เครื่องวัดความหวาน (Brix Refractometer) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้วัดประเมินปริมาณความหวาน (น้ำตาล) ในหน่วยบริกซ์ % Brix ซึ่งเป็นหน่วยที่ได้รับการยอมรับในอุตสาหกรรม และอาชีพต่างๆ หนึ่งในการใช้งานโดยทั่วไปคือในอุตสาหกรรมอาหาร และเครื่องดื่ม และใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมไวน์ และเบียร์เพื่อติดตามการหมัก
การวัดค่า Brix (หรือ Brix scale) เป็นการใช้งานที่รู้จักกันดีในอุตสาหกรรมอาหาร และเครื่องดื่ม และอื่นๆ พูดอย่างเคร่งครัดการวัด Brix จะกำหนดปริมาณซูโครสบริสุทธิ์ในน้ำ หรือสารละลาย
ความหมายของบริกซ์
1 องศาบริกซ์ (° Bx) = 1g ของซูโครส/สารละลาย 100 กรัม
ในทางปฏิบัติมาตราส่วน Brix ใช้ในการวัดปริมาณน้ำตาลในสารต่างๆ เช่นน้ำอัดลมน้ำผลไม้ และมะเขือเทศเข้มข้น ในหน้านี้คุณจะได้รับความรู้ที่จำเป็นเกี่ยวกับ Brix และเครื่องวัดอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องที่ใช้ในการตรวจวัดปริมาณน้ำตาล
เครื่องวัดความหวานคืออะไร
เครื่องวัดความหวานจะวัดค่าดัชนีการหักเหของแสง ซึ่งจะวัดปริมาณน้ำตาลของสารละลายผ่านการหักเหของแสง ทำงานคล้ายกับไฮโดรมิเตอร์ แต่ใช้งานได้สะดวกกว่ามาก เครื่องวัดให้ผลการวัดค่าเป็นเปอร์เซ็นบริกซ์ (%Brix) และค่าความถ่วงจำเพาะ
การวัดบริกซ์สามารถทำได้โดยวัดดัชนีหักเห และความหนาแน่น เมื่อวัดปริมาณซูโครสในน้ำบริสุทธิ์เทคนิคจะให้ผลลัพธ์เช่นเดียวกัน อย่างไรก็ตามสำหรับตัวอย่างอื่นๆ จะได้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับเครื่องมือ (เทคนิค) ที่ใช้ มาตราส่วนบริกซ์ Brix เป็นมาตราส่วนยอดนิยมที่ได้มาจากดัชนีหักเหของสารละลายที่ 20 องศาเซลเซียส (68 ฟาเรนไฮต์) เดิมถูกสร้างขึ้นโดยการกำหนดเปอร์เซ็นต์ของน้ำตาลซูโครส (โดยน้ำหนัก) ที่ละลายในสารละลายซูโครส และน้ำ
กล่าวอีกนัยหนึ่งการละลายซูโครส 10 กรัมในน้ำบริสุทธิ์ 90 กรัมจะทำให้ได้สารละลายบริกซ์ 10% วิธีการที่เรียบง่ายนี้ถูกนำมาใช้ตั้งแต่ศตวรรษที่ 19 เพื่อกำหนดความเข้มข้นของของเหลวต่างๆ ได้อย่างรวดเร็ว และแม่นยำ บริกซ์ยังทำหน้าที่เป็นรากฐานในการสร้าง และใช้เครื่องชั่งมาตรฐานจำนวนมากที่ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ยาเครื่องสำอางยานยนต์ และ R & D
หนึ่งในการใช้ Brix ที่พบบ่อยที่สุดในปัจจุบันคือการกำหนดของแข็งที่ละลายในน้ำ (ระดับน้ำตาล) ในผลิตผลสด มีความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างค่า Brix ของพืชกับรสชาติความหนาแน่นทางโภชนาการ และคุณภาพโดยรวม บริกซ์ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการแปรรูปอาหาร และเครื่องดื่ม การเปลี่ยน Brix แม้เพียงเล็กน้อยก็สามารถสร้างความแตกต่างอย่างมากระหว่างแบทช์ ดังนั้นจึงใช้เครื่องวัดการหักเหของแสงที่มีความแม่นยำสูง เพื่อรักษาความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์ในห้องปฏิบัติการควบคุมคุณภาพ
ข้อดีของเครื่องวัดการหักเหของแสงคือรุ่นส่วนใหญ่ มีฟังก์ชั่นการชดเชยอุณหภูมิอัตโนมัติ ดังนั้นจึงสามารถนำตัวอย่างจากกาต้มน้ำบด หรือต้มได้โดยตรง ประโยชน์ประการที่สองคือต้องการเพียงตัวอย่างขนาดเล็กมากเท่านั้น ของเหลวสองสามหยดให้การอ่านที่แม่นยำ สิ่งนี้มีประโยชน์มากในระหว่างการต้มเบียร์ หรือในระหว่างการหมักเมื่อนำหลายตัวอย่างต้องใช้เวลานาน และทำให้สิ้นเปลืองเบียร์มากขึ้น
หลักการทำงานของเครื่องวัด
เมื่อแสงเข้าสู่ของเหลวจะเปลี่ยนทิศทาง สิ่งนี้เรียกว่าการหักเหของแสง เครื่องวัดการหักเหของแสงจะวัดองศาที่แสงเปลี่ยนทิศทาง เรียกว่ามุมหักเห เครื่องวัดการหักเหของแสงจะนำมุมการหักเห และสัมพันธ์กับค่าดัชนีหักเห (nD) ที่กำหนดขึ้น เมื่อใช้ค่าเหล่านี้คุณสามารถกำหนดความเข้มข้นของสารละลายได้ ตัวอย่างเช่น สารละลายมีดัชนีการหักเหของแสงที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับความเข้มข้นในน้ำ ค่า Brix เชื่อมโยงกับดัชนีการหักเหของแสง (nD)
ปริซึมในเครื่องวัดการหักเหของแสงมีดัชนีหักเหมากกว่าสารละลาย การวัดจะถูกอ่าน ณ จุดที่ปริซึม และสารละลายบรรจบกัน ด้วยสารละลายที่มีความเข้มข้นต่ำ ดัชนีการหักเหของแสงของปริซึมจะมากกว่าตัวอย่างมาก ทำให้เกิดมุมการหักเหของแสงขนาดใหญ่
เครื่องวัดการหักเหของแสงส่วนใหญ่จะวัดตัวอย่างใน Brix ซึ่งเป็นมาตราส่วนที่ใช้ในการวัดความถ่วงจำเพาะโดยผู้ผลิตไวน์เป็นหลัก บางคนยังใช้มาตราส่วนดัชนีหักเห (RI) ทั้งดัชนี Brix และ RI จำเป็นต้องแปลงเป็นค่าความถ่วงจำเพาะมาตรฐาน หรือสเกลเพลโตโดยใช้สูตรเนื่องจากสาโทไม่มีคุณสมบัติสะท้อนแสง เช่น เดียวกับน้ำน้ำตาลธรรมดา
ชนิดของเครื่องวัด
การออกแบบหลักของเครื่องวัดบริกซ์ มีสองแบบได้แก่ อุปกรณ์ออปติคอล หรือดิจิตอล แม้ว่าทั้งสองประเภทจะทำงานโดยใช้หลักการเดียวกัน แต่ก็ทำงานแตกต่างกันเล็กน้อย เครื่องวัดการหักเหของแสงแต่ละประเภทยังแบ่งย่อยออกเป็นกลุ่มย่อย มีเครื่องวัดการหักเหของแสงแบบ Brix เฉพาะ (เช่นสำหรับไวน์ หรือแยม หรือเยลลี่) เครื่องวัดการหักเหของแสงแบบ Full Brix และเครื่องวัดการหักเหของแสง Brix แบบ จำกัด
เครื่องวัดแบบออปติคอล
อุปกรณ์ง่ายๆ เหล่านี้ไม่จำเป็นต้องใช้พลังงานจากภายนอกในการทำงาน คุณสามารถอ่านค่าบริกซ์ Brix ได้โดยการเติมสารละลายตัวอย่างลงในปริซึมของเครื่องวัด และปิดฝา จากนั้นคุณถืออุปกรณ์ในแนวตั้งฉากกับแหล่งกำเนิดแสงเพื่อมองผ่านเลนส์ และดูสเกลภายใน การอ่านค่า Brix คือการที่พื้นที่สว่าง และส่วนมืดมาบรรจบกันบนดังรูป แสดงการวัดด้วยแสงที่เกิดขึ้น
เครื่องวัดแบบดิจิตอล
ในทำนองเดียวกันกับเครื่องวัดแบบออปติคอลคุณทำการวัด Brix โดยใช้เครื่องวัดการหักเหของแสงแบบดิจิตอลโดยหยดตัวอย่าง หรือสารละลายไว้ในหลุม หรือภาชนะของเครื่องวัดก่อน จากนั้นเครื่องวัดการหักเหของแสงแบบดิจิทัลจะผลิตแสง LED ของตัวเอง และส่งผ่านตัวอย่าง อุปกรณ์จะกำหนดค่าการหักเหที่เกิดขึ้นเป็นค่าตัวเลขตามมาตราส่วนบริกซ์ Brix และแสดงสิ่งนี้บนหน้าจอ LCD ทั้งหมดนี้ภายในเวลาไม่กี่วินาที
วิธีใช้เครื่องวัดบริกซ์แบบออปติคอล
- วางของเหลวตัวอย่างหลายหยดลงบนปริซึม
- ปิด และปิดฝาเพื่อให้สารตัวอย่างแนบกับปริซึม
- มองผ่านเลนส์ตาในขณะที่ชี้เครื่องวัดการหักเหของแสงไปที่แหล่งกำเนิดแสงโดยตรง
- ค่าบริกซ์ที่ได้จะเป็นพื้นที่สว่าง และส่วนที่เป็นสีฟ้าตัดกันดังรูป
วิธีใช้เครื่องวัดบริกซ์แบบดิจิตอล
- หยดตัวอย่างของเหลวลงบนปริซึม
- ปิดฝาเครื่อง (สำหรับรุ่นที่มีฝา บางรุ่นออกแบบมาไม่มีฝาปิด)
- กดปุ่มอ่านค่าความหวาน
- ค่าความหวานบริกซ์แสดงบนหน้าจอเป็นตัวเลข
การปรับเทียบเครื่องวัดก่อนการใช้งานด้วยตนเอง
ก่อนที่คุณจะใช้เครื่องวัดบริกซ์จำเป็นต้องมีการปรับเทียบ เครื่องวัดส่วนใหญ่จะสอบเทียบโดยใช้ตัวอย่างน้ำกลั่น น้ำ RO โดยชั้นตอนมีดังต่อไปนี้ให้หยดน้ำกลั่น หรือน้ำ RO ลงบนปริซึมแล้วอ่านค่าโดยการส่องเข้าไปในเลนส์ (กรณีเครื่องวัดออปติคอล) หรืออ่านค่าจาหน้าจอแบบดิจิตอล เครื่องวัดจะต้องแสดงค่าบริกซ์เป็นศูนย์ “0” นั่นคือน้ำกลั่น หรือน้ำ RO DI ไม่มีปริมาณน้ำตาลอยู่นั่นเอง
กรณีที่เครื่องวัดอ่านค่าได้ไม่เป็นศูนย์ “0” ให้ศึกษาจากคู่มือการใช้งานเพื่อทำการปรับค่าให้เป็น 0 ก่อนการใช้งานทุกครั้ง