Brix meter เครื่องวัดความหวาน น้ำตาล ความเค็ม แอลกอฮอล์

Brix meter
Brix meter หรือ  รีแฟคโตมิเตอร์คืออุปกรณ์สำหรับวัดความเข้มข้นของสารละลาย ซึ่งแล้วแต่ ว่าจะเลือกว่าจะวัดความเข้มข้นของสารละลายสิ่งใด เช่น ความเค็ม, ความหวาน, ความเข้มข้นของน้ำยาแบตเตอรรี่ ,วัดปัสสาวะ เป็นต้น

BX01-เครื่องวัดค่าความเค็ม Model RHS-10 ATC
BX02-เครื่องวัดค่าความหวาน Refractometer 0-32%
Refractometer คืออะไร?
Refractometer เป็นอุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับการวัดปริมาณน้ำตาลในของเหลว ซึ่งในกรณีนี้ก็คือ น้ำ wort

Wort เป็น ของเหลวที่สกัดจากมอลต์ เป็นสารตั้งต้นในการผลิตเบียร์ที่ได้ได้จากมอลต์ (malt) บดแล้วจะผสมกับน้ำ ซึ่งในช่วงนี้เอนไซม์ต่างๆในมอลต์ จะทำงานโดยเอนไซม์โปรตีเอสจะเร่งปฏิกิริยาการไฮโดรไลซ์โปรตีน (protein) ให้เป็นกรดแอมิโน (amino acid) และเอนไซม์อะไมเลส (amylase) จะไฮโดรไลซ์สตาร์ซ (starch) ให้เป็นน้ำตาลกลูโคส

หากไฮโดรไลซ์ได้น้ำตาลมาก เมื่อเข้าสู่การหมักจะได้แอลกอฮอล์มาก เพราะที่อุณหภูมิสูง เอนไซม์แอลฟา-อะไมเลส ทำงานได้ดีกว่า บีตา-อะไมเลส ได้เด็กซ์ทรินสูง ได้แอลกอฮอล์น้อย ตรงข้ามกับที่อุณหภูมิต่ำ ได้เด็กซ์ทรินต่ำและแอลกอฮอล์มาก

โดยจะมีการเติม ฮอพ (hop) เพื่อให้เกิดรสขมและกลิ่นรสเฉพาะของเบียร์

สำหรับตัวอุปกรณ์นั้นลักษณะภายนอกประกอบไปด้วยวัสดุประเภทเหล็ก, ยาง, เพลทพลาสติกปิดกระจก, กระจก และปริซึมที่อยู่ด้านใน

การใช้งานก็เพียงแค่นำน้ำตัวอย่างมาหยดลงบนแผ่นกระจก และประกบปิดด้วยเพลทพลาสติก จากนั้นยกอุปกรณ์ส่องดูโดยหันหาแสงสว่างเพื่อให้เห็นค่าสเกลภายใน
Refractometer ใช้ทำอะไร และมันทำงานอย่างไร?

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

วิธีการปรับตั้ง และใช้งาน Refractometer
ก่อนที่จะเริ่มใช้เจ้าอุปกรณ์ Refractometer วัดค่า สิ่งสำคัญอันดับแรก คือ จะต้องทำการปรับตั้งอุปกรณ์ให้เที่ยงตรงเสียก่อน ซึ่งควรใช้น้ำกลั่นบริสุทธิ์ในการปรับตั้งค่าเพื่อให้ได้ความเที่ยงตรงและแม่นยำที่สุด

การปรับตั้งค่าให้เริ่มจากยกแผ่นเพลทขึ้น และหยดน้ำบริสุทธิ์ 2-3 หยดลงบนกระจกปริซึม จากนั้นยกแผ่นเพลทลงปิดโดยทำให้น้ำกระจายคลอบคลุมทั่วผิวกระจกทั้งหมด และต้องไม่มีฟองอากาศเกิดขึ้น

ปล่อยให้น้ำอยู่บนผิวกระจกประมาณ 15 วินาที ซึ่งจะเป็นการทำให้อุณหภูมิของน้ำปรับเข้าสมดุลกับอุณหภูมิโดยรอบของ Refractometer

ยก Refractometer ขึ้นโดยหันไปในทิศทางที่มีแสงสว่าง และมองเข้าไปที่กล้องส่องจะเห็นแถบวงกลม พร้อมด้วยเส้นแบ่งขีดเรียงรายอยู่ตรงกลาง  แต่ถ้าหากมองเห็นไม่ชัดก็ให้หมุนปรับโฟกัสที่ตัวกล้องส่องเพื่อให้เห็นเส้นแบ่งขีดอย่างชัดเจน           ทั้งนี้ภาพด้านบน คือ แถบสเกลที่จะเห็นผ่านกล้อง Refractometer ที่ไม่มีน้ำตัวอย่างใส่ลงไป ซึ่งจะสังเกตุเห็นได้ว่าสเกลทั้งหมดเป็นสีฟ้า ไม่มีสีขาวเรยสักนิดเดียว  และนอกจากนี้ข้อสำคัญอีกข้อหนึ่งสำหรับการส่องดู คือควรใช้แสงสว่างธรรมชาติในการส่องอ่านค่าสเกล  ไม่ควรใช้แสงจากหลอดฟลูออเรสเซ็นท์ในการส่องอ่านค่า

หลังจากส่องดูน้ำตัวอย่างที่เป็นน้ำบริสุทธิ์แล้ว หากพบว่าเส้นเชื่อมต่อระหว่างสีฟ้าและสีขาวซึ่งเป็นตัวชี้สเกลอยู่นั้นไม่อยู่ตรงที่ระดับ 0 ให้ใช้ไขควงที่แถมมาในชุด ทำการหมุนปรับตั้งค่าให้อยู่ในระดับ 0 ดังภาพด้านบน  ทั้งนี้เมื่อปรับตั้งได้สเกล 0 แล้ว เครื่อง Refractometer นี้ก็พร้อมใช้งานทันที

ภาพสุดท้ายนี้เป็นภาพที่แสดงถึงผลการวัดของเหลวตัวอย่างซึ่งก็คือ น้ำ wort นั่นเอง ค่าที่อ่านได้ คือ 23% Brix และสามารถแปลงหาค่า SG ได้ด้วยกฎการคูณ 4 ซึ่งจะได้เท่ากับ 1.092 หรือถ้าหากเทียบดูค่าที่แท้จริงในตารางก็จะได้เท่ากับ 1.097 นั่นเอง  อย่างไรก็ตามการจะนำ wort มาอ่านวัดค่าสามารถกระทำได้ในทุกขณะก่อนการหมักบ่ม แต่ถ้าหากนำของเหลวหลังจากการหมักบ่มแล้วมาวัด ค่าที่อ่านได้จะ ไม่สามารถนำมาใช้อ้างอิงได้ เพราะเนื่องจากของเหลวหลังการหมักบ่มจะมีปริมาณเอทานอลปนอยู่ทำให้ค่าที่อ่านได้ไม่ถูกต้องสมบูรณ์

ทั้งนี้หลังจากใช้งานเครื่อง Refractometer แล้ว ให้ล้างและเช็ดในส่วนของแผ่นเพลทและปริซึมให้แห้งก่อนนำไปเก็บทุกครั้ง เพื่อให้ง่ายต่อการใช้งานครั้งต่อไป และเป็นการยืดอายุการใช้งานของเครื่องวัดอีกด้วย

 เราควรใช้ Refractometer เมื่อใด?

            Refractometer เป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์ที่สุดสำหรับผู้ผลิตเบียร์, ไวน์, น้ำเชื่อม, น้ำผักผลไม้ เพราะสามารถอ่านและวัดค่าของเหลวตัวอย่างได้อย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานการณ์ที่ต้องวัดของเหลวที่มีอุณหภูมิสูง การวัดแบบธรรมดาโดยใช้ไฮโดรมิเตอร์ (Hygrometer) จะมีความลำบากมาก เพราะจะต้องรอให้ของเหลวตัวอย่างเย็นตัวลงก่อน และเนื่องจากปริมาณของเหลวที่ต้องใช้มีปริมาณมากระดับหนึ่งจึงทำให้การเย็นตัวเป็นไปได้ช้า ฉะนั้น การใช้ Refractometer จึงทำได้รวดเร็วและง่ายกว่า เพราะของเหลวตัวอย่างที่ใช้ก็น้อยกว่า แค่เพียง 2-3 หยด และเย็นตัวได้เร็วกว่าด้วยนั่นเอง   ทั้งนี้สำหรับตัวอย่างสถานการณ์ที่จะใช้ Refractometer มีดังนี้

การเฝ้าตรวจดู Brix หรือ SG ของ wort ในช่วงการ Mashing

Mahing คือ การละลายน้ำตาลจากเมล็ดข้าวและธัญพืช  สำหรับในช่วงเริ่มต้น  wort ที่ออกมาโดยมากแล้วค่า Brix ที่วัดได้จะสูงอยู่ในช่วง 20-22  แต่เมื่อเวลาผ่านไปน้ำตาลส่วนใหญ่ถูกสกัดออกไปเรื่อยๆ ฉะนั้นค่าที่อ่านได้ก็จะลดลงไปเรื่อยๆ เช่นกัน  นอกจากนี้มีข้อที่ควรระวัง คือไม่ควรให้ wort ออกมาจนถึงที่ค่า Brix น้อยกว่า 3 หรือ SG 1.012  เพราะสาร Tannins (สารที่มีรสฝาด รสเปลือกไม้) และรสชาติอื่นๆ ที่ไม่พึงประสงค์จากข้าวและธัญพืชจะออกมาด้วย

การเฝ้าตรวจดู Brix หรือ SG ของ wort ในช่วงการ Boiling

การต้มจะทำให้ wort ยิ่งเข้มข้นขึ้นเรื่อยๆ เพราะน้ำได้มีการระเหยออกไป  และการตรวจวัดค่า Brix หรือ SG จะมีประโยชน์มากเพื่อป้องกันไม่ให้ wort มีค่า Brix หรือ SG ที่สูง หรือ ต่ำเกินความต้องการ  ซึ่งหากค่าที่วัดได้สูงเกินไปก็สามารถเติมน้ำเพื่อเจือจางลง แต่หากค่าที่ได้ต่ำเกินไปก็ต้มให้นานขึ้น

จากที่เคยกล่าวไว้ข้างต้นว่า Refractometer จะไม่สามารถวัดค่าได้อย่างถูกต้องสำหรับ wort หรือ ของเหลวที่ผ่านการหมักบ่มมาแล้ว ทั้งนี้เนื่องมาจากปริมาณแอลกอฮอล์ที่เกิดขึ้นในของเหลวนั่นเอง แต่ถ้าหากต้องการใช้ Refractometer วัดค่า Brix และนำค่านั้นไปใช้งานได้ จะต้องนำค่า Brix ที่วัดได้มาผ่านการคำนวณชดเชยตามสูตร โดยสามารถทำได้ 2 วิธี ดังนี้

นำค่าBrix ที่วัดได้ไปกรอกใส่ในเว็บคำนวณออนไลน์ตามลิงค์ ต่อไปนี้

http://www.musther.net/vinocalc.html#monitorferment

นำค่าBrix ที่วัดได้ไปคำนวณเอง ตามสูตร ดังต่อไปนี้

สูตรการชดเชย เอทานอลเอฟเฟค สำหรับ Refractometer

SG = 1.001843 – 0.002318474(OB) – 0.000007775(OB^2) – 0.000000034(OB^3) + 0.00574(AB) + 0.00003344(AB^2) + 0.000000086(AB^3)

โดย  SG = Specific Gravity,

OB = Original Brix  (ค่า Brix ที่อ่านได้จากของเหลวก่อนการหมักบ่ม),

AB = Actual Brix  (ค่า Brix ที่อ่านได้จากของเหลวที่หมักบ่มแล้ว)