Hoe plaats je een foto op dit forum, klik hier voor nadere uitleg.

Steun het forum. Koop via deze links: Nederlandstalige bierboeken, Engelstalige bierboeken, een bierig artikel of een ander artikel van bol.com

Auteur Topic: Colorimeter  (gelezen 7055 keer)

0 leden en 1 gast bekijken dit topic.

Offline William

  • Maasland thuisbrouwers genootschap
  • Super lid
  • *****
  • Berichten: 10.169
  • Land: nl
  • kloek, kloek, kloek en gezondheid!
    • Kloekus
Colorimeter
« Gepost op: 23-12-2013 21:58 u »
Een paar weken geleden heb ik via een crowd funding project een educational spectrofotometertje / colorimeter gekocht (gebaseerd op Arduino). Hiermee kun je de transmissie van verschillende golflengtes licht meten van een vloeistof in een cuvet, dus ook van bier! Deze transmissie is om te rekenen naar een absorbtie. De absorbtie (Abs) is doorgaans evenredig met de concentratie van een bepaalde component in de vloeistof en daarmee gerelateerd aan kleur.

Het apparaat wordt geleverd standaard geleverd met een led-board met drie golflengtes: rood (632nm), groen(523nm) en blauw(465nm) met beperkte bandbreedtes. Daarnaast heeft men ook een speciaal led-board met een 430 nm led. Laat dit nu net de golflengte zijn waarbij de EBC waarde van bier wordt bepaald.



Ik heb inmiddels al een aantal (commerciële) bieren doorgemeten en de kleur berekent met de formule SRM=12,7*Abs430  en EBC=1,97∙SRM en deze waarde vergeleken met de kleur zoals ik die uit BrouwHulp van het scherm aflees. Onderstaand plaatje laat zien dat er tot nu toe een goede relatie is tussen de gemeten / berekende waarde en de visuele BrouwHulp waarde. Dat geeft hoop



Het apparaat kan redelijk nauwkeuring meten tussen EBC-waarden van 10 en 55. Daarboven moet je het bier verdunnen. Boven 55 EBC is er met bv BrouwHulp geen goede schatting te maken. Bij verdunnen moet je ook nog oppassen of je dat met water of met bier doet. Als je dat met water doet verandert de pH van het bier en daarmee ook de relatieve bijdrage van bepaalde kleurcomponenten. Mijn idee is dat je het beter kunt verdunnen met een lichtgekleurd bier waarvan de kleurwaarde bekend is. Misschien dat verdunnen met water aangezuurd met melkzuur ook werkt.

Ik heb ook de rood, groen en blauw absorbties doorgemeten van een aantal verdunningsreeksen van één bier in een ander bier. Wat je hier ziet is dat de relatieve bijdragen van de verschillende kleurabsorpties (van de drie ledjes op het board) afhankelijk is van het type bier maar dat de absorpties wel linear zijn met de mengverhouding van de twee bieren. Dit zal te relateren zijn aan de typen mouten die in de verschillende bieren in verschillende verhoudingen worden gebruikt.

Ik weet het, kleur is niet het meest belangrijke aan bier maar wat wel aardig is, is dat de groep die deze colorimeter heeft ontwikkeld ook bezig is om een board te ontwikkelen waarbij de concentratie van een suspensie van (gist)cellen wordt gemeten door niet de hoeveelheid doorgelaten licht te meten maar de hoeveelheid terugverstrooid licht onder een bepaalde hoek te meten. Bij licht wat rechtdoorgaat heb je altijd te maken met absorbtie door de kleur van het medium zelf, bij verstrooiing wordt deze component veel minder belangrijk en kun je beter de concentratie meten, ook bij hogere concentraties.

Dit biedt potentie om de concentratie gistcellen te meten tijdens het opkweken van giststarters. Daarnaast zijn ze ook in staan om pompjes met dezelfde Arduino aan te sturen om zo automatische verdunningsreekjes te maken (of rechtstreeks uit een reactor te trekken :o )

Zelf heb ik al wel wat metingen gedaan met rechtdoorgaand licht als functie van gistcelconcentratie (US-05 in Smokey Okoberfest bier). Dat laat lineaire verbanden zien alleen in een beperkt concentratiegebied.

 
OD staatvoor optical density maar is in feite de absorbtie van licht.


Ik probeer me nu als tester op te werpen en zo’n backscattering board te krijgen.

Later meer ;)


Heb je iets nodig dat je bij Bol.com wil kopen? Zoek het op met de bovenstaande advertentie en bestel. Pas het zoekwoord aan. Je kunt zoeken in de volledige catalogus van Bol. Door de spullen van Bol te kopen via onderstaande advertentie steun je het forum en het kost je niets extra. Voor de bierliefhebber hebben ze overigens meer spullen dan je zou verwachten. Zoek maar eens.

Offline Adbrouwt

  • ABV De Bierkaai
  • Super lid
  • *****
  • Berichten: 2.327
  • Land: nl
  • Admaakt bier
    • ABV de bierkaai
Re: Colorimeter
« Reactie #1 Gepost op: 23-12-2013 22:48 u »
Grappig William, je bent een eigen laboratorium aan het bouwen. Leuk om de kleur te kunnen meten thuis. Misschien wel leuk om de formules in de brouwsoftware na te checken welke formule het beste is.  >:D

Offline William

  • Maasland thuisbrouwers genootschap
  • Super lid
  • *****
  • Berichten: 10.169
  • Land: nl
  • kloek, kloek, kloek en gezondheid!
    • Kloekus
Re: Colorimeter
« Reactie #2 Gepost op: 23-12-2013 22:57 u »
Grappig William, je bent een eigen laboratorium aan het bouwen. Leuk om de kleur te kunnen meten thuis. Misschien wel leuk om de formules in de brouwsoftware na te checken welke formule het beste is.  >:D

Eens een laborant altijd een laborant... Ik moet mijn praktische vaardigheden blijven oefenen. Op mijn werk mag ik niet meer in het lab komen. 8)

Testen van de verschillende formules voor kleur... Dan moet ik eerst de beeldschermcorrectie goed hebben!

Nee, ik zou eigenlijk eerst zo'n beercolor kaart moeten aanschaffen. Objectief observeren van kleur blijft lastig. Maar zoals het grafiekje laat zien lijkt Morey in combinatie met BrouwHulp en mijn laptopscherm het zo slecht nog niet te doen. Maar misschien zegt dat meer over de types bier die ik drink.


Offline Adbrouwt

  • ABV De Bierkaai
  • Super lid
  • *****
  • Berichten: 2.327
  • Land: nl
  • Admaakt bier
    • ABV de bierkaai
Re: Colorimeter
« Reactie #3 Gepost op: 23-12-2013 23:06 u »
Eens een laborant altijd een laborant..... Ik moet mijn praktische vaardigheden blijven oefenen. Op mijn werk mag ik niet meer in het lab komen. 8)
Haha tja ik ken het maar omdat ik wel op het lab kom heb ik geen zin om dit thuis ook nog eens dunnetjes over te doen. Maar wel grappig wat je tegenwoordig allemaal kunt aanschaffen. Vroeger koste een vitatron een vermogen.
De toepassing voor de giststarter lijkt me wel een goede. Dan kun je een aardige inschatting maken hoeveel gistcellen erin zitten. Zegt nog niks over hoeveel er levend zijn dus nog een methyleen kleuring voor dood levend. Veel plezier met meten.

Offline William

  • Maasland thuisbrouwers genootschap
  • Super lid
  • *****
  • Berichten: 10.169
  • Land: nl
  • kloek, kloek, kloek en gezondheid!
    • Kloekus
Re: Colorimeter
« Reactie #4 Gepost op: 23-12-2013 23:13 u »
Zegt nog niks over hoeveel er levend zijn dus nog een methyleen kleuring voor dood levend. Veel plezier met meten.

Inderdaad blijft onderscheid tussen dood of levend moeilijk als je alleen maar verstrooiend oppervlak van cellen meet. Nu zullen dode cellen waarschijnlijk meer verschrompeld zijn maar die oppervlakverschillen ga je er met deze basic metingen niet uithalen tenzij je een volledige  golflengtescan kunt maken of je kunt over een brede range van hoeken meten... Het moet wel leuk blijven.

Offline RobinB

  • Super lid
  • *****
  • Berichten: 20.934
  • Land: nl
  • Nooit geschroten is altijd mis!
Re: Colorimeter
« Reactie #5 Gepost op: 24-12-2013 02:10 u »
Hey, das leuk!
Ik ben zelf ook al een poosje bezig met een laser en een lichtmeter.
Mijn metingen laten helaas niet zo'n mooie relatie zien, maar in logaritmische schaal kom ik wel tot een redelijk verband.
Ook bij mij inderdaad alleen bruikbaar tussen 10-50, zal binnenkort eens de data laten zien.
Probleem was bij mij vooral dat de lichtcel niet stabiel is en dus steeds een langzaam stijgende waarde geeft tijdens het meten. Dat had ik opgelost met een afkap op 20 seconden.

Ik denk dat ik overstag ga voor dit systeem, wat kost het?
:duimop:

Offline William

  • Maasland thuisbrouwers genootschap
  • Super lid
  • *****
  • Berichten: 10.169
  • Land: nl
  • kloek, kloek, kloek en gezondheid!
    • Kloekus
Re: Colorimeter
« Reactie #6 Gepost op: 24-12-2013 09:08 u »
Kosten: $85 voor de colorimeter incl rgb-ledboard; $10 voor een aanvullend 430 nm led-board. Je kunt de Arduino Uno voor $25 meebestellen maar zal elders mogelijk goedkoper zijn. Daarnaaast nog verzendkosten die ik niet zo snel meer weet maar die aanzienlijk waren (USPost). Maar verder geen doaunekosten omdat het als een low value ding wordt opgegeven.

Als je de OD data uitzet als functie van log(concentratie) dan worden mijn getallen vanaf OD>1 lineair. Bedenkt dat de transmissie van licht dan al behoorlijk beperkt hoewel het opvallend hoe reproduceerbaar de metingen zijn, zelfs rond OD=2 (transmissie<1%).

Lineair gedrag ziet je tot ongeveer OD=1, dat is zo'n 5 miljoen cellen per ml.

De lichtbronnen in deze colorimeter flitsen alleen gedurende de meettijd, iets van een halve seconde per led of nog korter. Daarnaast zijn ze geselecteerd op een smalle golflengte bandbreedte. Op hun site staan de specs van de spullen die ze gebruiken.

Ik denk dat ik overstag ga voor dit systeem, wat kost het?
:duimop:

Wat wil je meten? Kleur of gistconcentratie? Bij de gistmeting zie ik nog wel wat uitdagingen en misschien ook wel hardware aanpassingen. In dat geval zou het lonend kunnen zijn nog te wachten :weetniet:

Leuk dat je er ook mee aan de gang wil.

Offline seed7

  • Beheerder
  • Super lid
  • *****
  • Berichten: 5.324
  • Land: nl
    • Moaneschien
Re: Colorimeter
« Reactie #7 Gepost op: 24-12-2013 10:24 u »
Leuk spul. Heb voor dit soort dingen wel eens naar de sensoren van atlas scientific zitten kijken, maar denk niet dat die voor dit soort densiteiten geschikt zijn.

Ingo

Offline RobinB

  • Super lid
  • *****
  • Berichten: 20.934
  • Land: nl
  • Nooit geschroten is altijd mis!
Re: Colorimeter
« Reactie #8 Gepost op: 24-12-2013 19:12 u »
Mijn huidige opstelling gebruik ik voor kleurmeting, dus dat zou ik voor deze in principe ook willen. OD is ook wel leuk, maar heeft best wat beperkingen in de dichtheid.

Offline goom

  • Super lid
  • *****
  • Berichten: 1.418
  • Land: nl
  • lekker bier = niet vies
Re: Colorimeter
« Reactie #9 Gepost op: 25-12-2013 09:37 u »
Ook hier geldt de wet van Lambert-Beer
E= -log T= - log (It/Io) = abc

E= extinctie
T- transmissie
I = intensiteit
a = absorptie coeficient
b = weglengte
c = concentratie

Offline William

  • Maasland thuisbrouwers genootschap
  • Super lid
  • *****
  • Berichten: 10.169
  • Land: nl
  • kloek, kloek, kloek en gezondheid!
    • Kloekus
Re: Colorimeter
« Reactie #10 Gepost op: 25-12-2013 09:52 u »
Ook hier geldt de wet van Lambert-Beer

Voor kleur (wat een concentratieeffect is) geldt dat tot redelijke hoge concentraties al ga je hier verzadiging van het signaal krijgen. Het lastige met kleur is dat het lastig verdunnen is zonder alle andere factoren constant te houden.

Voor gistcelconcentraties is het verhaal veel gecompliceerder:

Je hebt absorptie door kleur van het basisbier (kun je voor corrigeren door het over een 0,2 um filter te halen, dat gaat goed zoals ik gezien heb).

Daarnaast heb je verstrooiing van licht door gistcellen. Dit is afhankelijk van oppervlak van de gist, de staat van de gist en de gistcelgrootte. Ook heb je bij hoge concentraties gist te maken met meervoudige verstrooiing (een lichtbundel wordt meerdere keren verstrooid voordat deze de detector raak waarbij elke verstrooiing leidt tot absorptie en signaal verlies). Dit zijn allemaal factoren waardoor Lambert-Beer niet in een breed concentratiegebied op gaat. Waarschijnlijk kun je LambertBeer alleen toepassen in een smal concentratiegebied waarbij je voor elke gistsoort een nieuwe ijklijn nodig hebt.

Daarom ben ik vooral benieuwd naar de backscattering cell.

Offline goom

  • Super lid
  • *****
  • Berichten: 1.418
  • Land: nl
  • lekker bier = niet vies
Re: Colorimeter
« Reactie #11 Gepost op: 25-12-2013 15:25 u »
Ik ga geen les spectrofotometrie geven maar als je alles er over wilt weten, pak dan het boek van Dr Leo de Galan: analytische spectrofotometrie.
Daar staat alles wat je er over wilt weten.

PS ik heb ooit bij hem stage gelopen.

Offline William

  • Maasland thuisbrouwers genootschap
  • Super lid
  • *****
  • Berichten: 10.169
  • Land: nl
  • kloek, kloek, kloek en gezondheid!
    • Kloekus
Re: Colorimeter
« Reactie #12 Gepost op: 25-12-2013 17:28 u »
Ik ga geen les spectrofotometrie geven maar als je alles er over wilt weten, pak dan het boek van Dr Leo de Galan: analytische spectrofotometrie.
Daar staat alles wat je er over wilt weten.

Dat boek was ook basismateriaal tijdens mijn analytisch-chemische opleiding ;)

Offline hansHalberstadt

  • Super lid
  • *****
  • Berichten: 10.651
  • Land: nl
  • meten is weten
Re: Colorimeter
« Reactie #13 Gepost op: 26-12-2013 09:09 u »
Hier nog een mooie referentie, die heb ik ooit ook van iemand via hobbybrouwen gekregen geloof ik:
http://www.cis.rit.edu/fairchild/PDFs/ViggianoBeer.pdf
Zelf heb ik ook veel gemeten en gerekend aan kleur, ook via 3 LED's. Mijn conclusie is dat de definitie van EBC zoals gemeten bij 430 nm wel leuk is voor pils, maar voor de wat donkerder bieren zegt die 430nm helemaal niets meer over de kleur die je waarneemt, immers reken maar eens uit hoeveel licht van 430 nm er nog door een bierglas heenkomt.
Kleur in EBC = OD430 x F x 25 x 10/L
F = verdunningsfaktor tov het oorspronkelijke bier
L =lengte (mm) van de lichtweg door het bier


voor pils van 7EBC heb je dan nog maar 2% van het licht over voor een glas van 6 cm dik.

De kleur wordt dus vooral bepaald door de OD van andere kleuren licht, en die OD is per moutsoort verschillend. Onderstaand plaatje heb ik ooit samen met een collega brouwer gemeten met een fotospectrometer op de universiteit van Nijmegen.

(zie bijlage)

 Daarom zou je beter kunnen meten met groen licht bijvoorbeeld. Wij zijn immers vooral geïnteresseerd  of een bier in de lichte of donkere klasse valt.
HansH


Offline William

  • Maasland thuisbrouwers genootschap
  • Super lid
  • *****
  • Berichten: 10.169
  • Land: nl
  • kloek, kloek, kloek en gezondheid!
    • Kloekus
Re: Colorimeter
« Reactie #14 Gepost op: 26-12-2013 10:07 u »
Dank voor je reactie Hans en de link naar de pdf. De laatste had ik al eens gezien dus waarschijnlijk ook via dit forum.

Blijf je natuurlijk wel zitten met de definitie van de EBC waarde die gewoon uitgaat van 430 nm. Wil je die sec bepalen dan zul je, tegen beter weten in, ook bij deze golflengte moeten meten.

Het klopt met mijn experimentele waarnemingen dat de helling van kleurabsorptie voor een bepaalde kleur led als functie van de concentratie van het bier sterk wordt bepaald door de type mouten in het bier wat al impliceert dat de EBC 430 nm formule vooral is opgezet voor een bepaald type bier. Overall gezien waren de correlaties tussen absorptie van groen licht en concentratie het hoogste.

Heb je wel eens gekeken of je op basis van de procentuele moutsamenstelling (stel 1-5 EBC, 5-10 EBC, 10-50 EBC, 50-150 EBC, 150-400 EBC, >400 EBC) bepaalde ratio's ziet tussen de absorpties bij de verschillende golflengten? Op deze manier zou een meting van de absorpties bij 3 of 4 golflengten een indicatie kunnen krijgen van verhouding van moutverhoudingen. Mijn inschatting is wel dat je dan bij minstens zoveel golflengten moet meten als dat je moutklassen hebt.

Offline hansHalberstadt

  • Super lid
  • *****
  • Berichten: 10.651
  • Land: nl
  • meten is weten
Re: Colorimeter
« Reactie #15 Gepost op: 26-12-2013 14:59 u »
Heb je wel eens gekeken of je op basis van de procentuele moutsamenstelling (stel 1-5 EBC, 5-10 EBC, 10-50 EBC, 50-150 EBC, 150-400 EBC, >400 EBC) bepaalde ratio's ziet tussen de absorpties bij de verschillende golflengten? Op deze manier zou een meting van de absorpties bij 3 of 4 golflengten een indicatie kunnen krijgen van verhouding van moutverhoudingen. Mijn inschatting is wel dat je dan bij minstens zoveel golflengten moet meten als dat je moutklassen hebt.
Ja daar ben ik wel mee bezig geweest, maar ik kon toen niet meer beschikken over de spectrofotometer.
Mijn idee was dat het vooral gaat om het soort kleurstoffen die in de mout zitten, bv maillard of karamel producten. Voor black mout (Guinness) zie je wel dat de absorbtie anders is, dus dat zou kunnen komen door de specifieke soort kleurreactie die daar speelt veroorzaakt door het branden bij hoge temp.

Je zou dus moeten onderzoeken welke basiskleurstoffen er in mout zitten en dan kun je concluderen of je dat kunt gebruiken om de moutsamenstelling te achterhalen. ik vrees echter dat dat niet lukt omdat ik het gevoel heb dat er maar 2 belangrijke kleurstoffen een roil spelen zoals boven genoemd, en met een combinatie van 2 stoffen (2 spectra) kun je nooit meer dan een gebruikte verhouding van 2 gegeven mouten achterhalen vrees ik.
HansH

Tags: