王瑩 王丹 劉春景 李小紅 齊爽(吉林燃料乙醇有限責(zé)任公司，吉林 吉林 132101)

0 引言

在燃料乙醇的工業(yè)生產(chǎn)中，DDGS飼料的色澤是反應(yīng)工藝干燥能力、發(fā)酵程度和反應(yīng)條件的重要感官指標(biāo)[1]；但僅根據(jù)目視顏色的深淺色調(diào)來進(jìn)行等級的劃分，缺乏理論依據(jù)，不夠精細(xì)且人為誤差大，必須將DDGS色澤檢測由感官指標(biāo)上升到理化指標(biāo)[2]。在研究市場上目視色卡的同時，我們開發(fā)了色差儀VS450的快速檢測方法。它是通過建立5個標(biāo)準(zhǔn)色物料的樣本集，通過色差儀檢測DDGS飼料色度值：明亮度值(L*)、紅綠值(a*)和黃藍(lán)值(b*)，分別計算對應(yīng)的總色差DE值，依據(jù)5個樣本集的線性關(guān)系擬合對應(yīng)的線性方程，建立色號與DE值的關(guān)系，實現(xiàn)了應(yīng)用色差儀檢測并計算，對DDGS飼料色澤的準(zhǔn)確高效檢測。提高了分析效率及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，減少人為誤差，強(qiáng)化了對工藝干燥能力、發(fā)酵程度等的監(jiān)控，并拓展了色差儀的應(yīng)用能力。

1 實驗

1.1 儀器

非接觸式色差儀(VS450，美國愛色麗)，非接觸性顏色測量，帶光澤感器的分光光度儀，可避免同物料接觸造成的表面變形。光源：全光譜LED燈；

光譜范圍：400～700nm；

光譜間隔：10nm測量，10nm輸出；

測量范圍：0～150%反射率；

測量距離：38mm，透鏡至測量表面的距離。

1.2 樣品來源

根據(jù)現(xiàn)場的生產(chǎn)情況，連續(xù)數(shù)日收集大量具有代表性的DDGS樣品。選擇色度差異性較大的，可較全面的反映DDGS色澤波動情況。

同時收集其他廠家有確定色號的樣品進(jìn)行橫向比較。

1.3 測定方法

1.3.1 色澤測試操作

將臺式色差儀置于滿足儀器操作條件的環(huán)境中，按儀器要求采用白板進(jìn)行零校準(zhǔn)。取每批有代表性的樣品[3]，將樣品搖勻后注入全黑樣品盤中，置于色差儀的透射檢測池中進(jìn)行測試。通過儀器軟件讀取樣品的色澤指標(biāo)L*、a*、b*和ΔEab*值，L*是從明亮到黑暗之間的變化，a*表示顏色從綠色(-a*)到紅色(+a*)之間的變化，b*和表示顏色從黃色(-b*)到藍(lán)色(+b*)之間的變化，ΔEab*值是兩種顏色的色差值，即所測點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)的距離值。

1.3.2 色差的計算

采用(CIE 1976)L*a*b*色差公式(LAB色差公式)計算[4]：

ΔEab*=[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2

此公式為國際照明委員會創(chuàng)立的國際通用測色標(biāo)準(zhǔn)，在L*a*b*色度系統(tǒng)中，以坐標(biāo)L*，a*，b*之差ΔL*，Δa*，Δb*來表示二種色刺激之間的色差。ΔEab*代表總色差，綜合考慮亮度、紅綠和黃藍(lán)。色差儀上用“DE”寫法代替“ΔEab*”，后續(xù)記錄用DE值表示。

1.4 數(shù)據(jù)處理

將DE值與色號建立的公式錄入Excel表，將儀器掃描的數(shù)據(jù)粘貼到表格中，拖拽公式直接計算得到色號值，精確到小數(shù)點(diǎn)后一位。

2 標(biāo)準(zhǔn)建模

2.1 標(biāo)準(zhǔn)色號樣品確認(rèn)

標(biāo)準(zhǔn)樣品是由公司技術(shù)、生產(chǎn)、銷售、質(zhì)檢等部門，結(jié)合市場通用標(biāo)準(zhǔn)色卡顏色及各廠家不同色號樣品進(jìn)行綜合考量，用目視法在我公司DDGS飼料產(chǎn)品中共同認(rèn)定挑選出五種標(biāo)準(zhǔn)色號產(chǎn)品作為企業(yè)系列標(biāo)準(zhǔn)色樣品，并召開供應(yīng)商大會共同進(jìn)行確認(rèn)。

2.2 建立關(guān)系模型

將1號色設(shè)定為檢測標(biāo)準(zhǔn)值，分別將五種標(biāo)準(zhǔn)色號樣品用色差儀掃描，得出相應(yīng)色度學(xué)參數(shù)L*、a*、b*及DE值如表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)色號樣品的色度學(xué)參數(shù)

利用上述平均DE值和對應(yīng)色號建立對應(yīng)線性關(guān)系如圖1，色號與DE之的相關(guān)系數(shù)R2＞0.99，有較好的回歸擬合度，y=0.1516x+1.0952關(guān)系式即作為DE值轉(zhuǎn)換為色號的關(guān)系模型，其中x為DE值，y為色號值。

圖1 色號和DE值對應(yīng)線性關(guān)系

2.3 模型的分析驗證

2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)色號樣品反校驗證

用建立好的模型檢測5個標(biāo)準(zhǔn)色號樣品，得出DE值帶入線性關(guān)系模型中得出色號值，與原色號進(jìn)行比較，結(jié)果見表2，計算后的偏差都在±0.3以內(nèi)，最終保留整數(shù)，結(jié)果一致。色差儀的檢測精度較好，色澤指標(biāo)(L*、a*、b*)平行測試結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均低于5%[5]。

表2 標(biāo)準(zhǔn)色號樣品反校結(jié)果

2.3.2 批量樣品檢測驗證

為了驗證關(guān)系模型的適用及準(zhǔn)確性，連續(xù)6天共抽取126個DDGS飼料樣品，每天通過目視法及儀器法兩種方法檢測比對，其中目視法是公司來自不同部門人員通過目視判斷得色號值，再得出平均值即為目視值，儀器法是樣品通過色差儀檢測得出DE值帶入關(guān)系模型中，得出色號數(shù)值即為儀器值，將兩個數(shù)值結(jié)果進(jìn)行比較，見表3。

表3 目視值與儀器值偏差統(tǒng)計

通過表3數(shù)據(jù)，可以看出在目視值與儀器值的偏差在±0.5之間的數(shù)據(jù)占比為90.5%，最大偏差為±0.7說明儀器檢測方法在色號保留整數(shù)的情況下，基本可以和市場上通用的目視法結(jié)果一致。

2.3.3 偏差大的樣品復(fù)測驗證

挑出表3中偏差大于±0.5的12組飼料樣品再次用兩種方法復(fù)測，發(fā)現(xiàn)未知儀器值再次目視法檢測與之前結(jié)果偏差較大，與儀器值偏差在±0.3之內(nèi)。而且目視法不同人員得出色號相差也較大，同一樣品偏差在±1.0之間，目視法會受同批飼料顏色橫向比較、參照物變化、光線、主觀判斷等因素影響3判斷色號偏差較大。而儀器法再次檢測時數(shù)據(jù)穩(wěn)定在±0.2之內(nèi)。復(fù)測說明儀器值與目視值的偏差在可接受范圍內(nèi)，儀器法相對目視法更加穩(wěn)定和準(zhǔn)確。

3 結(jié)語

(1)采用色差儀檢測的DE值考慮到色度學(xué)參數(shù)L*、a*、b*三個維度的綜合變化，對于以后產(chǎn)品原料、輔料、工藝等變化帶來的紅綠維度和黃藍(lán)維度顏色變化差異，結(jié)果更為全面。

(2)減少人為判斷的誤差。通過儀器分析數(shù)據(jù)，判定更精確，結(jié)果更穩(wěn)定。而感觀看色卡，人與人目視差異較大同一樣品兩人評判的差異較大。

(3)儀器法檢測結(jié)果更為精準(zhǔn)，精確到小數(shù)點(diǎn)后一位，更及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品色澤波動，給生產(chǎn)提前預(yù)警。

(4)此方法在DDGS樣品顏色色系的基礎(chǔ)上建立起來的，對于個別顏色特殊飼料樣品比如特別偏黃、偏紅的飼料，不算同一色系樣品，色號值不能采用。