盐分浓度测定装置以及盐分浓度测定方法

摘要

本发明提供一种盐分浓度测定装置以及盐分浓度测定方法，其能够简单而且自动地高精度地求出稀释倍率，由此能够高精度地测定盐分浓度。盐分浓度测定装置具有：测定样本的原液以及稀释液的可溶性固体量的可溶性固体量测定单元；根据原液以及稀释液的可溶性固体量计算稀释倍率的稀释倍率计算单元；测定稀释液的电导率的电导率测定单元；以及根据稀释倍率以及电导率计算原液的盐分浓度的盐分浓度计算单元。

说明书

技术领域

本发明涉及用于测定样本中的盐分浓度的装置以及方法，特别涉及能够 容易地稀释样本并且高精度地测定盐分浓度的装置及方法。

背景技术

作为用于测定样本中的盐分浓度的盐分计，公知根据盐分浓度和电导率 的线性关系把样本的电导率的测定值换算成盐分浓度的电导率式的盐分计(专 利文献1)。

但是，在盐分浓度高的样本中，因为盐分浓度和电导率不是线性关系， 所以不能使用电导率式的盐分计测定高浓度的盐分。另外，在样本中包含很多 钠离子以外的离子的情况下，由于这些离子电导率增加，在样本中包含很多氨 基酸或油等有机物的情况下，由于有机物向电极的附着电导率减小，无法正确 地求盐分浓度。

因此，在高浓度的样本以及包含各种离子或有机物的样本的情况下，进 行以下的方法：以预定的稀释倍率稀释样本的原液，然后测定稀释液的盐分浓 度，对该盐分浓度测定值乘以稀释倍率来求出原液的盐分浓度。但是，即使通 过稀释减低钠离子以外的离子或者有机物的影响，如果稀释倍率的精度低，则 存在无法正确地求出盐分浓度的问题。另外，为了提高稀释倍率的精度，必须 使用高精度的精密天平和高性能的分注器，存在需要熟练地进行这些操作的问 题。

专利文献1：日本特开2006-349450号公报

发明内容

本发明使为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种盐分浓度测 定装置以及盐分浓度测定方法，其能够简单而且自动地高精度地求出稀释倍 率，由此能够高精度地测定盐分浓度。

为了实现上述目的，本发明的盐分浓度测定装置具有：测定样本的原液 以及稀释液的可溶性固体量的可溶性固体量测定单元；根据原液以及稀释液的 可溶性固体量计算稀释液的稀释倍率的稀释倍率计算单元；测定稀释液的电导 率的电导率测定单元；和根据稀释倍率以及电导率计算原液的盐分浓度的盐分 浓度计算单元。

另外，本发明的盐分浓度测定方法包含：测定样本的原液的可溶性固体 量的步骤；稀释原液制作稀释液的步骤；测定稀释液的可溶性固体量的步骤； 根据原液以及稀释液的可溶性固体量计算稀释液的稀释倍率的步骤；测定稀释 液的电导率的步骤；和根据稀释倍率以及电导率计算原液的盐分浓度的步骤。

根据本发明，能够提供能够简单而且自动地高精度地求出稀释倍率，由 此能够高精度地测定盐分浓度的盐分浓度测定装置以及盐分浓度测定方法。

附图说明

图1是本发明的实施方式的盐分浓度测定装置的概要结构图。

图2关于各种样本表示Brix测定值和稀释浓度的关系。

图3关于各种样本表示稀释倍率和盐分浓度测定值的关系。

图4关于各种样本表示根据各种稀释倍率和稀释液的盐分浓度测定值求 得的原液的盐分浓度换算值和稀释倍率的关系。

图5是本发明的实施方式中的盐分浓度测定方法的流程图。

图6表示根据原液以及稀释液的Brix测定值的比计算稀释倍率的情况下 的原液盐分浓度换算值。

图7表示根据Brix值的比计算稀释倍率的情况下的稀释倍率的误差。

符号说明

10  盐分浓度测定装置

12  外壳

14  开口

16  样本载放面

18  棱镜

20  光源

22  光检测部

24  可溶性固体量计算部

26  第一电极

28  第二电极

34  电导率计算部

36  接口

38  处理电路

40  运算控制部

42  数据存储部

44  操作部

46  显示部

48  稀释倍率计算部

50  稀释倍率判定部

52  盐分浓度计算部

S   样本的原液

S’ 样本的稀释液

具体实施方式

参照图1，本发明的实施方式的盐分浓度测定装置10，在其外壳12上设 置开口14，在该开口14内设置用于载放样本的原液S以及稀释液S’的样本载 放面16。

盐分浓度测定装置10，包含测定样本的原液S以及稀释液S’的Brix值(％) 的单元，即棱镜18、光源20、光检测部22、以及可溶性固体量计算部24。众 所周知，Brix值(％)表示溶液中的可溶性固体的浓度。

棱镜18形成样本载放面16的至少一部分，以便形成与样本的原液S或 稀释液S’的边界面。光源20使光从棱镜18一侧入射到样本的原液S或稀释 液S’与棱镜18的边界面。光检测部22接收来自光源20的、在样本的原液S 或者稀释液S’与棱镜18的边界面反射的光。在光检测部22中，例如使用一 维图像传感器或者二维图像传感器等有多个受光元件的光电传感器。这些棱镜 18、光源20、光检测器22也可以与一般的折射仪中使用的棱镜、光源、以及 光检测器相同。

可溶性固体量计算部24根据光检测器22的输出，计算原液S以及稀释 液S’的Brix值。这里，把“稀释倍率”定义为样本稀释液的重量(g)除以该 稀释液中包含的样本原液的重量(g)得到的值。

盐分浓度测定装置10还包含测定稀释液S’的电导率的单元，即第一电极 26以及第二电极28和电导率计算部34。

第一电极26以及第二电极28以相互离开并与样本的稀释液S’接触的方 式设置在样本载放面16上。通过电源单元(未图示)，在第一电极26以及第 二电极28之间施加电压。通过电流电压检测单元(未图示)测定第一电极26 和第二电极28之间的电流以及电压。电导率计算部34根据检出的电流以及电 压，计算稀释液S’的电导率。

盐分浓度测定装置10包含经由接口36与光源20、光检测部22、第一电 极26、以及第二电极28连接的处理电路38。处理电路38包含运算控制部40、 数据存储部42、操作部44、以及显示部46。

运算控制部40，除了在前面叙述的可溶性固体量计算部24以及电导率计 算部34之外，还包含稀释倍率计算部48、稀释倍率判定部50、以及盐分浓度 计算部52。稀释倍率计算部48根据以下的考察，根据Brix值计算稀释倍率。

表1表示关于各种样本测定原液以及各种稀释浓度的稀释液的折射率， 把这些折射率换算成Brix值的结果。这里，把“稀释浓度(％)”定义为在100g 稀释液中包含的样本原液的重量(g)，稀释浓度(％)＝100/稀释倍率。一边 为了使稀释浓度成为5％、10％、15％、20％、25％、50％、75％而严格地测定 重量，一边对样本原液加入纯水来制成样本稀释液。

表1

  稀释浓度(％)   5   10   15   20   25   50   70   100   浓口酱油   1.88   3.70   5.60   7.40   9.20   18.10   26.64   35.10   淡口酱油   1.80   3.60   5.40   7.20   9.00   17.70   26.14   34.38   低盐酱油   1.60   3.12   4.70   6.30   7.88   15.60   23.00   30.30   大豆酱油   2.20   4.40   6.50   8.70   10.80   21.32   31.50   41.44   白酱油   2.10   4.30   6.40   8.56   10.68   21.10   31.30   41.38   甘露酱油   2.30   4.50   6.70   8.94   11.18   21.94   32.40   42.52   暴腌白菜   0.20   0.44   0.70   0.90   1.20   2.38   3.60   4.80   醋腌薤   1.50   3.14   4.72   6.32   7.90   15.80   23.70   31.60   酱油腌黄瓜   0.50   1.00   1.52   2.10   2.60   5.20   7.80   10.42   番茄酱   1.54   3.10   4.70   6.28   7.92   15.98   24.10   32.40   面卤   0.86   1.74   2.60   3.46   4.32   8.70   12.90   17.20   浓调味汁   1.68   3.50   5.30   7.14   8.92   18.14   27.74   37.58   中浓调味汁   1.50   3.10   4.70   6.36   8.02   16.12   24.30   32.56   烧肉作料汁   2.10   4.56   6.66   9.00   11.22   22.04   33.14   44.06   酱煮鱼   1.92   4.06   6.14   8.38   10.46   21.16   32.14   42.98

当参照把Brix测定值作为横轴、把稀释浓度作为纵轴使表1图表化的图 2时，可知Brix测定值随样本而不同，但是各样本的Brix测定值和稀释浓度 大体成线性关系。另外，从稀释浓度为0％时Brix测定值也为0，可以假定Brix 测定值和稀释浓度成比例关系。根据该假定，通过使原液的Brix测定值除以 稀释液的Brix测定值，可以与样本无关地计算稀释倍率。

再次参照图1，稀释倍率判定部50判定稀释倍率是否在适合盐分浓度测 定的范围内。适合盐分浓度测定的稀释倍率的范围，根据以下的考察来决定。

表2表示关于与表1相同的各种样本测定原液以及与表1相同的各种稀 释倍率的稀释液的电导率，根据这些电导率计算各原液以及稀释液的盐分浓度 的结果。和表1同样，一边为了使稀释浓度成为5％、10％、15％、20％、25％、 50％、75％而严格地测定重量，一边对样本原液加入纯水来制成样本稀释液、。

表2

  稀释浓度(％)   5   10   15   20   25   50   70   100   稀释倍率   20.00   10.00   6.67   5.00   4.00   2.00   1.33   1.00   浓口酱油   0.730   1.518   2.258   2.912   3.580   6.180   7.780   7.920   淡口酱油   0.820   1.694   2.490   3.200   4.000   7.040   8.800   9.120   低盐酱油   0.426   0.850   1.260   1.678   2.046   3.540   4.320   4.600   大豆酱油   0.784   1.596   2.326   3.000   3.700   6.140   7.200   6.620   白酱油   0.740   1.490   2.216   2.838   3.500   5.740   6.640   5.980   甘露酱油   0.718   1.420   2.108   2.710   3.240   5.400   6.120   5.560   暴腌白菜   0.108   0.216   0.340   0.438   0.540   1.104   1.728   2.206   醋腌薤   0.100   0.180   0.268   0.346   0.416   0.710   0.860   0.866   酱油腌黄瓜   0.120   0.250   0.370   0.480   0.590   1.190   1.764   2.210   番茄酱   0.140   0.280   0.400   0.500   0.614   1.054   1.286   1.316   面卤   0.180   0.360   0.522   0.690   0.870   1.706   2.358   2.870   浓调味汁   0.242   0.470   0.710   0.910   1.090   1.846   2.134   2.044   中浓调味汁   0.230   0.440   0.644   0.856   1.032   1.832   2.262   2.376   烧肉作料汁   0.340   0.650   0.936   1.176   1.428   2.142   2.134   1.616   酱煮鱼   0.338   0.660   0.960   1.240   1.514   2.396   2.462   2.132

当参照把稀释倍率作为横轴、把盐分浓度测定值作为纵轴使表2图表化 的图3时，表示稀释倍率和盐分浓度测定值的关系的曲线，在一部分样本(例 如烧肉作料汁、酱煮鱼)中，稀释倍率在二倍附近斜率变化大。另外，稀释倍 率越大盐分浓度应该越小，但是在一部分样本(例如大豆酱油、白酱油、甘露 酱油)中，稀释倍率为1.33倍的稀释液的盐分浓度测定值变得比原液的盐分 浓度测定值高。

图4是表示把稀释倍率作为横轴，通过对表2的盐分浓度测定值乘以稀 释倍率求出的原液的盐分浓度换算值的图表。可知使用稀释倍率5倍以下的稀 释液求出的原液的盐分浓度换算值显著小。这考虑是在样本中包含的盐分以外 的成分的影响。

另一方面，使用稀释倍率15～20倍的稀释液求出的原液的盐分浓度换算 值有的比使用稀释倍率是10倍的稀释液求得的原液的盐分浓度换算值小。这 考虑是由于过度稀释无法正确地测定电导率的缘故。

因此，用于高精度地测定盐分浓度的稀释倍率的适当范围，理想的是5～ 15倍。在图4中，因为在稀释倍率是8～12倍的范围，原液的盐分浓度换算 值大体一定，所以稀释倍率的适当范围更理想的是8～12倍。

再次参照图1，盐分浓度计算部52根据稀释液S’的电导率计算稀释液S’ 的盐分浓度，根据稀释液S’的盐分浓度和稀释倍率计算原液S的盐分浓度。

数据存储部42，预先存储各种计算式，而且暂时存储测定中的数据。更 详细说，数据存储部42预先存储临界角的计算式、折射率的计算式、从折射 率向Brix值的换算式、稀释倍率的计算式、电导率的计算式、以及盐分浓度 的计算式。

从折射率向Brix值的换算式，例如可以根据由ICUMSA(国际砂糖分析 法标准化委员会)决定的折射率和Brix值的关系式来生成。

稀释倍率的计算式，如上所述，理想的是原液的Brix值/稀释液的Brix 值。或者稀释倍率的计算式也可以是基于根据预先进行的测定结果的回归分析 求出的Brix值和稀释浓度的关系式的公式。该关系式，理想的是一次函数式 (y＝ax+b)，但是根据情况为了考虑非线性项还可以是二次函数式 (y＝ax²+bx+c)等。

操作部44，在测定原液S以及稀释液S’的Brix值时，以及在测定稀释液 S’的电导率时等由用户操作，向运算控制部40发送信号。

显示部46显示计算的原液S的盐分浓度，在稀释倍率不在适当范围内的 情况下，显示错误消息。

参照图5说明本发明的实施方式中的盐分浓度测定方法。

在步骤S101，测定表示原液S的可溶性固体量的Brix值。使样本的原液 S覆盖与棱镜18的边界面那样在样本载放面16上延伸。当用户操作操作部44 时，从运算控制部40向光源20发送信号，光源20点亮。来自光源20的光入 射到原液S和棱镜18的边界面(图1的箭头a)，根据原液S的折射率，光的 一部分在边界面反射，反射光由光检测部22接收(图1的箭头b)。

可溶性固体量计算部24使用在数据存储部42中预先存储的临界角的计 算式以及折射率的计算式，根据光检测部22的输出，求出从棱镜18向原液S 的临界角，根据临界角和已知的棱镜18的折射率，基于斯内尔定律求出原液 S的折射率。接着，使用在数据存储部42中预先存储的从折射率向Brix值的 换算式把原液S的折射率换算成Brix值。在数据存储部42中存储原液S的折 射率以及Brix值。

在步骤S103，生成样本的稀释液S’。可以在样本载放面16中，对在步 骤S101中使用的原液S加入纯水来制作稀释液S’。或者，也可以在别的容器 中稀释与步骤S101中使用的原液S相同的液体来制作稀释液S’。无论在哪一 种情况下都可以不使用特别的工具，另外不测定原液S以及在原液S中加入 的纯水的重量，简单地制作稀释液S’。

在步骤S105，测定稀释液S’的Brix值。与步骤S101相同，当用户操作 操作部44时光源20点亮，光检测部22接收在稀释液S’和棱镜18的边界面 反射的光。可溶性固体量计算部24使用在数据存储部42中预先存储的临界角 的计算式以及折射率的计算式，根据光检测部22的输出，求出从棱镜18向稀 释液S’的临界角，根据临界角和棱镜18的折射率求出稀释液S’的折射率。接 着，和步骤S101同样，使用在数据存储部42中预先存储的从折射率向Brix 值的换算式，把稀释液S’的折射率换算成Brix值。把稀释液S’的折射率以及 Brix值存储在数据存储部42中。

在步骤S107，计算从原液S向稀释液S’的稀释倍率。优选当在步骤S105 测定稀释液S’的Brix值时，稀释倍率计算部48自动地计算稀释倍率。稀释倍 率，使用在数据存储部42中预先存储的稀释倍率的计算式，根据原液S以及 稀释液S’的Brix值计算。优选通过原液S的Brix值除以稀释液S’的Brix值 来计算稀释倍率。

在步骤S109，判定稀释倍率是否在规定的适当范围内。如上所述，为使 用样本的稀释液测定样本的原液的盐分浓度，稀释倍率的适当范围理想的是 5～15倍，更理想的是8～12倍。

当通过稀释倍率判定部50判定稀释倍率不在适当范围内时，在步骤S111， 通过显示部46显示错误消息，返回步骤S103，进行稀释倍率的调整。

在稀释倍率不到预定的适当范围的情况下，运算控制部40使显示部46 显示表示稀释浓度过高的错误消息(例如“HHH”或者“High”等)，由此可 以通知用户需要在稀释液S’中再加入纯水来减低稀释浓度。

在稀释倍率超过预定的范围的情况下，运算控制部40使显示部46显示 表示稀释浓度过低的错误消息(例如“LLL”或者“Low”等)，由此可以通 知用户需要在稀释液S’中添加原液来增加稀释浓度。

另一方面，当通过稀释倍率判定部50判定稀释倍率在适当范围内时，通 过显示部46显示稀释倍率，并且把稀释倍率存储在数据存储部42中，前进到 步骤S113。

在步骤S113，测定稀释液S’的电导率。电导率的测定根据用户通过操作 部44进行指示而开始。但是，在步骤S109中判定为稀释倍率不在适当范围内 的情况下，即使用户进行指示也不开始电导率的测定。由此，可以防止由于盐 分浓度高的样本损坏电极。

在判定稀释倍率在适当范围内之后，当用户指示测定电导率时，在第一 电极26和第二电极28之间施加交流电压，测定第一电极26和第二电极28 之间的电流以及电压。电导率计算部34使用在数据存储部42中预先存储的电 导率的计算式，根据测定的电流以及电压计算稀释液S’的电导率。把计算出 的稀释液S’的电导率存储在数据存储部42中。

在步骤S115，计算稀释液S’的盐分浓度。盐分浓度计算部52使用在数 据存储部42中预先存储的盐分浓度的计算式，根据在步骤S113中计算出的稀 释液S’的电导率计算稀释液S’的盐分浓度。把计算出的稀释液S’的盐分浓度 存储在数据存储部42中。

在步骤S117，计算原液S的盐分浓度。盐分浓度计算部52从数据存储部 42中调出稀释倍率和稀释液S’的盐分浓度测定值，将它们相乘来计算原液S 的盐分浓度。把计算出的原液S的盐分浓度，通过显示部46显示，并且存储 在数据存储部42中。

在各步骤中在数据存储部42中存储的、原液S的折射率以及Brix值、稀 释液S’的折射率以及Brix值、稀释倍率、稀释液S’的电导率以及盐分浓度测 定值、原液S的盐分浓度换算值，也可以经由接口36传输到其他装置。

(实施例)

图6关于各种样本表示根据原液以及稀释液的Brix测定值的比，计算稀 释倍率时的原液的盐分浓度换算值。

更详细说，通过表1中的原液的Brix测定值除以该表1中的稀释浓度10％ 的稀释液的Brix测定值，来计算稀释倍率。接着，测定上述稀释浓度10％的 稀释液的电导率，计算该稀释液的盐分浓度测定值，对该盐分浓度测定值乘以 稀释倍率换算为原液的盐分浓度。

图6的实线表示作为原液与稀释液的Brix值的比计算稀释倍率时的原液 盐分浓度换算值，虚线表示通过现有的方法，即假定稀释浓度正确为10％把稀 释倍率设为10倍求出的原液盐分浓度换算值。如图所示，即使在作为Brix值 的比计算稀释倍率的情况下，也能够得到与严格地测定重量百分比来制作稀释 液的现有方法大体相等的盐分浓度。

图7是关于严格地测定重量百分比制作的稀释倍率10倍的稀释液，表示 在上述第一实施例中求出的稀释倍率的误差。作为原液和稀释液的Brix值的 比计算稀释倍率的实施例1中的稀释倍率为9.41～10.91倍。

另一方面，在以±0.2g的精度测定重量稀释为10倍时的实际的稀释倍率 为8.17～12.75。在以±0.1g的精度测定重量稀释为10倍时的实际的稀释倍率 为9.00～11.22。

如图所示，可知在作为Brix值的比计算稀释倍率的第一实施例中，能够 得到比通过±0.1g精度的重量测定制作稀释液时更高精度的稀释倍率。因此， 可知通过作为Brix值的比计算稀释倍率，与使用通过±0.1g精度的重量测定 制作的稀释液相比，能够精度更高地测定样本原液的盐分浓度。

根据上述盐分浓度测定装置以及盐分浓度测定方法，因为根据表示原液 以及稀释液的可溶性固体量的Brix值求出稀释倍率，所以不需要基于严格的 重量测定的稀释作业，能够容易地进行盐分浓度的测定。

因为能够判定稀释液的稀释倍率是否在预定范围内，所以能够容易地把 稀释倍率调整到适合盐分浓度测定的范围内，由此能够以更高的精度测定盐分 浓度。

通过把原液以及稀释液的Brix测定值的比作为稀释倍率，能够对于全部 样本同样地计算稀释倍率，所以能够使测定装置以及测定方法更简单。

以上说明了本发明的实施方式的盐分浓度测定装置以及盐分浓度测定方 法，但是本发明不限于此。例如盐分浓度测定装置的各部的结构可以置换为具 有同样功能的任意的结构。