Brix-Refractometer

ความเข้มข้นของสารละลาย

Refractometer

Refractometer เป็นเครื่องมือวัดที่ใช้อย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมอาหาร มีประโยชน์ในการใช้วัดค่าความเข้มข้นของสารละลาย เช่น

  • ปริมาณความหวาน ในน้ำคั้นจากผลไม้สด น้ำเชื่อม เครื่องดื่ม เช่น ค่าที่ได้มีหน่วยเป็น องศาบริกซ์ (เปอร์เซ็นต์น้ำหนักต่อน้ำหนัก)
  • การใช้ refractometer วัดน้ำคั้นจากผัก ผลไม้ หรือน้ำผลไม้ เป็นการวัดค่า total soluble solids หรือปริมาณของแข็งที่ละลายได้ทั้งหมด มีหน่วยเป็นเปอร์เซ็นต์ (เปอร์เซ็นต์น้ำหนักต่อปริมาตร)  เพราะในน้ำผลไม้ ประกอบด้วยน้ำตาลชนิดต่างๆ ซึ่งละลายได้ในน้ำ เช่น กลูโคส (glucose) ฟรักโทส (fructose) ซูโครส (sucrose) นอกจากน้ำตาแล้ว ในน้ำผลไม้ยังมีกรดอินทรีย์ ที่ละลายในน้ำได้ดี เช่น กรดซิตริก (citric acid) กรดมาลิก (malic acid) กรดทาร์ทาริก (tartaric acid) กรดแอมิโน และวิตามินซี ซึ่งค่าที่วัดได้ เป็นค่ารวมของความเข้มข้นน้ำตาลทุกชนิด และกรดอินทรีย์ที่ละลายได้ในน้ำผลไม้นั้น
  • ปริมาณเกลือ มีชื่อรียกว่า Salinity Refractometer มีหน่วยเป็น ความเข้มข้น ppt (part per thousond, ถ้าต้องการค่าเป็น เปอร์เซ็นต์ ให้เอาค่า ptt/10) หรือ ความถ่วงจำเพาะของสารละลายเกลือ ใช้เตรียมน้ำเกลือในอาหารหมักเกลือ (salinity test) วัดความเข้มข้นของเกลือ(salinity test) ในซีอิ้ว น้ำปลา ปูเค็ม
  • ปริมาณแอลกอฮอล์ ในเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ (alcoholic beverage) มีหน่วยเป็น Alcohol by Volume หรือ % ABV
  • ความหนาแน่นของของเหลว (liquid density) และ ความถ่วงจำเพาะของสารละลาย

หลักการทำงานของ Refractometers

 

Refractrometer ถูกประดิษฐ์ขึ้นมาโดย Dr. Ernst Abbe นักวิทยาศาสตร์ เยอรมัน/ออสเตรีย ในต้นศตวรรษที่ 20 โดยการทำงานของ refractometer เป็นการวัด ดัชนีหักเหของแสง (refractive index) เมื่อเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางหนึ่งสู่อีกตัวกลางหนึ่ง เช่น จากอากาศสู่น้ำ จากน้ำสู่คริสตัล (crystal) ทำให้ มุม ความเร็ว (velocity, v) ของแสงแตกต่างกัน

สารละลายที่มีความเข้มข้นแตกต่างกันเมื่อแสงส่องผ่านจะเกิดการหักเห และให้ค่าดัชนีหักเหของแสงต่างกันซึ่งจากความสัมพันธ์ดังกล่าว จึงนำมาประยุกต์ใช้วัดค่าความเข้มข้นของสารละลายได้

 

การวัดค่าดัชนีหักเหของแสง (refractive index) สามารถทำได้ 2 ระบบ คือ

  • วัดด้วยการส่องผ่านของแสง (transparent system)
  • วัดด้วยการสะท้อนของแสง (reflection system)
ประเภทของ Refractometer ที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร
Hand-held refractometer
Hand held refractometer เป็น refractometer ที่มีขนาดกะทัดรัด น้ำหนักเบา พกพาได้ ใช้งานง่าย สะดวก รวดเร็ว การทำงานของ hand held refractometer อาศัยหลักการหักเหของแสงใช้วัดความเข้มข้นของสารละลาย

วิธีการวัดค่า ทำได้โดยการหยดสารละลายที่ต้องการทราบค่าบนแผ่นปริซิม ปิดด้วยแผ่นปิด แล้วส่องมองผ่านช่องในที่มีแสง จะมองเห็นเป็นแถบสี ที่อ่านค่าตัวเลขได้ ตามสเกล ที่เครื่องกำหนดไว้ เช่น เป็นเปอร์เซ็นต์ความเข้มข้น ความเข้มข้นของน้ำตาล น้ำเชื่อม น้ำผลไม้ ที่วัดได้ มีหน่วยเป็น องศาบริกซ์ ( Brix) หรือ อาจเป็นค่าความหนาแน่นของเหลว หรือทั้งสองอย่าง

  • ก่อนและหลังการใช้ hand refractometer ควรทำความสะอาดแผ่นปริซึม ซึ่งเป็นบริเวณที่ใช้หยดสารละลายตัวอย่าง ด้วยกระดาษเช็ดเลนส์ ฝุ่นละออง คราบสกปรกบนแผ่นปริซึม มีผลต่อความถูกต้องของค่าที่อ่านได้
  • สารละลายที่หยดไม่ควรมีฟองอากาศปน ซึ่งอาจจะมีผลต่อค่าที่อ่านได้
  • ค่าที่อ่านได้เป็นค่าที่สัมพันธ์กับความเข้มข้นที่อุณหภูมิที่ระบุไว้ในเครื่องคือ 20 องศาเซลเซียส

Refractometer ใช้ทำอะไร และมันทำงานอย่างไร?

รีแฟคโตมิเตอร์

หลักการทำงานง่ายๆ ของอุปกรณ์ Brix meter คือ ใช้การหักเหของแสงจากปริซึมเพื่ออ่านค่าในสเกล ซึ่งค่าการหักเหของแสงจะแปรเปลี่ยนไปตามปริมาณน้ำตาลที่อยู่ในของเหลวตัวอย่างที่ใช้วัดค่า

Refractometer จึงเป็นเครื่องวัดที่กล่าวได้ว่าช่วยให้ ผู้ผลิตเบียร์, ไวน์, หรือ น้ำผักผลไม้ สามารถทราบถึงค่าความหวานที่มีอยู่ในวัตถุดิบก่อนที่จะถูกนำมาผลิต ซึ่งค่าความหวานนี้จะแสดงค่าในรูปของ % Brix (ปริมาณน้ำตาลในของเหลวตัวอย่าง เทียบกับน้ำกลั่นบริสุทธิ์) ทั้งนี้ค่าตัวเลขที่แสดงในรูป Brix นั้นสามารถใช้เทียบเท่าได้เป็นค่าตัวเลขเดียวกับในรูปแบบของ Balling หรือ Plato อีกด้วย อย่างไรก็ตามการจะแปลงค่าความหวาน “Brix” ให้อยู่ในรูปของค่าความถ่วงจำเพาะ “Specific Gravity” หรือย่อๆ ว่า SG ที่ซึ่งรู้จักกันในวงการของผู้ผลิตเบียร์นั้น ต้องใช้กฎที่เรียกว่า “กฎการคูณ 4” โดยการนำค่าที่อ่านได้ในรูปของ Brix มาคูณด้วย 4 ก็จะได้เป็นค่าโดยประมาณสำหรับ SG (1.0xx) เช่น ถ้าอ่านค่า Brix ได้ 9 ฉะนั้นค่า SG = 1.036

“กฎการคูณ 4” เป็นการแปลงค่า Brix แบบหยาบๆ ซึ่งที่ค่า Brix สูงๆ ค่า SG ที่แท้จริงจะมีค่ามากกว่าที่ได้จากการคำนวณด้วยกฎการคูณ 4 เล็กน้อย ทั้งนี้ได้มีการจัดทำตารางแปลงค่าจาก Brix เป็น SG ที่ถูกต้องแน่นอนไว้ ดังนี้

BRIX SPECIFIC GRAVITY
1 1.004
2 1.008
3 1.012
4 1.016
5 1.020
6 1.024
7 1.028
8 1.032
9 1.036
10 1.040
11 1.044
12 1.049
13 1.053
14 1.057
15 1.061
16 1.065
17 1.070
18 1.074
19 1.079
20 1.083
21 1.088
22 1.092
23 1.097
24 1.101
25 1.106
26 1.111
27 1.115
28 1.120
29 1.125
30 1.129
31 1.134
32 1.139
Facebooktwittergoogle_plusredditpinterestlinkedinmail

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *