1 Колориметр для експрес-визначення кольоровості кристалічного цукру-піску Цукор-пісок містить деяку кількість нецукрів, зокрема барвних речовин. У ряді галузей харчової промисловості (виноробна, кондитерська, лікеро-горілчана, пиво-безалкогольних напоїв, продукції дитячого харчування і морозива) висува- ються підвищені вимоги до якості цукру. Тому останнім часом, незважаючи на те, що більша частина цукру реалізується на внутрішньому ринку країни, вимоги до його якості зросли і є значно вищі, ніж передбачені вітчизняним стандартом. Крім того, у зв’язку з очікуваним вступом України до СОТ реальною стане можливість експорту вітчизняного цукру в інші країни, де до якості цукру, особливо до його кольоровості, висувають надзвичайно високі вимоги. Тому контролю кольоровос- ті цукру, визначенню та оперативному усуненню причин її погіршення необхідно приділяти постійну увагу. Якість вітчизняного цукру має відповідати вимогам ДСТУ 2316-93 (ГОСТ 21- 94), згідно з яким кольоровість цукру визначають у розчині і виражають в одини- цях ICUMSA та умовних одиницях (оШтаммера). Вимоги до кольоровості цукру згідно з вітчизняними, деякими зарубіжними стандартами та додатковими вимогами конкретних фірм [5] наведено в табл. 1. Таблиця 1 Вимоги до кольоровості цукру-піску Показник Одиниця виміру Значення кольоровості за вимогами ДСТУ ЄС фірми “Зюд- цукер” фірми “Пепсі- Кола” Кольоровість у розчині од. ICUMSA або ум. од. (оШт.) ≤ 104 ≤ 0,8 ≤ 60 ≤ 0,46 – – – – Кольоровість у розчині бали – ≤ 6,0 ≤ 5,0 – Тип кольоровос- ті кристалічного цукру (без роз- бавлення) бали – ≤ 9,0 ≤ 6,0 – 2 Кольоровість у розчині од. RBU – – – ≤ 35 У країнах Європейського Економічного Співтовариства (ЄЕС) нині застосо- вують комплексну узагальнену оцінку якості цукру в балах. Суму балів визнача- ють за трьома показниками: тип кольоровості цукру в кристалічному вигляді від- носно стандартних зразків цукру, розроблених Брауншвейгським інститутом (офіційний метод ICUMSA, метод CS-2-11, 1994 р.); кольровість цукру у розчині і вміст кондуктометричної золи [1, 3]. Брауншвейгські стандартні зразки типів ко- льоровості – це шкала із семи цукрів із стандартним забарвленням і розміром кри- сталів у межах від 0,5 до 1,0 мм. Зразки виготовлено із високоякісного білого цук- ру, штучно забарвленого в промислових умовах (Німеччина) за точно встановле- ною технологією. Система контролю кольоровості цукру на заводах нашої держави передбачає визначення цього показника лише у розчині. Вітчизняні цукрові заводи оснащені лише фотоелектроколориметрами КФК-3 для визначення кольоровості цукру в розчиненому стані, не мають приладів для визначення кольоровості цукру в крис- талічному вигляді (без розбавлення), а також Брауншвейгських стандартних зраз- ків цукру. Такі прилади – спеціалізовані фотометри відбиття для визначення ко- льоровості в кристалічному вигляді, а також етелонні зразки цукру пропонують зарубіжні виробники Швейцарії, Німеччини (фірма “Schmidt + Haensch”) та ін., але вони не доступні для більшості цукрових заводів через високу вартість [4]. Тому оцінювати якість цукру в балах згідно з вимогами ЄЕС на сьогодні в Україні немає можливості. Виробництво вітчизняного лабораторного обладнання для визначення кольо- ровості цукру є надзвичайно актуальним, тому що дасть можливість створити по- рівняно недорогі прилади та організувати їх належне сервісне обслуговування на цукрових заводах. ДКТБ інституту технічної теплофізики (ІТТФ) НАНУ за участю кафедри технології цукри- стих речовин НУХТ та УкрНДІЦП розробило і ви- 3 готовило прилад для експрес-визначення кольоровості цукру-піску в кристаліч- ному вигляді – автоматичний програмний колориметр ЦУ ТЕП-С [5]. Прилад призначений для вимірювання кольоровості кристалічного цукру-піску без розчи- нення. Рис 1. Прилад ЦУ ТЕП-С Принцип дії приладу ґрунтується на залежності кольоровості кристалічно- го цукру-піску від інтенсивностей пропущеного через зразок цукру і відбитого від нього випромінювання вибраних спектральних діапазонів. Зовнішній вигляд приладу наведено на рис.1, функціональну схему прила- ду – на рис.2. 4 1 7 13 9 8 10 11 12 6 5 4 2 3 14 Рис. 2. Функціональна схема приладу ЦУ ТЕП-С Автоматичний аналізатор діє таким чином. Подають випромінювання пос- лідовно від випромінювачів 1, 2, 3 із спектральними лініями λ1, λ2, λ3 крізь кон- денсувальні оптичні системи 4, 5, 6 із світлофільтрами чи без них на досліджува- ний зразок 7 кристалічного цукру-піску. Пропущене крізь досліджуваний зразок 7 випромінювання після взаємодії з ним надходить на фокусувальну оптичну сис- тему 8 і фотоприймач 9. Після послідовного опромінення досліджуваного зразка 7 випромінювачами 1, 2, 3 цей зразок додатково опромінюють від випромінювачів 10, 11, 12 (спектральні лінії λ1', λ2', λ3') і реєструють відбите від досліджуваного зразка випромінювання за допомогою фокусувальної оптичної системи 8 на фото- приймачі 9. Корисний сигнал після фотоприймача 9 обробляють у блоці оброб- лення інформації 13 і результат висвічується в одиницях кольоровості для вибра- ної шкали на дисплеї 14. Колориметр ЦУ ТЕП-С відкалібрований в одиницях ICUMSA, в умовних одиницях (°Штаммера) та в Брауншвейгських стандартних одиницях кольоровості кристалічного цукру-піску. Для калібрування колориметра відбирали 11 зразків цукру-піску в кристалічному вигляді (без розчинення) і вимірювали їхню кольо- ровість на новому приладі. Паралельно вимірювали кольоровість всіх зразків цук- ру стандартним методом в розчиненому стані в одиницях ICUMSA та в умовних одиницях на фотоелектроколориметрі КФК-3 (свідоцтво про повірку № 37/3015 5 від 22.09.2004 р.) в акредитованій Центральній випробувальній лабораторії Укр- НДІЦП. Одержані результати наведено в табл. 2. Таблиця 2 Кольоровість зразків цукру, визначена на приладах КФК-3 і новому колориметрі ЦУ ТЕП-С № зра- зка Сухі ре- човини СР, % Оптич- на гус- тина Д420 Кольоровість, ум. од. (°Штаммера), визначе- на на приладі: Кольоровість, од. ICUMSA, визначена на приладі: КФК-3 ЦУ ТЕП-С КФК-3 ЦУ ТЕП-С 1 52,03 0,065 0,154 0,154 20,12 20,05 2 53,68 0,077 0,180 0,180 23,4 23,40 3 53,29 0,124 0,289 0,261 37,1 33,93 4 53,56 0,148 0,339 0,310 44,28 40,25 5 48,60 0,116 0,307 0,327 39,33 42,45 6 54,41 0,148 0,332 0,336 43,37 43,63 7 54,06 0,183 0,416 0,446 54,12 57,98 8 53,25 0,312 0,723 0,736 94,35 95,68 9 53,84 0,363 0,829 0,810 107,6 105,35 10 54,57 0,331 0,734 0,713 96,58 92,68 11 52,95 0,351 0,816 0,773 106,3 100,45 Кореляційні поля залежності значень Z* одиниць кольоровості кри- сталічного цукру-піску за шкалою ICUMSA, виміряних стандартним ме- тодом в розчині згідно з ДСТУ 2075– 92 і відповідних значень Z, виміряних запропонованим способом (рис. 3), характеризуються коефіцієнтами ко- реляції К1 = 0,981...0,985. Р Рис. 3. Кореляційне поле значень кольоровості Z, визначених на приладі ЦУ ТЕП-С, і значень кольоровості Z*, визначених згідно з ДСТУ 2075–92 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Z*, од. ICUMSA (розчин) Z, о д. IC U M S A , Ц У ТЕ П -С 6 Кореляційні залежності значень кольоровості Z* в одиницях ICUMSA, ви- значених згідно з ДСТУ 2075-92 в розчині, від значень кольоровості Z, визначе- них на приладі ЦУ ТЕП-С, аналітично відповідають залежностям типу Z = a + b·xn + c/ym, де x, y – інтенсивності зареєстрованого на фотоприймачі результуючого випромі- нювання відповідних спектральних діапазонів, що взаємодіє з досліджуваним об’єктом; a, b, c, n, m – коефіцієнти, що залежать від типу й особливостей дослі- джуваного зразка. Коефіцієнт кореляції значень кольоровості Z* кристалічного цукру-піску в Брауншвейгських одиницях від відповідних значень кольоровості Z, виміряних на ЦУ ТЕП-С К2, дорівнює 0,99. Автоматичний колориметр ЦУ ТЕП-С дає змогу швидко визначити кольоро- вість кристалічного цукру-піску. Тривалість вимірювань 30 с. За методикою ДСТУ визначення кольоровості цукру-піску потребує наявності спеціального ла- бораторного обладнання (водяна баня, pH-метр, рефрактометр, колориметр) та значних витрат часу для підготовки проби до аналізу і проведення вимірювання – близько двох годин для одного зразка. Експрес-визначення кольоровості цукру- піску на новому колориметрі може бути рекомендоване для контролю кольорово- сті цукру-піску кожної варі вакуум-апарату, що важливо з позиції забезпечення якості готової продукції. Колориметр атестований в Укрметртестстандарті і має такі технічні характе- ристики: Діапазон вимірювання, од. ISUMA 0...250 Діапазон вимірювання, умов. од. Штаммера 0...1,92 Габаритні розміри, мм 220´220´70 Маса приладу, кг 0,9 Гарантійний термін, міс. 12 Прилад надійний і простий в експлуатації. Поряд з високими технічними ха- рактеристиками прилад має доступну ціну. 7 Рекомендується випробовування нових колориметрів ЦУ ТЕП-С у виробни- чих умовах і налагодження їх експлуатації в цукровій галузі. ЛІТЕРАТУРА 1. Оfficial Journal Treaties Legislation. – 163, 04/07/1969. –Р. 0001–0006. 2. Schneider F. Sugar Analysis. ICUMSA Methods. ICUMSA. Peterborough. – England, 1979.–Р. 125–129, 182. 3. Book Methods. ICUMSA. –England, 1994. –Р. 45–53. 4. Рамирез З., Братусь В.В. Контроль качества и управление технологичес- кими процессами в производстве сахара // Сахар. –2003. – № 2. –С. 52–55. 5. Скорик К.Д. Менеджмент якості цукру: Матеріали науково-технічної кон- ференції цукровиків України “Шляхи підвищення ефективності бурякоцукрового виробництва” // Цукор України. – 2004. –С. 189–192. 6. Науковий звіт № А-11/04 відділу ТДС Інституту технічної теплофізики На- ціональної академії наук України. –К.: 2004.