The Principles of Salt Meters หลักการของเครื่องวัดเกลือ

หลักการของเครื่องวัดเกลือ (The Principles of Salt Meters)

เครื่องมือที่ใช้วัดปริมาณเกลือเรียกว่า มิเตอร์วัดเกลือ(Salt Meters) มีมิเตอร์วัดเกลือหลายประเภทที่แตกต่างกันในหลักการและวิธีการวัด

1. วิธีโมห์ (Mohr Method) 

2. วิธีไอออนอิเล็กโทรด (Ion Electrode Method)

3. วิธีการนำไฟฟ้า (electrical conductivity method) 

4. วิธีรีแฟรกโตมิเตอร์ (refractometer method)

วิธีโมห์ (Mohr Method)

เป็นวิธีการวัดความเข้มข้นของเกลือ (โดยเฉพาะโซเดียมคลอไรด์) ในสารละลาย โดยใช้การไตเตรตด้วยสารละลายเงินไนเตรต (Silver Nitrate)

ข้อดี:

สามารถใช้วัดความเข้มข้นของเกลือได้อย่างแม่นยำเมื่อดำเนินการอย่างถูกต้อง

ข้อเสีย:

ต้องใช้ความชำนาญในการอ่านผล เนื่องจากการเปลี่ยนสีอาจทำให้เกิดความคลาดเคลื่อน
ต้องใช้สารเคมีซึ่งอาจไม่เหมาะสมสำหรับบางสภาพแวดล้อมการผลิต

วิธีโมห์เหมาะสำหรับการวัดในห้องปฏิบัติการ แต่ในบางกรณีอาจมีข้อจำกัดในการใช้งานในสายการผลิตที่ต้องการความเร็วและความสะดวกมากขึ้น

วิธีไอออนอิเล็กโทรด (Ion Electrode Method)

เป็นเทคนิคที่ใช้วัดความเข้มข้นของอิออนเฉพาะในสารละลาย เช่น โซเดียม (Na⁺) หรือคลอไรด์ (Cl⁻) ผ่านการใช้เซ็นเซอร์อิเล็กโทรดที่มีความไวต่ออิออนนั้นๆ โดยมักจะใช้ในห้องปฏิบัติการและอุตสาหกรรมอาหาร

ข้อดี:

ความแม่นยำสูง: สามารถให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำและรวดเร็ว
เฉพาะเจาะจง: อิเล็กโทรดสามารถออกแบบให้มีความเฉพาะต่ออิออนชนิดใดชนิดหนึ่งได้
ไม่ต้องใช้สารเคมี: ต่างจากวิธีการไตเตรตที่ต้องใช้สารเคมีเพิ่มเติม

ข้อเสีย:

ต้องการการปรับเทียบ: จำเป็นต้องมีการปรับเทียบอิเล็กโทรดอย่างสม่ำเสมอเพื่อให้ได้ผลที่แม่นยำ
ความไวต่อสภาพแวดล้อม: อาจได้รับผลกระทบจากปัจจัยอื่นๆ เช่น อุณหภูมิและค่า pH ของสารละลาย

วิธีไอออนอิเล็กโทรดจึงเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสำหรับการวัดความเข้มข้นของอิออนในหลายๆ สาขา โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมอาหารและการวิเคราะห์น้ำ

 วิธีการนำไฟฟ้า (electrical conductivity method)

เกลือเป็นอิเล็กโทรไลต์ ดังนั้นจึงมีความสัมพันธ์ระหว่างการนำไฟฟ้ากับความเข้มข้นของเกลือ การนำไฟฟ้าเป็นมาตราสำหรับวัดปริมาณไฟฟ้าที่ไหลผ่านสื่อ และเป็นผลผกผันของความต้านทานไฟฟ้า 

ซึ่งหน่วยของการนำไฟฟ้าจะมีหน่วยเป็น ไมโครซีเมนส์ต่อเซนติเมตร  μS/cm

ข้อดีของเครื่องวัดเกลือแบบนำไฟฟ้า

การนำไฟฟ้ามีข้อดีที่ใหญ่กว่ากล่าวเฉพาะเมื่อเปรียบเทียบกับวิธี Mohr (การไตเตรตด้วยเงินไนเตรต)

・เครื่องมือพกพาสะดวก 

・สามารถวัดได้ทุกที่ 

・การวัดใช้เวลาเพียง 3 วินาที 

・ไม่ต้องใช้สารเคมี สารเคมีส่วนใหญ่ไม่สามารถนำเข้าไปในพื้นโรงงานผลิตได้ นอกจากนี้ สารเคมียังเพิ่มค่าใช้จ่ายในการผลิต และการกำจัดสารเคมีนั้นไม่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
・ไม่จำเป็นต้องใช้ไตเตรเตอร์หรือเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์เช่น ปิเปต 

・การวัดเป็นแบบอัตโนมัติ ไม่มีความคลาดเคลื่อนระหว่างผู้ทดสอบ ในวิธี Mohr จุดสิ้นสุดถูกกำหนดโดยการเปลี่ยนสี ซึ่งผู้ทดสอบที่ไม่มีประสบการณ์อาจทำผิดพลาดในการวัด ในวิธีการนำไฟฟ้า การวัดเป็นแบบอัตโนมัติ จึงไม่มีความแตกต่างระหว่างผู้ใช้และไม่ต้องการประสบการณ์
・ใคร ๆ ก็สามารถทำการวัดได้ง่าย 

・ใช้ของเหลวเพียง 0.3 มล. ในการวัด 

・เพียงเช็ดอิเล็กโทรดด้วยน้ำหรือแอลกอฮอล์ 

・ทำความสะอาดและจัดเก็บได้ง่าย 

・มีต้นทุนต่ำกว่าอุปกรณ์ไตเตรตแบบอัตโนมัติ เครื่องวัดเกลือส่วนใหญ่ที่ใช้วิธีการนำไฟฟ้าใช้ขั้วทองคำ แต่คุณสมบัติหลักของเครื่องวัดเกลือแบบนำไฟฟ้าของ ATAGO คือใช้ขั้วไททาเนียม ขั้วทองคำสามารถเกิดรอยขีดข่วนได้ง่ายหลังจากใช้งานมานาน เมื่อขั้วเกิดรอยขีดข่วน การวัดจะเปลี่ยนแปลงและไม่แม่นยำอีกต่อไป อย่างไรก็ตาม เครื่องวัดเกลือของ ATAGO ใช้ขั้วไททาเนียมที่ทนต่อรอยขีดข่วนและมีความทนทานสูง อัตราความล้มเหลวของเครื่องวัดเกลือของ ATAGO อยู่ที่เพียง 0.1% ภายใน 3 ปีหลังจากการซื้อ

ควรระมัดระวังในการใช้เครื่องวัดเกลือแบบนำไฟฟ้า เมื่อวัดสารละลายที่มีอิเล็กโทรไลต์อื่น เช่น หากมีโมโนโซเดียมกลูตาเมต 1 กรัมใน 100 กรัม จะเพิ่มประมาณ 0.16% อย่างไรก็ตาม อาหารจริงมักจะไม่มีโมโนโซเดียมกลูตาเมตมากถึง 1 กรัมใน 100 กรัม จึงสามารถมองข้ามได้

ต่อไปนี้เป็นผลกระทบต่ออิเล็กโทรไลต์ที่มีเกลือ (โซเดียมคลอไรด์) และการนำไฟฟ้า

① กรดอ่อน・・・(ตัวอย่าง) กรดกลูตามิก, กรดฟอสฟอริก, กรดอะซิติก, กรดแอสคอร์บิก เป็นต้น 

② เบสอ่อน・・・(ตัวอย่าง) แอมโมเนีย เป็นต้น 

③ กรดเข้ม・・・(ตัวอย่าง) กรดไฮโดรคลอริก, กรดไนตริก เป็นต้น 

④ เบสเข้ม・・・(ตัวอย่าง) โซเดียม (โซดา), โพแทสเซียม, แคลเซียม เป็นต้น

การรวมกันของ ①/②, ①/④, ②/③ และ ③/④ เป็นอิเล็กโทรไลต์ ในบรรดานี้ การรวมกันของ ①/② (เช่น แอมโมเนียมฟอสเฟต) มีผลแทบจะไม่มีต่อการนำไฟฟ้า การรวมกันของ ①/④ และ ②/③ (เช่น โมโนโซเดียมกลูตาเมต) ไม่ค่อยมีผลต่อการนำไฟฟ้าเมื่อมีอิเล็กโทรไลต์เข้มอื่น (เมื่อมีโซเดียมคลอไรด์ในตัวอย่าง) ในทางกลับกัน การรวมกันของ ③/④ (เช่น โซเดียมคลอไรด์ [โซเดียมไฮโดรคลอไรด์] หรือโซเดียมนิตเรต) มีผลกระทบใหญ่ต่อการนำไฟฟ้า

วิธีรีแฟรกโตมิเตอร์ (refractometer method)

ใช้หลักการของการหักเหของแสง โดยวัดค่าดัชนีการหักเหเพื่อประเมินความเข้มข้นของเกลือในน้ำเกลือ

เครื่องวัดเกลือที่ใช้การหักเหของแสงเชี่ยวชาญในการวัดความเข้มข้นของน้ำเกลือ เครื่องวัดเกลือที่ใช้วิธีการนำไฟฟ้าไม่ได้วัดเพียงแต่โซเดียมคลอไรด์ (อิเล็กโทรไลต์) ใน น้ำเกลือเท่านั้น แต่ยังสามารถวัดโซเดียมคลอไรด์ในของเหลวที่มีส่วนประกอบอื่นได้ แต่เครื่องวัดเกลือที่ใช้การหักเหสามารถวัดได้เฉพาะน้ำเกลือบริสุทธิ์

แล้ววิธีการหักเหมีข้อดีอย่างไรเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการนำไฟฟ้า? ประการแรก สำหรับน้ำเกลือที่เข้มข้น 10% ถึง 28% วิธีการนำไฟฟ้าต้องการการเจือจาง แต่เครื่องหักเหสามารถวัดความเข้มข้นของเกลือได้โดยตรงโดยไม่ต้องเจือจาง ตัวอย่างเช่น น้ำเกลือที่ใช้ในกระบวนการผลิตเกลือหรือตอนทำ 'อุด้ง' (เส้นบุก) มีความเข้มข้นสูงกว่า 10% ประการที่สอง สำหรับอุตสาหกรรมอาหารและอาหารทะเล น้ำเกลือถูกใช้กันอย่างแพร่หลาย อย่างแพร่หลาย ตั้งแต่น้ำเกลือที่ใช้แช่ผักดองหรือปลาแห้ง ไปจนถึงน้ำเกลือที่ใช้ทำน้ำซุปเมื่อต้มปูหรือปลาซิวขาว แม้ว่าไฮโดรมิเตอร์ Baumé จะมีข้อดีคือราคาถูก แต่ก็มีข้อเสียหลายประการ ไฮโดรมิเตอร์ Baumé อาจเกิดข้อผิดพลาดจากบุคคลหนึ่งไปสู่อีกบุคคลหนึ่งเมื่ออ่านค่าการวัด และไม่มีฟังก์ชันแก้ไขอุณหภูมิ ซึ่งหมายความว่าไม่สามารถวัดค่าได้อย่างแม่นยำ นอกจากนี้ ยังทำจากแก้ว ทำให้ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานในพื้นที่ผลิตอาหาร