Par définition, le terme turbidité désigne la baisse de la transparence d’un liquide occasionnée par la présence de matières non dissoutes. Le point central de l’analyse de turbidité est donc de surveiller la clarté d’un liquide et d'évaluer son apparence visuelle.
Analyse de turbidité
Aspects généraux
L'analyse de la turbidité fournit des informations sur la performance des processus de filtration, mais est également utilisée pour garantir la qualité des produits dans une variété d'industries. La turbidité, également appelée brume, n'est pas une entité physique bien définie comme la température ou la densité d'un liquide, mais est toujours exprimée par rapport à une norme bien définie. La brume n'a rien à voir avec la couleur. Le jus montré sur le côté gauche de la photographie est trouble, le jus à droite est clair, mais les deux sont jaunes : la couleur est la même, la turbidité est différente.
Figure 1 : À gauche : jus trouble. À droite : jus clair. Les deux sont jaunes.
Exemples de différentes turbidités
La turbidité et la couleur partagent la même unité dans l'industrie de la bière (EBC) mais leurs significations sont encore différentes. L'image à droite met en évidence la différence entre la couleur de la bière, la bière avec une faible turbidité et la bière avec une forte turbidité. De gauche à droite :
- bière sombre, mais claire avec une turbidité d'environ 6 EBC
- bière lager claire avec une turbidité d'environ 5 EBC
- bière de blé trouble avec une turbidité d'environ 60 EBC
Figure 2 : De gauche à droite : bière de couleur foncée, bière à faible turbidité, bière à haute turbidité.
Méthodes historiques et à la pointe de la technologie
Dans le passé, une simple mesure de turbidité était effectuée en plaçant une échelle avec des lettres de tailles différentes derrière une cuvette d'échantillon. La plus petite lettre qui pouvait encore être lue était une mesure de la turbidité de l'échantillon.
Il n'est pas nécessaire de mentionner que ce test n'était pas extrêmement précis car il était soumis à l'impression subjective de l'opérateur.
Aujourd'hui, les instruments analytiques déterminent la turbidité avec précision et de manière répétable. Des turbidimètres à la pointe de la technologie mesurent la diffusion de la lumière à trois angles à partir desquels la turbidité est dérivée.
Figure 3 : Dans le passé, une échelle avec des lettres était placée derrière l'échantillon afin que l'opérateur puisse déterminer la brume.
Longueur d'onde, mesure de la température et évaluation des signaux
La mesure de la turbidité est une méthode d'analyse optique, qui détecte l'intensité de la lumière diffusée émise par une source lumineuse. L'intensité de la lumière diffusée est détectée par des photodétecteurs positionnés à des angles spécifiques autour de la cellule de mesure.
Le résultat de turbidité rapporté pour une substance dépend fortement de la méthode utilisée pour le déterminer. Les méthodes de détermination de la turbidité dans un liquide diffèrent souvent en raison des paramètres suivants :
Longueur d'onde de la source lumineuse
La longueur d'onde de la lumière, émise par la source lumineuse incorporée, est un paramètre significatif qui influence la turbidité rapportée. La longueur d'onde utilisée est spécifiée par la norme à laquelle la mesure doit se conformer. Alors qu'une source lumineuse émettant de la lumière à 650 nm est courante pour l'analyse des boissons, d'autres longueurs d'onde sont utilisées en fonction de l'application qu'elles servent.
Température de mesure
La turbidité dépend largement de la température. En général, la turbidité augmente avec la diminution de la température. Selon l'échantillon et ses ingrédients, cet effet peut changer.
L'analyse des spiritueux tels que le whisky est appropriée comme exemple pratique : À basse température, les acides gras et leurs esters contenus dans les spiritueux précipitent partiellement, formant un brouillard car ils sont moins solubles à des températures plus basses. Cette occurrence indésirable est appelée "brume de refroidissement" et doit être évitée car les consommateurs préfèrent une boisson refroidie qui est claire.
En raison de cet effet, l'analyse de la turbidité des échantillons à basse température est courante.
Évaluation des signaux
Figure 4 : La méthode du ratio
La diffusion de la lumière qui est mesurée pour dériver une valeur de turbidité dépend fortement de la taille des particules dans l'échantillon à mesurer.
- La lumière diffusée à 90° est utilisée pour détecter la présence de petites particules.
- 25° (diffusion avant) est utilisé pour détecter de grandes particules.
- La transmission à 0° est utilisée pour compenser la couleur de l'échantillon.
L'évaluation des données est souvent effectuée avec la méthode du ratio éprouvée et fiable qui utilise tous les angles évalués comme base pour le calcul de la turbidité de l'échantillon. L'utilisation de l'analyse de ces trois angles dans une méthode de mesure permet la détermination de la turbidité qui prend en compte des particules de toute taille, indépendamment de la couleur de l'échantillon.
