Το pH & το pH-μετρο

Ένα από τα βασικά όργανα που μπορεί (και πρέπει) να έχει ο ερασιτέχνης οινοποιός στη διάθεση του είναι το pH-μετρο. Το pH μετρό είναι ένα όργανο που μετρά την Ενεργή Οξύτητα του μούστου ή του κρασιού και η ένδειξη εμφανίζεται απευθείας στην οθόνη.

Το pH

Επιγραμματικά για το pH θα αναφέρω ότι είναι ένας αριθμός που δηλώνει την συγκέντρωση των ελεύθερων ιόντων Υδρογόνου σε ένα διάλυμα. Για όποιον θέλει να μάθει περισσότερα για το pH μπορεί να ξεκινήσει από εδώ, να συνεχίσει ψάχνοντας στο διαδίκτυο ή να ανέβει στο πατάρι και να ψάξει κάποιο βιβλίο Χημείας από το λύκειο.

Εμείς αυτό που πρέπει να θυμόμαστε είναι ότι το pH παίρνει τιμές από το 0 έως το 14. Διαλύματα με pH από 0 έως 7 θεωρούνται «Όξινα» ενώ αυτά με pH πάνω από 7 θεωρούνται «Βασικά». Το κρασί και ο μούστος ανήκουν στην πρώτη κατηγορία των (από χημικής απόψεως) όξινων διαλυμάτων.

Το pH στην οινοτεχνία έχει συνήθως τις παρακάτω τιμές:

Μούστος: 3,2 – 3,5

Λευκά και Ροζέ κρασιά (ξηρά): 3,2 – 3,5

Κόκκινα κρασιά (ξηρά): 3,3 – 3,8

Ημίγλυκα και γλυκά κρασιά: 3,8 – 4,5

Όσο μικρότερη είναι η τιμή του pH τόσο πιο «Όξινο» είναι το κρασί μας. Αυτό θέλει λίγη προσοχή γιατί πολλές φορές ακούμε για κρασιά με «Υψηλή Οξύτητα». Η έκφραση αυτή αναφέρεται στην αίσθηση της οξύτητας που έχουμε κατά την οργανοληπτική δοκιμή του κρασιού, όχι στην τιμή της μετρούμενης Ολικής Οξύτητας ή τουλάχιστον έτσι θα έπρεπε και σίγουρα όχι στο pH.

Το πόσο «Όξινο» ή όχι είναι ένα κρασί το ελέγχουμε με την μέτρηση του pH και όχι με την μέτρηση της Ολικής Οξύτητας. Συνήθως (όχι πάντα) ένα κρασί με Υψηλή Οξύτητα (στην γεύση) έχει υψηλή Ολική Οξύτητα (μετρούμενη) και χαμηλό pH. Συμβαίνει όμως κάποιες φορές (σε εμένα αρκετά συχνά) Ένα Όξινο κρασί να έχει χαμηλή ολική οξύτητα και χαμηλό pH.

Αυτό συμβαίνει γιατί με την μέτρηση της Ολικής Οξύτητας μετρούμε τα Οξέα του κρασιού χωρίς να λαμβάνουμε υπόψη την δύναμη τους. Σε αντιδιαστολή, με το pH μετράμε την οξύτητα του κρασιού λαμβάνοντας υπόψη την δύναμη του κάθε οξέος που συμμετέχει το σχηματισμό της όξινης γεύση του.

Τεχνολογικά και οι δύο μετρήσεις πρέπει να γίνονται και να ελέγχουμε αν αυτές είναι εντός των αποδεκτών από εμάς ορίων.

Το pH-μετρό λοιπόν μετρά την Ενεργή Οξύτητα του κρασιού και μας δίνει μια άμεση ένδειξη κατά πόσο αυτό είναι όξινο ή όχι.

Η αρχή λειτουργίας

Ένα pH-μετρό αποτελείται από ένα ηλεκτρόδιο με αυξημένη ευαισθησία στο pH, ένα ηλεκτρόδιο αναφοράς και ένα θερμοστοιχείο. Το ηλεκτρόδιο για την λήψη των μετρήσεων είναι συνήθως γυάλινο και σφαιρικού σχήματος στο τελείωμα του. Περιέχει ένα υγρό με σταθερό pH=7. Το ηλεκτρόδιο αναφοράς βρίσκεται δίπλα από το πρώτο ηλεκτρόδιο και είναι κατασκευασμένο έτσι ώστε να δημιουργεί μια σταθερή τάση. Οι δύο τάσεις που παράγονται από τα δύο αυτά ηλεκτρόδια επεξεργασμένες από τον μικροεπεξεργαστή του οργάνου και θερμοκρασιακά αντισταθμισμένες με τις μετρήσεις που παρέχει τα θερμοστοιχείο μας δίνουν την τιμή  του pH.

Όταν το pH του προς μέτρηση διαλύματος είναι pH=7 τότε δεν δημιουργείται καμία διαφορά δυναμικού στο ηλεκτρόδιο μέτρηση.

Το όργανο.

Στη Αγορά υπάρχουν διαφόρων ειδών pH-μετρα όπως:

• Πάγκου (Bench Meters)
• Φορητά αδιάβροχα (Waterproof Portable Meters)
• Φορητά απλά (Standard Portable Meters)
• Τσέπης αδιάβροχα (Waterproof Pocket Testers)
• Τσέπης απλά (Standard Pocket Testers)

 Όργανο πάγκου

Φορητό όργανο

Όργανο τσέπης

Υπάρχουν και άλλα είδη pH-μετρων τα οποία όμως είναι αρκετά εξειδικευμένα και έχουν χρήση σε βιομηχανικές εφαρμογές και γι’ αυτό δεν θα τα αναφέρω.

Τα pH-μετρα πάγου είναι μια κάπως ακριβή λύση θα έλεγα για έναν ερασιτέχνη οινοποιό (σύμφωνα τουλάχιστον με το δικό μου ετήσιο εισόδημα). Κάπως πιο φτηνά είναι τα φορητά ενώ σε προσιτή τιμή βρίσκονται σίγουρα τα τσέπης.

Στους ισοτόπους διαφόρων κατασκευαστών τα pH-μετρα τσέπης αναφέρονται ως Testers και όχι ως Meters. Ως Meters αναφέρονται τα φορητά pH-μετρα. Δεν μπορώ να καταλάβω τη διαφορά τους αφού στα χαρτιά τουλάχιστον φαίνεται ότι υπάρχουν Testers και Meters με την ίδια ακρίβεια. Είμαι σίγουρος ότι η διαφοροποίηση αυτή έχει να κάνει με τη λειτουργικότητα του όργανού και μόνο.

Ένα σημαντικό στοιχείο σε ένα pH-μετρό είναι ότι το ηλεκτρόδιο της μέτρησης είναι ανταλλάξιμο. Αν για κάποιο λόγο δηλαδή χαλάσει ή δεν συντηρηθεί καλά μπορούμε να αλλάξουμε το ηλεκτρόδιο μόνο χωρίς να χρειαστεί να αγοράσουμε ολόκληρο το όργανο.

Άλλο ένα σημαντικό σημείο είναι το pH-μετρό να διαθέτει και δυνατότητα μέτρησης της θερμοκρασίας του προς μέτρηση διαλύματος με ταυτόχρονη αυτόματη αντιστάθμιση της υπολογιζόμενης τιμής του pH. Αυτό είναι σημαντικό γιατί η τιμή  του pH εξαρτάται εκτός των άλλων και από τη θερμοκρασία του διαλύματος. Η δυνατότητα αυτή δηλώνεται συνήθως ως ATC (Automatic temperature compensation).

Μια σημαντική παράμετρος που πρέπει να προσεχθεί κατά την αγορά ενός pH-μετρου είναι η ακρίβεια του οργάνου. Σε κάθε περίπτωση τα όργανα με ακρίβεια ±0,01 είναι σαφώς προτιμητέα.

Από την προηγούμενη ανάρτηση είδαμε ότι για να ρυθμίσουμε το pH κατά 0,1 μονάδα χρειάστηκε να προσθέσουμε 100gr/hl τρυγικό οξύ, ποσότητα διόλου ευκαταφρόνητη. Με ένα pH-μετρο με ακρίβεια ±0,1 θα είχαμε επιφέρει ένα πιθανό σφάλμα στην ποσότητα του προστιθέμενου τρυγικού οξέος ίσο με 100gr/hl.

Παράδειγμα: Έστω ότι έχουμε ένα κρασί με pH=3,6 μετρημένο με pH-μετρο που έχει ακρίβεια ±0,1 και θέλουμε να το διορθώσουμε ώστε να έχει pH=3,5. Στην πραγματικότητα αυτό το κρασί έχει pH που θα μπορούσε να κυμαίνεται από pH=3.56 έως pH=3.64. Έστω λοιπόν ότι η τιμή pH μετρημένη με pH-μετρό με ακρίβεια ±0,01 είναι pH=3.56. Αν θέλαμε να διορθώσουμε το pH με τη βοήθεια του pH-μετρου μικρής ακριβείας θα προσθέταμε 100g/hl τρυγικό οξύ. Αν διορθώναμε το pΗ με τη βοήθεια του pH-μετρου μεγάλης ακριβείας θα προσθέταμε περίπου τη μισή ποσότητα.

Οι μετρήσεις

Ο τρόπος με τον οποίο λαμβάνουμε μετρήσεις με ένα pH-μετρο είναι πολύ απλός. Βυθίζουμε το ηλεκτρόδιο του οργάνου στο προς μέτρηση υγρό, περιμένουμε λίγα δευτερόλεπτα μέχρι να εμφανιστεί η σχετική ένδειξη στην οθόνη του οργάνου και τότε διαβάζουμε την τιμή του pH. Μετά από κάθε μέτρηση ξεπλένουμε το ηλεκτρόδιο με απεσταγμένο νερό, το στεγνώνουμε με ένα μαλακό χαρτί και το αποθηκεύουμε παρουσία του ειδικού διαλύματος αποθήκευσης.

Το σημαντικό σε μια μέτρηση είναι αυτή να γίνει με το όργανό μας βαθμονομημένο (καλιμπραρισμένο) σωστά. Θα ήταν καλό να καλιμπράρουμε το όργανο κάθε φορά που θέλουμε να πάρουμε μια μέτρηση. Ούτως ή άλλως κατά τη διάρκεια μια ερασιτεχνικής οινοποίησης δεν θα χρειαστεί να κάνουμε και πολλές μετρήσεις ώστε η βαθμονόμηση να μας είναι κόπος.

Τα περισσότερα pH-μετρα προσφέρουν δυνατότητα βαθμονόμησης 1, 2 ή ακόμη και 3 σημείων. Θα πρέπει να προτιμάμε να βαθμονομούμε το όργανο με τη μέθοδο των 2 σημείων για μεγαλύτερη ακρίβεια στις μετρήσεις. Η βαθμονόμηση των οργάνων γίνεται με τη βοήθεια ρυθμιστικών διαλυμάτων με συγκεκριμένο και σταθερό pH, συνήθως με τιμές 4.01, 7.01. τέτοια διαλύματα πωλούνται σε φακελάκια ή σε συσκευασία των 500ml & 1.000ml.

Η συντήρηση

Πολύ σημαντικός παράγοντας στην ποιότητα των μετρήσεων ενός pH-μετρου είναι η συντήρηση του. Πιο συγκεκριμένα, το ηλεκτρόδιο του οργάνου δεν πρέπει ποτέ να μείνει σε περιβάλλον χωρίς υγρασία. Για να το πετύχουμε αυτό πρέπει στο καπάκι του να υπάρχει πάντα μια ποσότητα ειδικού υγρού για την φύλαξη του ηλεκτροδίου

Ποτέ δεν πρέπει να φυλάμε το ηλεκτρόδιο μέσα σε απεσταγμένο ή απιονισμένο νερό. Σε περίπτωση που το ηλεκτρόδιο του οργάνου στεγνώσει τελείως τότε θα πρέπει να το αφήσουμε μέσα στο ειδικό διάλυμα αποθήκευσης για περίπου 11 ώρα ώστε να ενεργοποιηθεί ξανά.

Είναι σημαντικό επίσης να ξεπλένουμε το ηλεκτρόδιο με απεσταγμένο νερό μετά από κάθε μέτρηση, ειδικά αν το υγρό το οποίο μετράμε περιέχει χρωστικές ουσίες όπως το κόκκινο κρασί. Εάν χρειαστεί μπορούμε να πλύνουμε το ηλεκτρόδιο με νερό βρύσης ή ακόμα καλύτερα με ένα ειδικό διάλυμα για καθαρισμό και με τη βοήθεια μια οδοντόβουρτσας (μαλακής θα έλεγα). Αμέσως μετά τον καθαρισμός ξεπλένουμε καλά (στο τέλος με απεσταγμένο νερό) και αποθηκεύσουμε το ηλεκτρόδιο κατά τα γνωστά.