การวัดค่าของแข็งที่ละลายน้ำทั้งหมด: เปรียบเทียบ Refractometer (Part II)

ช่วงนี้ผมกำลังสนใจเรื่องการวัดค่าการสกัดกาแฟมากเป็นพิเศษ จนได้ไปอ่านเจอบทความนึงที่น่าสนใจ เป็นการเปรียบเทียบเครื่องวัดหลายยี่ห้อหลายรุ่น ที่มีขายในท้องตลาด เลยเอามาเล่าสู่กันฟังครับ โดยท่านสามารถเข้าไปอ่านภาคภาษาอังกฤษฉบับเต็มได้ที่ http://socraticcoffee.com/2015/05/measuring-total-dissolved-solids-a-refractometer-comparison-part-ii/

บทคัดย่อ

ต่อเนื่องมาจากโพสต์ก่อนหน้านี้ของเราใน การเปรียบเทียบเครื่องวัด เป้าหมายของการศึกษาครั้งนี้เพื่อตรวจสอบความแม่นยำของเครื่องวัดสามตัวที่โฆษณาว่าสามารถวัดของแข็งที่ละลายน้ำทั้งหมด (TDS) ในกาแฟ ในการทดลองสามครั้ง VST LAB II , VST LAB III และ Atago PAL-COFFEE เราทำการเปรียบเทียบกับ 10 ตัวอย่างสำหรับแต่ละอุปกรณ์ ส่วนขั้นตอนการทดสอบนั้นทำตามหลักเกณฑ์ที่ VST แนะนำ ในสองในสามของการทดสอบไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่าง VST LAB III และ Atago PAL สำหรับทั้งการชงทั้งสามครั้ง ส่วนที่มีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญกับคือ VST LAB II (p = 0.00 สำหรับการเปรียบเทียบทั้งหมด)

การเปิดเผยข้อมูล

เราได้ไม่มีส่วนได้เสียในการใด ๆ ของผลิตภัณฑ์ที่ถูกทดสอบ

ผู้เขียน

เจเรมีและโจ

บทนำ

คนส่วนมากคิดถึงกาแฟเป็นการละลายที่ประกอบด้วยตัวทำละลาย (น้ำ) และสารละลาย ตามที่นักวิชาการหลายท่านได้อธิบายในรายละเอียด (เช่น Flament 2002. Andueza et al, 2003), ได้มีการค้นพบในเมล็ดกาแฟดิบว่ามีสารมากกว่า 600 ชนิดที่เกี่ยวข้องกับรสชาติ ในขณะที่สารทุกตัวในเมล็ดกาแฟคั่วไม่ใช่สารที่ละลายน้ำได้ แต่หลายคนก็เข้าใจว่ากาแฟเป็นส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกัน ซึ่งประกอบไปด้วยสสารสภาวะเดียวที่มีอนุภาคที่ไม่สามารถเห็นได้ด้วยตาเปล่า ดังนั้นสารละลายนี้จึงสามารถวัดค่าโดยใช้วิธีมาตรฐานในการวัดค่าความเข้มข้นของสารละลาย เช่นการวัดค่าดัชนีการหักเหของแสง

ในภาษาง่ายๆ ดัชนีการหักเหของแสงบอกว่าแสงเดินทางผ่านตัวกลางอย่างไร องศาของการหักเหของแสงผ่านน้ำกาแฟถูกวัดด้วย photodetector และค่าความคลาดเคลื่อนที่แสงถูกหักเหไปจะถูกนำไปคำนวณ เพื่อประเมินความเข้มข้นของสารที่ละลายของในของเหลว ซึ่งเรียกกันทั่วไปว่า “ของแข็งที่ละลายน้ำทั้งหมด” โดยคิดเป็นสัดส่วนร้อยละ (total dissolved solid – TDS)  (สำหรับคำอธิบายเพิ่มเติมในเชิงลึกเกี่ยวกับดัชนีหักเหและการประยุกต์ใช้ในการชงกาแฟให้ดูคล๊าร์ค 1989)

มีผู้ผลิตเครื่องวัดสำหรับใช้งานทั่วไปอย่างน้อยสองยี่ห้อที่ทำตลาดโดยเฉพาะสำหรับการประเมินความเข้มข้นของสารละลายในกาแฟ คือเครื่องวัดตระกูล VST และของ Atago ทั้งสองได้นำเสนอเครื่องวัดหลายรุ่นด้วยกัน ในช่วงแรกเครื่องวัด VST ถูกผลิตโดย Atago ที่มีประสบการในการพัฒนาเทคโนโลยีเครื่องวัดมานานกว่า 70 ปี ต่อมา VST เปลี่ยนไปใช่ตัวเครื่องของ Reichert Technology ที่มีประสบการณ์ 150 ปีในการผลิตอุปกรณ์วัดแสง) ที่เดิมใช้ชื่อรุ่น Mini R2 แต่ในขณะนี้ใช้ชื่อ Brix / RI Chek รุ่นปัจจุบันของ VST ที่ทำการทดสอบในที่นี้จะเป็นเครื่องของ Misco Palm Abbe โดยใช้ตราสินค้าของ VST ที่มีซอฟท์แวร์ในเครื่องที่ได้พัฒนาขึ้นเองที่สามารถวัด TDS ของเครื่องชงกาแฟ / เอสเพรสโซได้โดยตรงโดยไม่ต้องใช้การเทียบแปลงค่ากับตาราง ส่วน Atago ได้ทำการตลาดเครื่องวัดเฉพาะกาแฟของตนว่าได้ทำการสอบเทียบกับ “เครื่องวัดระดับอุตสาหกรรม” โดยเฉพาะสำหรับการชงกาแฟ สามารถอ่านข้อมูลได้ในหน่วย brix (ดัชนีหักเหของน้ำตาลซูโครสในสารละลาย) และสามารถเทียบค่าเป็น TDS ได้ สำหรับสารละลายใดๆ ก็ตามที่ไม่ใช่ซูโครส ค่า brix จะเป็นค่าโดยประมาณของความเข้มข้นที่มีอยู่จริงเท่านั้น

เราเตรียมทดสอบความแม่นยำของสามอุปกรณ์ เพื่อความเที่ยงตรงเราจึงต้องเปรียบเทียบกับอุปกรณ์วัดของปริมาณ TDS อันอื่น ซึ่งได้แสดงให้เห็นในภาพด้านล่าง

วิธีการ

อุปกรณ์ VST ใช้เป็น VST LAB III รุ่นที่ 4 (ช่วงระบุ: 0.00-20.00%; ละเอียด TDS 0.01% ความแม่นยำ +/- 0.01% ความถูกต้อง 0.00-4.99% ของ +/- 0.03% และจาก 5.00- 20.00% ของ +/- 0.05% ช่วงอุณหภูมิ 15-40C) และ VST LAB II (วัดได้ทั้งกาแฟเอสเพรสโซ่และกาแฟธรรมดา) (ช่วงระบุ: 0.00-20.00%; ละเอียด TDS 0.01% ความแม่นยำ +/- 0.03% จากความถูกต้อง 0.00-4.99% ของ + – 0.05% และ 5.00-20.00% 0.10% ช่วงอุณหภูมิ 15-40C) อุปกรณ์ Atago เป็นรุ่น PAL-COFFEE (ช่วงระบุ: 0.00-25.00% Brix; ละเอียด TDS 0.01% ช่วงอุณหภูมิ 10-100C) เครื่องวัดทุกตัวใส่แบตเตอรี่ใหม่และมีน้ำกลั่นที่วางอยู่บนโต๊ะทดสอบเป็นเวลาหนึ่งคืนก่อ​​นเพื่อให้อุณหภูมิของทุกอย่างเท่ากับอุณหภูมิห้อง (25 องศาเซลเซียส) น้ำกลั่นใช้เครื่องวัดค่า TDS แบบนำประจุไฟฟ้าวัดค่าได้ 0 ppm และถูกนำมาใช้เพื่อเป็นตั้งค่าศูนย์ของอุปกรณ์ทั้งหมด

กาแฟที่ใช้ในการทดลองนี้เป็น Campos Pulped Natural “Ouro Verde” คั่วสำหรับชงแบบดริป

อุปกรณ์ที่ใช้:

  1. Kalita Wave Dripper สแตนเลส
  2. กระดาษกรอง Kalita 
  3. โถ Kalita และฝาปิด
  4. กาต้มน้ำ Bonavita 1.0 L ดิจิตอล
  5. ปืนอินฟาเรด
  6. กล้องความร้อน FLIR 
  7. ตัววัดอุณหภูมิ iCelsius
  8. ตาชั่ง AWS
  9. ตาชั่ง Ohaus
  10. เครื่องบดกาแฟ EK-43 
  11. เครื่องวัด Atago
  12. เครื่องวัด VST LAB II
  13. เครื่องวัด VST LAB III 
  14. ปิเปต
  15. ผ้าแอลกอฮอล์สำหรับเช็ดทำความสะอาด
  16. ถ้วยเซรามิก
  17. กระดาษทิชชู่

กาแฟชงที่ 94 องศาเซลเซียสในอัตราส่วนกาแฟ 1 กรัมต่อน้ำ 17 กรัม โดยชงกาแฟ 15 กรัมเพื่อให้ได้น้ำ 220 ซีซี ใช้เวลารวม 2 นาทีและ 45 วินาที ไม่มีการกวนหรือคนผงกาแฟในระหว่างการชง ทันทีหลังจากที่ชงเสร็จ ปิดโถด้วยฝาและรอให้เย็นอุณหภูมิที่แนะนำของ 30C สำหรับการชงทั้งสามครั้ง อุณหภูมิตัวอย่างในช่วงเริ่มต้นของการอ่านตั้งแต่ 28-25C ล้างเข็มฉีดยาที่ใช้ดูดตัวอย่างกาแฟโดยน้ำกาแฟที่ใช้จริงก่อนเก็บตัวอย่าง แล้วดูดน้ำกาแฟประมาณ 6-8ml ถ่ายใส่ลงในถ้วยเซรามิกเพื่อให้พักตัว 30 วินาที แล้วใช้ปิเปตซึ่งผ่านการล้างด้วยน้ำกาแฟที่ทดสอบดูดน้ำกาแฟตัวอย่างจากถ้วยเซรามิคและหยดลงหลุมของเครื่องวัดแต่ละตัว หลังจากนั้น 30 วินาทีจึงบันทึกค่าที่อ่านได้ของแต่ละอุปกรณ์ เสร็จแล้วใช้แผ่นแอลกอฮอล์ใหม่เช็ดทำความสะอาดอุปกรณ์แต่ละตัวหลังจากที่แต่ละตัวอย่าง (รวมแผ่นแอลกอฮอล์ทั้งหมด 90 แผ่น)

ผล

การชง # 1

การวิเคราะห์ความแปรปรวน (ANOVA) แสดงให้เห็นถึงความแตกต่างระหว่างของอุปกรณ์, F (2.27) = 25.83, p = 0.00. การวิเคราะห์ภายหลังเฉพาะกิจเปิดเผยความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่าง VST II และ III VST (p = 0.00) และ VST II และ Atago (p = 0.00) แต่สำหรับ VST III และ Atago ไม่มีนัยสำคัญ (p = 0.78)

การวัดค่า TDS จากการชงครั้งแรก * p <0.05

การวัดค่า TDS ต่อตัวอย่างจากการชงครั้งแรก

การชง # 2

ANOVA แสดงให้เห็นถึงความแตกต่างระหว่างอุปกรณ์, F (2.27) = 11.99, p = 0.00. การวิเคราะห์ภายหลังเฉพาะกิจเปิดเผยความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่าง VST II และ VST III (p = 0.00) และ VST II และ Atago (p = 0.00) แต่สำหรับ VST III และ Atago ไม่มีนัยสำคัญ (p = 0.78)

การวัดค่า TDS จากการชงครั้งที่สอง * p <0.05

การวัดค่า TDS ต่อตัวอย่างที่สอง

การชง # 3

ANOVA แสดงให้เห็นถึงความแตกต่างระหว่างอุปกรณ์, F (2.27) = 76.74, p = 0.00. การวิเคราะห์ภายหลังเฉพาะกิจเปิดเผยความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่าง VST II และ VST III (p = 0.00) VST II และ Atago (p = 0.00) และ VST III และ Atago (p = 0.02)

การวัดค่า TDS จากการชงครั้งที่สาม * p <0.05

การวัดค่า TDS ต่อตัวอย่างที่สาม

(ข้อมูลดิบที่สามารถดาวน์โหลดได้ในรูปแบบไฟล์ตัวอักษรที่จัดแบบคั่นด้วยแท็บ ที่นี่ . ข้อมูลนี้อนุญาตให้นำไปใช้งานส่วนบุคคลของคุณ เราขอให้คุณส่งข้อความไปยัง socraticcoffee@gmail.com ก่อนโพสต์หรือนำเสนอในเวทีสาธารณะใด ๆ และแนบการอ้างอิงรับรู้ที่เหมาะสม.)

สรุปผลการวิจัย

โดยรวม, VST III และอุปกรณ์ Atago อ่านค่าได้เทียบเท่ากัน ทั้งคู่แสดงให้เห็นถึงความแปรปรวนอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับ VST II ในขณะที่ความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่เห็นในการชงที่สามระหว่าง VST III และ Atago ความแตกต่างเฉลี่ยในการวัดค่า TDS สำหรับการชงครั้งที่ 3 คือ 0.007 เราจะปล่อยให้ผู้อ่านที่จะพิจารณาต่อเองมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่มีความหมายในการใช้งานของแต่ละบุคคลหรือไม่ (และอยู่ในค่าที่อุปกรณ์ ‘ระบุความสามารถในการวัดและความคลาดเคลื่อน’ หรือไม่)

อ้างอิง

Flament I. (2002). Coffee Flavor Chemistry. West Sussex, England: John Wiley & Sons, Ltd.

Andueza S., Maeztu L., Pascual L., Ibanez C., Paz de Pena M., Cid, C. (2003). Influence of extraction temperature on the final quality of espresso coffee. Journal of the Science of Food and Agriculture, 83, 240-248.

Clarke R.J. (1989). Water and Mineral Contents. In R.J. Clarke & R. Macrae (Eds.), Coffee: Chemistry (Volume 1) (pp. 42-82). New York, NY: Elsevier Science Publishers LTD.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s