6.2. Direct Determination of Solubles Content
The solubles content of a coffee extract is directly estimated by careful evaporation of a sample to near dryness, followed by a 'finish' vacuum oven drying, in the same manner as for an instant coffee (e.g. IS 3726). A complete procedure, together with use of pure seasand to prevent bumping during evaporation as desired, is given in a German Standard (DIN 10764). Coffee extracts may, however, contain a small quantity of insoluble solids, such as coffee grounds from the extraction or brewing process. If the object of the determination is to measure the concentration of true soluble solids, then the extract should be carefully filtered through suitable filter paper, in such a way that soluble solids concentration is not altered (e.g. not vacuum filtration). However, coffee extracts left to stand for several hours may deposit insoluble solids, previously soluble or in colloidal solution, subsequent to its extraction. It may therefore be important to carry out the determination as soon as possible; filtration could otherwise give a slightly misleading result. Coffee extracts, particularly evaporation extracts and extracts prepared by re-dissolving some instant coffees, may also contain a fair proportion (up to 3% of the truly soluble solids) of colloidal particles up to 100 µm in size. As these colloids are part of the coffee as distinct from adventitious coffee grounds, a procedure for determining insoluble solids in instant coffee was set out in a draft International Standard 2 involving filtration through filters with precisely 100 µm apertures, and weighing of any filtered matter. Small amounts of coffee oil may also be present in coffee extracts, but these are usually finely dispersed and filter through even a 5 µm filter paper.
Concentration of soluble coffee solids in extracts determined in this way is. used as an absolute measurement for calibrating indirect measurements such as specific gravity or refractive index.

6.3. Specific Gravity and Refractive Index of Extracts
The solubles concentration (% w/w) of coffee extracts is linearly related to both specific gravity and refractive index for a given temperature, at least over limited ranges. For technical purposes, as described by Sivetz and Desrosier in the manufacture of instant coffee, tables or graphs are prepared giving relationships over specific ranges, which may vary very slightly for different extracts according to their blend, roast color and yield taken from the originating coffee. Little, however, has been published analyzing relationships in more fundamental terms. Again coffee extracts are of ten compared with sugar solutions, so that Brix values are often quoted (i.e. g of sucrose per 100 g solution at 20°C). Examination of the typical data given in Sivetz and Desrosier shows that for the same concentration (% w /w) of soluble solids, coffee extract gives slightly higher specific gravities and refractive indices than sucrose solutions, the difference increasing with higher concentrations. Values for sucrose solutions are well established. Simple relationships can be constructed over specific ranges, i.e. %(w /w) concentration of coffee solubles
= a(°Brix) - b
where a and b are constants. For example, in the data cited, a = 0,875 and b = 1 over the range 16-20° Brix; thus at 20° Brix we have 16,5 % coffee solubles concentration, with a specific gravity of 1,0700 (relative to water at 0°C) and a refractive index (n,20,D) of 1.36384. It will be noted that to assess differences of say 0.2 % concentration, it will be necessary to determine accurately specific gravity or refractive index to the fourth decimal place. More complex equations will be necessary to provide relationships over wider ranges of soluble concentration. Furthermore, both specific gravity and refractive index measurements are influenced by temperature, differences again varying with absolute values.

8.1.2.3 Refractive index
The refractive index is usually determined to evaluate solute concentrations in transparent liquids. Espresso’s polyphasic nature makes this method difficult to apply, and scarcely convenient to predict the body character. In comparison with the index of pure water (1.333 at 20°C), espresso beverages display values ranging from 1.339 to 1.341. Refractive index is influenced mainly by the solute concentration, and the dispersed phases are less important as indicated by the minor differences found after filtering aliquots of espresso. Commercial refractometers specially graduated for coffee are available and correlate with total solids content.

But What about Taste?
While reading this book, you may decide that my ultimate goal is to pull a shot at x extraction and y strength. It’s not; my goal is to make the most delicious coffee I can. But while discussing what is delicious is devilishly difficult, describing the data that denote deliciousness is not. So I’ll stick to explaining the espresso-making process, how to measure results, and how to make use of the measurement data. I’ll leave it up to the reader to decide how to apply these ideas to suit his or her taste.
While I don’t recommend relying solely on data, I also don’t recommend that baristi rely on taste alone to decide how to make espresso. The problem with relying solely on taste is that many variables in the espresso-making process have nonlinear effects. These nonlinear effects make it nearly impossible to find the optimal set of adjustments through trial and error guided by taste alone.
For example, if a barista pulls a shot and does not like the flavor, he may try using a finer grind. If he decides he liked the first shot better, he will then revert to using a coarser grind. However, it’s possible the barista should have made the grind even finer to optimize the coffee’s flavor. How could that be? Let’s say the first shot was a 17.0% extraction. Espresso is typically sour and unremarkable at 17.0%. The shot with the finer grind may have been 17.7% and perhaps marginally worse-tasting than the first shot. Had the barista made the grind finer again to create an 18.5% extraction, he would have noticed an increase in ripeness and caramels and a decrease in sourness. Such nonlinear changes in quality are the norm in coffee extraction. Therefore, a barista who is guided by taste may “dial in” a shot by fiddling with various parameters, but it’s nearly impossible for him to know whether he has settled on the best possible set of parameters.
The best strategy for dialing in espresso is to taste every shot during the process of systematically adjusting settings. While dialing in, the barista should use a coffee refractometer to frequently record extraction data, get feedback about the effects of various techniques and settings, and learn the ways that different extraction levels correlate with flavor. Such an approach takes patience and discipline, but it steepens any barista’s learning curve and teaches him how to dial in shots more quickly and precisely.

Black_Jack_ написал(а) ...
Если бы рефлактометр действительно так чудодейственно определял, как нужно приготовить кофе то его бы давно уже внедрили практически во все автоматы для корреляции вкуса напитка... Только этого почему то не происходит, наверное инженеры ещё не успели прочитать все эти "правильные" научные статьи..

In respect of soluble solids, the main control is that of concentration of the extract, determined either by specific gravity or refractive index measurements. It is necessary, however, to have a correlation with actual concentration of coffee soluble solids, which may differ slightly according to the blend/roast degree/yield of the coffee being extracted ( see Volume 1, Chapter 2 ). In non-continuous extractors, the concentration will change during the draw-off of extract, so that it is necessary to take a representative sample from the well-mixed total batch. Measurement of specific gravity with a hydrometer, or of refractive index with a refractometer on samples, or by modern in-line measuring systems, can be subject to error if entrained gases in the extract are not removed. It is necessary also to weigh accurately the batch drawn in a percolation battery, or the flow rate in continuous extraction, together with that of the incoming roast and ground coffee and its moisture content (cycle basis for a percolation battery) in order to obtain the yield figure. Samples for volatile compound content are examined by GC methods as required, for which numerous techniques are now available. The acidity of extracts is also often monitored (pH and titratable acidity, see Volume 1, Chapter 8 ); and the sediment content, traditionally carried out by the use of paper filter discs and their comparison with standards, is important. In order to maintain a consistent operation, it is clear that measuring devices for temperature and pressure at all required points must be accurate and well maintained.

TMN написал(а) ...
Кофе - многокомпнентный раствор, причем количество и соотношение компонентов может изменяться в широких пределах.

Однако в ограниченных пределах концентраций (до 10 - 20%) линейные уравнения обычно хорошо аппроксимируют зависимость показателя преломления от состава. В частности, для рефрактометрического анализа разбавленных растворов широко применяется уравнение:
n = n0 + k·c
где n- показатель преломления раствора; n0 - показатель преломления чистого растворителя; с - концентрация раствора; k - эмпирический коэффициент, называемый инкрементом показателя преломления (в работах по фармацевтическому анализу - фактором показателя преломления).

Если для анализируемой системы в литературе данных нет, то обычно пользуются кривыми показателей преломления, вычерчиваемыми в большом масштабе по результатам измерения специально приготовленных растворов точно известного состава.

Особенно большое практическое значение имеет применение рефрактометрии для исследования сложных систем, каковыми являются биопродукты (эфирные масла, жиры, молоко, кровь) и многие промышленные материалы (жидкое топливо, смазочные масла, стекло, каучук). Любая сложная система строго определенного состава характеризуется соответствующими значениями показателя преломления и дисперсии, которые могут быть использованы для идентификации смесей совершенно так же, как и для индивидуальных соединений. Идентификация сложных смесей по рефрактометрическим данным часто применяется при исследовании жиров и эфирных масле. Таблицы показателей преломления жиров и эфирных масле различного происхождения имеются во всех подробных руководствах по анализу этих веществ. Изменение состава сложной смеси влечет за собой более или менее значительное изменение показателя преломления. Это позволяет контролировать изменение состава самых различных материалов при их технологическое обработке (перегонке, экстракции, гидрировании и тд).

Очень большое значение имеют относящиеся к этому типу анализа методы исследования водных растворов различных сахаристых веществ полупродуктов и отходов сахарного производства, фруктовых и ягодных соков, джема, мармелада, меда. При этом часто довольствуются условной характеристикой концентрации таких растворов в процентах сахарозы, непосредственно отсчитываемых по шкалам рефрактометров-сахариметров. Если же нужно знать истинное содержание "сухих веществ", то необходимые (обычно небольшие) поправки для каждого вида анализируемых объектов можно установить прямым определением сухого остатка высушиванием.

Некоторые важные продукты пищевой и фармацевтической промышленности представляют собой растворы веществ сложного состава в смешанных двухкомпонентных растворителях. Подобные сложные системы, в которых концентрации только двух компонентов являются независимыми переменными, можно рассматривать и анализировать как тройные смеси.
В качестве примера можно упомянуть изделия и полуфабрикаты бродильной промышленности: спиртовые соки, пиво, брагу, настойки, вина, ликеры. Перечисленные продуты с достаточным приближением можно считать тройными смесями спирта, воды и "сухого вещества" (экстрактивных веществ, сахара). Быстрое определение этих компонентов производиться рефрактоденсиметрически методами (путем измерения показателя преломления и плотности). Расчет производиться так же, как для типичных тройных систем, графически или с помощью систем линейных уравнений. Для рефрактоденсиметрического анализа полупродуктов и продуктов бродильной промышленности имеются подробные расчетные таблицы и официальные инструкции. Аналогичные способы анализа предлагались для лекарственных препаратов (тинктур), представляющих собой спирто-водные экстракты растительных веществ. В нефтяном анализе бензины часто рассматриваются как тройные смеси ароматических, нафтеновых и парафиновых углеводородов. Содержание этих групп углеводородов может быть непосредственно установленно измеренияем дисперсии методами, аналогичными упомянутому выше дисперсиометрическому способу анализа тройных смесей.

Уже в начале нашего века фирмой Цейсс были выпущены рефрактометры-сахариметры, монтируемые прямо на котлах сахарных заводов. Эти приборы позволяли осуществлять периодический контроль концентрации сока и сиропа самим рабочим-аппаратчиком путем простого поворота пробоотборного крана и отсчета по шкале.

Фирмы, изготавливающие смесительные и разливочные установки самого разнообразного назначения (вплоть до производства фруктовых соков, кока-колы и других безалкогольных напитков), приобретают большие партии автоматических рефрактометров, встраиваемых в эти установки. Не менее эффективным оказывается применение автоматической рефрактометрии на ликерно-водочных и пивоваренных заводах, где она используется для наиболее экономной дозировки компонентов, контроля концентрации сусла и пива в процессе их фильтрации и варки. В традиционной области технологических приложений рефрактометрии - сахарном производстве - она применяется на всех участках. Рефрактометрами контролируется содержание сухих веществ в диффузионном и сатурационном соках, сиропе (до и после клеровки), оттеках центрифуг, малассе и при промывке фильтров.

Кукурузная патока, сахароза, глюкоза, сахар в: мучных кондитерских изделиях, пряниках, сдобном печенье, повидле и джемах, компотах; определение сухих веществ в: цитрусовых соках, карамели, в картофельном соке и продуктах его переработки; анализ чая

TMN написал(а) ...
ТДС - это полный количественный анализ, тут выделением одного-двух компонентов не обойдешься

is a measure of the dissolved combined content of all inorganic and organic substances contained in a liquid in molecular, ionized or micro-granular (colloidal sol) suspended form