Kalibrering av måleinstrumenter
Etter en runde der norske bryggere av 4,7% øl er blitt klokket inn på et bredt spekter av alkoholstyrker – fra under 4,0 til over 7,0% abv – kan det virke som de utrolig nok ikke er i stand til å treffe målskiva. Kanskje det hele koker ned til manglende kunnskap rundt måleteknikk og kalibrering?
I teorien er det ikke vanskelig å brygge et øl på 4,7%. Du må sikte gjennom oppskriften. Du må kontrollmåle OG og FG. Du kan koke inn for å justere OG opp eller vanne ut for å justere dem ned, men viktigst er at du må ta erfaringene med til neste batch og justere for å treffe enda riktigere på den. Dessuten er det ett element til: nøyaktighet og kalibrering av målinger.
Kjernen her er målingene. Enhver måling unøyaktig. Det beste er selvfølgelig å måle riktig, men det nest beste er å kunne måle med konsistent og kjent feilfaktor og så kunne kompensere. Det er uansett essensielt å kjenne til mulig unøyaktighet i målingene.
Vi kan skille mellom to former for nøyaktighet: at man konsistent måler samme verdi hele tiden, dvs lav variasjon; og at måleverdiene faller jevnt fordelt rundt korrekt verdi, dvs variasjon rundt korrekt snittverdi. Et termometer som konsistent måler tre grader for mye er fremdeles nyttig, men bare sålenge du vet om det og kan kompensere. Dersom termometeret i stedet måler tilfeldig plus/minus 3 grader rundt korrekt verdi, er det verre og mer problematisk. Du kan imidlertid fremdeles få nøyaktige målinger, om du bare måler ofte nok og regner ut snittverdien. Aller verst er det dersom unøyaktigheten er inkonsistent og uforutsigbar.
Målefeil kan være relatert til temperatur, for eksempel når man måler med oeschlevekt. Denne typen feil kan man da enten eliminere ved å måle ved «rett» temperatur, eller ved å legge til et korreksjonsledd for temperatur. Noen instrumenter har temperaturkorreksjon innebygget.
En av de viktigste kunnskapene man trenger under måling, er å kunne kalibrere. Viser den vekta du bruker rett? Selvfølgelig gjør den ikke det. Spørsmålet er ikke om den viser feil, men hvor mye feil den viser. Spesielt enkelte digitalvekter er artige, for noen av dem har en tendens til å vise tilsynelatende presise tall med mange desimaler. Slikt er verdiløst om du ikke vet hva slags nøyaktighet den faktisk opererer med internt.
Ta en for eksempel en badevekt. Vi har ett eksemplar som har en nøyaktighet på 0,1 kg, dvs 100g. Det høres bra ut, inntil du finleser spesifikasjonen og innser at dette er den såkalte «display precision». Javel, men nøyaktigheten er enkelt å teste. Det er bare å gå på vekta 3-4 ganger etter hverandre og sjekke om den viser samme vekt. Og det gjør den nemlig. Man har trikset litt i programvaren, akkurat som Volkswagen. Dersom to målinger etter hverandre ligger rimelig nært, vises den samme verdien begge ganger.
Du kan sjekke selv om du har en juksende badevekt. Ta bestikkniver fra kjøkken eller noen digre skruer eller noe annet som har mange av og som har lik vekt. Gå på vekta mange ganger og øk vekta di ved å holde ca 100g mer for hver gang. Observér hvordan vekta holder seg konstant helt til den plutselig hopper opp. Juks!
Målinger med badevekt sammen med varasjonen i det som ble målt
Over er en graf som viser i gult «korrekt» vekt (meg) pluss et antall bolter jeg fant i kjelleren og som jeg verifiserte hadde samme vekt, enten 182 g eller 114 g. For å beskytte forsøkspersonens privatliv er måleverdiene justert slik at 0kg på grafen faller sammen med laveste måling. Det får holde å nevne at vekta mi ligger i øvre halvdel av vektas lovlige bruksområde, dog med god margin til øvre grense. Vist i rødt er verdien som badevekta gir. Forholdet mellom antatt reell (gul) og målt (rød) verdi er litt tilfeldig satt slik at de to seriene har samme gjennomsnittsverdi.
Det er gjort to måleserier med noen minutter imellom. Mellom hver enkeltmåling har jeg gått av vekta, latt den skru seg av, og gått på den igjen.
Som kan sees av første måleserie stiger min vekt trinnvist etterhvert som jeg går på vekta med flere og flere lodd. Så synker den etterhvert som jeg går på vekta med færre og færre lodd. Badevekta viser en tydelig tendens til at vekta først skifter verdi når differanse mellom forrige viste verdi og nåværende målt verdi er mer enn ca en halv kilo.
Jeg vet jo ikke helt eksakt min egen vekt, men kan anta at den i hvert fall ikke endrer seg nevneverdig over de minuttene prøvene tar. Badevekta hopper i trinn på 0,5 til 0,8kg men viser en tilsynelatende nøyaktighet på 100g, til tross for at vekten stiger med 114g eller 184g pr måling. Men dét skal badevekta ha, den måler aldri ulik vekt to ganger etter hverandre om det ikke er en betydelig reell forskjell i vekt.
Er det bare fordi vekta har trinn i måleverdiene sine? Neida. Her er de målte verdiene, sortert etter vekt i stedet for tid.
Måleverdiene fra over, men sortert etter vekt.
Nå er vekta mi temmelig uinteressant, men prosessen med å teste badevekta er interessant som et eksempel på én av flere mulige vinklinger for å teste nøyaktigheten til et måleinstrument.
Konklusjonen er at dette er juks i software for å få vekta til å virke mer nøyaktig enn den faktisk er. Det er kanskje ikke helt i samme liga som Volkswagen og NOX-verdiene deres, men motivasjon og teknikk er ikke fundamentalt forskjellig.
Heldigvis bruker vi ikke badevekter under brygging, for nettopp av denne grunnen er de ikke brukbare som annet enn badevekter. Men er du sikker på at vekta du bruker er rett? Eller at litermålets skala er korrekt? Eller at termometeret viser rett? Hva med oechslevekta? Hva med pH-meteret? Refraktrometeret?
I forsøket over har jeg vist at badevekta er langt mer unøyaktig enn den gir inntrykk av. Det er én type unøyaktighet. En annen type er der hele skalaen viser en feil som er proporsjonal med verdien som måles, så alle verdier viser for eksempel 20% eller 30% for mye eller for lite. Det er lett å tenke seg at dette kan gjelde for en vekt. En annen type feil er det hele skalaen er forskjøvet, slik at alle verdier viser feil med en viss verdi. Det er lett å tenke seg at et termometer har en slik feil.
Sagt på en annen måte, om du tror de viser rett, så har du en jobb å gjøre. Om du bare hjemmebrygger som hobby, er det kanskje greit nok å slumpse rundt innen for pluss-minus ti prosent, sålenge ølet blir godt og du ikke har for høye ambisjoner om reproduserbarhet. Og feilmåler du konsistent hele tiden, er forsåvidt også reproduserbarheten ivaretatt. Hjemmebryggere er forresten ofte ikke så opptatt av reproduserbarhet.
Men om du har tatt hobbyen opp på et kommersielt eller semiprofesjonelt nivå er dette noe du ikke kan overse. Og ærlig talt: hva er vitsen med å jobbe lange dager med å brygge, om du ikke har tid til å bruke en time nå og da til å sikre at måleinstrumentene dine er mer presise enn badevekta mi?
Egentlig liker jeg best rent analoge, fysiske målemetoder fremfor et instrument som spytter ut en tilsynelatende ekstremt presis tallverdi. De analoge er mer stress å lese av, men samtidig får du bedre følelse med nøyaktigheten. Digitale instrumenter får meg alltid til å mistenke at man har jukset litt i software – som med badevekter. Det er måleteknikkens fly-by-wire, og det gir en falsk følelse av kontroll.