การวิเคราะห์แอลกอฮอล์ในไวน์และน้ำหมัก

ไม่ว่าเราจะหมักไวน์องุ่น เมรัยผลไม้ กะแช่ สาโท หรือหมักกากน้ำตาลเพื่อเอาไปกลั่นเป็นเหล้าขาว เรามักมีเหตุจำเป็นจะต้องวิเคราะห์ปริมาณแอลกอฮอล์ในตัวอย่างไวน์หรือน้ำหมักของเรา ทั้งในด้านการควบคุมคุณภาพเพื่อให้มีแอลกอฮอล์เพียงพอที่จะนำไปกลั่น หรือนำไปบ่มไวน์หรือบรรจุลงขวด หรือเป็นการติดตามความคืบหน้าในการหมักในงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ก็ตาม

ในทางกฎหมายสรรพสามิต ก็ต้องวิเคราะห์แอลกอฮอล์ของสุราที่พร้อมจำหน่าย เพื่อระบุดีกรี ที่จะเป็นสิ่งกำหนดอัตราภาษีที่จะจัดเก็บ โดยกรมสรรพสามิตได้กำหนดวิธีวิเคราะห์แอลกอฮอล์ไว้ในมาตรฐานสุราแล้ว ว่าใช้วิธีกลั่น และวัดค่าความถ่วงจำเพาะที่อุณหภูมิ 20 °C

อย่างไรก็ตาม เรายังมีวิธีวัดปริมาณแอลกอฮอล์อีกหลายวิธี ทั้งแบบที่ไม่ค่อยแม่นยำแต่ใช้สะดวกสำหรับติดตามความคืบหน้าการหมักได้ง่ายๆ และแบบที่มีความละเอียดแม่นยำไปจนถึงระดับเป็นมิลลิกรัมต่อลิตร

การใช้ Ebulliometer

มีเว็บไซต์มากมายกล่าวถึงการใช้เครื่องมือนี้ ที่วัดแอลกอฮอล์ด้วยจุดเดือดของน้ำหมักที่ลดลงจากจุดเดือดของน้ำบริสุทธิ์ และนำค่าอุณหภูมิจุดเดือดที่อ่านได้ ไปเทียบกับตารางที่ให้มากับเครื่อง ก็สามารถบอกปริมาณแอลกอฮอล์ได้ แต่วิธีนี้อาจมีความคลาดเคลื่อนหากน้ำหมักของเรา มีสารละลายอยู่หลายอย่าง เช่นมีน้ำตาลเหลืออยู่มาก

นอกจากนั้นอุปกรณ์ที่ใช้ก็ยังมีราคาแพงมาก ต้องสั่งซื้อมาจากต่างประเทศ โดยมีผู้นำเข้ามาจำหน่ายในประเทศไทยเพียงไม่กี่ราย ราคาของเครื่องพร้อมตารางเปรียบเทียบเปอร์เซ็นต์แอลกอฮอล์ ขายกันที่ประมาณ 4 หมื่นบาท

Ebulliometer

Vino-o-Meter

วิธีน้ำใช้ง่าย สะดวก อุปกรณ์เป็นหลอดแก้วเล็กๆ ราคาถูก แต่ค่าที่ได้ไม่น่าเชื่อถือเลยโดยเฉพาะในการวัดน้ำหมักที่ยังมีน้ำตาลอยู่ เพราะเป็นอุปกรณ์ที่อาศัยความถ่วงจำเพาะ และค่าจะเพี้ยนไปขึ้นอยู่กับของแข็งที่ละลายอยู่ในสารละลาย

การกลั่น

เป็นวิธีที่กรมสรรพสามิตใช้ในการวิเคราะห์แอลกอฮอล์ของสุราแช่ โดยการกลั่นแอลกอฮอล์แยกออกจากสารละลายที่มีกรดและน้ำตาล ให้กลายเป็นแอลกอฮอล์ที่ละลายในน้ำเท่านั้น จากนั้นก็สามารถใช้หลักความถ่วงจำเพาะ วัดปริมาณแอลกอฮอล์ได้ โดยหย่อน hydrometer ลงในกระบอกตวงที่มีน้ำสุราที่กลั่นได้ ก็จะสามารถอ่านค่าแอลกอฮอล์ได้อย่างแม่นยำ โดยต้องปรับอุณหภูมิของน้ำสุราให้เป็น 20 C

แต่วิธีนี้ต้องใช้น้ำหมักจำนวนมากเพื่อกลั่นให้ได้สุราพอที่จะนำไปใส่ในกระบอกตวงเพื่อหย่อน hydrometer จึงไม่เหมาะกับการวิเคราะห์น้ำหมักในระหว่างการหมักในการวิจัย ที่ต้องเก็บตัวอย่างน้ำหมักหลายๆ ครั้ง

ชุดทดสอบทางเอนไซม์

อาศัยหลักการที่ว่า เอธานอล จะถูกออกซิไดส์ด้วยเอนไซม์แอลกอฮอล์ดีไฮโดรจิเนส เกิดเป็นอเซตัลดีไฮด์ และปฏิกิริยานี้จะวัดได้ด้วยเครื่องสเปคโตรโฟโตมิเตอร์ (วัดการดูดกลืนแสง) ที่ 340 นาโนเมตร นำค่ามาคำนวณด้วยสมการก็จะได้ปริมาณเอธานอลเป็นมิลลิกรัมต่อลิตร แต่วิธีนี้ใช้กับแอลกอฮอล์ปริมาณน้อยๆ ถ้าใช้ตัวอย่างเป็นน้ำหมัก จึงต้องเจือจางร้อยเท่าชุดทดสอบนี้มีจำหน่ายโดย Megazyme สามารถสั่งซื้อได้จากบริษัท PowerTech

HPLC

เอธานอลที่ละลายอยู่ในสารละลาย สามารถแยกออกจากของผสมในระบบ HPLC (โครมาโตกราฟีแบบของเหลว) ซึ่งสามารถวิเคราะห์ไปพร้อมกับน้ำตาลต่างๆ ในน้ำหมักได้ด้วย โดยใช้คอลัมน์ BIO-RAD Aminex® Fermentation Monitor column (150 x 7.8 mm, 5 µm) (BIO-RAD มีบริษัทในประเทศไทยด้วย) ใช้ Refractive Index detector รายละเอียดอ่านได้จาก Link

GC (ก๊าซโครมาโตกราฟี)

ก๊าซโครมาโตกราฟีเป็นเครื่องมือวิเคราะห์ขั้นสูงที่ต้องมีผู้ชำนาญในการดูแลบำรุงรักษา และใช้งานอย่างถูกต้อง หากเราต้องการเพียงวัดปริมาณแอลกอฮอล์ในตัวอย่างน้ำหมักของเรา ก็ไม่ควรลงทุนสั่งซื้อเครื่องก๊าซโครมาโตกราฟีมา เพราะนอกจากเครื่องมือเองซึ่งมีราคาหลายล้าน ยังต้องมีระบบสาธารณูปโภคได้แก่ถังก๊าซ ท่อก๊าซ ระบบระบายอากาศ ห้องแอร์สำหรับติดตั้งเครื่อง ฯลฯ จึงควรจะหาห้องปฏิบัติการที่มีเครื่องมืออุปกรณ์และเจ้าหน้าที่พร้อมที่จะให้บริการวิเคราะห์แก่เรา

แต่เราก็ยังต้องมีบางอย่างไปให้กับเขา ได้แก่คอลัมน์ในการวิเคราะห์ซึ่งบางหน่วยเขาไม่มีคอลัมน์เฉพาะทางที่เราใช้ และสารมาตรฐานที่เราต้องการวิเคราะห์ ถ้าเป็นสารระเหยอื่นๆ ในเครื่องดื่มที่เราต้องการวิเคราะห์ด้วย เช่น higher alcohol และ ester ต่างๆ เป็นต้น

คอลัมน์ที่ใช้วิเคราะห์เอธานอล มักมีชื่อลงท้ายด้วย wax ขึ้นอยู่กับยี่ห้อ เช่น carbowax, DB-wax เป็นต้น ในปัจจุบันนิยมใช้ capillary column คือเป็นคอลัมน์ที่ดูเหมือนขดลวด นำไปใส่ในตู้อบของเครื่อง แล้วปล่อยก๊าซให้วิ่งไปในคอลัมน์ สารที่แยกด้วยคอลัมน์จะออกมาที่เวลาต่างกัน แล้วใช้ Flame Ionization Detector (FID) ตรวจจับ ส่งสัญญาณไปที่คอมพิวเตอร์สร้างเป็น peak ให้เรานำไปหาค่าพื้นที่ใต้ curve

รายละเอียดของการวิเคราะห์เอธานอลด้วย GC สามารถอ่านจากเอกสารต่อไปนี้

• http://www.fda.gov.tw/files/publish_periodical/9_19.pdf
• http://chemlab.truman.edu/CHEM222manual/pdf/gclab.pdf มีอธิบายหลักการของก๊าซโครมาโตกราฟีด้วย

Winescan

นี่เป็นเครื่องมืออันทรงพลัง สร้างขึ้นมาเพื่ออุตสาหกรรมไวน์โดยเฉพาะ สามารถวิเคราะห์ได้ทั้ง กรดทั้งหมด กรดระเหยได้ น้ำตาลรีดิวซ์ pH เอธานอล ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ได้ผลออกมาพร้อมๆ กันโดยอัตโนมัติ ในประเทศไทยมีใช้อยู่แห่งเดียวที่บริษัท สยามไวเนอรี่ จำกัด ที่โรงงานบ้านแพ้ว สมุทรสาคร ใครอยากจะมีไว้ใช้บ้างก็เก็บเงินให้ได้สักสี่ล้านกว่าบาทเท่านั้น

วิดิโอนี้เป็นของยี่ห้อ Anton Paar

https://www.anton-paar.com/corp-en/products/details/lyza-5000-wine/