1 ● مقدمة:
يدرك العاملون في مجال المحاليل السكرية أهمية قياس البريكس المنقلب (Brix)، إذ أن المحافظة على نفس الطعم تتطلّب ضبطًا دقيقًا لقيمته، وطبعًا الكثير من الأمور الأخرى.
يُعرّف البريكس بأنه النسبة المئوية الوزنية (وزن/وزن) للسكر المُذاب في المحلول، أو بتعبير آخر، عدد غرامات السكر المُذابة في 100 غرام من المحلول، وهنا نشدّد على أن يكون مجمل المحلول 100 غرام وليس 100 مل، فهذا خطأ يقع به الكثيرون.
ولكن، كيف سنتعامل مع المواد الصلبة المنحلة المغايرة للسكر (كالملوّنات والمواد الحافظة)؟ عادةً تكون نسبة السكر هي العظمى، وعليه يتم التعامل مع المواد المغايرة على أنها سكر أيضاً.
تعتمد معظم أجهزة البريكس المخبرية على أحد مبدأين: الانكسار الضوئي، والكثافة.
كثيرًا ما يتكرّر مصطلح “بريكس منقلب” في المصانع التي تتعامل مع السكروز (سكر المائدة)، ويكفينا معرفة أن السكروز لن يبقى على حاله في محاليله لكي ندرك أهمية قياس البريكس المنقلب.
2 ● لماذا يزداد بريكس المحلول السكروزي مع مرور الزمن؟
يتكوّن كل جزيء سكروز من وحدتين مرتبطتين هما الغلوكوز والفركتوز.
مع مرور الزمن، تتفكّك جزيئات السكروز إلى الغلوكوز والفركتوز، ويتسارع التفكك بارتفاع درجة الحرارة، ووجود الحموض في المحلول.
يستهلك تفاعل التفكك بعضًا من جزيئات الماء، وهذا يفسّر الانخفاض النسبي (الغير ملحوظ عادةً) لحجم المحلول، أي أن المواد السكرية تزداد نسبتها في المحلول.
الآن، لا بدّ من تعريف “البريكس المنقلب inverted Brix”: ببساطة، هو البريكس الجديد بعد إتمام تفكك السكروز.
بتعبير آخر، عندما نقيس بريكس لمحلول سكروزي قديم وتكون النتيجة 15.50 مثلاً فهذا لا يعني أن 15.50 هو البريكس المنقلب، لأننا لا نعرف نسبة جزيئات السكروز التي تفكّكت، ولا بدّ من إجراء “انقلاب قسري” لمعرفة البريكس المنقلب (راجع الفقرة 4).
3 ● من أين جاء مصطلح “منقلب”؟
يمتاز كل نوع من السكر بزاوية تدوير خاصة به، ونعني هنا بـ “زاوية التدوير” تلك الزاوية التي سيدور بها مستوى الضوء المستقطب بتأثير من جزيئات السكر. يُشار إلى زاوية التدوير بالرمز ألفا (α) ويسبق الرمز إشارة سالب (-) إذا كانت جهة التدوير نحو اليسار.
لنعود إلى حالة محلول السكروز … يتفكّك السكروز إلى غلوكوز وفركتوز:
4 ● الطريقة التقليدية لقياس البريكس المنقلب:
سنتحدّث عن الطريقة عمومًا دون التطرّق إلى التفاصيل المميزة لكل حالة:
- نأخذ عينة محدّدة الحجم من المحلول السكري.
- نضيف كمية محدّدة من حمض قوي تركيزه عالي، مثل (6 N) HCl، ومن ثم نغلق وعاء العينة بشكل تام.
- نسخّن العينة في حمام مائي (90 °C) لنحو ساعة من الزمن.
- نبرّد العينة بعد انتهاء التسخين.
- نقيس البريكس الجديد (المنقلب) للعينة.
إذا كان البريكس المنقلب مماثلاً للبريكس القديم فهذا يعني أن كامل جزيئات السكروز قد تفكّكت مسبقًا قبل فحص العينة، وبنفس الأسلوب يمكن معرفة مدى التغيّرات التي طرأت على مختلف العينات.
5 ● هل يوجد طريقة أسرع لقياس البريكس المنقلب؟
تتطلّب الطريقة التقليدية وقتًا طويلاً نسبيًا (نحو ساعة). قد يكون هذا الوقت مزعجًا لبعض منتجي المواد الغذائية، وقد تتطلّب مصلحتهم الإسراع في قياس البريكس المنقلب حتى لو اضطروا إلى شراء أجهزة باهظة الثمن.
تسعى الشركات المصنّعة لمعدّات القياس إلى إيجاد طرق تتلاءم مع رغبات زبائنها، وسنتحدّث في هذه الفقرة عن طريقة سريعة تعتمد على قياس بارامترين هما الكثافة وسرعة الصوت.
يمكن لأجهزة الكثافة التقليدية أن تقيس البريكس الحالي للعينات، ولكنها لن تتنبأ طبعًا بالبريكس المنقلب، وهنا تكمن أهمية قياس سرعة الصوت.
تعتمد الطريقة السريعة على بيانات مُدخلة مسبقًا لمحاليل قياسية طازجة (فيها سكروز فقط)، وأخرى منقلبة السكروز (تحوي غلوكوز وفركتوز).
على سبيل المثال، تُشير النقطة X1 في المخطط المجاور إلى قيمتي الكثافة وسرعة الصوت لمحلول بريكس 5.00 طازج، بينما تشير النقطة X2 إلى قيمتي الكثافة وسرعة الصوت لنفس المحلول بعد أن ينقلب بشكل كامل (تصبح القيمتان أكبر).
أما النقطة Y1 فهي تخصّ محلول بريكس 10.0 طازج، بينما تعود النقطة Y2 لنفس المحلول ولكن بعد انقلابه بشكل كامل.
بالاستفادة من مثل هذه الخطوط البيانية، سيتمكّن الجهاز من معرفة مدى الانقلاب الذي طرأ على السكروز في العينة المُراد قياسها، أي أن الجهاز سيقيس ما يلي:
- البريكس الحالي.
- وأبضًا البريكس المنقلب.
- البريكس الأصلي.
عمليًا، لن نحتاج سوى لعدّة دقائق لمعرفة النتائج. يتم حقن العينة في الجهاز، فتمتلئ حجرتين صغيرتين بالمحلول. يقيس الجهاز سرعة الصوت في الحجرة (الخلية) الأولى، وكثافة المحلول في الحجرة (الخلية) الثانية.
تكفي حجرة الكثافة لمعرفة البريكس الحالي للعينة، وكما تحدثنا للتوّ، سيتمّ التنبؤ بقيمتي البريكس الأصلي والبريكس المنقلب بناءً على معطيات الكثافة وسرعة الصوت للمحاليل القياسية المعروفة لدى الجهاز.
6 ● المصادر:
Maurice Shachman. (2005). The soft drinks companion: a technical handbook for the beverage industry. CRC Press LLC.
Can sugar get any sweeter? (January/February 2016). Soft Drinks International (Journal: softdrinksinternational.com). Retrieved December 04, 2018, from https://www.anton-paar.com/?eID=documentsDownload&document=58042&L=16
Advanced calibration, adjustment, and operation of a density and sound speed analyzer. (February 2013). The Journal of Chemical Thermodynamics. Retrieved December 04, 2018, from https://ws680.nist.gov/publication/get_pdf.cfm?pub_id=910485
