【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、醸造酒などの各種アルコール飲料などにある、エタノールを始めとするアルコール類の溶液中のアルコール濃度の測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エキス分などを含む溶液中のアルコール濃度の測定方法として、７０℃〜１１５℃に加熱された恒温槽内で未知濃度のアルコールを有する溶液を一定量、恒温槽内の蒸発皿やろ紙に滴下させて蒸発させ、そのときの恒温槽内雰囲気のアルコール濃度を接触燃焼式ガスセンサなどで計測して、その未知のアルコール濃度を測定する方法が知られている。
ここでこのような方法の１例について、モデル図を用いて説明する。
【０００３】
図６において符号１’が恒温槽、１ａ’はそのヒータ、１ｂ’は恒温槽内部の温度センサでありヒータ１ａ’とともに恒温槽の内部温度を一定に保っている。また、内部雰囲気はファン１ｃ’により一様に保たれている。
【０００４】
恒温槽１’内部の網棚１ｄ’に載置された蒸発皿の上に置かれた濾紙２’に、恒温槽１’に設けられた導入孔１ｅ’からシリンジ３’の針３ａを通じて一定量の被測定溶液が導入されて、この恒温槽１’内部の温度により速やかに蒸発し、雰囲気中には被測定溶液中のアルコール濃度に対応した濃度のアルコール蒸気が存在するようになる。
【０００５】
このアルコール蒸気濃度を例えば接触燃焼式センサ４’により計測し、その値を元に被測定溶液中のアルコール濃度が算出される。
このような測定を繰り返すためには、恒温槽１’の扉、あるいは、換気口を開けて、内部のアルコール蒸気を含んだ雰囲気を換気によって交換する必要がある。
【０００６】
しかしながら、この換気の際、内部の温度が低下し、そのため測定に必要な温度に復帰するために長時間必要となる。
このため、恒温槽の内部温度が下がらない程度に扉あるいは換気口を開けて手早く換気するのが実状である。
【０００７】
このときの繰り返し測定のタイムチャートを図７に示す。それぞれの計測において、所定の温度となった恒温槽にサンプル（未知濃度のアルコールを有する被測定溶液）を導入し、一定時間後に高温槽雰囲気中のアルコール濃度を測定した後、槽内の温度が大幅に低下しない程度に扉を開けて換気を行う。このときの槽内温度は扉を開けた直後は若干低下するものの、扉の開度が低いため、その後ヒータの働きで所定の温度に復帰し、槽内の換気が充分に行われた頃を見計らい、扉を閉め、再度サンプルを導入する。
しかしながら、この場合、換気が充分ではなく、そのために測定値が不正確となる場合があり、問題となっていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来の問題点を改善する、すなわち、迅速で正確な繰り返し測定が可能な溶液中のアルコール濃度の測定方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の溶液中のアルコール濃度の測定方法は上記課題を解決するため、請求項１に記載の通り、所定温度に加熱された恒温槽内で未知濃度のアルコールを有する溶液を一定量蒸発させ、そのときの恒温槽内雰囲気のアルコール濃度を前記未知のアルコール濃度を検知するために計測した後、該恒温槽内を換気し、次いで、同様の動作を繰り返して別の溶液のアルコール濃度を測定する溶液中のアルコール濃度の測定方法において、換気工程を通して恒温槽内雰囲気温度を前記計測時の所定温度に保ちながら、換気工程開始と同時に恒温槽壁面を前記計測時の所定温度より高い温度に昇温するヒートアップ処理を行う溶液中のアルコール濃度の測定方法である。
【００１０】
さらに、請求項２に記載のように上記ヒートアップ処理時の恒温槽内壁の温度が計測時の恒温槽の温度より１０℃以上高いことにより、より確実に前の測定の影響を減少させることができ、請求項３に記載のように上記ヒートアップ処理時の恒温槽内壁の温度が計測時の恒温槽の温度より２０℃以上高くとすることで、さらに影響を小さくすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明において、換気工程を通して恒温槽内雰囲気温度を前記計測時の所定温度に保つ必要がある。そのためには、ヒートアップ時の恒温槽壁面の加熱だけで熱量が不足する場合には換気工程中に恒温槽内に供給される空気を予め加熱する、あるいは、恒温槽内部に別途ヒータを設置するなどの加熱手段を適宜設ける。
【００１２】
なお、換気工程での恒温槽内雰囲気温度は計測時の所定温度に保つ必要があるが、必ずしも厳密に保たれる必要はなく、換気工程が終了した後の計測時にその所定温度になれば良いので、計測時の所定温度に対して±３℃、好ましくは±１℃の範囲であればよい。
【００１３】
本発明では換気工程開始と同時に恒温槽壁面を前記計測時の所定温度より高い温度に昇温するヒートアップ処理を行う必要がある。これにより壁面に吸着され、あるいはその付近に対流しているガス成分が脱着され、換気により速やかに恒温槽外へ排出される。なおヒートアップ処理の温度は予め検討して必要な温度と電力量との関係を調べておき、ヒートアップ処理時にその電力を恒温槽壁面を加温するヒータに供給して対応することが可能で、恒温槽壁面に温度センサを設置する必要は必ずしもない。
【００１４】
ヒートアップ処理は換気工程開始と同時におこなうことが必要である。なお、厳密に同時ではなく実質同時であればよいが、例えば換気工程の途中の１／３以降に行ってもその後の換気が充分に行われないおそれがある。
ヒートアップ処理は通常２０秒以上行う。２分を越えて行うのは実際的ではない。
【００１５】
本発明において、換気開始と同時にヒートアップ処理を行うことにより、恒温槽内壁に吸着されたアルコール類が恒温槽外に排出されるため、効果的に換気を行うことができる。また、換気工程を通して恒温槽内雰囲気温度を前記計測時の所定温度に保つことにより、上記換気効果を高めることができると共に、換気工程後迅速に測定を行うことができる。
【００１６】
なお、換気工程の終了は予め定めた最適換気工程時間によって行っても良いが、恒温槽内雰囲気のアルコール濃度を恒温槽に設けられた接触燃焼式ガスセンサで計測して、所定の濃度（あるいは非検出）となったときに終了するようにしてもよい。
【００１７】
ここで、本発明で用いる恒温槽の例について、モデル的に図１に示した。
図１において符号１が恒温槽、１ａはそのヒータ、１ｂは恒温槽内部の温度センサでありヒータ１ａとともに恒温槽の内部温度を一定に保っている。また、内部雰囲気はファン１ｃにより一様に保たれている。
【００１８】
恒温槽１内部の網棚１ｄに載置された蒸発皿の上に置かれた濾紙２に、恒温槽１に設けられた導入孔１ｅからシリンジを用いて一定量の被測定溶液が導入可能となっている。
【００１９】
溶液は、この恒温槽１内部の温度により速やかに蒸発し、雰囲気中には被測定溶液中のアルコール濃度に対応した濃度のアルコール蒸気が存在するようになる。
【００２０】
このアルコール蒸気濃度を接触燃焼式センサ４により計測し、その値を元に被測定溶液中のアルコール濃度が算出される。
【００２１】
なお、温度センサ１ｂはヒータ１ａとは設定温度を変更できるオンオフ制御式のコントローラ（図示しない）に接続されているが、温度センサ１ｂとを切り替えて使用するための切り替えスイッチ（図示しない）が設けられていて、これらスイッチ及びコントローラの設定温度は測定者によってヒートアップ処理開始時及び終了時に容易に切り替えることができるようになっている。
【００２２】
また、換気時に、恒温槽１に導入される空気を加熱するための加熱用ヒータとファン（図示しない）とが準備されている。なお、このヒータは恒温槽１内の温度を感知するセンサと連動して、恒温槽１内の温度に応じて温度が制御された気流が恒温槽１に導入されるようになっていても良い。
このような恒温槽１を用いて繰り返し測定を行ったときのタイムチャートを図２に示す。
【００２３】
それぞれの計測において、所定の温度となった恒温槽にサンプルを導入し、一定時間後に恒温槽雰囲気中のアルコール濃度を測定した後、扉を開けて換気を行う。このとき扉の隙間から内部に、充分にヒータで加熱された空気をファンで供給しているために、恒温槽雰囲気は所定の温度（±１℃以内）に保たれている。
【００２４】
また、上記換気開始と同時にヒートアップ処理を開始し、一定時間後ヒートアップ処理を終了する。
このヒートアップ処理により、従来であると内壁に吸着されていたアルコールが、あるいは、内壁付近に滞留していたアルコール蒸気が完全に放出され、迅速かつ充分な換気が可能となる。充分な換気が終了した後、扉を閉める。扉を閉めた直前から恒温槽雰囲気は所定の温度（±１℃以内）に保たれているために直ちに測定が可能となっている。
【００２５】
なお、本発明の溶液中のアルコール濃度の測定方法の具体的な用途としては醸造酒の工程管理であるが、この分野における許容誤差としては２０％以下のアルコール水溶液に対して、±０．２％である。
【００２６】
【実施例】
以下に本発明の溶液中のアルコール濃度の測定方法について具体的に説明する。
用いた恒温槽は、モデル的に図１に示したものである。その内部の大きさが縦：１２０ｍｍ、横１２０ｍｍ、高さ１００ｍｍで、内壁はステンレスからなるものである。
【００２７】
被測定溶液の導入量は６０μｌとし、測定時の槽内温度を７０℃に設定し、溶液導入後１分後の内部雰囲気中のアルコールを接触燃焼式センサにて計測し、その後直ちに扉をわずかにあけ、そこから内部にヒータにより７０℃に保たれた空気をファンにより導入して換気するとともに、ヒートアップ処理を開始して内壁温度を計測時の温度±１℃以内に保つ。ヒートアップ処理を３０秒間行った後、さらに２１０秒間上記換気を行った。換気が終了した後扉を閉めて、槽内温度が７０℃に復帰しているのを確認して次の測定を開始した。
【００２８】
［繰り返し測定時の精度］
アルコール（エタノール）濃度が３ｗｔ％、１５ｗｔ％或いは２５ｗｔ％の水溶液を用いて、それぞれ５回の繰り返し測定を、ヒートアップ処理温度を８０℃として行った。
【００２９】
それぞれの繰り返し測定時の精度の変化を図３に示した。また、同様に、ただし、ヒートアップ処理を行わずに、繰り返し測定を行ったときの精度の変化を図４に示す。
図３より、ヒートアップ処理により、繰り返し測定を行ったときの精度が安定し、０．２％以内となることが判る。
これに対して図４では、繰り返し回数の増加と共に誤差が拡大し、０．２％以上となる場合があることが判る。
【００３０】
［ヒートアップ温度の影響］
アルコール濃度が１５ｗｔ％の溶液を用いて、ヒートアップ処理の温度（図中「壁面ヒートアップ温度」）の影響を調べた。結果を図５に示す。
図５より、ヒートアップ処理温度が、測定時の恒温槽温度より１０℃以上高い範囲で、測定誤差が充分に小さくなることが判る。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の溶液中のアルコール濃度の測定方法は、迅速に繰り返し測定を行っても充分に精度の高い優れた溶液中のアルコール濃度の測定方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いる恒温槽を示すモデル図である。
【図２】本発明に係る繰り返し測定の一例のタイムチャートである。
【図３】ヒートアップ処理を行ったときの繰り返し測定時の測定精度の変化を示す図である。
【図４】ヒートアップ処理を行わないときの繰り返し測定時の測定精度の変化を示す図である。
【図５】ヒートアップ処理温度と測定誤差の関係を調べた結果を示す図である。
【図６】従来技術で用いる恒温槽を示すモデル図である。
【図７】従来技術に係る繰り返し測定の一例のタイムチャートである。
【符号の説明】
１ 恒温槽
１ａ ヒータ
１ｂ 恒温槽内部の温度センサ
１ｃ ファン
１ｄ 網棚
１ｅ 導入孔
２ 濾紙
３ シリンジ
３ａ 針
４ 接触燃焼式センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for measuring the concentration of alcohol in a solution of alcohols such as ethanol in various alcoholic beverages such as brewed sake.
[0002]
[Prior art]
As a method for measuring the alcohol concentration in a solution containing an extract or the like, a certain amount of a solution having an unknown concentration of alcohol in a constant temperature bath heated to 70 ° C to 115 ° C is dropped on an evaporating dish or filter paper in the constant temperature bath. There is known a method of measuring the alcohol concentration in the atmosphere in a thermostat at that time by a contact combustion type gas sensor or the like, and measuring the unknown alcohol concentration.
Here, an example of such a method will be described using a model diagram.
[0003]
In FIG. 6, reference numeral 1 'denotes a constant temperature bath, 1a' denotes a heater thereof, and 1b 'denotes a temperature sensor inside the constant temperature bath. The temperature sensor together with the heater 1a' keeps the internal temperature of the constant temperature bath constant. The internal atmosphere is kept uniform by the fan 1c '.
[0004]
A certain amount of filter paper 2 'placed on an evaporating dish placed on a net shelf 1d' in the thermostat 1 'is introduced through a needle 3a of a syringe 3' from an inlet 1e 'provided in the thermostat 1'. When the solution to be measured is introduced, it evaporates quickly due to the temperature inside the thermostatic bath 1 ', and an alcohol vapor having a concentration corresponding to the alcohol concentration in the solution to be measured is present in the atmosphere.
[0005]
The alcohol vapor concentration is measured by, for example, the contact combustion sensor 4 ', and the alcohol concentration in the solution to be measured is calculated based on the measured value.
In order to repeat such measurement, it is necessary to open the door of the thermostat 1 'or the ventilation opening, and exchange the atmosphere containing alcohol vapor inside by ventilation.
[0006]
However, during this ventilation, the internal temperature decreases, and it takes a long time to return to the temperature required for measurement.
For this reason, the reality is that the door or the ventilation opening is opened and the ventilation is quickly performed to such an extent that the internal temperature of the thermostat does not drop.
[0007]
FIG. 7 shows a time chart of the repeated measurement at this time. In each measurement, a sample (solution to be measured having an unknown concentration of alcohol) was introduced into a thermostat at a predetermined temperature, and after a certain period of time, the alcohol concentration in the high-temperature bath atmosphere was measured. Open the door and ventilate to the extent that it does not drop significantly. At this time, the temperature in the tank is slightly lowered immediately after the door is opened, but since the opening degree of the door is low, the temperature returns to a predetermined temperature by the action of the heater after that, and when the inside of the tank is sufficiently ventilated. At a good time, close the door and re-introduce the sample.
However, in this case, the ventilation is not sufficient, and the measurement value may be inaccurate, which has been a problem.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to improve the conventional problems described above, that is, to provide a method for measuring the alcohol concentration in a solution, which enables quick and accurate repeated measurement.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The method for measuring the concentration of alcohol in a solution according to the present invention solves the above-mentioned problem by evaporating a certain amount of a solution having an unknown concentration of alcohol in a thermostat heated to a predetermined temperature, as described in claim 1, After measuring the alcohol concentration of the atmosphere in the thermostat at that time to detect the unknown alcohol concentration, ventilate the thermostat, and then repeat the same operation to measure the alcohol concentration of another solution. In the method for measuring the concentration of alcohol in a solution, the temperature of the wall of the thermostat is raised to a temperature higher than the predetermined temperature at the time of the start of the ventilation process, while maintaining the ambient temperature in the thermostat at the predetermined temperature at the time of the measurement, throughout the ventilation process. This is a method for measuring the alcohol concentration in a solution for performing a heat-up treatment.
[0010]
Furthermore, as described in claim 2, the temperature of the inner wall of the thermostat at the time of the heat-up treatment is higher than the temperature of the thermostat at the time of measurement by 10 ° C. or more, so that the influence of the previous measurement can be more reliably reduced. The effect can be further reduced by setting the temperature of the inner wall of the constant temperature bath at the time of the heat-up process to be higher than the temperature of the constant temperature bath at the time of measurement by 20 ° C. or more as described in claim 3.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the present invention, it is necessary to maintain the atmospheric temperature in the thermostat at the predetermined temperature at the time of the measurement through the ventilation process. For this purpose, if the amount of heat is insufficient only by heating the wall of the thermostat at the time of heating up, the air supplied into the thermostat during the ventilation process is pre-heated, or a separate heater is installed inside the thermostat. A heating means such as a heater is appropriately provided.
[0012]
The ambient temperature in the constant temperature bath in the ventilation step needs to be kept at a predetermined temperature at the time of measurement, but it is not always necessary to keep it strictly, and it is sufficient that the predetermined temperature is reached at the time of measurement after the ventilation step is completed. Therefore, the temperature may be within a range of ± 3 ° C., preferably ± 1 ° C. with respect to a predetermined temperature at the time of measurement.
[0013]
In the present invention, it is necessary to perform a heat-up process for raising the temperature of the thermostat wall surface to a temperature higher than the predetermined temperature at the time of the measurement at the same time as the start of the ventilation process. As a result, gas components adsorbed on the wall surface or convectively flowing in the vicinity thereof are desorbed and quickly discharged out of the thermostat by ventilation. The temperature of the heat-up process can be examined in advance to determine the relationship between the required temperature and the amount of power, and the power can be supplied to the heater that heats the wall of the thermostatic chamber during the heat-up process. However, it is not always necessary to install a temperature sensor on the wall of the thermostat.
[0014]
The heat-up process needs to be performed at the same time as the start of the ventilation process. In addition, it is sufficient that they are not exactly at the same time but substantially at the same time.
The heat-up process is usually performed for 20 seconds or more. Performing over two minutes is not practical.
[0015]
In the present invention, by performing the heat-up treatment at the same time as the start of ventilation, the alcohol adsorbed on the inner wall of the thermostat is discharged to the outside of the thermostat, so that the ventilation can be performed effectively. In addition, by maintaining the ambient temperature in the thermostat at the predetermined temperature at the time of the measurement through the ventilation step, the ventilation effect can be enhanced, and the measurement can be performed promptly after the ventilation step.
[0016]
The end of the ventilation process may be performed according to a predetermined optimal ventilation process time. However, the alcohol concentration in the atmosphere in the constant temperature bath is measured by a contact combustion type gas sensor provided in the constant temperature bath, and the predetermined concentration (or non- (Detection) may be ended.
[0017]
Here, an example of the thermostat used in the present invention is modeled in FIG.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a constant temperature bath, 1a denotes a heater thereof, and 1b denotes a temperature sensor inside the constant temperature bath. The temperature sensor together with the heater 1a keeps the internal temperature of the constant temperature bath constant. The internal atmosphere is kept uniform by the fan 1c.
[0018]
Using a syringe, a certain amount of the solution to be measured can be introduced into the filter paper 2 placed on the evaporating dish placed on the net shelf 1d inside the constant temperature bath 1 through the introduction hole 1e provided in the constant temperature bath 1. ing.
[0019]
The solution evaporates quickly due to the temperature inside the thermostat 1, and alcohol vapor having a concentration corresponding to the alcohol concentration in the solution to be measured is present in the atmosphere.
[0020]
The alcohol vapor concentration is measured by the contact combustion sensor 4 and the alcohol concentration in the solution to be measured is calculated based on the measured value.
[0021]
The temperature sensor 1b is connected to an on / off control type controller (not shown) capable of changing a set temperature with the heater 1a. However, a switch (not shown) for switching and using the temperature sensor 1b is provided. The set temperatures of these switches and the controller can be easily switched by the operator at the start and end of the heat-up process.
[0022]
In addition, a heater and a fan (not shown) for heating the air introduced into the thermostat 1 during ventilation are prepared. The heater may be linked to a sensor that senses the temperature in the thermostat 1, and an airflow whose temperature is controlled in accordance with the temperature in the thermostat 1 may be introduced into the thermostat 1. .
FIG. 2 shows a time chart when the measurement is repeatedly performed using such a thermostat 1.
[0023]
In each measurement, a sample is introduced into a thermostat at a predetermined temperature, and after a certain period of time, the alcohol concentration in the thermostat atmosphere is measured, and then the door is opened to perform ventilation. At this time, since the air sufficiently heated by the heater is supplied to the inside from the gap of the door by the fan, the constant temperature bath atmosphere is maintained at a predetermined temperature (within ± 1 ° C.).
[0024]
Further, the heat-up process is started at the same time as the start of the ventilation, and the heat-up process is ended after a predetermined time.
By this heat-up treatment, the alcohol adsorbed on the inner wall in the related art or the alcohol vapor staying in the vicinity of the inner wall is completely discharged, and quick and sufficient ventilation can be performed. After sufficient ventilation, close the door. Immediately before the door is closed, the temperature in the thermostatic chamber is maintained at a predetermined temperature (within ± 1 ° C.), so that measurement can be performed immediately.
[0025]
A specific application of the method for measuring the alcohol concentration in a solution according to the present invention is process control of brewing liquor, and the allowable error in this field is ± 0.2% for an aqueous alcohol solution of 20% or less. %.
[0026]
【Example】
Hereinafter, the method for measuring the alcohol concentration in the solution of the present invention will be specifically described.
The thermostat used was modeled as shown in FIG. The inside size is 120 mm in length, 120 mm in width and 100 mm in height, and the inner wall is made of stainless steel.
[0027]
The amount of the solution to be measured was set to 60 μl, the temperature in the tank at the time of measurement was set to 70 ° C., and the alcohol in the internal atmosphere one minute after the solution was introduced was measured with a contact combustion sensor. Then, the air kept at 70 ° C. by a heater is introduced into the inside from the fan and ventilated, and a heat-up process is started to keep the inner wall temperature within ± 1 ° C. at the time of measurement. After performing the heat-up treatment for 30 seconds, the above ventilation was further performed for 210 seconds. After the ventilation was completed, the door was closed, and after confirming that the temperature in the bath had returned to 70 ° C., the next measurement was started.
[0028]
[Accuracy during repeated measurement]
Using an aqueous solution having an alcohol (ethanol) concentration of 3 wt%, 15 wt%, or 25 wt%, the measurement was repeated five times, and the heat-up processing temperature was set to 80 ° C.
[0029]
FIG. 3 shows a change in accuracy at the time of each repeated measurement. Similarly, FIG. 4 shows a change in accuracy when the measurement is repeatedly performed without performing the heat-up process.
From FIG. 3, it can be seen that the accuracy at the time of repeating the measurement is stabilized by the heat-up treatment and is within 0.2%.
On the other hand, in FIG. 4, it can be seen that the error increases with an increase in the number of repetitions, and may be 0.2% or more.
[0030]
[Effect of heat-up temperature]
Using a solution having an alcohol concentration of 15 wt%, the effect of the temperature of the heat-up treatment (“wall surface heat-up temperature” in the figure) was examined. FIG. 5 shows the results.
FIG. 5 shows that the measurement error is sufficiently reduced in the range where the temperature of the heat-up treatment is higher than the temperature of the thermostatic chamber at the time of measurement by 10 ° C. or more.
[0031]
【The invention's effect】
The method for measuring the concentration of alcohol in a solution according to the present invention is an excellent method for measuring the concentration of alcohol in a solution that is sufficiently accurate even when repeated measurements are performed quickly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a model diagram showing a thermostat used in the present invention.
FIG. 2 is a time chart of an example of a repeated measurement according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a change in measurement accuracy during repeated measurement when a heat-up process is performed.
FIG. 4 is a diagram showing a change in measurement accuracy at the time of repeated measurement when a heat-up process is not performed.
FIG. 5 is a diagram showing a result of examining a relationship between a heat-up processing temperature and a measurement error.
FIG. 6 is a model diagram showing a thermostat used in the conventional technique.
FIG. 7 is a time chart of an example of repeated measurement according to the related art.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 constant temperature bath 1a heater 1b temperature sensor inside constant temperature bath 1c fan 1d net shelf 1e introduction hole 2 filter paper 3 syringe 3a needle 4 contact combustion type sensor
