测量总溶解固体：折射仪比较（第三部分——浓缩咖啡与滤网）

作者：Jeremy | 发布于：浓缩咖啡，工具 | 33

发布日期：2015年7月2日

更新日期：2016年3月8日

摘要

本文继续探讨折射仪比较系列，本研究的目的是检验三种宣称可测量浓缩咖啡中总溶解固体（TDS）含量的折射仪的测量结果。作为次要目标，本研究旨在评估VST注射器滤网对浓缩咖啡中TDS读数的影响。在一个单独的实验中，VST LAB Coffee II浓缩咖啡与咖啡折射仪、VST LAB Coffee III折射仪和Atago PAL-COFFEE折射仪与总共12个样品（每个设备每个样品3次读数）进行了比较。测试程序遵循VST推荐的标准。这些设备之间没有发现显著差异。使用VST样品滤网对TDS读数确实有显著影响（p=0.00）；然而，这种影响对三种设备没有差异。

披露

我们对所测试的任何产品都没有利益关系。

作者

Jeremy和Joe

引言

我们旨在测试三种设备之间的性能，而不仅仅是评估它们与制造商规定的规格相比的个别精度或准确性。然而，当前研究设计中评估了精度的一些组成部分。精度是衡量结果可以被确定得有多好——对同一数量测量的程度的一致性和一致性。重要的是要记住，一个测量结果可以是精确的，但不是准确的（如以下图形所示）。

准确性 vs. 精度。（来源：http://climatica.org.uk/）

准确性 vs. 精度。（图片来源：http://climatica.org.uk/）

方法

本研究使用的VST设备是VST LAB Coffee III第四代折射仪（标称范围：0.00-20.00% TDS；TDS分辨率0.01%；精度±0.01%；精度从0.00-4.99%为±0.03%，从5.00-20.00%为±0.05%；温度范围15-40°C）和LAB Coffee II（咖啡与浓缩咖啡）折射仪（标称范围：0.00-20.00% TDS；TDS分辨率0.01%；精度±0.03%；精度从0.00-4.99%为±0.05%，从5.00-20.00%为0.10%；温度范围15-40°C）。Atago设备是PAL-COFFEE（标称范围：0.00-22.00% TDS；TDS分辨率0.01%；Brix精度0.10；温度范围10-100°C；温度分辨率0.1°C）。我们建议您访问公司网站以获取有关设备规格的更多信息。所有折射仪都装满新电池，并连同蒸馏水瓶一起放在测试台上过夜，以便温度与室温（25°C）平衡。使用基于电导率的TDS计，蒸馏水含有0 ppm，并用于对所有设备进行校零。

实验中使用的咖啡是Toby’s Estate Woolloomooloo混合咖啡。咖啡在使用前休息了10天。

使用的设备：

La Marzocco (LM) GS/3 MP（机械桨），单组配备0.6mm限制器和裸滤杯，滤杯为原始LM篮子，设置为9个大气压的水压（使用Scace II进行验证）；冲泡温度92.5°C，由板载PID调节
实验中使用的过滤器是Brita Purity C150 Quell ST
Victoria Arduino Mythos One咖啡磨豆机
两个秤（Ohaus用于测量干咖啡剂量；AWS用于测量饮料质量）
笔和纸用于记录值
FLIR热像仪
12个（每个条件）空raméquin碗，用于测量咖啡的重量
12个（每个条件）陶瓷/玻璃杯，用于TDS测量
Smart Tamp压粉器，用于标准化施加在咖啡上的压力
Atago PAL-COFFEE折射仪
VST LAB II折射仪
VST LAB III第四代折射仪
VST注射器
蒸馏水
酒精垫
吸管
餐巾纸
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实验进行了4个小时。两种条件下使用的磨豆机、浓缩咖啡机和咖啡压粉器的条件保持不变。通过磨碎500克咖啡豆来预热刀片。实验期间，通过空调将室温控制在约23-25°C。

使用1克咖啡与2克冲泡重量的冲泡比例（即20克剂量对应40克最终饮料质量）。每种条件下进行了6次浓缩咖啡提取（“滤网/无滤网”）。

两种条件下折射仪的校零准备都是相同的。

在进行所有测量之前，将折射仪与蒸馏水一起在室温下设置，这是我们常用的常见做法。

在咖啡提取之前，对所有折射仪进行了校零和清洁。

校零时的水温在15-30°C之间（如VST推荐）。

所有咖啡的过滤程序都按照VST说明进行。

对于每次浓缩咖啡，我们让浓缩咖啡冷却1分钟，样品搅拌5秒钟。

对于每次浓缩咖啡，使用注射器尖端抽取4毫升浓缩咖啡（放置在奶油层下方，不接触底部），然后连接VST注射器滤网（一种条件；另一种条件无滤网）并缓慢倒入干净的陶瓷杯中。然后，样品大约冷却45秒钟。

所有咖啡的采样程序都按照VST说明进行。

使用干净的吸管，我们抽取足够大的样品，可以倒入所有三个折射仪。然后将该样品转移到干净的、干燥的杯子中，并额外冷却30秒钟（使用热像仪检查样品的温度）。然后，使用另一根新的吸管吸出冷却的浓缩咖啡样品，并将其转移到折射仪的凹槽中。咖啡样品在折射仪凹槽中平衡25秒后记录。每个样品每个设备进行了三次总读数，每次间隔一分钟。

结果

本研究使用混合设计分析数据（使用R 3.1.1和SPSS 19.0.0）。总共测量了12个样品。变量之间是条件（VST滤网，无滤网）和设备（Atago，VST II，VST III）。变量内部是样品编号（每个条件6个）和读数编号（每个样品3个）。样品放置在折射仪上的顺序是随机化的，包括所有可能的排列。

三个主要假设是：1）Atago PAL-COFFEE、VST LAB II和VST LAB III会对同一咖啡样品给出显著不同的TDS读数；2）使用VST注射器滤网的样品与未使用VST注射器滤网的样品的TDS读数有显著差异；3）折射仪的TDS读数之间将存在显著的相互作用，这取决于是否使用VST注射器滤网。

没有观察到样本顺序的统计显著影响（p = 0.97）。为了评估前两个假设，运行了方差分析（ANOVA），其中变量之间是条件（滤网样品，无滤网样品）和设备（Atago，VST II，VST III）。没有发现条件（F(1,102) = 0.56，p = 0.46）、设备（F(2,102) = 0.06，p = 0.94）或条件与设备的交互作用（F(2,102) = 0.03，p = 0.97）的影响。

出于好奇，我们检查了样品内多次读数的平均值标准偏差（即，每个样品在每个设备上每分钟取一个读数，共3分钟）。这种测试-重测可靠性（也称为可重复性）产生了一些有趣的结果（见表1）。方差分析表明，无滤网条件下存在显著差异（F(2,15) = 3.68，p = 0.04）。事后t检验表明，使用滤网对VST设备的影响显著（p = 0.02或更低），但对Atago没有影响（p = 0.30）。在条件内部，t检验表明，在重复性测量中，仅在Atago-No Filter和VST II-No Filter之间存在显著差异（p = 0.049）。

表1. 样品内读数的平均标准偏差。

（原始数据可以在此处下载为制表符分隔的文本文件。如往常一样，虽然我们提供数据供您个人使用，但我们恳请您在发布或公开论坛中展示之前发送消息至[email protected]，并附上适当的致谢。）

结论

总的来说，VST和Atago设备的表现相当。我们观察到的唯一显著结果是在测试-重测可靠性标准偏差中，Atago在其读数群中的一致性精度比VST LAB II（p = 0.07与VST LAB III）更紧，这是在无滤网样品条件下。

虽然我们没有评估设备与真实或公认值的准确性，但有一些迹象表明，由于它们的测量之间缺乏一致性的统计差异，每个设备都与其他设备进行了可比的测量——也许Atago和VST LAB III更是如此。技术上，我们的结论是，我们没有拒绝零假设——或者说，我们没有拒绝Atago、VST LAB II和VST LAB III的浓缩咖啡TDS测量在统计上相同。请注意，这与说结果相同略有不同。例如，如果我们为每个设备提供100个样品，我们可能会看到回归到真实均值，并出现统计显著性。但是，查看多个研究的结果也很有帮助。查看我们之前的帖子（此处和此处），我们注意到设备之间存在一些显著差异。这些差异出现在对冲泡咖啡的评估中，通常认为设备需要比浓缩咖啡TDS评估更精细的分辨率。尽管测量结果具有统计学意义，但您应该问自己这些测量差异是否对您有意义，是否在设备公差范围内等。根据之前的准确性 vs. 精度图形，我们已经在多个研究中测试了这些设备，而目标是一个未知的靶心。以下图形旨在表示我们发现的一种简化的概括：

精度无已知准确性

精度未知准确性

我们并不一定知道这些设备应该测量什么（即准确性），但我们可以说，它们的读数之间几乎没有统计上的显著差异。如果一个设备声称具有高精度，而其他设备的测量值与该设备没有统计上的差异，您能得出什么结论？如果一个设备声称测量其他设备不测量的事物（例如，“总溶解固体”与“总冲泡固体”），但它们的测量值没有统计上的差异，您能得出什么结论？显然，从制造商那里测试更多设备是理想的，因为有可能我们测试的某些设备是异常的。

虽然可能有无数种可能的复杂解释可以解释我们的结果，但我们提醒您考虑奥卡姆剃刀。有无限多的可能性和更复杂的替代解释；然而，更简单、更经得起检验、更易被证伪的理论和解释应该被优先考虑。这是我们意识到的第一个公开、无偏见、方法严谨、控制良好的设备比较。虽然其他人可能声称不同的结果，但我们欢迎他们与大家分享他们的方法和数据，以便您，读者，自己做出决定。

底线：这些设备中的任何一种，尤其是Atago或VST Lab III，都足以确定您的咖啡/浓缩咖啡的TDS。也许您还需要重新考虑是否真的需要过滤您的浓缩咖啡样品。