Рефрактометр что это и как пользоваться
Рефрактометр: схема, принцип работы, инструкция по использованию
Рефрактометр — устройство, которое измеряет плотность жидкости за счет эффекта преломления света в среде. На основании полученных данных в зависимости от типа рефрактометра выводят либо крепость измеряемой жидкости, либо ее сахаристость.
Есть несколько видов рефрактометров: промышленные, лабораторные, портативные. В самогоноварении чаще всего используется последний вид. Именно про них сегодня и поговорим.
Устройство и принцип работы прибора
Общую схему прибора вы можете увидеть на рисунке 1. Самая важная деталь — главная призма — прозрачное стекло с высоким коэффициентом преломления. Именно на нее наносится жидкость, сквозь которую, преломляясь, проходит свет. Далее через систему линз он попадает на проградуированную шкалу, разделяя ее на темную и светлую часть. Их граница — значение, которое мы ищем.
О видах рефрактометров и их особенностях
В самогоноварении чаще всего применяется 2 вида рефрактометров:
Первый (40% BRIX*) измеряет плотность сахаросодержащих жидкостей, второй (80°) — плотность спиртосодержащих жидкостей.
И если со вторым обычно все более-менее понятно, то с моделью на 40% BRIX у многих возникают вопросы. Обычно — как правильно снимать показания, так как он имеет сразу 2 шкалы (рисунок 2). Одна обозначена как BRIX (т. е. сахаристость), а другая — как алкоголь. Шкала по сахару имеет значение от 0 до 40, а по алкоголю — от 0 до 25.
Как же снимать показания? Ведь измеряемые единицы несоотносимы, и если по шкале BRIX прибор, например, показывает 35 единиц, это не значит, что крепость — 22°. При этом на шкале они на одном уровне.
Ответ прост: маленький рефрактометр (40% BRIX) предназначен только для измерения количества сахара в жидкости. Вторая шкала с градусами алкоголя дает лишь ориентировочные показания крепости напитка, который выбродит из измеряемой сахарной жидкости.
Более подробный комментарий по этому вопросу смотрите в видеоролике от нашего эксперта Кислицына Владислава.
Как правильно использовать рефрактометр
Первым делом прибор нужно откалибровать. Наносим дистиллированную воду на главную призму, закрываем защитным стеклом. Направляем прибор на естественный источник света и смотрим в окуляр. С помощью регулировочного винта делаем так, чтобы граница между темной и светлой областью совпадали с нолем на шкале. Если нужно, настраиваем резкость изображения путем поворота окуляра.
Прибор готов к работе. По окончании калибровки протираем стекло прибора сухой мягкой тряпочкой (есть в комплекте).
Сам процесс измерения почти не отличается от калибровки. Наносим измеряемую жидкость на стекло (2-3 капли), закрываем защитным стеклом, чтобы жидкость равномерно растеклась по всей поверхности, смотрим в окуляр и снимаем показания. Их также определяем по границе между темной и светлой областью.
И еще несколько важных правил, которые нужно соблюдать при использовании рефрактометра:
Рефрактометр позволяет быстро и точно проводить необходимые измерения. Для большей надежности измерения рекомендуется проводить несколькими приборами. Например, моделями АСП-3 и рефрактометром. Это позволит минимизировать риск погрешности при измерениях.
Рефрактометры, ареометры АСП 3 и другие полезные для самогоноварения аксессуары по низким ценам — в интернет-магазине Русская Дымка. Доставка в любой населенный пункт России.
Рефрактометр с ali. Меряем всё до чего дотянулись. Концентрат ЖО Hi-Gear, ОЖ Аляsка
Приехала посылка c ali. Рефрактометр. Давно хотел посмотреть, как он выглядит, и научиться им пользоваться. Кстати, подскажите, если что, где я не прав.
Открываем пластиковый бокс на защелке:
Сам прибор, пипетка Пастера, небольшая отвертка для регулировки, и фланелевая тряпочка для протирки.
Есть еще инструкция по эксплуатации, но она не от этого прибора, шкала не та.
Принцип его действия следующий (честно содрано из документации производителя ручных рефрактометров Bellingham+Stanley, у них изложено проще всего):
«Когда луч света переходит из одной среды в другую, его скорость изменяется в зависимости от плотности среди и на переходе между двумя средами, луч изменяет своё направление. Этот эффект называется преломлением (рефракцией). Рефрактивный индекс (RI) — он же показатель преломления, это отношение скорости длины волны в среде к скорости волны в вакууме (близкое к скорости световой волны в воздухе).
Показатель преломления (RI) зависит от температуры и длины волны. Для каждого оптически прозрачного вещества показатель преломления является строго определенной величиной при измерении относительно света с определённой длиной волны (монохроматического) при фиксированной температуре.
Рефрактометр является устройством, которое измеряет коэффициент преломления среды, обычно жидкой, иногда твёрдой. Лабораторные рефрактометры используют монохроматический свет возбуждённых атомов натрия 589.3 нм. Также в них реализованы способы термокомпенсации, для того чтобы сгладить влияние температуры окружающей среды. Лабораторные рефрактометры в состоянии измерять коэффициент преломления с точностью до 0.0001. Так, показатель преломления воды на длине волны 589,3нм (свет натриевой лампы) при 20С составляет 1.33299.
Как работает рефрактометр? Большинство современных рефрактометров используют принцип критического угла, который был впервые введён физиком Эрнстом Аббе, ещё в IXX веке. Как это работает показано ниже (на самом деле вся писанина ради этой картинки):
Свет попадает на поверхность под разными углами, при небольших углах свет благополучно проходит внутрь поверхности и он называется преломленным светом. Но начиная с некоторой величины, называемой критическим углом, свет не проходит внутрь поверхности, он отражается обратно. Для стороннего наблюдателя станет заметна разница между светлой областью(где свет прошёл) и тёмной областью(где свет отразился обратно). Граница между двумя областями показывает критический угол, и может быть быть чётко математически связана с показателем преломления. Это базовый подход, но чтобы построить рефтактометр, необходимо принять во внимание следующее:
1. Призма — необходима, чтобы проводить свет через рефрактометр и удерживать образец жидкости. Она должна быть изготовлена из материала, коэффициент преломления которого больше, чем у измеряемого вещества. — обычно это специальное тяжелое или сапфировое стекло. На углы призмы завязаны направления световых лучей.
2. Шкала — математически рассчитана для данного конкретного случая, в соответствии с геометрией инструмента и коэффициентом преломления призмы. Их взаимное использование обеспечивает наблюдаемую граничную линию и гарантирует устойчивое считывание.
3. Система фокусировки — есть дополнительные линзы объектива, с помощью которых наблюдатель фокусируется на шкале.
4. Источник света — в идеале должен быть монохроматический цвет, но и обычный натуральный белый свет тоже вполне подойдёт, что вполне нормально для ручных рефрактомеров.
5. Контроль температуры — некоторый способ термокопенсации для того чтобы обеспечить корректность измерений. Можно использовать разные методы — начиная от термостабилизированной камеры, до простой биметаллической пластины, которая двигает одну из частей оптической системы (обычно шкалу), так чтобы скомпенсировать температурные изменения.
На данном рефрактометре присутствует наклейка ATC, что должно означать, что рефрактометр оснащен Automatic Temperature Compensation — автоматической компенсации по температуре.
Жидкость заливается сюда, потом закрывается крышкой, так чтобы было без пузырей и потом смотрим в объектив.
Но прежде всего надо проверить юстировку. Юстировка делается по дистиллированной воде при температуре 20С. Она сделана на заводе, надо лишь проверить. Она должна быть по уровню WATERLINE. Фотографировать шкалу рефрактометра не так просто. Вот вода:
Если она уехала, то надо крутить настроечный винт, так чтобы выставить ее по уровню.
Кстати, о шкале.
Как мы видим, есть шкалы для измерения (слева направо)
1. плотность аккумуляторного электролита (вообще настоятельно рекомендуют рефрактометр беречь от агрессивных жидкостей), но если аккуратно — тоже можно.
2. плотность антифриза типа G13 (новые, не так сильно распространены)
3. плотность антифризов типа G12/G11 (ходовые)
4. плотность жидкости AdBlue (привет немецким дизелистам — измерение соотношения мочевины и воды — экология и всё такое)
5. и 6. Плотность омывающей жидкости, благо есть характерная пиктограмма. Я перерыл весь интернет и всё-таки нашёл, что левая часть шкалы для омывающей жидкости сделанной на основе этанола (5), а правая (6)- на основе изопропила (написано SRFI — на самом деле должно быть SRF1).
Тип G12+. В основе — этиленгликоль + карбоновые присадки. Поскольку он сам красный, то всё красится в красный цвет.
На оборотной стороне указаны пропорции разведения, для получения нужной температуры застывания:
Набираем в шприц чистой жидкости 1 мл. (Во всех кино вот такой жижей они все ширяются.)
Добираем в шприц 0,5 мл, так чтобы получилось 1:0.5,
Добираем еще 0,5 мл, так чтобы соотношение было 1:1,
Добираем еще куб, так чтобы соотношение было 1:2,
Что я могу сказать? Штука забавная, интересная. Возможно не совпадает шкала, надо пробовать ещё другие жидкости.
Рефрактометр измеряем НП
Рефрактометр, физика и применение (на основе материалов Брэда Смита, BYO)
Преимущества и недостатки
Как работает рефрактометр
Ошибки рефрактометра в пивоварении
Виды рефрактометров
Аналоговые рефрактометры представляют собой наиболее дешевые приборы. Основным элементом в них является призма. Для проведения измерений на одну сторону призмы, называемой рабочей поверхностью, наносят одну-две капли жидкости, а показания снимают через окуляр к которому обращена вторая сторона призмы. Чтобы «просветить» образец рефрактометр направляют на любой источник света. Стоимость таких устройств начинается от двадцати долларов.
Шкалы рефрактометров
Отметим, что в пивоварении шкалы Плато и Брикс считаются практически идентичными и с определенным допущением взаимозаменяемы. Например 10 Брикс эквивалентны 10.001 Плато, а это вряд ли критично для пивовара. Не углубляясь в историю вопроса, «почему так?», просто приведем определения:
Температурная компенсация
Калибровка рефрактометра
Прежде чем использовать обычный аналоговый или цифровой рефрактометр необходимо убедиться, что он правильно настроен, и при необходимости, провести калибровку. Для этого с помощью мягкой х/б салфетки нужно очистить рабочую поверхность призмы рефрактометра от загрязнений и сторонних жидкостей. Пипеткой нанести несколько капель дистиллированной воды. Равномерно распределить по всей рабочей поверхности и накрыть откидным стеклом. Убедиться в отсутствии пузырей. Прибор должен показать «0» по Брикс и «1.000» по удельной плотности. Если это не так, то на аналоговом рефрактометре следует подкрутить регулировочный винт, на цифровом нажать кнопку «zero». Если ваш рефрактометр очень старый и в нем возможность калибровки отсутствует, вам придется запомнить или записать поправку и учитывать ее при каждом последующем измерении.
Измерение несброженного сусла с помощью рефрактометра
Лучше сделать несколько измерений и определить среднее арифметическое. Часто в результате получается значение близкое к «1.04». Зная коэффициент, можно переходить непосредственно к работе с осахаренным суслом.
Также очищаем с помощью салфетки поверхность рефрактометра. Пипеткой наносим на призму несколько капель сусла. Равномерно распределяем по поверхности, закрываем, проверяем «на пузыри», ждем 30 секунд (даем температуре сусла сравняться с температурой прибора). Получаем значение в Брикс. Искомое «мальтозное» значение рассчитываем по формуле:
Помним, что в пивоварении ввиду малой ошибки шкалы Плато и Брикс считаются практически идентичными.
Что касается измерений сбраживаемого сусла, то этому будет посвящена отельная тема.
Рефрактометр: устройство, назначение, сферы применения
Смотрите также
В различных отраслях промышленности при проведении каких-либо исследований, определении физико-химических параметров веществ или контроле качества готовой продукции необходимо знание показателя преломления света. Для этих целей существует специальный оптический прибор – рефрактометр.
Название этого прибора произошло от термина «рефракция» (лат. «refractus» – преломленный), веденного в научную сферу Ньютоном в начале 18 века.
Рефрактометр анализирует степень отклонения луча света от прямолинейного направления при переходе из одного вещества в другое. Соотношение угла вхождения луча и угла его преломления на границе раздела двух сред называется коэффициентом преломления.
Этот показатель возрастает пропорционально увеличению плотности субстанции. Относительный «вес» образца рефрактометр определяет в сравнении с дистиллированной водой (с ее помощью прибор предварительно откалибровывают).
Конструкция ручного рефрактометра
Основным оптическим компонентом рефрактометра, на который наносится исследуемое вещество, является главная призма. Она изготавливается из материала с высоким показателем преломления, поэтому луч света, проходящий через нее, отклоняется под большим углом. Через систему линз он проникает на шкалу, которая представляет собой градуированную окружность.
При разных углах преломления луч оказывается на шкале выше или ниже, оставляя одну из ее частей светлой, а другую темной. Коэффициент преломления определяется по положению границы раздела. Этот показатель напрямую зависит от состава анализируемого раствора и его плотности.
Некоторые модели рефрактометров учитывают также влияние температуры: внутри их корпуса расположена биметаллическая пластина, соединенная с другими компонентами. В разных термических условиях она сжимается или растягивается, плавно передвигая оптическую систему. Таким образом влияние температуры на коэффициент преломления компенсируется.
Функция АТС (Automatic Temperature Compensation System) в рефрактометрах крайне желательна, так как в противном случае полученные значения придется пересчитывать в зависимости от температуры окружающей среды с помощью специальных таблиц.
Типы рефрактометров
Современные приборы для рефракции подразделяются на:
Промышленные и лабораторные рефрактометры имеют достаточно большие размеры, поэтому устанавливаются, как правило, стационарно. С их помощью проводят исследования различных веществ и контролируют технологические процессы на производствах. Такие приборы характеризуются высокой точностью и сложностью.
Портативные рефрактометры используются для оперативных измерений в лабораторных, производственных или полевых условиях.
Цифровые приборы оснащены жидкокристаллическими экранами, на которые выводятся результаты измерений. Как правило, они обладаю множеством дополнительных функций, в числе которых возможность измерять коэффициент преломления вместе с плотностью вещества, применение различных единиц измерения, учит температуры и пр.
Ручные рефрактометры – наиболее компактные и простые в эксплуатации устройства. Они не содержат электронных схем и элементов питания, могут использоваться как на производстве, так и в домашних условиях. Благодаря точности, удобству и приемлемой цене ручные приборы приобрели широкую популярность.
Калибровка и подготовка рефрактометра к использованию
Перед использованием рефрактометра его необходимо откалибровать. Некоторые модели требуют для этого специальную жидкость, однако основная масса может быть откалибрована с помощью дистиллированной воды.
Рассмотрим последний способ подробнее.
Если посмотреть в окуляр любого рефрактометра без калибровочной жидкости, его шкала будет окрашена только в синий цвет (рис. 1).
Для калибровки прибора на главную призму наносятся 2-3 капли дистиллированной воды (удобно делать это пипеткой). После закрытия защитного стекла вода должна равномерно распределиться по всей поверхности призмы – без пузырьков воздуха и сухих мест.
Через 30 секунд, достаточных для того, чтобы образец адаптировался к температуре окружающей среды, рефрактометр направляется в сторону естественного дневного освещения (флюоресцентное не допускается). В окуляре при этом отображается шкала с участками синего и белого цветов (рис. 2).
Основная задача калибровки состоит в том, чтобы достичь совпадения границ этих двух участков в отметке 0.0 (рис. 3) с помощью регуляции калибровочного винта.
После окончания настройки призма аккуратно протирается мягкой тканью.
Сферы применения рефрактометра
Рефрактометры широко применяются в различных отраслях промышленности для определения концентрации веществ в каких-либо средах.
Например, в химической сфере эти приборы используются для измерения содержания в растворах кислот, солей металлов, спиртов, гликолей, аминов, фунгицидов и пр. Ими же контролируют степень полимеризации синтетических смол и пластмасс.
На предприятиях, производящих текстиль, рефрактометры применяются для определения концентрации прядильных растворов, растворов капролактама, поликарбонатов.
В пищевой промышленности ими измеряют сахаристость и качество безалкогольных напитков, крепость и плотность алкогольной продукции, с их помощью анализируют состав соусов, сиропов, джемов, детского питания, молочных продуктов.
В газовой и нефтяной промышленности рефрактометры используются для определения концентрации водной смеси моноэтиленгликоля в природном газе, анализа состав масел, смазок и охлаждающих жидкостей.
На предприятиях, производящих канцелярские изделия, рефрактометрами измеряется концентрация крахмалов и других сухих веществ в клеящих составах.
В фармацевтике эти приборы применяются при изготовлении витамина С – для определения концентрации аскорбиновой и цетогулоновой кислот. Им же контролируется чистота синтезированных веществ, а также качество лекарственных препаратов.
Газовые интерференционные рефрактометры используются для анализа состава воздуха с целью обнаружения возможных утечек горючих газов.
Ручной рефрактометр является универсальным вспомогательным средством для простого и быстрого определения концентрации водосмешиваемых смазочно-охлаждающих жидкостей.
Кроме того, этот прибор позволяет выявить степень загрязненности эмульсий посторонними маслами, смазками и другими субстанциями. Таким образом предупреждаются возможные нарушения рабочего процесса.
На загрязненность СОЖ указывает размытая световая полоса на шкале рефрактометра.
С точки зрения технологических параметров наиболее удобным для большинства металлообрабатывающих предприятий являются рефрактометры для СОЖ со шкалой 0-20 % Brix. Они имеют компактный размер и могут легко использоваться даже в малых пространствах.
Для качественного анализа СОЖ этим прибором достаточно 2-3 капель эмульсии. Простая калибровка призмы и окуляра обеспечивают точность и воспроизводимость измерений.
Благодаря автоматической компенсации температуры в диапазоне 10…30 °C корректировать полученные значения не потребуется.
Скрытый калибровочный винт препятствует непреднамеренной регулировке рефрактометра во время его использования. Двойное соединение на пластине дневного света гарантирует точность ее установки.
Правила пользования рефрактометром
Качество измерений зависит от правильной и аккуратной калибровки прибора. Разница температур окружающей среды и образца негативно влияют на точность показаний, поэтому перед их снятием необходимо подождать около 30 секунд, как это описано выше.
Температура воздуха при калибровке в идеале должна составлять около +20° C. Однако, если устройство оснащено системой ATC, любая температура будет компенсирована.
Рефрактометр нельзя опускать в воду, так как попадание большого количества жидкости внутрь прибора может привести к затуманиванию шкалы.
Не следует измерять жесткие, абразивные и коррозионно-активные вещества (химикаты и т.п.), так как они могут повредить покрытие призмы.
Очищать инструмент необходимо мягкой тканью после каждого использования. Загрязнения на призме могут привести к ошибкам при измерениях.
Как и любой другой оптический прибор, рефрактометр требует осторожного обращения и хранения – только в таком случае он будет исправно работать много лет.
Присоединяйтесь
© 2004 – 2021 ООО «АТФ». Все авторские права защищены. ООО «АТФ» является зарегистрированной торговой маркой.
Как пользоваться рефрактометром: подробная инструкция
Рефрактометр – это оптический прибор, предназначенный для измерения плотности жидкости за счет преломления света. Любители самодельных алкогольных напитков используют рефрактометры для определения концентрации сахара в сусле и для измерения крепости водно-спиртовых растворов (водки или хорошо очищенного самогона).
Принцип работы рефрактометра
Работа рефрактометра основана на разнице преломления света в разных средах. При возрастании плотности исследуемой жидкости одновременно и пропорционально увеличивается индекс её рефракции (преломления). Для растворов за эталон (нулевое значение) берется дистиллированная вода.
Исследуемую жидкость наносят на главную призму – прозрачное стекло с высоким коэффициентом преломления солнечных лучей. Через систему линз преломленный свет попадает на шкалу с градацией, разделяя её на светлую и темную часть. Шкалу можно увидеть через монокуляр. Именно граница между светлой и темной частью шкалы показывает численное значение, например, концентрацию сахара в соке или спирта в воде.
Внешне все устройства выглядят одинаково
Виды рефрактометров
Рефрактометры бывают лабораторными, промышленными и портативными. В домашних условиях применяются портативные рефрактометры. Они не такие функциональные и точные как два других вида, зато менее громоздки и проще в эксплуатации.
Домашним винокурам интересны два вида рефрактометров:
Любой рефрактометр предназначен для работы в двухкомпонентных жидкостях, а наличие даже небольших концентраций сторонних веществ увеличивает погрешность измерений. Например, кислоты во фруктовых соках искажают преломление, поэтому возрастает ошибка рефрактометра для сахара. Такая же ситуация и с рефрактометром для спирта – он хорошо работает для водки и очищенных дистиллятов, но начинает давать неправильное значение в случае с выдержанным алкоголем – коньяком или виски, а для вина и пива не подходит вовсе. Эту особенность нужно учитывать, проводя измерения.
Также рефрактометры чувствительны к температуре жидкости и окружающей среды. Рекомендуется проводить измерения при температуре исследуемой жидкости и воздуха 20 °C. Исключением являются рефрактометры с пометкой АТС (автоматическая температурная компенсация), такие устройства способны работать в температурном диапазоне (+10-30 °C), точные значения, а также класс точности прибора указаны в техническом паспорте.
Рефрактометр с температурной компенсацией
Инструкция к рефрактометру
Калибровка
Перед началом использования рефрактометра его нужно откалибровать. Калибровочная жидкость идет в комплекте вместе с прибором, а если её нет, то можно взять дистиллированную воду.
В инструкции к большинству моделей рефрактометров рекомендуется проводить калибровку перед каждым измерением, но на практике это необходимо не чаще 1-2 раз в месяц или после того как устройство не использовалось длительное время – 3 и больше месяцев
Как пользоваться рефрактометром
Особенности эксплуатации
Рефрактометр нельзя погружать в воду и другие жидкости, допускать попадания влаги во внутрь, а также наносить на призму агрессивные химические вещества, которые могут повредить её покрытие. Чистить инструмент можно только тканью, поставляемой в комплекте.
Как измерить рефрактометром крепость вина, браги или пива
Для этих целей использовать спиртовой рефрактометр не получится, потому что сахар и другие вещества будут существенно искажать замеры.
Узнать крепость вина (браги, пива) можно с помощью рефрактометра для сахара. Для этого нужно замерить сахаристость сусла до начала и после брожения, затем произвести расчеты.
Известно, что 1% перебродившего сахара дает около 0,6% спирта. Например, если до брожения сок содержал 22% сахара, а после – 3%, то примерная крепость вина будет 11,4% ((22 – 3) * 0,6 = 11,4).
Более продвинутый и точный метод расчета заложен в калькуляторе спирта до и после брожения, вводить значения нужно не в Брикс, а в единицах Wort SG (есть не на всех устройствах).