国際砂糖目盛
SI 外の単位 · 量：偏光面の回転角による蔗糖の含有率
砂糖の溶液は光の偏光面を回すことができ、その回転は溶けた蔗糖の量に比例する。ゆえに管を通して光を当て、検光子を何度回さねばならなかったかを見れば足りる。この発見はビオのもので、一八一五年になされた。商いがこれに飛びついたのは、光学がいかなる浮ひょうにも答えられぬ問いに答えるからである。すなわち、シロップの中にまさしく蔗糖がどれだけあるのか、溶けた物一般ではなく。
ここから、同じ試料を密度で測るブリックス度との美しい対が生まれる。ブリックスは溶けているものをすべて見る — 蔗糖、転化糖、塩類、色素を。これに対し偏光はほとんど蔗糖にだけ応える。ゆえに二つの数の差こそ、買い手が代を払いたがらぬ混ぜ物である。この二つの数の比を工場では純度と呼び、荷の値を決めるのは甘さそのものではなく、まさしくそれである。
01 · 定義
国際砂糖目盛の百度は正常秤取に与えられている。純蔗糖 26.000 グラムを溶かして百ミリリットルに満たし、二十摂氏度のもと二百ミリメートルの管を通して光を当てる。この試料はナトリウムの黄線で照らせば偏光面を 34.626 度回し、目盛の全体はこの角を百と取って百等分したものにほかならない。
偏光を回す能力を旋光性と呼び、それは蔗糖の分子が自らの鏡像と重ならないことに依っている。回転は濃度にも、溶液中を進む道のりの長さにも比例し、その比例係数を比旋光度という。蔗糖ではプラス六十六・五であり、プラスは右への回転、すなわち光線に向かって見る観測者にとって時計回りを意味する。
ただし但し書きは、いかなる取り決めによる目盛とも同じだけある。比旋光度は波長に依るので、記号には文字 D が立っている — ナトリウムの黄線である。もっとも今日の糖度計は水銀の緑線で照らし、そこでは百度に既に 40.777 度の回転が対応する。温度にも、試料そのものの濃度にも依るため、ICUMSA の表は補正を別に掲げ、管は恒温槽に保たれる。
別の細かな点として、器械が数えるのは蔗糖ではなく、溶液の中にあるものすべての回転の総和である。混ざり物が光学的に不活性であるうちは読みは正直だが、蔗糖がブドウ糖と果糖に分解するや回転は下がり、符号すら変える。果糖が左に回す力が、ブドウ糖が右に回す力より大きいからである。この現象を転化と呼び、二度の測定の差から蔗糖を求める方法の全体がその上に築かれている。
つまみは試料に総じてどれだけ溶けているかを定め、押しボタンはそこに溶けているのが何かを選ぶ。浮ひょうと屈折計はすべてを一律に数えてブリックス度を与え、旋光計はほとんど蔗糖にだけ応えて砂糖目盛の度を与える。ゆえに二本の帯のあいだの隔たりこそ、誰も代を払わぬ非糖分である。
蔗糖が損なわれずにあるうちは、回転はその量とともに右へ増す。だが壊れれば、一つの物質から二つが生じ、反対の向きに回す。ブドウ糖は右に五十三、果糖は左に九十二。ゆえに和は負に落ちる。まさにこの符号の変わり目のゆえに現象は転化と名づけられ、その前後の回転の差の上にクレルジェ法が築かれている。
02 · 換算
器械が示した値を入れてください
光学の内では換算は正確である。目盛の一度とは、角を定数で割ったものにほかならないからである。近似が始まるのは、光学から質量へ移るところ。濃度は角からグラム毎ミリリットルで得られるが、質量百分率は溶液の密度を要し、それは表から取る。
管の長さは票の細かな設定で変えられる。通例は二百ミリメートルだが、色の濃いシロップには百を、きわめて薄い溶液には四百を取る。
この目盛を実際に守っているのは石英の検定板である。蔗糖は原器に向かない。水を引き、濁り、ひとりでにゆっくり転化するからである。石英は自らの構造の力で光を回し、しかも年を経ても変わらぬ。ゆえに糖度計は砂糖ではなく、同じ目盛の度で証明された板によって検定される。
| 値 | 注記 | ||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · 桁の並び
比旋光度：左と右04 · 測定器
砂糖は何で測るか
器械の造りは巧みである。角を直に測る代わりに、石英くさびの逆向きの回転で溶液の回転を打ち消し、視野が一様になるまでくさびを動かす。目盛はそのとき砂糖目盛の度で直に刻まれており、ゆえに扱う者は計算する要も、表を引く要もない。
化学者の汎用の器械。目盛は正直に角度で刻まれ、光源はまさにあの D 線を持つナトリウムランプである。これで砂糖に限らずあらゆる旋光性物質の回転を測るので、比旋光度の表の値はすべてまさにこの器械で得られている。
隣の目盛の器械。一方はプリズムの面で光線の屈折を捉え、他方はただ既知の体積を量るだけで、いずれもブリックス度、すなわち溶けているものすべての総和を与える。これらなくしては偏光は分母のない数にとどまる。荷の純度は一方の読みの他方に対する比として算えられるからである。
それぞれの糖を別々に数える唯一の器械。試料を柱で分け、蔗糖・ブドウ糖・果糖それぞれの峰を得る。争いのある荷や実験室の仲裁では、まさにこれが信じられる。偏光が商いに残るのは、一分で答えを出し、試薬も柱も要さぬからである。
05 · 表記の規則
回転の符号はその大きさより重い
目盛の度は大文字のラテン文字を続けて書き、値は空きで隔てる。比旋光度では符号が欠かせない。それなしには面がどちらへ回るか分からぬからである。記号には波長と温度も示す。文字 D はナトリウムの黄線を、上付きは二十摂氏度を受け持つ。砂糖目盛の度は、純溶液についてさえブリックス度と等号で結んではならない。数は一致しうるが、測っているものが違う。
二つめの書き方は符号を落としており、それなしには量が意味の半ばを失う。蔗糖と果糖の違いは、数よりもむしろ向きにある。三つめは偏光と密度のあいだに等号を置くが、数の一致は純蔗糖でのみありうることで、何も証さない。四つめは「砂糖」と一般に言うが、旋光計が見るのは蔗糖だけであり、転化糖は逆の符号で数える、すなわち差し引くのである。
06 · 隣り合う単位
最も近い縁者はブリックス度 — 同じ試料を密度で読むもの — と、同じ造りでビールの麦汁のためのプラトー度である。どちらの目盛も「総じてどれだけ溶けているか」に答え、砂糖目盛は「そのうちどれだけが蔗糖か」に答える。ゆえに工場では常に両者を並べて置く。
蔗糖だけ
すべての乾物
荷の純度
Simetrium の 要覧のうち 隣に並ぶのは Brix 度 と Plato 度, 比重計の各目盛 °Bé / °Tw / °API、そこでは同じ密度が石油業の読み方で読まれる、 アルコール度数、発酵ののち砂糖が行き着く先、および kg/m³ で表した密度 これら目盛すべての共通の礎として。
07 · 歴史の部
光の回転から荷の値まで
ジャン＝バティスト・ビオは、偏光面を回すのが結晶だけでなく溶液もであること、そして回転の大きさが濃度とともに増すことを見いだした。当時、化学の説明はなかったが、光学が試料を壊さずに物質の内を覗けると即座に明らかになり、これは理論そのものより重いことと判った。
カール・ヴェンツケは、器械を角度ではなく直に砂糖の百分率で刻むことを思いつき、ある定まった秤取の回転を百と取った。以後、扱う者は計算も光学の知識も要さなくなった。運送状に書き写せる数を読むだけであり、砂糖工場は初めて真の測定器械を手にした。
クレルジェは、蔗糖の分解に伴う符号の変わり目が妨げではなく道具であると悟った。試料を転化の前と後で測れば、回転の差は蔗糖だけに依り、溶液の他のすべては打ち消し合う。二重偏光の方法は、工場の濁ったシロップについてさえ、読みを一挙に信頼できるものにした。
各国の目盛は幾世紀にもわたり四桁目で分かれていたが、国際砂糖分析統一法委員会がそれらを一つにまとめ、百を正常秤取と水銀の緑線に結びつけた。以来、粗糖の先物契約はこの度で書かれ、十分の一度の割増しはロンドンでもサンパウロでも同じ意味を持つ。
砂糖目盛を守るのは石英であって、砂糖ではない
かような目盛の原器は蔗糖そのものであるべきと思われようが、その役にはまるで向かない。蔗糖は空気から水を引き、わずかな混ざり物で濁り、ひとりでに分解し、その溶液は数えるほどの日しか生きぬ。石英は逆に自らの構造の力で偏光面を回し、年を経ても変わらず、秤取もフラスコも要さぬ。ゆえに糖度計は、同じ目盛の度で証明された石英板によって検定される。
すると、砂糖の名を負い砂糖の商いのために案じられた量が、鉱物に、波長に、管の形に結びついていることになる。砂糖そのものはこの鎖の末尾にしか現れぬ。器械が試料を見るときである。まさにこの仕組みが、これを自然の定数ではなく取り決めによる目盛にしている。ここで再現されるのは砂糖ではなく器械どうしの一致であり、ゆえに ICUMSA が書き改めるのは自然ではなく手順である。
カタログ · 測定単位
それぞれの量に一つの要覧
SI 基本単位が七つ、固有の名を持つ組立単位が二十二、そして技術も暦も成り立たない体系外の量。