Đo lường độ Brix giúp xác định hàm lượng sucrose tinh khiết trong mẫu. Đây không chỉ là ứng dụng phổ biến trong ngành thực phẩm và đồ uống mà còn trong cả lĩnh vực hóa chất. Độ Brix được biểu diễn qua phương trình sau: 1 độ Brix (°Bx) = 1g sucrose / 100g dung dịch

Nhưng liệu chỉ số này có áp dụng cho mọi loại mẫu? Liệu 12 °Bx trong nước cam có tương đương với 12g đường?

Trong thực tế, điều này không hẳn chính xác. Thang đo Brix được sử dụng để đo hàm lượng đường trong các chất như nước giải khát, nước trái cây và cà chua cô đặc, cũng như các sản phẩm như dầu cắt gọt – những hỗn hợp thường khác xa so với dung dịch sucrose/nước tinh khiết. Điều này đã dẫn đến một số nhầm lẫn, đặc biệt khi so sánh kết quả thu được từ các kỹ thuật đo khác nhau (tỷ trọng kế, bình đo tỷ trọng, khúc xạ kế, máy đo tỷ trọng kỹ thuật số).

Tại trang này, bạn sẽ nắm vững những kiến thức thiết yếu về Brix và các thang đo liên quan khác được sử dụng để xác định hàm lượng đường.

Bạn có biết rằng sự thay đổi nhiệt độ chỉ 1° C có thể gây ảnh hưởng khoảng 0,1° Bx Thậm chí sai số này còn lớn hơn nếu bạn đo các chất có hàm lượng đường cao.

Do đó, người dùng cần lưu ý rằng giá trị Brix được đo bởi bất kỳ thiết bị nào nêu trên đều phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ!

Tìm hiểu thêm về cách hiệu chỉnh nhiệt độ của chiết suất (Brix) đối với các dung dịch có nồng độ sucrose khác nhau...

Được phát triển vào năm 1843, Balling là thang đo lâu đời nhất được sử dụng để đo nồng độ chất rắn hòa tan, chủ yếu là hàm lượng đường trong dịch đường trong quá trình nấu bia.

Các loại đường hòa tan, chủ yếu có nguồn gốc từ mạch nha, tồn tại cùng với các chất khác và hỗn hợp này được gọi chung là "chất chiết". Để theo dõi quá trình lên men, các nhà nấu bia thường thu thập các phép đo Balling hoặc các phép đo tương tự theo thời gian để xác định nồng độ dịch đường. Vì đường trong dịch đường được chuyển hóa thành cồn trong quá trình lên men, nồng độ đường sẽ giảm dần theo thời gian; điều này giúp các nhà nấu bia ước tính hàm lượng cồn cuối cùng của bia, đồng thời giúp kiểm soát và hiểu sâu hơn về quy trình nấu bia, đảm bảo chất lượng nhất quán cho thành phẩm của họ.

Khúc xạ kế kỹ thuật số giúp loại bỏ sự phụ thuộc vào người vận hành, trả kết quả chỉ trong 2 giây và tăng cường độ tin cậy của các phép đo.

Độ Plato, hay còn gọi là thang đo Plato, là một thang đo khác dùng để đo hàm lượng đường trong dịch đường trong quá trình nấu bia. Thang đo này được thể hiện bằng phần trăm khối lượng (% w/w) và theo định nghĩa sau: 1 độ Plato = 1 g chất chiết / 100 g dịch đường

Vì bia bao gồm nước, cồn và "đường" hòa tan (chủ yếu có nguồn gốc từ mạch nha), các nhà nấu bia phải đo lượng đường hòa tan này để kiểm soát tốt hơn quá trình lên men bia.

Nhiệt độ tham chiếu cho thang đo Plato là 17,5 °C; do đó, để chuyển đổi giá trị từ tỷ trọng riêng sang độ Plato, có thể sử dụng phương trình sau:

°P = 260 * ( 1 – (1 / tỷ trọng riêng của dung dịch nước ở 17,5°C))

Oechsle là thang đo dùng để đo tỷ trọng của dịch nho và chủ yếu được sử dụng tại Đức, Luxembourg và Thụy Sĩ. Trên thực tế có hai định nghĩa về Oechsle: Một loại được gọi là "cũ" dựa trên tỷ trọng riêng, và định nghĩa "mới" dựa trên chỉ số khúc xạ.

Độ Oechsle "cũ" được tính như sau:

Oeo = 1000(sg - 1.0)

trong đó

Oeo (cũ)  = độ Oechsle
sg = tỷ trọng riêng (specific gravity)

Độ Oechsle "mới" được tính như sau:

Oen = 2639,22*nD - 3514,83

với

Oen (mới) = độ Oechsle
nD = chỉ số khúc xạ

Thang đo Baumé được phát triển vào năm 1768 bởi dược sĩ người Pháp Antoine Baumé, người đã chế tạo ra một phù kế để đo tỷ trọng riêng của chất lỏng.

Thang đo này cho phép đánh giá nồng độ của bất kỳ dung dịch nào bằng cùng một đơn vị (độ Baumé; °Bé) và cùng một thiết bị (phù kế Baumé); tuy nhiên, cần phải sử dụng một bảng tra cứu cụ thể để xác định nồng độ của từng loại chất. Hiện nay, thang đo này được sử dụng trong sản xuất công nghiệp bia, rượu vang, mật ong và các axit đậm đặc. Mối liên hệ giữa tỷ trọng và độ Baumé đã được thể hiện theo nhiều cách khác nhau trong suốt thời gian sử dụng. Hiện tại, ở 16°C, mối liên hệ giữa tỷ trọng và độ Baumé của dung dịch được xác định bằng các công thức sau:

• Đối với chất lỏng ít đậm đặc hơn nước (nhẹ hơn nước):

Tỷ trọng riêng = 140 / (130 + °Bé)

• Đối với chất lỏng đậm đặc hơn nước (nặng hơn nước)

Tỷ trọng riêng = 145 / (145 - °Bé)

Mối quan hệ giữa Brix và Baumé không phải là tuyến tính. Tuy nhiên, có thể thực hiện một phép chuyển đổi sơ bộ bằng phương trình đơn giản sau:

• Độ Brix = (°Bé x 1,905) - 1,6
• Độ Baumé = (°Brix + 1,6) / 1,905

Nếu bạn cần kết quả độ Baumé chính xác cho mẫu ở nhiệt độ mong muốn, máy đo tỷ trọng kỹ thuật số để bàn là sự lựa chọn hoàn hảo.

Bên cạnh thang đo Brix, còn có các thang đo tương tự khác dùng để biểu thị hàm lượng đường sucrose trong mẫu, chẳng hạn như độ Plato, Baumé, Oechsle và Balling. Bảng dưới đây trình bày tóm tắt về từng loại phép đo, cùng với các thông tin chi tiết hơn về các thang đo này.

Hãy lưu ý rằng cơ sở cho bất kỳ phép đo hàm lượng đường nào cũng là tỷ trọng riêng của mẫu lỏng khi sử dụng máy đo tỷ trọng kỹ thuật số hoặc bình tỷ trọng, và là chỉ số khúc xạ khi sử dụng khúc xạ kế kỹ thuật số hoặc một trong các phương pháp thủ công được liệt kê ở trên.

Việc xác định chính xác độ Brix là cực kỳ quan trọng đối với chi phí và kiểm soát chất lượng trong ngành công nghiệp đồ uống. Bằng cách xác định mức Brix chính xác, bạn không chỉ đảm bảo được chất lượng tốt nhất theo yêu cầu mà còn có thể tối ưu hóa chi phí, giúp công ty tiết kiệm hàng nghìn đô la mỗi năm.

Nếu một tia sáng đi từ một môi trường vào một môi trường khác có chiết suất quang học thấp hơn, nó sẽ thay đổi hướng. Khi góc tới tăng dần, nó sẽ đạt đến một giá trị tới hạn mà tại đó không có ánh sáng nào thoát ra khỏi môi trường đậm đặc hơn. Nếu vượt quá góc tới hạn này, hiện tượng phản xạ toàn phần sẽ xảy ra. Chỉ số khúc xạ được tính toán từ chính góc tới hạn này. Vì sự khúc xạ phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng tới, nên chỉ số khúc xạ được đo ở bước sóng của vạch D natri (589,3 nm) làm tiêu chuẩn và được ký hiệu là nD. Chỉ số khúc xạ không chỉ phụ thuộc vào bước sóng dùng để đo, mà còn phụ thuộc vào nhiệt độ của dung dịch được đo.

Do đó, có một mối quan hệ trực tiếp giữa chỉ số khúc xạ và độ Brix. Chỉ số khúc xạ đo được sẽ được chuyển đổi trực tiếp thành hàm lượng đường sucrose theo phần trăm khối lượng (°Brix / °Bx).

Có, phép đo độ Brix của một chất lỏng sẽ biến động theo nhiệt độ. Độ Brix của một mẫu lạnh sẽ có vẻ cao hơn so với chính mẫu đó ở nhiệt độ phòng. Đó là lý do tại sao một phép đo Brix chính xác cần phải tính đến yếu tố nhiệt độ. Để tránh việc tính toán thủ công vốn dễ dẫn đến sai sót, bạn nên sử dụng máy đo kỹ thuật số có chức năng kiểm soát nhiệt độ.

Một độ Brix bằng 1 gam đường sucrose trong 100 gam dung dịch, tương đương với 1% Brix. Do đó, không có sự khác biệt giữa hai thuật ngữ này: Trong trường hợp này, 1 °Brix = 1% Brix (trọng lượng / trọng lượng).

Khúc xạ kế là công cụ đơn giản và chính xác nhất để đo độ Brix.

Brix là phép đo lượng chất rắn hòa tan trong chất lỏng thông qua tỷ trọng riêng của nó, và được sử dụng đặc biệt để đo lượng đường hòa tan.Một độ Brix tương ứng với 1 gam đường sucrose trong 100 gam dung dịch.

Độ Brix trong rượu vang, cũng giống như trong các chất khác, biểu thị lượng đường có trong chất lỏng. Trong sản xuất rượu vang, độ Brix được đo trước khi thu hoạch nho để xác định hàm lượng đường, từ đó xác định nồng độ cồn mà rượu sẽ đạt được sau khi đường được lên men. Độ Brix cũng nên được đo ít nhất một lần mỗi ngày trong quá trình lên men; việc theo dõi đường cong chuyển đổi cho phép nhà làm rượu điều chỉnh nhiệt độ của quá trình để đạt được chất lượng rượu tối ưu.

Mặc dù có vẻ chuyên sâu, thang đo Brix rất hữu ích trong thế giới ẩm thực, đặc biệt là với các loại rượu vang. Tùy thuộc vào hương vị và mục tiêu cụ thể của từng loại rượu, giá trị khoảng 18 đến 24 °Bx thường là mức lý tưởng.

Bạn có muốn kiểm soát nồng độ Brix trong mẫu của mình không?

Một loại mật ong tốt nên đạt mức từ 70 đến 88 độ Brix. Tuy nhiên, chất lượng của mật ong phụ thuộc vào hàm lượng độ ẩm của nó. Nói một cách ngắn gọn, điều này là do hàm lượng độ ẩm càng cao thì khả năng mật ong bị hỏng trong quá trình bảo quản càng lớn. Theo tiêu chuẩn AOAC 969.38, độ ẩm không được vượt quá 20%.

Theo tiêu chuẩn CODEX STAN 247, mức Brix đối với nước cam phải nằm trong khoảng từ 11,2 đến 11,8, và phù hợp với các giá trị được quy định bởi luật pháp quốc gia của nước nhập khẩu, nhưng không được thấp hơn 11,2. Tuy nhiên, người ta thừa nhận rằng ở các quốc gia khác nhau, mức Brix có thể khác biệt một cách tự nhiên so với phạm vi giá trị này. Trong trường hợp mức Brix thấp hơn một cách nhất quán, nước trái cây hoàn nguyên từ các quốc gia này khi đưa vào thương mại quốc tế vẫn sẽ được chấp nhận, miễn là nó đáp ứng phương pháp xác định tính nguyên chất được liệt kê trong Tiêu chuẩn chung cho Nước trái cây và Nước quả (Nectar) và mức này không dưới 10 °Brix.

Lưu ý rằng độ axit của nước cam ảnh hưởng đến giá trị Brix. Nước trái cây cũng chứa các chất khác, chẳng hạn như axit. Các chất này cũng ảnh hưởng đến chỉ số khúc xạ và dẫn đến kết quả đọc Brix thấp hơn. Do đó, các giá trị Brix phải được hiệu chỉnh để bù đắp sự đóng góp của các axit và biểu thị hàm lượng đường thực thực tế của mẫu.

Tìm hiểu thêm về xác định độ axit và hàm lượng axit: Tải xuống hướng dẫn của chúng tôi..

Đo nồng độ Brix chính xác bằng Khúc xạ kế hoặc Máy đo tỷ trọng của chúng tôi.

Một độ Brix được định nghĩa là 1 gam đường sucrose trong 100 gam dung dịch nước; nếu chất rắn hòa tan duy nhất trong dung dịch là sucrose, thì 1 gam đường sẽ làm tăng giá trị thêm 1 °Bx.

Bạn có muốn tự chuẩn bị dung dịch chuẩn Brix cho riêng mình không?

Bước 1: Kiểm tra khúc xạ kế bằng nước cất. Kết quả đọc phải bằng 0; hãy vệ sinh và hiệu chuẩn thiết bị nếu không đạt được giá trị này.

Bước 2: Bạn nên đảm bảo bề mặt của khúc xạ kế sạch sẽ và khô ráo.

Bước 3: Nhỏ một lượng nhỏ dung dịch cần kiểm tra lên lăng kính. Chỉ cần vài giọt là đủ.

Bước 4: Nhìn qua thị kính trong khi hướng lăng kính về phía nguồn sáng. Không nhìn trực tiếp vào mặt trời.

Bước 5: Lấy nét thị kính và đọc kết quả tại điểm mà phần nền màu xanh tiếp giáp với vạch chia độ. Giá trị đọc này chính là độ Brix của mẫu.

Tuy nhiên, việc đo độ Brix bằng khúc xạ kế cổ điển có thể có một số nhược điểm:

• Phạm vi đo hẹp: Cần nhiều khúc xạ kế khác nhau để bao phủ một dải đo rộng.
• Không có bộ ổn nhiệt: Phép đo của bạn cần phải ở chính xác 20 °C mới đạt được độ chính xác cần thiết.
• Kết quả phụ thuộc vào người vận hành: Do đó độ chính xác bị hạn chế.
• Không có giao thức đo lường: Thiếu các quy trình ghi chép và lưu trữ dữ liệu chuẩn hóa.

Hãy sử dụng khúc xạ kế kỹ thuật số để phép đo trở nên dễ dàng và chính xác hơn, giúp tăng năng suất cho phòng thí nghiệm của bạn, đồng thời tiết kiệm thời gian và tiền bạc.

Nhìn chung, các thuật ngữ độ Brix, độ Plato và độ Balling đều có thể hoán đổi cho nhau. Cả ba thang đo này đều biểu thị phần trăm khối lượng của dung dịch đường và liên kết khối lượng này với tỷ trọng riêng. Tỷ trọng riêng liên kết khối lượng của một thể tích chất lỏng nhất định với cùng một thể tích nước đó. Các chất lỏng nặng hơn nước như dịch nho hoặc dịch đường hóa từ ngũ cốc (wort) có tỷ trọng riêng lớn hơn 1,000. Các chất lỏng nhẹ hơn nước, chẳng hạn như rượu, có tỷ trọng riêng nhỏ hơn 1,000.

Thang đo lâu đời nhất, Balling, được thiết lập vào năm 1843. Một thời gian sau, Brix đã sửa một số lỗi tính toán trong thang đo Balling và giới thiệu bảng Brix. Sau đó, vào đầu những năm 1900, Plato và các cộng sự của mình đã thực hiện những cải tiến sâu hơn, giới thiệu thang đo Plato. Về bản chất, chúng là giống nhau. Các bảng này chỉ khác nhau ở việc chuyển đổi từ phần trăm khối lượng sang tỷ trọng riêng ở chữ số thập phân thứ năm và thứ sáu của thang đo tỷ trọng riêng.

Siro ngô hàm lượng fructose cao (High Fructose Corn Syrup - HFCS) là một chất làm ngọt dạng lỏng được chiết xuất từ tinh bột ngô, thành phần chính chứa fructose và D-glucose. HFCS được sử dụng để thay thế đường sucrose trong ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống. HFCS có ba mức nồng độ fructose khác nhau: 42%, 55% và 90% theo khối lượng, và được sử dụng chủ yếu tại Hoa Kỳ.

Với vai trò là chất làm ngọt, HFCS thường được so sánh với đường kết tinh, nhưng các ưu điểm trong sản xuất của HFCS so với đường bao gồm việc dễ vận chuyển/pha chế và hiệu quả về mặt chi phí.

Có thể đo hàm lượng Brix và HFCS bằng máy đo tỷ trọng hoặc khúc xạ kế. Cả hai phương pháp sẽ cho cùng một kết quả nếu đo hàm lượng sucrose/HFCS tinh khiết trong dung dịch.

Các máy đo tỷ trọng và khúc xạ kế kỹ thuật số như Máy đo tỷ trọng Excellence D4 và Khúc xạ kế Excellence R4 từ METTLER TOLEDO cho phép đo trực tiếp độ Brix hoặc phần trăm HFCS. Cả hai phương pháp đo đều cho phép tự động chuyển đổi chỉ số khúc xạ/tỷ trọng sang độ Brix hoặc phần trăm HFCS. Với cả hai phương pháp, các kết quả thu được là đồng nhất khi đo sucrose tinh khiết hoặc HFCS tinh khiết và có thể so sánh được với nhau.

Tỷ lệ Brix/axit là tỷ số giữa độ Brix của nước trái cây và số gam axit citric khan trên 100 gam nước trái cây đó. Đây là một trong những chỉ số được sử dụng phổ biến nhất để đánh giá chất lượng nước trái cây cũng như độ chín của quả.

Đầu tiên, hãy kiểm tra khúc xạ kế bằng nước khử khoáng; kết quả phải là 0 % w/w hoặc 1,3332 nD ở 20 °C (có tính đến sai số cho phép của bạn). Sau đó, hãy đảm bảo phương pháp đo của bạn đã được thiết lập để đo độ Brix ở nhiệt độ mong muốn. Cho khoảng 0,3 mL mẫu vào ô đo và nhấn bắt đầu. Bạn sẽ nhận được kết quả chỉ sau vài giây.

Đầu tiên, hãy kiểm tra máy đo tỷ trọng bằng nước khử khoáng; kết quả phải là 0 % w/w hoặc 0,9982 g/cm³ ở 20 °C (có tính đến sai số cho phép của bạn). Sau đó, hãy đảm bảo phương pháp đo của bạn đã được thiết lập để đo độ Brix ở nhiệt độ mong muốn. Cho khoảng 2 mL mẫu vào ô đo bằng ống tiêm và nhấn bắt đầu. Bạn sẽ nhận được kết quả chỉ sau vài giây.