色差儀在食品行業(yè)的具體應(yīng)用

使用色差儀檢測(cè)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(cè)食品行業(yè)的產(chǎn)品還是相對(duì)比較少，在這個(gè)方面人們大多數(shù)時(shí)候還是采用傳統(tǒng)的目視檢測(cè)法。但是隨著科技發(fā)展人們對(duì)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(cè)產(chǎn)品已經(jīng)成為一種行業(yè)趨勢(shì)。利用色差儀進(jìn)行色度學(xué)評(píng)價(jià)和分類管理，可以建立直觀詳盡的色差分析報(bào)告，實(shí)現(xiàn)色澤和控制和管理。

顏色檢測(cè)是一門設(shè)計(jì)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(jì)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(cè)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(hào)。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(cè)頭、數(shù)據(jù)處理器、直流電源及附件四部分。色差儀測(cè)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(cè)量精度和長(zhǎng)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(cè)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(cè)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(jià)于CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體D65及10視場(chǎng)色匹配函數(shù)下的三刺激值X10、 Y10、Z10（以下簡(jiǎn)寫為X、Y、Z），可獲得測(cè)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(jì)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(cè)得數(shù)據(jù)均可以由計(jì)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(píng)價(jià)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(píng)價(jià)但不能對(duì)色澤信息量化分析。色差儀利用人眼睛對(duì)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(píng)值的相關(guān)性，去除人為因素對(duì)測(cè)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(píng)價(jià)的便攜式色差儀，其測(cè)量原理采用最廣泛使用于測(cè)量物體色調(diào)的國際照明委員會(huì)（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(gè)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(gè)等級(jí)；a*、b*坐標(biāo)組成的色度平面是一個(gè)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(cè)定近似顏色的差別程度時(shí)（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(gè)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(cè)得的一些樣品的數(shù)據(jù)?；诖?，對(duì)不同的原材料或成品，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(duì)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(cè)試研究中，該儀器不僅可以用來測(cè)試面粉這種可流動(dòng)性的粉狀物的白度，更能對(duì)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(píng)價(jià)，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(cè)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(cè)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(shí)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(cè)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(gè)食品工業(yè)的科學(xué)化管理水平。當(dāng)然，應(yīng)用色差儀測(cè)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(cè)定方法。