Оценка метрологических характеристик колориметра CR-410, применяемого для определения цвета муки из твёрдой пшеницы

В настоящее время некоторые российские производители муки из зерна твёрдой пшеницы для оценки цвета муки используют колориметр CR-410 фирмы Konica Minolta (Япо­ния). В 2008 г. колориметры CR-400 и CR-410 были внесены в Государ­ственный реестр средств изме­рений РФ. Колориметром CR-410 можно измерять цвет и цветовые различия в 14 стандартных цве­товых пространствах, в том числе и в системе Lab, которая счита­ется одной из лучших систем опи­сания цвета. Эта система фактиче­ски моделирует восприятие цвета объекта органом зрения человека и входит в систему ICC (International Color Consortium - Международный консорциум по цвету). Благодаря использованию трёхкоординатного колориметра в системе цветовых координат Lab [1] с 1.07.2014 г. вве­дён в действие ГОСТ 32197-2013 на методы определения цвета и потемнения макаронных изде­лий, разработанный по результа­там исследований Н.К. Казеиновой и Д.В. Шнейдер.

Для колориметра CR-410 фирмы Konica Minolta предусмотрен ввод пользовательских формул для оценки и расчёта цвета любого объекта. Чтобы оценить цвет муки из зерна твёрдой пшеницы для макаронных изделий, производи­телям муки предложено определять цвет по показателю «желтизна».

В 2015 г. на основе результатов исследования более 100 образцов муки высшего сорта (крупки), полу­ченной из зерна твёрдой пшеницы в производственных и лаборатор­ных условиях, по показателю «жел­тизна» на колориметре CR-410 во ВНИИЗе разработан проект норм цвета муки [2], вырабатываемой в соответствии с ГОСТ Р 52554-2006 и предназначенной для производ­ства макаронных изделий. Установ­лено, что желтизна муки высшего сорта из твёрдой пшеницы, содер­жащей не более 15% примеси мяг­кой пшеницы, должна быть не менее 47отн. ед.

Чтобы обеспечить переход пред­приятий на выработку и отпуск муки высшего сорта (крупки) из зерна твёрдой пшеницы по показателю цвета (желтизне) муки с исполь­зованием инструментального экспресс-метода, средств изме­рения и разработанного проекта норм, необходимо было уточнить метрологические характеристики колориметра CR-410.

Повторяемость результа­тов измерения цвета муки выс­шего сорта из твёрдой пшеницы на колориметре CR-410 опреде­ляли по результатам измерения муки в системе Lab (табл. 1) [3] и по результатам измерения её жел­тизны (табл. 2).

Повторяемость результатов измерения муки определена по 10 повторностям как разность между максимальным и минимальным значениями. Совпадение средней арифметической величины, рас­считанной по результатам изме­рения цвета в 10 повторностях, с серединой интервала варьиро­вания (min + max)/2 свидетель­ствует об информативности мас­сива данных и отсутствии резко выскакивающих значений (массив данных отбраковке не подлежит).
Результаты измерений приведены в табл. 1 и 2.
 


 
Воспроизводимость резуль­татов измерения колориметром CR-410 цвета (желтизны) муки про­ведена на двух приборах, принад­лежащих разным предприятиям. На одном предприятии желтизну муки из зерна твёрдой пшеницы для макаронных изделий определяли по специальной методике, реко­мендованной фирмой-дилером ЗАО «Промдиаоборудование». При­бор настраивали по эталонной пла­стине с цветовыми характеристи­ками при источнике света С.

На колориметре CR-410 дру­гого предприятия, помимо жел­тизны, программой предусмотрено определение ещё девяти цвето­вых характеристик (в системе Lab, в Международной системе МКО - по координатам цвета и координа­там цветности).
Анализ данных табл. 3 показал, что воспроизводимость результатов измерений колориметром CR-410 цвета (желтизны) 24 образцов муки из зерна твёрдой пшеницы с раз­ным содержанием примеси муки из мягкой пшеницы различается в диа­пазоне от 1,74 до 5,87 отн. ед. (при повторяемости 0,43 отн. ед.).

Наи­большие различия (от 5,9 до 5,2 отн. ед.) получены при измерении цвета муки высшего сорта (крупки) из зерна твёрдой пшеницы, наимень­шие (от 2,3 до 1,7 отн. ед.) - харак­терны для проб муки высшего сорта, полученных при размоле зерна мяг­кой пшеницы. Для муки из зерна твёрдой пшеницы по мере увели­чения в ней примеси муки из мяг­кой пшеницы разница в показаниях приборов уменьшается. В чём же причина? Понятно, что с увеличе­нием содержания муки, например, из белозёрной пшеницы, в крупке из твёрдой пшеницы показатель жел­тизны уменьшается.

Таким образом, колориметры CR-410 фирмы Konica Minolta, применяемые на предприя­тиях России, настроены и работают по разным программам и, к сожале­нию, единство измерения показа­теля желтизны не обеспечено. При этом взаимосвязь показателей жел­тизны, определённых на двух коло­риметрах CR-410 в разных лабо­раториях, характеризуется высо­ким коэффициентом корреляции 0,99 при достоверности аппрок­симации 0,9981 (рис. а). В описа­нии приборов CR-400/410 указано, что в эксплуатации они метрологи­чески обеспечены, согласно госу­дарственной поверочной схеме и в соответствии с рекомендацией «ГСИ. Спектроколориметры. Мето­дика поверки» МИ 3150-2008 по набору мер координат цвета и коор­динат цветности.
 


 
На основе результатов исследо­ваний метрологических характери­стик колориметров CR-410 ВНИИЗ рекомендует руководителям при оснащении своих предприятий при­обретать колориметры CR-410 с при­менением пользовательских формул для оценки желтизны муки по спе­циальной методике, предлагаемой фирмой. Это обеспечит единство измерения желтизны муки из зерна твёрдой пшеницы на мукомоль­ных предприятиях, исключив споры и претензии между производителями муки и макаронных изделий.

В направлении импортозамещения ВНИИЗ совместно с НИЦ «Интеллектуальные сканирующие системы» разработали установку со специальным программным обеспечением (СПО) для измере­ния желтизны муки из зерна твёр­дой пшеницы [4]. Для внедрения созданной установки на предприя­тиях по производству муки из зерна твёрдой пшеницы был предложен метод контроля (идентификации) муки по её цифровому изображе­нию. Взаимосвязь показателей желтизны муки из зерна твёрдой пшеницы, определённых колори­метром CR-410 по пользователь­ской формуле, рекомендованной фирмой-дилером ЗАО «Промдиа-оборудование» и разработанной установкой по методу цифрового изображения муки (рис. б) характе­ризуется достоверностью аппрок­симации 0,989.

Выводы
Оценка метрологических харак­теристик средств, применяемых для контроля качества продукции, - одно из приоритетных направле­ний, значимых при выборе того или иного средства измерения (при­боров) и определяющих его при­годность для определения каче­ства продукции инструментальным методом.
Технической основой обеспече­ния единства измерения желтизны муки из твёрдой пшеницы на муко­мольных предприятиях с использо­ванием колориметров CR-400/410 служит научно обоснованный выбор пользовательской формулы для оценки желтизны муки из множе­ства программ, применяемых для измерения цвета и цветовых раз­личий в 14 стандартных цветовых пространствах.
Возможность импортозамещения подтверждена установленной взаимосвязью результатов измере­ния цвета (желтизны) муки из твёр­дой пшеницы, полученных на коло­риметре CR-410 и на новой, соз­данной во ВНИИЗе, установке циф­рового изображения муки.

Литература

1. Казённова, Н.К. Оценка цвета макаронных изделий на колориметре Konica Minolta / Н.К. Казённова, Д.В. Шнейдер //Хранение и пере­работка сельхозсырья. - 2012. -№5.-С.54-56.
2. Штейнберг, Т.С. Нормы цвета муки, вырабатываемой из зерна твёрдой пшеницы/Т.О. Штейнберг, Р. X., Кандроков, Л.И. Семикина // Хлебопродукты. - 2016. - № 9. -С.55-56.
3. Штейнберг, Т.С. О разработке инструментального метода оценки цвета муки, выработанной из твёрдой пшеницы для макаронных изделий / Т.О. Штейнберг [и др.] //Хлебопро­дукты. - 2014. - № 1. - С. 56-60.
4. Штейнберг, Т.С. Разработка метода и средств измерения цвета муки из твёрдой пшеницы, направ­ленная на импортозамещение / Т.С. Штейнберг, О.Г. Шведова// В сб. науч. публ. «Велес». - Киев, 2015.-С. 30-35.

 
T.C. Штейнберг, канд. техн. наук,
Л.И. Семикина,
О.Г. Шведова,
ФГБНУ «ВНИИ зерна и продуктов его переработки»
 
Статья опубликована в журнале: 
Хлебопродукты. – 2017. - №7. – С.52-54.
 

---