ブリックス

ブリックス度（記号°Bx）は、液体中の溶解固形物の尺度であり、溶液中の溶解糖含有量を測定するために一般的に使用されます。 ^[1] 1ブリックス度は100グラムの溶液中1グラムのスクロースであり、質量パーセントとして溶液の濃度を表します。溶液に純粋なスクロース以外の溶解固形物が含まれている場合、°Bxは溶解固形物含有量に近似するだけです。たとえば、同量の塩と砂糖を同量の水に加えると、塩溶液の屈折率（BRIX）は砂糖溶液よりも速く上昇します。°Bxは伝統的に、ワイン、砂糖、炭酸飲料、フルーツジュース、生鮮食品、メープルシロップ、蜂蜜産業で使用されています。°Bxは、金属加工プロセスで水に混ぜる 切削液の濃度を測定するためにも使用されます。

ショ糖含有量を示す類似の尺度としては、醸造業界で広く使用されているプラ​​トン尺度（°P）、ドイツやスイスのワイン製造業界などで使用されているエクスレ尺度、そして3つのシステムの中で最も古く、古い教科書に多く記載されているが、世界の一部の地域では今でも使用されているボーリング尺度がある。^[2]

見かけ比重（20°/20 °C）が1.040のショ糖溶液は、 9.99325 °Bxまたは9.99359 °Pになりますが、質量分率の使用を支持する砂糖の代表団体である国際糖分析統一法委員会（ICUMSA）は、溶液の濃度を9.99249%と報告します。システム間の差は実用上ほとんど重要ではなく（差は、ほとんどの一般的な機器の精度よりも小さい）、ブリックス単位は歴史的に広く使用されているため、現代の機器はICUMSAの公式を使用して質量分率を計算しますが、結果は°Bxとして報告します。

1800 年代初頭、カール・ボーリング、続いてアドルフ・ブリックス、そして最後にフリッツ・プラトン率いる正規委員会が、濃度既知の純粋なスクロース溶液を調製し、その比重を測定し、質量に対するスクロースの割合と測定値の比重の表を作成した。ボーリングは比重を小数点第 3 位まで、ブリックスを小数点第 5 位まで、正規分析委員会を小数点第 6 位まで測定し、委員会の目標はブリックス表の小数点第 5 位と第 6 位の誤差を修正することでした。

これらの表のいずれかを備えていれば、醸造業者は麦汁に含まれる糖の量を知りたい場合、その比重を測定し、その比重をプラトー表に入力して °プラトー (質量パーセントによるショ糖濃度) を取得できます。同様に、ワイン醸造業者は、ブドウ果汁の比重をブリックス表に入力して °Bx (質量パーセントによるショ糖濃度) を取得できます。麦汁もブドウ果汁も、純水に純粋なショ糖を溶かした溶液ではないことを指摘することが重要です。他の多くの化合物も溶解していますが、これらは、濃度の関数として比重に関してショ糖と同様に動作する糖、または少量存在する化合物 (ミネラル、麦汁中のホップ 酸、タンニン、ブドウ果汁中の酸) です。いずれにしても、°Bx がブドウ果汁またはフルーツジュースに含まれる糖の正確な量を表していなくても、相対的な糖含有量の比較に使用できます。

比重はボーリング糖度表、ブリックス糖度表、プラトン糖度表の基礎であったため、溶解糖含有量はもともと比重計またはピクノメーターを使用して比重を測定することで推定されていました。現代では比重計が広く使用されていますが、より高い精度が求められる場合には電子振動式U字管糖度計が使用されることがあります。どちらの方法を使用する場合でも、分析者は比重を表に入力し、必要に応じて補間して質量パーセントで糖含有量を算出します。

分析者がプラトン表（アメリカ醸造化学協会^[3]が管理）を使用する場合は、°Pで報告します。ブリックス表（現在のバージョンはNISTが管理しており、そのウェブサイトで見つけることができます）を使用する場合は、^[4] °Bxで報告します。ICUMSA表^[5]を使用する場合は、質量分率（mf）で報告します。

通常、表の °Bx または °P 値は比重の表の値の横にある比重計の目盛りに直接印刷したり、電子式 U 字管メーターのメモリに保存したり、表のデータに多項式を当てはめて計算したりできるので、表を参照する必要は実際にはありません。実際、ICUMSA 表は最適多項式から計算されます。

また、現在使用されている表は、Brix 社や Plato 社が発行したものではないことにも注意してください。これらの研究者は、ショ糖溶液の密度を測定する温度としてそれぞれ 17.5 °C と 20 °C を使用して、4 °C の水を基準として真比重を測定しました。NBS と ASBC はどちらも、 20 °C/20 °C での見かけの比重に変換しました。ICUMSA 表は、ショ糖、果糖、ブドウ糖、転化糖の最近の測定値に基づいており、質量分率に対して 20 °C での真密度と空気中の重量を表にしています。

スクロースや他の糖類を水に溶かすと、比重だけでなく光学特性、特に屈折率と直線偏光面の回転の程度が変わります。さまざまな質量パーセントのスクロース溶液の屈折率n _Dが測定され、n _{D対 °Bx の表が公開されています。比重計と同様に、これらの表を使用して}屈折計を校正し、°Bx で直接読み取ることができます。校正は通常 ICUMSA 表^[6]に基づいていますが、電子屈折計のユーザーはこれを確認する必要があります。

糖類には赤外線吸収スペクトルがあることも知られており、これにより中赤外線 (MIR)、非分散赤外線(NDIR)、フーリエ変換赤外線(FT-IR) 技術を使用して糖濃度を測定するための機器の開発が可能になりました。製糖工場、飲料工場、ワイナリーなどで糖含有量を常時監視できるインライン機器が利用可能です。他の機器と同様に、MIR および FT-IR 機器は純粋なスクロース溶液に対して較正できるため、°Bx で報告できますが、これらの技術には糖類と干渉物質を区別する可能性があるため、他の可能性もあります。最新の MIR および NDIR 機器には、成分間の干渉を補正できる最大 5 つの分析チャネルがあります。

°Bx のおおよその値は 231.61 × (SG − 0.9977) から計算できます。ここで、SG は20 °C/20 °C における溶液の 見かけの比重です。より正確な値は以下から入手できます。

${\displaystyle ^{\circ }Bx=182.4601\,SG^{3}-775.6821\,SG^{2}+1262.7794\,SG-669.5622}$、

上記の SG を持つ NBS テーブルから導出されます。SG = 1.17874 (40 °Bx) を超える場合は使用しないでください。多項式と NBS テーブル間の RMS 不一致は 0.0009 °Bx です。

プラトン尺度は、次の式で平均誤差0.02°P未満で近似できる。^[7]

${\displaystyle ^{\circ }P=260.4-{\frac {260.4}{SG}}}$

または、さらに高い精度（ASBC表に対する平均誤差は0.00053°P未満）で、最も適合する多項式から次式が得られる：^[7]

${\displaystyle ^{\circ }P=133.5892\,SG^{3}-622.5576\,SG^{2}+1102.9079\,SG-613.9427}$。

それぞれの多項式から計算された °Bx と °P の差は次のとおりです。

${\displaystyle ^{\circ }P-^{\circ }Bx=-48.8709\,SG^{3}+133.1245\,SG^{2}-159.8715\,SG+55.6195}$

一般に、この差は ±0.0005 °Bx または °P 未満ですが、例外として弱い溶液があります。0 °Bx に近づくにつれて、°P は同じ比重に対して計算された °Bx よりも最大 0.002 °P 高くなります。NBS と ASBC は見かけ比重への変換計算で空気と純水の密度にわずかに異なる値を使用しているため、この程度の差が生じることは予想されます。これらのコメントから、最も厳密な用途を除いて、Plato と Brix は同じであることが明らかです。注: この記事のすべての多項式は、スプレッドシートに直接貼り付けることができる形式になっています。

ICUMSA 多項式は、通常、密度を導くために質量分率が使用される形式でのみ公開されます。そのため、このセクションでは省略されています。

屈折計を使用する場合、ブリックス値は ICUMSA テーブルへの多項式フィッティングから取得できます。

${\displaystyle ^{\circ }Bx=11758.74n_{D}^{5}-88885.21n_{D}^{4}+270177.93n_{D}^{3}-413145.80n_{D}^{2}+ 318417.95n_{D}-99127.4536}$、

ここで、は20 °C でナトリウム D 線の波長 (589.3 nm) で測定された屈折率です。屈折率は温度によって劇的に変化するため、温度は重要です。多くの屈折計には「自動温度補正」(ATC) が組み込まれており、これはスクロースの屈折率の変化に関する知識に基づいています。たとえば、10 °Bx 未満の濃度のスクロース溶液の屈折率は、温度が 1 °C 変化すると、ブリックスの読み取り値が約 0.06 °Bx シフトします。一方、ビールは温度によってこの約 3 倍の変化を示します。したがって、屈折計のユーザーは、サンプルと機器のプリズムが両方とも 20 °C に近いことを確認するか、それが難しい場合は、数度離れた 2 つの温度で読み取りを行い、1 度あたりの変化を記録し、Bx 対温度勾配情報を使用して 20 °C を基準とした最終記録値を記録することが重要です。 ${\displaystyle n_{D}}$

ショ糖以外の溶質は屈折率と比重に異なる影響を与える可能性があるため、この屈折「ブリックス」値は、補正が適用されない限り、従来の比重計ブリックスと互換性がありません。このような屈折値の正式用語は「屈折率乾燥物質」(RDS) です。以下の § ブリックスと実際の溶解固形物含有量を参照してください。

4 つのスケールは、違いが小さいため、同じ意味でよく使用されます。

• ブリックスは主に、フルーツジュース、ワイン製造、炭酸飲料業界、デンプン、砂糖業界で使用されます。
• プラトンは主に醸造に使用されます。
• ボールリングは古い糖度計にも記載されており、南アフリカのワイン産業や一部の醸造所では現在でも使用されています。
• 糖度を直接示すエクスレは、主にドイツ、スイス、ルクセンブルクのワイン製造で使用されています。

ブリックスは、食品業界では果物、野菜、ジュース、ワイン、ソフトドリンクに含まれる糖分のおおよその量を測定するために、またデンプンおよび砂糖製造業界では糖分を使用しています。国によって、業界によって使用するスケールが異なります。醸造業界では、英国では比重X 1000、ヨーロッパではプラトン度、米国では比重、ブリックス度、ボーメ度、プラトン度を組み合わせて使用​​しています。フルーツジュースの場合、1.0 ブリックス度は質量で 1.0% の糖分として示されます。これは通常、知覚される甘さとよく相関します。

ブリックス測定は乳製品業界では新生子牛、ヤギ、羊に与える初乳の品質を測定するためにも使用されています。 ^[8]

現代の光学式ブリックス計は 2 つのカテゴリに分けられます。1 つ目はアッベベースの計器で、サンプル溶液を 1 滴プリズムに置き、接眼レンズを通して結果を観察します。臨界角 (光が完全にサンプルに反射される角度) は屈折率の関数であり、オペレーターは刻印された目盛りのどこに明暗の境界があるかに注目してこの臨界角を検出します。目盛りはブリックスまたは屈折率で校正できます。多くの場合、プリズム マウントには、20 °C で正確に測定できない場合に 20 °C に補正するために使用できる温度計が含まれています。これらの計器には、ベンチ バージョンとハンドヘルド バージョンがあります。

デジタル屈折計も臨界角を検出しますが、光路は完全にプリズムの内部にあります。サンプルの滴をプリズムの表面に置くと、臨界光線がサンプルを貫通することはありません。これにより、濁ったサンプルの読み取りが容易になります。明暗の境界の位置は臨界角に比例し、CCDアレイによって感知されます。これらのメーターには、ベンチトップ (実験室用) とポータブル (ポケット) のバージョンもあります。現場で簡単にブリックスを測定できるため、果物や野菜の理想的な収穫時期を決定して、消費者に完璧な状態で製品が届けられたり、醸造などの後続の加工ステップに最適な状態になったりします。

_{精度が高く、他の測定技術（% CO2}および %アルコール）と組み合わせることができるため、ほとんどのソフトドリンク会社と醸造所は振動式 U 字管密度計を使用しています。屈折計は、フルーツジュースでは今でも一般的に使用されています。

糖溶液を屈折計または密度計で測定する場合、適切な表に入力して得られる °Bx または °P の値は、乾燥固形物がスクロースのみである場合に、サンプルに溶解している乾燥固形物の量のみを表します。これはまれなケースです。たとえば、グレープ ジュース (マスト) にはスクロースはほとんど含まれませんが、グルコース、フルクトース、酸、およびその他の物質は含まれています。このような場合、°Bx の値は明らかにスクロース含有量と同じではありませんが、総糖含有量の近似値を表す場合があります。たとえば、11.0 質量% の D-グルコース (「グレープ シュガー」) 溶液を携帯型機器で測定すると、10.9 °Bx でした。^[要出典]これらの理由から、ICUMSA表を用いた屈折測定法で得られた溶液の糖含有量は、多くの場合「屈折率乾燥物質」（RDS）として報告され、^[9]これは同等のショ糖含有量と考えることができます。実際の乾燥固形分含有量を知ることが望ましい場合、試験対象に類似した溶液での較正に基づいて経験的補正式を作成できます。たとえば、砂糖精製では、溶解固形分は、光学回転（偏光）測定によって補正された屈折率測定から正確に推定できます。^[10]

アルコールの屈折率は水 (1.333) よりも高く (1.361) なっています。そのため、発酵が始まった糖溶液の屈折計測定では、実際の固形分含有量よりもかなり高い値が表示されます。したがって、オペレーターは、テストしているサンプルが発酵を開始していないことを確認する必要があります (発酵が実際に始まっている場合は、自家醸造家が「OG」と呼ぶ、発酵前の元の測定値からアルコール濃度を推定することで補正できます)。^[11]比重に基づくブリックスまたはプラトー測定も発酵の影響を受けますが、その方向は逆です。エタノールは水よりも密度が低いため、エタノール/砂糖/水の溶液のブリックスまたはプラトーの測定値は人為的に低くなります。

• ボウルトン、ロジャー、ヴァーノン・シングルトン、リンダ・ビッソン、ラルフ・クンキー (1996)。ワイン造りの原則と実践。チャップマン＆ホール。  0-412-06411-1出版年月日
• Robert O'Leary BevSense LLC. 「飲料業界向けインラインブリックスおよび酸度テスト」(PDF)。– O'Leary は、飲料のブリックスをオンラインで測定する理論と実践について説明します。
• ソフトドリンクのブリックスと CO _{2 、およびビールのプラトー、 CO 2}、アルコール度数、 pH 、色を測定するための複合ラボ システムが用意されています。これらは、ベンチトップ ユニットとしてラボに設置することも、インライン ユニットとして直接生産配管に設置することもできます。

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