜靈敏度符合D65下的盧瑟條件。

4）光譜三刺激值：選用CIE1964補(bǔ)充觀察者 10°視角的數(shù)據(jù)；儀器照明幾何條件為0/d。

5）觀察條件：符合CIE所規(guī)定的0°入射/d漫反射接收條件。光譜條件，總體響應(yīng)等價于CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體D65及10視場色匹配函數(shù)下的三刺激值X10、 Y10、Z10（以下簡寫為X、Y、Z），可獲得測色的五種表色系統(tǒng)：CIEY10x10y10（1964），CIE：X10Y10Z10 （1964），L*a*b* （1976），L*C*H°（1976）及HunterLab和色差計算的三種表色系統(tǒng)：△Eab* （△L*△a*△b*） ，△Eab* （△L*△C*△H*） 及Hunter△E（△L△a△b）。不同表色系統(tǒng)的測得數(shù)據(jù)均可以由計算機(jī)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，并以數(shù)字顯示、可打印輸出。

下面具體介紹一下色差儀在食物行業(yè)中的應(yīng)用一直以來人們都是利用感官來評價食品的色、香、味等方面的品質(zhì)情況的，但這種方式往往有很多限制我們可以初步的評價但不能對色澤信息量化分析。色差儀利用人眼睛對顏色判斷的三變數(shù)原理，模擬人眼判斷顏色的過程，可研究其色差值與感官品評值的相關(guān)性，去除人為因素對測定結(jié)果的影響，使得色澤的判定更加客觀。與人眼相比具有良好的穩(wěn)定性和重復(fù)性，為產(chǎn)品的研究開發(fā)和品質(zhì)控制提供了有力可信的依據(jù)。

用于食品評價的便攜式色差儀，其測量原理采用最廣泛使用于測量物體色調(diào)的國際照明委員會（CIE）的CIE1976 Lab色度系統(tǒng)，借助均勻色的立體表示方法將所有的顏色用L*，a*，b*三個軸的坐標(biāo)來定義。L*為垂直軸也即中軸，代表明度上白下黑，其值從底部0（黑）到頂部100（白）。中間為亮度不同的灰色過度，有100個等級；a*、b*坐標(biāo)組成的色度平面是一個圓，表示不同的色彩方向，a*代表紅綠軸上顏色的飽和度，其中-a*為綠，+a*為紅；b*代表藍(lán)黃軸上顏色的飽和度，其中-b*為藍(lán)，+b*為黃。a*，b*都是水平軸。L*，a*，b*不僅可以精確地表示各種色調(diào)，它也為兩種色調(diào)之間的差即色差表示帶來了方便，尤其是在研究或測定近似顏色的差別程度時（比如同一原材料不同批次的比較），勻色空間L*，a*，b*表色系上任意兩點(diǎn)間的距離△Ea*b*都可以表示兩個顏色之間的總色差△E=[(△L*)2+(△a*)2+(△b*)2]1/2。

表1為使用3nh便攜式色差儀NH310測得的一些樣品的數(shù)據(jù)?；诖耍瑢Σ煌脑牧匣虺善?，我們可以通過表色系統(tǒng)，確定其各自的定性定量的質(zhì)量控制指標(biāo)，制定合理的色澤偏差范圍。對同一種原材料或同一種產(chǎn)品，我們也可以通過色差表色系統(tǒng)確定其偏差范圍，獲得定量化的數(shù)據(jù)以進(jìn)行質(zhì)量合格與否的客觀判斷。

將其引入面粉及面制品色度的測試研究中，該儀器不僅可以用來測試面粉這種可流動性的粉狀物的白度，更能對面制成品的表面白度、亮度以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的白度、光澤性等給予客觀的量化評價，通過綜合 L*a*b*及△E才能全面反映出饅頭、 面條、面包、面片等食品表面色度或內(nèi)部組織所存在的偏差，這樣被測樣品之間的色度是偏黃，還是偏紅，還是偏綠、偏藍(lán)都將一目了然，從而更精確地比較不同樣品之間的色差，并有助于查找原因和制定合理的可接受偏差范圍。

表1用3nh便攜式色差儀NH310測得的一些數(shù)據(jù)

色差儀在眾多領(lǐng)域有著廣泛的運(yùn)用，被國內(nèi)外很多實(shí)驗(yàn)室和企業(yè)所采用。國內(nèi)的食品研究方面，色差儀的運(yùn)用也在不斷的擴(kuò)大，但涉及的食品品種還比較少，同時色差儀在食品色彩可行性方面的研究少而又少。建立一套客觀的判斷果汁、果醬、飲料、牛奶等色彩的方法，特別是能用于生產(chǎn)實(shí)踐的在線品質(zhì)檢測體系，將能更好促使行業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化，促進(jìn)整個食品工業(yè)的科學(xué)化管理水平。當(dāng)然，應(yīng)用色差儀測定色澤還需要避免取樣影響，建立和完善相應(yīng)的規(guī)范測定方法。