Brix 측정은 시료의 순수 자당(sucrose) 함량을 결정하며 식품 및 음료 산업뿐만 아니라 화학 부문에서도 잘 알려진 Application입니다. Brix 정도는 다음 방정식으로 표현됩니다.
1 Brix(°Bx) = 자당 1g / 용액 100g
하지만 이것이 모든 종류의 샘플에 적용될까요? 오렌지 주스의 12°Bx는 설탕 12g과 같습니까?
실제로는 반드시 그런 것은 아닙니다. Brix 척도는 청량 음료, 과일 주스, 토마토 농축물과 같은 물질뿐만 아니라 순수한 자당/물 용액과 매우 거리가 먼 절삭유와 같은 제품의 당 함량을 측정하는 데에도 사용됩니다. 이로 인해 특히 다양한 측정 기술(비중계, 비중병, 굴절계, 디지털 밀도계)로 얻은 결과를 비교할 때 약간의 혼란이 발생했습니다.
이 페이지에서는 당 함량 측정에 사용되는 Brix 및 기타 관련 척도에 대한 필수 지식을 얻을 수 있습니다.
Brix 측정은 밀도 뿐만 아니라 굴절률로도 측정할 수 있습니다. 물 속의 순수한 자당 함량을 측정할 때 이 기술은 동일한 결과를 제공합니다. 그러나 다른 샘플의 경우, 비중계, 비중병, 굴절계 또는 디지털 밀도계 등과 같이 사용된 기기(기술)에 따라 다른 결과가 얻어집니다.
첨부된 표는 밀도계로 한 번, 굴절계 로 한 번 측정한 다양한 시료에 대한 Brix 측정 결과를 보여줍니다.
그렇다면 어떤 방법이 올바른 방법입니까?
이 경우에는 둘 다 맞습니다! 이는 각 연구실의 표준작업절차(SOP)에 정의된 방법에 따라 다릅니다. 대부분의 경우 Brix 값은 검사 값으로만 사용되며 밀도나 굴절률보다 읽기가 더 쉽습니다(예: nD 대신 8.5°Bx : 1.3458, nD 대신 9.1°Bx : 1.3465).
| 샘플 | 밀도에 의한 Brix | 굴절률에 의한 Brix | 설명 |
| 20% 자당 용액 | 20.00% | 20.00% | 자당만 들어있기 때문에 동일 |
| 말토오스 | 20.02% | 20.34% | 자당이 아니기 때문에 다름 |
| 과당 | 39.95% | 40.01% | 자당이 아니기 때문에 다름 |
| 당밀 | 43.92% | 42.20% | 설탕 생산 과정에서 발생하는 잔류물, 당밀의 약 50%만이 자당임 |
1 ⁰C의 온도 변화가 약 0.1 ⁰Bx의 영향을 미칠 수 있다는 것과 설탕 함량이 높은 물질을 측정하는 경우에는 더 그렇다는 사실을 알고 계셨습니까?
따라서 사용자는 위에 언급된 장비를 통해 측정된 Brix가 온도에 크게 좌우된다는 점을 명심해야 합니다!
다양한 농도의 자당을 사용하는 용액의 굴절률(Brix) 온도 보정에 대해 자세히 알아보십시오.
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비중계는 납이나 강철탄으로 무게를 잰 둥근 바닥과 눈금이 달린 길고 좁은 줄기로 구성된 유리 장비입니다. 부력을 기준으로 액체의 비중을 결정하는 데 사용됩니다. 설탕(Brix) 측정 시 액체의 밀도가 높을수록 그리고 액체에 포함된 설탕의 양이 많을수록 비중계가 더 높게 뜨게 됩니다.
Brix 측정을 위해 비중계를 사용할 때는 샘플에 대해 올바른 교정 유형이 있는지 확인하십시오.
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일반적으로 유리로 만들어진 비중병은 액체의 밀도를 측정하는 데 사용되는 미리 정의된 용량의 플라스크입니다. 또한 분산액, 고체 및 기체의 밀도를 결정하는 데에도 사용할 수 있습니다. 비중병은 올바르게 사용하면 매우 정확한 결과를 생성할 수 있습니다.
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측정하고자 하는 액체를 프리즘 위에 올려놓는 광학장치입니다. 굴절률은 굴절계를 들여다보면 내장된 눈금에서 직접 읽을 수 있습니다.
당 농도 측정을 위한 Brix 눈금이 있는 광학 굴절계를 구입할 수 있습니다. 그러나 보다 정확한 결과를 얻으려면 온도를 고려하고 온도 보정표를 사용하여 변환해야 합니다.
고해상도 광학 센서는 특수 LED 광원에서 방출된 광선이 샘플에 닿은 후 전반사를 측정합니다. 이 전반사는 굴절률, Brix, HFCS 또는 사용자 정의 농도로 변환됩니다. 내장된 Peltier 온도 조절 장치는 벤치탑 기기의 온도를 제어합니다.
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다음을 포함하여 다양한 산업 및 부문에서 원자재 및 최종 제품의 품질 관리:
속이 빈 유리관은 특정 주파수로 진동합니다. 이 주파수는 튜브가 샘플로 채워지면 변경됩니다. 샘플의 질량이 높을수록 주파수는 낮아집니다. 이 주파수는 측정되어 밀도로 변환됩니다. 내장된 Peltier 온도 조절 장치는 벤치탑 기기의 온도를 정밀하게 제어합니다(수조 필요 없음).
다음을 포함하여 다양한 산업 및 부문에서 원자재 및 최종 제품의 품질 관리:
1843년에 개발된 볼링(Balling)은 용해된 고형물 농도, 주로 양조 중 맥아즙의 당 함량을 측정하는 데 사용되는 가장 오래된 스케일입니다.
주로 맥아에서 추출되며, 용해된 설탕은 다른 물질과 함께 발견되는데 그 혼합물을 통칭하여 "추출물"이라고 합니다. 발효 과정을 모니터링하기 위해 양조업자는 일반적으로 시간이 지남에 따라 볼링 또는 유사한 측정값(아래 참조)을 수집하여 맥아즙 농도를 결정합니다. 맥아즙의 설탕은 발효 중에 알코올로 전환되기 때문에 시간이 지남에 따라 설탕 농도가 점차 감소합니다. 이를 통해 양조업자는 맥주의 최종 알코올 함량을 추정할 수 있으며 양조 과정에 대한 추가 제어 및 통찰력을 제공하여 최종 제품의 일관된 품질을 보장할 수 있습니다.
디지털 굴절계는 작업자 의존성을 없애고 2초 안에 결과를 제공하며 결과 신뢰성을 높입니다.
Degrees Plato는 양조 중 맥아즙의 설탕 함량을 측정하는 또 다른 척도입니다. 이는 중량 백분율(% w/w)과 다음 정의로 표현됩니다.
1도 플라토 = 추출물 1g / 맥즙 100g
맥주에는 물, 알코올, 주로 맥아에서 추출된 용해된 "설탕"이 포함되어 있으므로 양조업자는 맥주 발효 과정을 더 잘 제어하기 위해 이 용해된 설탕을 측정해야 합니다.
Degrees Plato의 온도 기준은 17.5°C입니다. 따라서 비중 값을 플라토 값으로 변환하려면 다음 방정식을 사용할 수 있습니다.
°P = 260 * ( 1 – (1 / 17.5°C에서 수용액의 비중))
왹슬레(Oechsle)는 포도즙의 밀도를 측정하는 데 사용되는 척도로 주로 독일, 룩셈부르크, 스위스에서 사용됩니다. 왹슬레에는 실제로 두 가지 정의가 있습니다. 하나는 "Old" 로 비중을 기반으로 합니다. "New" 정의는 굴절률을 기반으로 합니다.
"Old" 왹슬레는 다음과 같이 계산됩니다.
Oeo = 1000(sg - 1.0)
where
Oeo (old) = degrees Oechsle
sg = specific gravity
"New" 왹슬레는 다음과 같이 계산됩니다.
Oen = 2639.22*nD - 3514.83
where
Oen (new) = degrees Oechsle
nD = refractive index
보메(Baumé) 스케일은 액체의 비중을 측정하기 위해 공기계를 만든 프랑스 약사 앙투안 보메(Antoine Baumé)에 의해 1768년에 개발되었습니다.
이 스케일을 사용하면 동일한 단위(Baumé degrees, °Bé) 및 동일한 장치(Baumé aerometer)를 사용하여 모든 용액의 농도를 평가할 수 있습니다. 그러나 각 물질 유형의 농도를 결정하려면 특정 표를 사용해야 합니다. 현재 맥주, 와인, 꿀 및 농축산의 산업 생산에 사용됩니다. 밀도와 Baumé 등급의 관계는 사용 기간 동안 다양한 방식으로 표현되었습니다. 현재 16°C에서 용액의 밀도와 보메도 사이의 관계는 다음 관계식으로 제공됩니다.
비중 = 140 / (130 + °Bé)
비중 = 145 / (145 - °Bé)
Brix와 Baumé의 관계는 선형이 아닙니다. 그러나 다음과 같은 간단한 방정식을 사용하면 매우 대략적인 변환이 가능합니다.
Brix degrees = (°Bé x 1.905) - 1.6
Baumé degrees = (°Brix + 1.6) / 1.905
원하는 온도에서 시료에 대한 Baumé의 정확한 결과가 필요한 경우 벤치탑 디지털 밀도계가 완벽한 선택입니다.
Brix 척도 외에도 Plato, Baumé, Oechsle 및 Balling과 같이 샘플의 자당 함량을 나타내는 다른 유사한 척도가 있습니다. 아래 표에는 척도에 대한 추가 정보와 함께 각 측정 유형에 대한 요약이 나와 있습니다.
당 함량 측정의 기본은 디지털 밀도계 또는 비중병을 사용할 때 액체 샘플의 비중이고, 디지털 굴절계 또는 위에 나열된 수동 방법 중 하나를 사용할 때의 굴절률이라는 점을 명심하십시오.
볼링
(°Balling, °Bg 또는 °Blg)
Balling은 가장 오래된 척도이며 여전히 오래된 당도계에서 보이지만 주로 볼링 눈금이 17.5°C에서 교정되었기 때문에 Brix 및 Plato 눈금으로 대체되었습니다.
포도주 양조(포도의 설탕 농도)
양조(주로 설탕 등 용해된 고형물의 농도)
밀도계, 비중병, 비중계 당도계
브릭스
(°Bx 또는 %w/w)
Brix 척도는 볼링 테이블의 계산 오류를 수정한 Adolf Brix에 의해 만들어졌습니다.
다양한 산업 및 샘플(과일 주스, 포도, 탄산 음료 등)에 걸쳐 설탕 농도를 측정하기 위해 전 세계적으로 가장 많이 사용되는 척도입니다.
디지털 밀도계, 디지털 굴절계, 비중병, 비중계, 수동 굴절계
플라토
(°P)
Plato 척도는 Balling 척도를 개선한 것으로 20°C에서 교정됩니다. Balling과 Plato의 차이는 약 0.05%wt/wt입니다.
Plato와 Brix를 비교할 때 중량%에서 비중으로의 환산 차이는 일반적으로 소수점 이하 5번째와 6번째 자리에서 관찰됩니다.
주로 유럽 양조 산업에서 사용됨
디지털 밀도계, 비중계, 수동 굴절계
왹슬레
(°Oe)
Oechsle 척도는 포도 주스의 와인 맛을 측정하기 위해 개발되었으며 15°C의 비중 또는 20°C의 굴절률을 기반으로 합니다.
주로 독일어권 국가에서 포도의 밀도를 측정하는 데 사용됩니다.
디지털 밀도계, 디지털 굴절계, 비중병, 비중계, 수동 굴절계
보메
(악센트 유무에 관계없이 ºB, ºBe, ºBé 또는 Baume)
Baumé 척도는 굴절률이 아닌 샘플의 비중을 기반으로 합니다. 물보다 밀도가 높은 액체와 밀도가 낮은 액체에 대한 다양한 버전의 스케일이 있습니다. 따라서 증류수의 Baumé 값은 0입니다.
프랑스어권 국가, 스페인, 호주 및 뉴질랜드의 산업 화학 및 제약, 양조, 와인 제조 산업에 사용됩니다.
디지털 밀도계, 디지털 굴절계, 비중병, 비중계, 수동 굴절계
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| 단계 | 예 |
| 1 - 샘플의 비중 측정 | 결과: 1.062 |
| 2 - 결과의 마지막 2자리를 가져옵니다. | 62 |
| 3 - 4개로 나누기 | 62/4 = 15.5°Balling, °P 또는 °Bx 이는 약 15.5중량% 농도의 설탕 용액을 나타냅니다. |
중요: 이는 대략적인 근사치입니다. 그러나 자동 온도 제어를 포함하여 자동으로 변환된 다른 스케일을 통해 얻은 정확한 결과가 필요한 경우 벤치탑 디지털 밀도계 또는 벤치탑 디지털 굴절계가 완벽한 선택입니다.
질문을 선택하세요
광선이 한 매체에서 광학적으로 밀도가 낮은 다른 매체로 이동하면 방향이 변경됩니다. 입사각이 증가하면 밀도가 높은 매질에서 빛이 빠져나가지 않는 임계값에 도달합니다. 이 임계각을 초과하면 전반사가 발생합니다. 굴절률은 이 임계각으로부터 계산됩니다. 굴절률은 입사광의 파장에 따라 달라지므로 나트륨의 D선 파장(589.3nm)을 기준으로 굴절률을 측정하고 nD로 기호로 표시합니다. 굴절률은 측정에 사용되는 파장뿐만 아니라 측정되는 용액의 온도에도 따라 달라집니다.
따라서 굴절률과 Brix 사이에는 직접적인 관계가 있습니다. 측정된 굴절률은 자당 함량 중량%(°Brix / °Bx)로 직접 변환됩니다.
예, 액체의 Brix 측정은 온도 에 따라 변동됩니다. 차가운 샘플의 Brix는 실온에서 동일한 샘플의 Brix보다 높게 나타납니다. 그렇기 때문에 정확한 Brix 측정에서는 온도를 고려해야 합니다. 오류가 발생하기 쉬운 수동 계산을 방지하려면 온도 조절 디지털 미터를 사용하는 것이 좋습니다 .
1 Brix는 100 g의 용액에 1 g의 자당과 동일하며 이는 1% Brix와 같습니다. 따라서 둘 사이에는 차이가 없습니다. 이 경우 1°Brix = 1% Brix(중량/중량)입니다.
굴절계는 Brix를 측정하는 가장 간단하고 정확한 도구입니다.
다른 모든 물질과 마찬가지로 와인의 Brix는 액체에 들어 있는 설탕의 양을 의미합니다. 와인에서 Brix는 포도를 수확하기 전에 측정하여 설탕 함량을 결정하며, 즉 설탕이 발효된 후 와인에 함유되는 알코올 함량을 결정합니다. 또한 발효 과정에서는 Brix도 하루에 한 번 이상 측정해야 합니다. 전환 기울기를 모니터링하면 와인제조자는 최적의 와인 품질을 위해 공정 온도를 조정할 수 있습니다.
겉으로는 신비해 보이지만 Brix 스케일은 요리 세계, 특히 와인에 유용합니다. 특정 와인의 풍미와 특정 목적에 따라 일반적으로 약 18~24°Bx 값이 이상적입니다.
시료의 Brix 농도를 제어하고 싶으십니까?
CODEX STAN 247에 따르면, 오렌지 주스의 Brix 수준은 11.2~11.8이어야 하며 수입국의 국내법에서 규정한 값과 일치해야 하지만 11.2보다 낮아서는 안 됩니다. 그러나 국가마다 Brix 수준이 이 값 범위와 다를 수 있다는 것이 인정됩니다. Brix 수준이 지속적으로 낮은 경우, 국제 무역에 도입된 이들 국가의 농축환원주스는 General Standard for Fruit Juices and Nectars에 나열된 정품 인증 방법론을 충족하고 수준이 10°Brix 미만이 아닌 경우 허용됩니다.
오렌지 주스의 산도는 Brix 값에 영향을 미칩니다. 과일 주스에는 산과 같은 다른 물질도 포함되어 있습니다. 이러한 물질은 굴절률에도 영향을 주어 Brix 판독값을 낮추게 됩니다. 따라서 Brix 값은 산의 기여도를 보상하고 샘플의 실제 당 함량을 나타내기 위해 수정되어야 합니다.
1단계: 증류수를 사용하여 굴절계를 확인합니다. 이는 0의 판독값을 제공해야 합니다. 이 값을 얻지 못한 경우 장치를 청소하고 보정하십시오.
2단계: 굴절계 표면이 깨끗하고 건조한지 확인해야 합니다.
3단계: 테스트할 용액을 소량을 프리즘 위에 놓습니다. 몇 방울이면 충분합니다.
4단계: 프리즘을 광원쪽으로 향하게 하면서 접안렌즈를 통해 봅니다. 태양을 보지 마십시오.
5단계: 접안렌즈의 초점을 맞추고 파란색 바탕이 눈금과 만나는 지점을 읽습니다. 이 수치가 샘플의 Brix입니다.
그러나 기존 굴절계를 사용하여 Brix를 측정하는 데에는 몇 가지 단점이 있을 수 있습니다.
실험실의 생산성을 높이고 시간과 비용을 절약할 수 있는 보다 쉽고 정확한 측정을 위해 디지털 굴절계를 사용하십시오.
일반적으로 Brix, Plato 및 Balling이라는 용어는 모두 서로 바꿔 사용할 수 있습니다. 세 가지 저울 모두 설탕 용액의 중량 비율을 나타내며 이 중량을 비중과 연관시킵니다. 비중은 주어진 부피의 액체의 무게와 동일한 부피의 물과 관련이 있습니다. 머스트나 맥아즙과 같이 물보다 무거운 액체의 비중은 1,000보다 큽니다. 알코올과 같이 물보다 가벼운 액체는 비중이 1,000 미만입니다.
가장 오래된 척도인 Balling은 1843년에 확립되었습니다. 얼마 후 Brix는 Balling 척도의 일부 계산 오류를 수정하고 Brix 테이블을 도입했습니다. 그러다가 1900년대 초에 Plato와 그의 협력자들은 Plato 척도를 도입하면서 더 많은 개선을 이루었습니다. 본질적으로 그들은 동일합니다. 표는 비중 척도의 소수점 다섯째 자리와 여섯째 자리에서 중량 백분율을 비중으로 변환하는 방식이 다릅니다.
액상과당(HFCS)은 주로 과당과 D-글루코스를 함유한 옥수수 전분에서 추출한 액체 감미료입니다. HFCS는 음료 및 식품 산업에서 자당을 대체하는 데 사용됩니다. HFCS는 HFCS 42, 55, 90 중량%의 세 가지 과당 수준으로 제공되며 주로 미국에서 사용됩니다.
감미료로서 HFCS는 종종 과립 설탕과 비교되지만 설탕에 비해 HFCS의 제조 장점에는 취급 용이성과 비용 효율성이 포함됩니다.
밀도계나 굴절계를 사용하여 Brix 및 HFCS 함량을 측정할 수 있습니다. 용액의 순수한 자당/HFCS 함량을 측정하면 두 방법 모두 동일한 결과를 제공합니다.
METTLER TOLEDO의 밀도계 Excellence D4 및 굴절계 Excellence R4 와 같은 디지털 밀도계 및 굴절계를 사용하면 Brix 또는 HFCS %를 직접 측정할 수 있습니다. 두 측정 방법 모두 굴절률/밀도를 Brix 도 또는 HFCS %로 자동 변환할 수 있습니다. 두 방법 모두 순수 자당 또는 순수 HFCS를 측정할 때 얻은 결과는 동일하며 서로 비교할 수 있습니다.
