Espectro de absorción de diferentes chocolates
¿¿ sabes qué? Estos conocimientos sobre "chocolate"
Día de San ValentínEs uno de los festivales nacionales y globales. Este romántico festival, que comenzó alrededor del siglo xiv, es un festival para celebrar el intercambio de saludos afectuosos y regalos por amor, entre los que los regalos conocidos son flores fragantes y dulces y deliciosos.Chocolate. Aunque el término "chocolate" contiene una amplia gama de categorías de dulces, su definición es muy estricta para ciertos chocolates específicos. Cualquier definido como"Chocolate con leche"El chocolate debe contener manteca de cacao, cacao sólido, al menosLeche al 12%y10% de cacao.
Esto es solo"Chocolate con leche"Indicador límite, chocolate con leche de alta calidad generalmente contiene30 - 40% de cacao. los ingredientes restantes pueden ser azúcar, vainilla, emulsionantes y otros condimentos."Chocolate blanco"Debe contener al menos14% de lechey20% de cacaoSin embargo, no contiene sólidos de cacao, lo que puede eliminar el sabor afrutado y amargo del chocolate en sí.
"Chocolate negro"Debe contener al menos35% de cacaoEn general, esta proporción es cercana.60 - 70%Hasta90%Izquierda y derecha, las regulaciones requieren que no haya leche, pero generalmente habrá trazas de leche.
Por lo general, estos diferentes tipos de chocolate se pueden distinguir por colores y materiales que se pueden observar a simple vista. Pero también podemos distinguirlo de su composición, es decir, su composición molecular. En este experimento, usaremosEspectrometría de infrarrojo cercanoPara lograrlo.
Figura 1: cinco tipos utilizados en el experimento
Muestras de chocolate y referencia blanca
De izquierda a derecha: chocolate con leche, chocolate con leche barata, chocolate blanco, chocolate negro con 78% de cacao, chocolate negro con 92% de cacao, azulejos de referencia blancos (ws - 2) de vantes.
Instrumentos experimentales
El espectrómetro utilizado en este experimento (figura 2) esAvaSpec-NIR256-1.7-EVOEspectrómetro de fibra óptica de infrarrojo cercano. Este espectrómetro de infrarrojo cercano mide hasta1,7 μmCon una plataforma óptica de alta sensibilidad, con buenos parámetros de rendimiento, la velocidad de muestreo puede alcanzar0,53 msEl tiempo de puntos puede ser tan corto como10 μs.
Figura 2: avaspec - nir256 - 1.7 - Evo (izquierda), bola de puntos y muestra de chocolate (derecha)
Avaspec - nir256 - 1.7 - Evo está equipadoInGaAs (indio, galio y arsénico)Detector de matriz,USB 3yInterfaz Ethernet gigabitPlaca de circuito de ruido ultra bajo. Se pueden seleccionar diferentes rejillas y ranuras. Las interfaces I / o digitales y analógicas del espectrómetro permiten la activación externa del espectrómetro y el control de la fuente de luz pulsada y la suma del obturador, y se pueden seleccionar a través del software.Dos tiposDiferentes modos de ganancia, es decir, modo de alta sensibilidad (hs, predeterminado) y modo de bajo ruido (ln).
La fuente de luz utilizada en este experimento esAvaSphere-50-LS-HAL-12VUna bola de puntos con una fuente de luz halógeno incorporada (figura 3). Esta bola de puntos está dedicada aReflejoEstá diseñado para aplicaciones, pero también para materiales de baja reflexión y mediciones espectrales de infrarrojo cercano.
Figura 3:AvaSphere-50-LS-HAL
- dentro de 12vColocar la fuente de luz de la lámpara halógeno
La bola de puntos con una fuente de luz halógeno incorporada proporciona la muestraLuz halógena difusaSe puede evitar la pérdida relacionada con el acoplamiento de fibra óptica, y la intensidad de la luz en la muestra es tan alta como160Veces. Bola de puntos avasphere - 50 - ls - Hal - 12vDiámetro interior de 50 mm, con un puerto de muestreo de 10 mm de diámetro, un puerto de referencia SMA y un puerto SMa colimado para recoger la señal del espectrómetro avaspec.
Otros accesorios utilizados en este experimento incluyen:
Un vidrio que separa una muestra de chocolate de una bola de puntos
Azulejos de referencia blancos (ws - 2), como referencia para comparar cada muestra de chocolate
Fibra óptica de 600 micras de diámetro de núcleo (fc - uvir600 - 1 - bx), conectada a bolas integrales y espectrómetros
A excepción de las muestras baratas de chocolate con leche, que son un chocolate separado, cada muestra de chocolate se rompe de un chocolate completo. Cada muestra se almacena en un cajón de la habitación a unos 21 ° C para asegurarse de que el chocolate no se derrita. Al medir, cada muestra de chocolate se coloca primero en una lámina de vidrio por separado y luego en el puerto de muestra de la bola de puntos (figura 4).
Figura 4: separar la bola de puntos del chocolate con vidrio
Este vidrio evita la contaminación causada por la entrada de restos de chocolate en la bola de puntos y, al mismo tiempo, permite que las distancias de medición sean más consistentes para obtener resultados más precisos. Primero mida la porcelana de referencia blanca como nuestra referencia blanca y colócela en el vidrio para garantizar la consistencia de la distancia de medición.
Utilizamos el software avasoftT - absorción de luzModo grado, cuya unidad de conteo esA.U.. avasoft es nuestro paquete de análisis de datos personalizado. Este modo está especialmente diseñado para aplicaciones de absorción. En este experimento, utilizamos azulejos de referencia blancos como referencia blanca. PonerTiempo de puntosEstablecido en unos 3 ms, el tiempo de integración puede aumentar o disminuir la cantidad de luz medida una vez, afectando la amplitud general del espectro de medición. Lo haremos.Número medio de vecesEstablecer a 100 se refiere a promediar 100 valores juntos para proporcionar resultados espectrales más consistentes. Cuando el tiempo de integración es más corto, se puede utilizar un número promedio de veces más alto.
Resultados experimentales
El espectro obtenido del experimento se muestra en la siguiente imagen.
Figura 5: espectro de absorción de muestras de chocolate con leche
Los picos fueron de 1.209,81 nm y 1.437,32 nm, con una absorción de 0,50 a.u. y 0,74 a.u., respectivamente.
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Figura 6: espectro de absorción de muestras de chocolate con leche barata
Los picos son de 1.209,81 nm y 1.437,32 nm, y la absorción correspondiente a las dos longitudes de onda es de 0,52 a.u. y 0,79 a.u., respectivamente.
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Figura 7: espectro de absorción de muestras de chocolate blanco
Los picos son de 1.209,81 nm y 1.437,32 nm, y la absorción correspondiente a las dos longitudes de onda es de 0,52 a.u. y 0,79 a.u., respectivamente.
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Figura 8: con un contenido de cacao del 78%
Espectro de absorción de muestras de chocolate negro
Los picos son de 1.209,81 nm y 1.437,32 nm, y la absorción correspondiente a las dos longitudes de onda es de 0,53 a.u. y 0,68 a.u., respectivamente.
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Figura 9: con un contenido de cacao del 92%
Espectro de absorción de muestras de chocolate negro
Los picos son de 1128,26 nm y 1322,60 nm, y la absorción correspondiente a las dos longitudes de onda es de 0,52 a.u. y 0,62 a.u., respectivamente.
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Figura 10: mapa comparativo de resultados
Muestra de chocolate con leche(azul), muestras de chocolate con leche barata(rojo), muestras de chocolate blanco(verde claro)Muestras de chocolate negro con un contenido de cacao del 78%(rojo oscuro)Y muestras de chocolate negro con un contenido de cacao del 92%(verde oscuro)Espectro de absorción
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El espectro de absorción de todas las muestras de chocolate está en1209,81 nmy1437,32 nmSe mide hasta el pico.
Descripción de los datos:Los valores de absorción de las muestras de chocolate con leche en los picos fueron de 0,50 a.u. y 0,74 a.u., respectivamente (figura 5).Los valores de absorción de las muestras de chocolate con leche barata en los picos fueron de 0,52 a.u. y 0,79 a.u., respectivamente (figura 6). Los valores de absorción de las muestras de chocolate blanco en los picos fueron de 0,52 a.u. y 0,79 a.u., respectivamente (figura 7). Los valores de absorción en los picos de las muestras de chocolate negro con un contenido de cacao del 78% fueron de 0,53 a.u. y 0,68 a.u., respectivamente (figura 8). Los valores de absorción en los picos de las muestras de chocolate negro con un contenido de cacao del 92% fueron de 0,52 a.u. y 0,62 a.u., respectivamente (figura 9). Los espectrógrafos de los cinco chocolates pueden indicar diferencias en la intensidad máxima (figura 10).
En1209,81 nmEn el lugar, la absorción es de alta a baja: una muestra de chocolate negro con un contenido de cacao del 78%, una muestra de chocolate negro con un contenido de cacao del 92%, una muestra de chocolate blanco y una muestra de chocolate con leche barata. En1437,32 nmEn el lugar, la absorción es de alta a baja: chocolate blanco, chocolate con leche barata, chocolate con leche, muestras de chocolate negro con un contenido de cacao del 78% y muestras de chocolate negro con un contenido de cacao del 92%. Por lo tanto, se puede asumir que este pico representa el contenido de azúcar.
conclusión: en promedio, cada muestra de chocolate es de 28 g, el chocolate blanco contiene 15 g de azúcar, el chocolate de leche barato contiene 16 g de azúcar, el chocolate de leche contiene 12 g de azúcar, el chocolate negro con 78% de cacao contiene 5 g de azúcar y el chocolate negro con 92% de cacao contiene 2 g de azúcar. Esto solo sugiere una conjetura de que tendencias similares como los sólidos de leche y otros condimentos se pueden extraer de otros ingredientes.
En resumen, este experimento observó diferencias entre los diferentes tipos de chocolate mediante el uso de espectros de infrarrojo cercano. Sin embargo, es necesario utilizar nuevos análisis metrológicos para explicar y cuantificar adecuadamente las diferencias en estas mediciones.
AvaSpec-NIR256-1.7-EVOEspectrómetro de fibra ópticaEs un espectrómetro de infrarrojo cercano altamente versátil que se puede personalizar para adaptarse a sus necesidades.
AvaSphere-50-LS-HAL-12VBola de puntos de Lámpara halógena incorporadaEstá especialmente diseñado para la medición de la reflectividad, pero también se puede utilizar en cualquier aplicación que pueda tener problemas de intensidad de señal limitada, como la medición espectral de infrarrojo cercano.
