Lust auf eine kleine Lektüre?

Stout ist so undurchsichtig, dass seine roten Töne eine satte, tiefbraune Farbe annehmen. Bildnachweis: Flickr-Nutzer a.dombrowski

Meine beste Freundin ist ein eingefleischter IPA-Fan, und bis vor kurzem hatte ich sie noch nie etwas Dunkleres als ein rotes Ale trinken sehen. Wenn ich ihr ein Guinness anbot, schüttelte sie immer den Kopf und sagte: "Dunkles Bier ist zu schwer und bitter." Eines Tages beschloss ich, sie zu einem der jährlichen Bierfestivals in Portland mitzunehmen, in der Hoffnung, dass ich ihre Meinung über dunkle Biere ändern könnte. Als wir dort ankamen, umfasste allein die Liste der dunklen Biere auf dem Festival fast 100 verschiedene Etiketten, von Porter bis Stout. Nach vielen Überredungskünsten willigte sie ein, das von mir empfohlene schwarze Lagerbier zu probieren. Sie nahm einen Schluck, hob überrascht die Augenbrauen und sagte: "Ich hatte keine Ahnung, dass dunkles Bier so leicht schmecken kann!"

Die Biertrübung hat einen großen Einfluss darauf, wie die Trinker die Aromen Ihres Gebräus wahrnehmen. Ihre Kunden achten in der Regel auf die Farbe des Gebräus und wie durchsichtig es ist, bevor sie andere Faktoren wie Geruch oder Geschmack berücksichtigen. Deshalb ist es für Brauereien so wichtig, dass die Opazität ihres Bieres dem traditionellen Stil entspricht, um den Kunden den besten Eindruck zu vermitteln, bevor sie ihren ersten Schluck nehmen.

Warum ist Stout so undurchsichtig?

Wie beim Kaffee hängt die Trübung des Bieres oft davon ab, wie lange man die Zutaten röstet. Im Allgemeinen ergibt eine dunkle Röstung ein undurchsichtiges, fast tiefschwarzes Bier, das nach Kaffee oder Schokolade schmeckt, während eine leichte Röstung eine goldene, durchscheinende Farbe und "brotige" Aromen ergibt. Doch so einfach ist es nicht immer. Wenn Ihre Brauerei schwarzes Patentmalz1 verwendet, erhält das fertige Bier ebenfalls eine dunkle Trübung, aber der Geschmack ist völlig anders als bei einem stark gerösteten Gerstenbier. Stout-Brauer verwenden Spuren von schwarzem Patentmalz, um dem Bier eine dunklere Farbe zu verleihen, während die leichten, brotigen Aromen darunter erhalten bleiben. Deshalb schmeckt das schwarze Lagerbier, das mein Freund probiert hat, eher wie ein belgisches Pale Ale als ein schaumiges Glas schokoladiges Stout - die Trübung des Biers hat wenig damit zu tun, wie es tatsächlich schmeckt.

Wie lange die Gerste geröstet wird und welche Malzsorte verwendet wird, kann die Trübung des Bieres beeinflussen. Bildnachweis: Flickr CC user Dylan Stark

Rum variiert stark in Farbe, Klarheit und Geschmack, von klar wie Wasser und praktisch geschmacklos bis zu tiefbraun und reich an komplexen Aromen. In der Tat kann man oft allein anhand der Farbe und der Klarheit der Flüssigkeit in der Flasche viel über das Geschmacksprofil und die Qualität des Rums sagen. Aus diesem Grund destillieren, filtern und reifen die meisten Rumhersteller ihren Rum sorgfältig, um das perfekte Aussehen zu erreichen. Es gibt jedoch eine Vielzahl von Faktoren, die das Aussehen des Rums beeinflussen, bevor er in Flaschen abgefüllt wird, und die sowohl das Aussehen als auch den Geschmack des Produkts beeinträchtigen können. Wenn der Rum beispielsweise zu lange in den Fässern lagert oder nicht ausreichend gefiltert wurde, ist er möglicherweise nicht so farbenfroh oder klar, wie der Hersteller es sich wünscht, und der Geschmack entspricht nicht den Erwartungen der Kunden.  

Um ein korrektes und einheitliches Erscheinungsbild von Rum zu erreichen, greifen viele Hersteller auf die Spektralphotometrie zurück. Ganz gleich, ob Sie eine perfekte Klarheit in einer Flasche hellen Rums erreichen wollen oder ob Sie sicherstellen müssen, dass Ihr dunkler Gewürzrum nach der Entnahme aus dem Fass den gleichen Bernsteinton hat - Spektralphotometer können Ihnen helfen, Ihre Ziele zu erreichen.

Es ist wichtig, die Farbqualität von Bier zu messen, um sicherzustellen, dass der Brauprozess von Charge zu Charge gleich bleibt. Bildnachweis: Unsplash-Nutzer Adam Wilson

Einer meiner Freunde betreibt seit fünf Jahren eine kleine Brauerei, und er stellt das köstlichste Lagerbier her, das ich je probiert habe. Aber er war nicht immer so geschickt in seinem Handwerk. Als er anfing, wusste er nicht, wie wichtig Opazität und Farbqualität beim Bier sind. In den ersten Jahren sah jede Charge, die er herstellte, etwas anders aus - die eine war vielleicht dunkel und trüb, die nächste sah cremefarben aus. Das war eine frustrierende Erfahrung für ihn. Nachdem er in Instrumente zur Qualitätskontrolle investiert und in seinem neuen Braulabor experimentiert hatte, gelang es ihm schließlich, eine einheitliche Qualität zu erreichen, so dass das Bier seiner Brauerei besser denn je schmeckt und aussieht.

Wenn Sie eine Kleinbrauerei oder ein anderes kleines Unternehmen besitzen, können Sie viel Zeit und Bierverschwendung sparen, wenn Sie die Farbe und Trübung Ihrer Biere im Voraus messen. Mit dieser Methode können Sie lange vor der Abfüllung Änderungen an Ihrem Sud vornehmen und Ihr eigenes Traumbier von Grund auf neu kreieren.

Ein gleichmäßig gefärbtes Produkt sieht ansprechender aus und ist ein Zeichen für einen raffinierten Brauprozess. Bildnachweis: Unsplash-Nutzer Pawel Kadysz

Spectrophotometers empower manufacturers across numerous industries to capture accurate color and spectral data. These measurements support regulatory compliance, conformance with industry standards, and quality assurance that keeps customer satisfaction and loyalty high. Modern solutions offer measurement through either transmission or reflectance optical configurations.

Learning more about these approaches, their ideal substrates and applications, and their differences will guide you to the best solution for your color measurement needs.

Understanding Color Measurement

Light is the foundation of color measurement, with its wavelengths in the visible spectrum ranging from violet at 380 nanometers to red at 780 nanometers. The energy a light source provides varies across the spectrum depending on the light source. When it encounters matter, its wavelengths are either reflected, absorbed, refracted, transmitted, scattered, or diffracted. The object's chemical makeup helps determine what photons it will absorb versus those it emits or transmits. These emitted or transmitted wavelengths then enter the human eye, stimulating its photoreceptors. Emitted or transmitted wavelengths are the colors our eyes ‘see’ depending on where the energy falls within the visible spectrum.

Color perceptions vary between humans, making visual comparisons unreliable and underscoring the need for scientific color measurement solutions. Spectrophotometers simplify the task by analyzing and quantifying color in widely accepted color spaces like CIELAB and CIE XYZ. Transmission and reflectance are the two primary configurations spectrophotometers use to capture and report color and spectral data.

Color Measurement Through Transmission

When spectrophotometers measure color by transmission, they pass light directly through the sample. An optical sensor on the opposite side of the sample collects the energy for analysis and reporting.

The Science Behind Transmission Measurement

Measuring wavelengths through the transmission of color quantifies them into a ratio called transmittance. In scientific terms, transmittance is the percentage of incoming light that passes through a sample. The sample will also absorb a certain amount of the energy, requiring precise calculations using the Beer-Lambert Law, which describes how light is absorbed when it passes through matter.

Transmission measurements typically need at least 30% of the source light to pass through the sample with the light source at a perpendicular angle.

Key Considerations for Choosing Transmissive vs. Reflective Measurement

Transmission measurements work for transparent to translucent materials that allow 30% or more of the light to pass through — even if the surface is textured, like etched glass.

Opaque samples, which don’t let enough light through, are better measured using reflectance.

Applications for Transmission Color Measurement

Common applications for transmission color measurement include quantifying color in:

• Foods and beverages: Products ranging from edible oils to fruit juices and food dyes are compatible with transmittance measurement.
• Plastics: This approach is widely used in the plastics industry for food and beverage containers, transparent sheets and film, eyeglass lenses, and medical equipment like syringes, IV bags, and other clear medical devices.
• Chemicals: Use this method to quantify color in motor oils, lubricants, and petrochemicals.
• Pharmaceuticals: Injectable solutions and liquid medicines to monitor purity and detect any unwanted color changes.

Transmittance is also the most reliable color measurement approach for everyday products like clear liquid detergents and ophthalmic lense

Color measurement is a precise science requiring an objective, practical, and effective approach. Accurate data and consistency improve customer satisfaction and product quality across industries ranging from food to plastics. When you know the most common mistakes made in taking accurate measurements, you can proactively prevent or avoid them and capture data you can have confidence in.

1. Relying on Subjective Descriptions and Visual Assessment

People perceive color differently, so subjective descriptions like “navy blue” can't accurately quantify it. In contrast, measuring according to the CIELAB color scale might give you a value of L*= 15, a*= -6, b*= -25, so you'll have an exact number to compare. 

Visual assessment leads to color measurement problems due to a lack of optical memory and physiological dysfunctions that influence perception. Even trained eyes with superior detection ability can become fatigued, compromising accuracy. 

2. Not Using a Software Program

A software solution simplifies measurement collection and comparison, making it a powerful tool for enhancing spectral data analysis.

3. Not Considering Environmental Factors

Metamerism describes the phenomenon where two colors match under one light but not another, which creates issues with color consistency. A spectrophotometer, which contains a standard light source, combats this phenomenon. Other environmental factors that can influence color include temperature and humidity, which alter the way a material interacts with the wavelengths. Controlling these within your facility can help promote more accurate measurements.

Jedes Material absorbiert, reflektiert oder lässt Licht durch, was die Farbe bestimmt, die wir sehen, wenn wir ein Objekt betrachten. Die Transmission bezieht sich auf die Lichtwellen, die durch eine durchscheinende oder transparente Probe hindurchgehen, und Spektralphotometer liefern quantitative Messungen dieser Daten. Diese Geräte ermöglichen eine wissenschaftliche und objektive Bewertung der Farbe einer Probe, was für die Gewährleistung der Farbkonsistenz in verschiedenen Anwendungen von entscheidender Bedeutung ist. Transmissionsmessungen mit Spektralphotometern ermöglichen eine bessere Qualitätskontrolle und verbessern die Wahrnehmung Ihrer Produkte durch die Verbraucher.

Was ist die Transmissionsfähigkeit in einem Spektralphotometer?

Die Definition von Transmissionsgrad ist das gemessene Licht, das durch eine Probe hindurchgeht, d. h. das Licht, das nicht absorbiert oder reflektiert wird. Zu den drei primären Transmissionsgradmessungen gehören:

• Diffuse Transmission (Td, n): Diese Messung ist das Verhältnis des von einer Probe durchgelassenen Lichtstroms zum einfallenden Lichtstrom, wobei der durchgelassene Lichtstrom in allen Vorwärtswinkeln außer dem regulären Transmissionswinkel gemessen wird. Wenn Licht diffus durchgelassen wird, ändert sich seine Richtung beim Durchgang durch das Material, was zu Streuung führt.
• Reguläre Transmission (tr, n): Dieser Messwert ist das Verhältnis des ungestreuten durchgelassenen Lichtstroms zum einfallenden Lichtstrom. Mit anderen Worten: Es handelt sich um direkt durchgelassenes Licht.
• Gesamtdurchlässigkeit (tt, n): Dieser Messwert ist das Verhältnis des bei allen Vorwärtswinkeln durchgelassenen Lichtstroms zum einfallenden Lichtstrom. Die Gesamtdurchlässigkeit ist die Summe aus regulärer Durchlässigkeit und diffuser Transmission.

Diese Werte sind für die Aufrechterhaltung der Qualität von Produkten wie Getränken und Speiseölen von entscheidender Bedeutung. Am besten misst man die Farbe mit einem Spektralphotometer, um genauere Informationen zu erhalten, da diese Geräte exakte quantitative Daten über die Lichtmenge liefern, die durch eine Probe hindurchgeht. 

Die Durchlässigkeitsformel lautet:

T = PT/P0

Die Werte in dieser Formel stehen für:

• T: Durchlässigkeit
• PT: Die Strahlungsleistung der Quelle beim Austritt aus der Probe
• P0: Die Strahlungsleistung der Quelle beim Eintritt in die Probe

Das Ergebnis dieser Berechnung ist ein Verhältnis, das das Licht vor dem Eintritt in die Probe mit dem Licht nach dem Durchgang durch die Probe vergleicht. Ein Wert näher an 1 bedeutet, dass das meiste Licht durchgelassen wird, während niedrigere Werte bedeuten, dass weniger Licht durchgelassen wird. 

Was ist die prozentuale Durchlässigkeit in einem Spektralphotometer?

Die prozentuale Durchlässigkeit gibt das durch die Probe hindurchtretende Licht als Prozentsatz anstelle des durch die obige Formel ermittelten Verhältnisses an. Sie erhalten diesen Wert, indem Sie das Verhältnis mit 100 multiplizieren. 

Eine Probe mit einer Durchlässigkeit von 100 % ist transparent und lässt das gesamte Licht durch. Niedrigere Werte weisen auf eine höhere Lichtdurchlässigkeit als Transparenz hin. Für eine effektive Messung der Durchlässigkeit müssen mindestens 30 % des Lichts durch das Material hindurchgehen.

Der Transmissionsprozentsatz ist auch für Absorptionsberechnungen hilfreich. Eine häufig verwendete Absorptionsformel lautet:

A = 2-log10(%T)

Diese Formel bestimmt die Menge des absorbierten Lichts anhand des Prozentsatzes des Lichts, das durch die Probe hindurchgeht. 

Spektralphotometer sind leistungsstarke Lösungen zur objektiven und wissenschaftlichen Quantifizierung von Farbdaten in Produkten. Diese Geräte erfassen Messwerte zum Vergleich mit einer bekannten Skala oder einem bekannten Index, um sicherzustellen, dass die Farbe der Waren innerhalb akzeptabler Toleranzen liegt, und unterstützen so eine höhere Qualität. Die Kalibrierung ist ein entscheidender Faktor, um sicherzustellen, dass das Gerät präzise und genaue Farbmessungen liefert – und dies auch weiterhin tut.

Was ist die Kalibrierung eines Spektralphotometers?

Die Kalibrierung eines Spektralphotometers ist ein Verfahren zur Einstellung der Empfindlichkeit des Geräts auf bestimmte Wellenlängen des Lichts. Diese präzise Einstellung hilft dabei, zu überprüfen, ob das Gerät die Wellenlängen wie vorgesehen misst und Farben korrekt quantifiziert. Sie unterscheidet sich wesentlich von der Standardisierung, einem Verfahren, das Endnutzer in ihren Einrichtungen durchführen.