Colorimétrie sur liquides incolores ou légèrement colorés
APHA, Gardner & Lovibond®
La qualité des huiles et solutions aqueuses fait quasi toujours l’objet d’une appréciation visuelle spontanée par une évaluation de la couleur. Pas étonnant que la couleur soit donc régulièrement testée comme un paramètre obligatoire dans le cadre d’un QC.
Ce paramètre peut être quantifié à l’aide de différentes échelles de couleur. APHA, Gardner ou Lovibond®, par exemple, sont encore utilisés régulièrement comme critère d’un jaunissement typique de matières premières.
Échelles de couleur
Les 3 échelles de couleur sont présentées brièvement ci-dessous :
Couleur APHA/Pt-Co ou Hazen
Au XIXe siècle, les huiles et l’eau contaminée étaient déjà comparées avec des dilutions spécifiques d’une solution de platine-cobalt (Pt-Co) pour apprécier la qualité de leur couleur.
En 1892, Allen Hazen a défini cette échelle de couleur pour l’« American Public Health Association » (APHA). C’est la raison pour laquelle cette échelle est connue sous trois noms différents, à savoir APHA, Pt-Co ou Hazen.
L’échelle va de zéro pour l’eau distillée à 500 pour une solution concentrée jaune ambre foncé qui correspond à des eaux usées très polluées. Le score intermédiaire est présenté à l’aide d’une série de dilutions de cette solution de référence.
La description complète de cette méthode figure dans la norme ASTM1209. Cette échelle de couleur est principalement appliquée dans le domaine de la chimie, du pétrole, des plastiques et de la pharmacie.
Échelle RYBN Lovibond®
L’échelle Lovibond® est basée sur une série de 84 standards de verre coloré de différentes densités optiques des couleurs magenta (rouge), jaune, bleu et neutre avec une gradation de désaturé à entièrement saturé. Les trois couleurs primaires et les filtres neutres sont combinés jusqu’à ce qu’ils correspondent à la couleur de l’échantillon. Le résultat est un jeu de standards de verre (unités RYBN).
Cette méthode est décrite dans la norme ISO 15305. Ses champs d’application se situent principalement dans la détermination de la couleur des huiles, des graisses, des substances chimiques et des sirops. Dans de nombreuses applications, seules les valeurs Lov-R et Lov-Y sont examinées. Dans ce cas aussi, la valeur zéro correspond à un échantillon incolore.
Échelle de couleur Gardner
Cette échelle de couleur, qui compte seulement 18 unités, a été développée à l’origine en 1920 pour décrire la couleur d’huiles, de vernis, d’acides gras et de solutions de résine. Ces liquides sont en général de couleur jaune verdâtre ou rougeâtre moyennement saturé sous forme brute. La couleur de ces produits s’intensifie en général à chaque étape du traitement.
Les couleurs Gardner jaune clair (1 à 8) sont basées sur une solution d’hexachloroplatinate de potassium, les numéros 9 à 18 sur le chlorure de fer, le chlorure de cobalt et l’acide chlorhydrique. La formulation exacte est décrite dans la norme ASTM, D1544/DIN 4630. Le standard zéro (0) Gardner est l’eau distillée.
Type de mesure
Étant donné que les échantillons sont des liquides transparents, les trois échelles de couleur sont mesurées dans des cellules ou flacons de transmission. Les substances semi-solides, comme les cires ou la vaseline, sont mesurées à l’état fondu.
L’instrument adéquat
L’HunterLab Vista est l’instrument idéal pour mesurer les échelles de couleur citées. C’est un spectrophotomètre avec une géométrie diffuse/0˚. Facile d’emploi et parfait pour mesurer les liquides et échantillons solides transparents ou semi-transparents en transmission, cet instrument permet d’analyser différents chemins optiques jusqu’à 50 mm. Le résultat de la mesure peut être exprimé dans une échelle de couleur ou un indice tel qu’APHA, Gardner et Lovibond®.
Exemple pratique
Mesure de la couleur Lovibond® d’une solution jaunâtre avec l’HunterLab Vista.
Une cuvette de 10 mm est utilisée pour la mesure. Dans le « Tableau des données de couleur », les valeurs Lovibond® et L* a* b* sont sélectionnées. L’indice Lovibond® est calculé et rapporté au chemin optique habituel de 5,25 pouces = 133 mm. De cette manière, vous pouvez donc utiliser des cuvettes de 10 mm standards simples et bon marché, limiter le volume utilisé de l’échantillon et afficher quand même la couleur souhaitée au chemin optique de 133 mm éventuellement souhaité.
En fonction de la quantité disponible et de la nature des échantillons, vous choisissez une cellule de transmission avec un chemin optique donné. L’indice correspondant doit alors être sélectionné dans le logiciel. Par exemple, l’indice APHA 10 mm pour une cellule de transmission avec un chemin optique de 10 mm.
Standardisation de Vista
La standardisation de Vista en mode Total Transmittance (TTRAN) est effectuée automatiquement. Pendant cet étalonnage, une cellule de transmission ou un flacon ID en verre avec de l’eau distillée sont positionnés dans le compartiment de transmission pour régler 100 % de transmission comme valeur zéro (0) de l’échelle.
Dans le strict respect des prescriptions, l’eau distillée est toujours utilisée pour la standardisation de l’appareil dans ces échelles de couleur, que l’échantillon contienne de l’eau comme solvant ou que d’autres solvants, comme le benzène ou l’huile, soient utilisés. Naturellement, une cellule de transmission qui a le même chemin optique et est composée du même matériau que pour la mesure de l’échantillon doit être utilisée pour la standardisation. C’est une bonne pratique pour vous convaincre de temps en temps d’utiliser une mesure correcte par des standards et d’exécuter ainsi une Performance Qualification (PQ) de l’instrument.
Conclusion
Les échelles de couleur APHA, Gardner ou Lovibond® conviennent pour les liquides presque incolores avec une légère décoloration jaune-rouge ou verte, liée au degré de contamination et à la qualité du processus de production.
Les échelles de couleur sont définies par un matériel de référence physique et des séries de dilution. La mesure effectuée avec un spectrophotomètre élimine l’aspect humain dans la méthode visuelle et permet par ailleurs une détection jusqu’à une échelle inférieure avec une précision et une reproductibilité supérieures. L’HunterLab Vista, facile à utiliser, convient parfaitement pour la mesure de la couleur APHA, Gardner ou Lovibond®.
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