การวัดค่า pH ในน้ำผลไม้ | ด้วยหัววัดเซ็นเซอร์

น้ำผักผลไม้เป็นเครื่องดื่มที่อุดมไปด้วยวิตามิน และแร่ธาตุหลายชนิด จึงได้รับความนิยมในหมู่ผู้บริโภคที่ใส่ใจสุขภาพ จากความต้องการน้ำผลไม้ที่เพิ่มมากขึ้น ทำให้เหล่าผู้ผลิตต้องพัฒนาผลิตภัณฑ์และวิธีการผลิตรูปแบบใหม่ที่ดีกว่าเดิม องค์การอาหารและยาของประเทศสหรัฐอเมริกาแนะนำให้อ้างอิงตามมาตรฐานการผลิต HACCP สำหรับการผลิตน้ำผลไม้ทั้งหมด โดยน้ำผลไม้ถูกนิยามว่าเป็น ของเหลวหรือสารสกัดที่มาจากผักผลไม้โดยการคั้น หรือปั่นผลไม้ ปราศจากการใช้ความร้อน และตัวทำละลายและสามารถรับประทานได้ ดังนั้นน้ำผลไม้ที่ถูกจัดจำหน่ายรวมไปถึงการถูกนำไปใช้เป็นส่วนผสมของเครื่องดื่มชนิดอื่น จำเป็นต้องผ่านการดำเนินการผลิตตามข้อกำหนดที่ระบุไว้

น้ำผลไม้เป็นผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติที่ไม่สามารถเก็บรักษาได้นาน เนื่องจากการเน่าเสียที่เกิดจากแบคทีเรีย และการทำงานของเอนไซม์ตามธรรมชาติ ดังนั้นการถนอมอาหารจึงเป็นขั้นตอนสำคัญในการผลิตน้ำผลไม้ วิธีการหนึ่งที่ใช้สำหรับการเก็บรักษาและแปรรูปน้ำผลไม้คือ การพาสเจอไรส์ โดยใช้ความร้อนสูงในระยะเวลาสั้น (HTST) เพื่อป้องกันการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์รักษาความสดใหม่ เพื่อสีสันและรสชาติที่ดีขึ้น การวัดค่า pH ในน้ำผลไม้ จึงเป็นพารามิเตอร์หลักที่จะช่วยให้เราสามารถถนอมอาหารได้

ความสำคัญของการวัดค่า pH ในน้ำผลไม้

ปัจจัยที่ส่งผลต่ออายุการเก็บรักษาของน้ำผลไม้คือ ค่า pH และการทำปฎิกิริยาของน้ำซึ่งมีอิทธิพลมากที่สุด ค่าความแปรปรวนของ pH อาจส่งผลต่อรสชาติ และอายุการเก็บรักษา โดยทั่วไปน้ำผลไม้จะมีค่า pH ต่ำอยู่ที่ประมาณ 2.0 ถึง 4.5 ค่า pH ที่ต่ำของน้ำผลไม้เกิดจากกรดอินทรีย์ที่มีอยู่แตกต่างกันไปตามประเภทของน้ำผลไม้

ในกระบวนการผลิตน้ำผลไม้ กฎ 5-ล็อก เพื่อลดจุลินทรีย์ที่มีความเสี่ยงต่อการเกิดโรคมีความจำเป็น จากข้อบังคับขององค์การอาหารและยาของสหรัฐอเมริกา ดังนั้นขั้นตอนการประมวลผลผ่านความร้อนที่จำเป็นสำหรับการปฏิบัตินี้ จึงขึ้นอยู่กับค่า pH แรกเริ่มที่มีอยู่ในน้ำผลไม้

อุปสรรคและความท้าทายของการวัด

ลักษณะอนุภาคของน้ำผลไม้อาจทำให้เกิดความท้าทายใน“การวัดค่า pH” ในน้ำผลไม้ เพราะหัวต่อเซรามิกทั่วไปอุดตันได้ง่ายจากการกระจายตัวของอนุภาคโดยธรรมชาติ ทำให้การทำปฏิกิริยาระหว่างตัวอย่างและอิเล็กโทรไลต์ ทำงานได้ไม่เต็มประสิทธิภาพ และสามารถส่งผลกระทบต่อความถูกต้องแม่นยำของการวัดค่า pH ในน้ำผลไม้

ตารางด้านล่างแสดงถึงความท้าทายและผลกระทบเชิงลบต่อผลการวัดค่า pH ในน้ำผลไม้ เมื่อใช้เซ็นเซอร์ทั่วไป

ตัวอย่าง	ผลกระทบ
อนุภาคธรรมชาติจากตัวอย่าง	หัวต่อเซรามิกของเซ็นเซอร์ pH อาจอุดตันได้ง่าย
การไหลออกของอิเล็กโทรไลต์ที่นำมาใช้อ้างอิง	การทำปฏิกิริยาของตัวอย่างกับอิเล็กโทรไลต์สามารถถูกขัดขวางเนื่องจากการอุดตัน ทำให้ค่า pH ไม่คงที่
การทำความสะอาดเซ็นเซอร์หลังจากการวัด	เซ็นเซอร์สกปรกเนื่องจากการสะสมบนเมมเบรนแก้วที่บอบบางทำความสะอาดยาก ดังนั้นเซ็นเซอร์ที่แข็งแรง และทำความสะอาดง่าย จึงจำเป็นต่อการวัดค่า pH ที่รวดเร็ว

การวัดค่า pH ในน้ำผลไม้ จำเป็นต้องมีการไหลอย่างสม่ำเสมอของอิเล็กโทรไลต์อ้างอิงเพื่อผลลัพธ์ที่ถูกต้องและแม่นยำ หากมีการอุดตันจะขัดขวางการไหล และการทำปฏิกิริยาของตัวอย่างกับอิเล็กโทรไลต์ เมมเบรนที่เป็นตัวตรวจจับอาจเสียหายได้ขณะที่ใช้สารละลายที่มีปริมาณของสารแขวนลอยสูงจากผลไม้ ด้วยเหตุนี้ห้องปฏิบัติการบางแห่งจึงหันไปใช้เทคนิคการวัดค่า pH ทางอ้อม โดยนำตัวอย่างไปเจือจางกับน้ำก่อนทำการวัด อย่างไรก็ตามการผสมน้ำเพื่อเจือจางส่งผลต่อการวัดค่า pH ในน้ำผลไม้ ทำให้ได้ผลลัพธ์ที่ไม่ถูกต้องและไร้ประสิทธิภาพ

การวัดค่า pH ในน้ำผลไม้ หากทำซ้ำๆ อาจทำให้เซ็นเซอร์เสียหายเนื่องจากการสะสมของสารปนเปื้อนต่างๆที่ล้างออกยาก ผู้ใช้งานอาจจะได้รับผลลัพธ์ที่ไม่เสถียรและผิดพลาด หากเซ็นเซอร์ไม่ได้รับการทำความสะอาดอย่างเพียงพอสำหรับการวัดครั้งถัดไป

เซ็นเซอร์ที่ดีที่สุดสำหรับตัวอย่างน้ำผลไม้

สำหรับการวัดค่า pH ในน้ำผักผลไม้ แนะนำหัววัดรุ่น FC220B ผลิตจากแก้วอุณหภูมิต่ำชนิดพิเศษ เป็นเซ็นเซอร์แบบมีหัวต่อเซรามิก 3 Junction ด้วยอัตราการไหล 40-50 µL/h ช่วยในการตรวจวัดตัวอย่างที่มีการกระจายตัวของอนุภาคมากทำให้ตรวจวัดผลได้อย่างรวดเร็วโดยใช้อิเล็กโทรไลต์แบบรีฟิล เมื่อตัวอย่างปนเปื้อนเข้าสู่หัววัดสามารถเปลี่ยนได้ทันที และลักษณะปลายหัววัดเป็นแบบกลม (Spheric) สามารถทำความสะอาดได้ง่าย ดังนั้นเซ็นเซอร์นี้จึงออกแบบมาให้เหมาะสำหรับตัวอย่างน้ำผลไม้ ครีม หรือซอส ในช่วงการทำงาน -5 ถึง 70 ˚C

วัสดุทำจากแก้วอุณหภูมิต่ำ
บริเวณปลายหัววัดทำจากแก้วสูตรพิเศษที่มีความต้านทานต่ำกว่า 50 เมกะเฮิร์ตซ์ เมื่อเทียบกับหัววัดทั่วไปที่มีความต้านทาน 100 เมกะเฮิร์ตซ์ ซึ่งมีประโยชน์ต่อผลิตภัณฑ์อาหารที่ถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิต่ำอีกด้วย เมื่ออุณหภูมิของแก้วลดลงในตัวอย่าง ความต้านทานของแก้วอุณหภูมิต่ำจะเพิ่มขึ้นใกล้เคียงกับแก้วทั่วไปที่อุณหภูมิเหมาะสม หากใช้แก้วทั่วไปความต้านทานจะสูงมากเกินที่เหมาะสม ทำให้หัววัดเกิดความเสียหายได้

ปลายหัววัดแบบกลม
เหมาะสำหรับการใช้งานทั่วไป และสามารถทำความสะอาดได้ง่าย

ลักษณะแบบเซรามิก 3 Junction
หัวต่อเซรามิกแบบ 3 Junction ด้วยอัตราการไหล 40-50 µL/h ช่วยทำให้อัตราการไหลของอิเล็กโทรไลต์จากเซลล์อ้างอิงเข้าสู่การวัดตัวอย่างสูง ทำให้อ่านค่าได้รวดเร็ว ซึ่งโดยปกติหัววัดทั่วไปจะเป็บแบบ 1 Junction ด้วยอัตราการไหล 15-20 µL/h เหมาะสมกับสารละลายที่มีความหนืด และค่าการนำไฟฟ้าต่ำ

เชื่อมต่อด้วย BNC
ใช้ขั้วต่อแบบ BNC ซึ่งเป็นที่นิยมใช้กันอย่างหลากหลายกับเครื่องวัดค่า pH การออกแบบหัววัดที่เฉพาะเจาะจงกับชนิดตัวอย่างจะทำให้การวัดค่า pH มีประสิทธิภาพสูงสุด ผลลัพธ์ที่ได้ตอบสนองต่อความต้องการ ค่าที่อ่านได้ถูกต้องแม่นยำ จึงทำให้เราสามารถตรวจสอบค่า pH ที่เชื่อถือได้

ค่า pH โดยประมาณของน้ำผลไม้ชนิดต่าง ๆ

ผลไม้	ค่า pH	ผลไม้	ค่า pH
สับปะรด	3.30-3.70	มะเขือเทศ	3.80-4.80
ส้ม	3.26-3.75	แรสเบอร์รี่	3.20-4.00
มะนาวหวาน	3.50-3.93	แบล็คเบอร์รี่	2.48-3.60
มะม่วง	4.20-4.60	กล้วย	4.50-5.20
ทับทิม	3.06-3.51	แอพริคอต	3.40-3.80
แอปเปิ้ล	3.00-3.50	บลูเบอรี่	3.10-3.30
องุ่น	3.00-3.47	เชอรี่	3.30-3.90
ละมุด	4.80-5.20	แคนเบอรี่	2.30-2.50
อ้อย	4.20-4.60	พีช	3.30-4.10
แตงโม	3.80-4.24	แพร์	3.50-4.60
สตอเบอรี่	3.00-3.90	กูสเบอรี่	2.80-3.10
บ๊วยแดง	3.60-4.30	อินทผาลัม	4.10-4.90
เสาวรส	6.50	เมล่อน	6.00-6.80

โดยปกติกระบวนการพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตจะประกอบด้วย 2 ส่วน คือ การสร้าง และสะสมพลังงาน กับการใช้พลังงานจากแหล่งสะสม ผักและผลไม้ก็มีกระบวนการนี้เช่นเดียวกัน แต่อัตราการสร้าง และการใช้พลังงานจะแตกต่างกัน ระหว่างก่อนการเก็บเกี่ยว และหลังการเก็บเกี่ยว โดยก่อนการเก็บเกี่ยวจะมีการสร้าง และสะสมพลังงานมากกว่าการใช้พลังงาน จึงทำให้มีการเจริญเติบโตขึ้นเรื่อย ๆ แต่หลังจากเก็บเกี่ยว เนื่องจากขาดน้ำ แร่ธาตุ และแสง จากราก ลำต้น ใบ จึงทำให้พลังงานที่สร้างขึ้นนั้นน้อยกว่าพลังงานที่ถูกใช้ไปมาก ดังนั้นจึงส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง ลักษณะเนื้อผล รสชาติ คุณค่าทางอาหาร ทำให้ไม่เป็นที่ต้องการของผู้บริโภค สาเหตุนั้นมาจากปัจจัยทางด้านชีวภาพ และสิ่งแวดล้อม หรือเรียกว่า ผักและผลไม้เน่าเสียนั่นเอง

ผักผลไม้บางชนิดเสี่ยงต่อการเน่าเสียง่าย เนื่องมาจากค่า pH ของผลไม้ชนิดนั้น ๆ สูง ซึ่งเป็นสภาวะที่เหมาะสมของจุลินทรีย์ที่จะเจริญเติบโตได้ดี

pH Meter คือเครื่องมือที่ให้ความละเอียดและถูกต้องแม่นยำสูง

เครื่อง pH meter มีหลายแบบ เช่น แบบปากกา แบบมือถือ แบบตั้งโต๊ะ หรือแบบติดตั้ง ซึ่งการวัดค่า pH โดยใช้เครื่อง pH Meter นั้นจะเหมาะกับการใช้ในงานอุตสาหกรรมมากที่สุด หากมีการเลือกเครื่องมือวัดให้ตรงกับประเภทของการใช้งาน

เครื่องวัด “pH Meter” จาก ฮานนา