การใช้ผงโครไมต์ในสีขวดเบียร์ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับธาตุโครเมียม (โดยปกติจะอยู่ในรูปของโครเมียมไตรออกไซด์ (Cr₂O₃) หรือไดโครเมต) ซึ่งทำให้แก้วมีสีเขียวที่โดดเด่น ต่อไปนี้คือคำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับหลักการและกระบวนการใช้งาน:
1. เอฟเฟกต์สีของโครเมียม
แหล่งกำเนิดสีเขียว: เมื่อโครเมียมมีอยู่ในแก้วในรูปโครเมียมสามวาเลนต์ (Cr³⁺) มันจะดูดซับแสงที่มีความยาวคลื่นเฉพาะ (เช่น สีม่วงแดง) และสะท้อนแสงสีเขียว ทำให้เกิดสีเขียวมรกตแบบคลาสสิก (มักพบในขวดเบียร์)
การควบคุมสถานะวาเลนซ์: ในระหว่างกระบวนการหลอมแก้ว สถานะวาเลนซ์ของโครเมียม (Cr³⁺ หรือ Cr⁶⁺) จะได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิและสภาวะรีดอกซ์ เมื่อ Cr³⁺ เสถียร จะเกิดสีเขียว ในขณะที่ Cr⁶⁺ (ซึ่งเป็นพิษสูง) ต้องหลีกเลี่ยง ซึ่งจำเป็นต้องมีบรรยากาศรีดิวซ์ที่ควบคุมได้ในระหว่างกระบวนการ
2. การแปรรูปและการเติมผงโครไมต์
รูปแบบวัตถุดิบ: ผงโครไมต์ต้องได้รับการทำให้บริสุทธิ์และผ่านการบำบัดทางเคมีเพื่อเปลี่ยนเป็นสารประกอบที่เหมาะสำหรับสูตรแก้ว (เช่น Cr₂O₃ หรือโครไมต์ FeCr₂O₄)
อัตราส่วนของสูตร: ในการผลิตแก้ว โดยทั่วไปจะเติมผงโครไมต์ในอัตรา 0.1% ถึง 2% (ปรับตามความลึกของสี) และผสมกับวัตถุดิบอื่นๆ (ทรายควอตซ์ โซดาแอช หินปูน ฯลฯ)
กระบวนการหลอม: ในเตาเผาที่มีอุณหภูมิสูง (ประมาณ 1,500°C) สารประกอบโครเมียมจะทำปฏิกิริยากับส่วนประกอบอื่นๆ และกระจายอย่างสม่ำเสมอในแก้วหลอม ทำให้เกิดสีเขียวที่เสถียร
3. คุณสมบัติเฉพาะของสีเขียวของขวดเบียร์
ความต้องการแบบดั้งเดิม: ในยุคแรก ผงแร่โครเมียมถูกนำมาใช้เป็นหลักเนื่องจากมีราคาถูกและสีเขียวของผงมีคุณสมบัติในการป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลตได้อย่างมีประสิทธิภาพ ปกป้องเบียร์จากการเสื่อมสภาพจากแสง (ในปัจจุบัน สีผสมอื่นๆ เช่น สีน้ำเงินโคบอลต์และสีเขียวโครเมียม ก็ถูกนำมาใช้ในส่วนผสมด้วยเช่นกัน)
การปกป้องสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัย: โครเมียมเฮกซะวาเลนต์ (Cr⁶⁺) เป็นพิษ ดังนั้นกระบวนการสมัยใหม่จึงจำเป็นต้องมีการควบคุมอุณหภูมิที่เข้มงวดและการเติมตัวแทนรีดิวซ์ (เช่น คาร์บอนหรือซัลเฟต) เพื่อให้แน่ใจว่าโครเมียมอยู่ในรูปแบบ Cr⁺ ที่ไม่เป็นพิษ
4. การทดแทนและการปรับให้เหมาะสม
ของสีอื่นๆ: ขณะนี้สามารถผสมออกไซด์ของเหล็ก (Fe₂O₃) และกำมะถัน (S) เพื่อสร้างสีเหลืองอำพัน หรือผสมโคบอลต์ (Co) และโครเมียมเพื่อสร้างสีเขียวที่เข้มข้นขึ้นได้
การรีไซเคิล: เศษแก้ว (คลิงเกอร์) จากขวดเบียร์สีเขียวสามารถนำมาหลอมใหม่ได้ ซึ่งจะช่วยลดการใช้ผงโครไมต์ใหม่
สรุป: แร่โครเมียมให้ไอออนโครเมียม (Cr⁺) ทำให้แก้วมีสีเขียวคลาสสิก การใช้งานต้องอาศัยกระบวนการหลอมที่อุณหภูมิสูงและสถานะวาเลนซ์ที่ควบคุมได้ แม้ว่าข้อกำหนดด้านการปกป้องสิ่งแวดล้อมจะกระตุ้นให้เกิดทางเลือกอื่น แต่สารแต่งสีที่มีส่วนผสมของโครเมียมก็ยังคงถูกนำมาใช้ในขวดเบียร์บางประเภท
