Рефрактометр для чего используют
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: 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).
Прибор специального назначения: как правильно выбрать рефрактометр для различного спектра применений
В современном мире, пожалуй, не осталось ни одного направления промышленно-хозяйственной деятельности человека, в которой не применялся бы метод рефрактометрии и, соответственно, рефрактометр. Этот прибор, «классическим» предназначением которого можно было бы назвать определение концентрации сахара в алкогольных напитках и продуктах питания, используют, тем не менее, и технологи химической промышленности, и фармацевты различного профиля, и профессионалы в области сервисного обслуживания автомобилей, и геммологи, и экологи и множество других специалистов. В чём же заключаются особенности выбора рефрактометра для различных индивидуальных потребностей? Чем отличаются эти приборы друг от друга и что их объединяет? Каким функционалом они наделены в зависимости от типа и предназначения? Расскажем и проанализируем на конкретных примерах.
Особенности рефрактометрического метода исследований
Образно говоря, все измерения, выполняемые в соответствии с методом рефрактометрии, выполняет солнечный луч, ну или, в крайнем случае, направленный поток света, идущий от искусственного источника освещения. Свет пропускают через специальную призму рефрактометра, на которой находится исследуемый образец, в результате чего луч, в соответствии с известным законом, преломляется на границе двух сред. Интенсивность изгиба луча зависит от концентрации соли, сахара, желатина, спирта, пропиленгликоля и других веществ в анализируемом образце. Также прибор определяет плотность этих образцов. По-научному можно сказать так: с ростом плотности анализируемой среды возрастает и индекс рефракции. При этом, «эталоном» для определения «веса» того или иного вещества служит обычная дистиллированная вода: именно она выступает в роли калибровочного раствора при отстройке рефрактометра.
Конструкция прибора рефрактометрического анализа довольно проста. Типовой механический рефрактометр включает в себя уже упомянутую призму, небольшой корпус, внутри которого находится шкала, и окуляр, предназначенный для оценки результатов измерений. Электронные устройства дополнены источником света и дисплеем для вывода данных, а также обладают некоторыми другими отличиями.
Виды современных рефрактометров
В зависимости от интенсивности производимых измерений современные рефрактометры принято делить на промышленные, лабораторные и бытовые. Первые из них оперируют большими объёмами анализируемых образцов, производят исследование жидкостей онлайн и т. д. Вторые принадлежат к средней категории устройств, так как к ним также обращаются достаточно часто, а что касается бытовых рефрактометров, то их, как правило, приобретают для малого бизнеса (реже – для домашнего использования). Во многом такие приборы визуально и конструктивно отличаются друг от друга, имеют разные габариты и вес, дополнены различным набором функций и т. д.
«Специализацию» рефрактометров определяет химический состав преимущественно исследуемых сред: так, рефрактометр для пищевой промышленности определит содержание сахара во фруктах, овощах, вине и соках, удельный вес соли в рассолах и др., для эмульсий СОЖ – проверит их плотность, для медицинских исследований – выявит белок в сыворотке крови и т. д. При этом, в зависимости от шкалы приборы бывают высокочувствительные, а также наделённые средней и низкой чувствительностью к концентрации растворённого вещества.
Два брата, но не близнецы
Немаловажным отличием рефрактометров друг от друга также является их конструкция. Механические устройства, снабжённые уже упомянутым окуляром, являются наиболее бюджетными, однако не обладают достаточной точностью анализа по многим причинам, среди которых – субъективность определения «теневой линии», нестабильность внешнего освещения, разная степень нагрева образцов при ограниченной компенсации по температуре.
В цифровых рефрактометрах применяют внутренний источник проходящего луча, а критический угол выстраивается более точно, во многом благодаря внутреннему детектору. Кроме того, эти приборы наделены усовершенствованной температурной компенсацией и, как следствие, охватывают более широкий диапазон степеней нагрева проб.
Так или иначе, и электронные и механические рефрактометры пользуются немалой популярностью не только благодаря своим измерительным возможностям, но и потому, что, в отличие от многих других методов анализа, при работе с ними не приходится использовать вредные и дорогостоящие химические реагенты. Это делает исследования максимально простыми, быстрыми и безопасными, а сам метод рефрактометрии относится, таким образом, к наиболее удобным и бюджетным.
Всепроникающее светопреломление
Для большей убедительности пропишем основные сферы деятельности человека, совершенно немыслимые без использования рефрактометра.
1. Пищевая и химическая промышленность. В этих областях широко распространены рефрактометры со шкалой Брикс или так называемые бриксметры. С их помощью можно замерить концентрацию сладких напитков и сиропов, вин, мёда, выполнить мониторинг качества синтетических моющих средств и растворителей, полимеризации пластмасс и т. д.
2. Медицина и фармацевтика. Приборы для рефрактометрического анализа активно используют для исследования мочи и крови (удельный вес, плазма, белок, концентрация аскорбиновой кислоты и др.). Кроме того, прибор является важным диагностическим инструментом врача-ветеринара.
3. Рыбохозяйства и бассейны. Концентрация соли в аквариумной воде, аквапонике и бассейнах – важный параметр, который должен находиться под постоянным контролем. Для этих целей также удобно использовать рефрактометры.
4. Виноделие и садоводство. Без уже упомянутого рефрактометра Брикс сложно себе представить современное плодово-овощное хозяйство или виноградарство. Он поможет произвести анализ виноградного сырья на содержание сахара, виноградного вина – на количество спирта и т. д., помогая, тем самым, не только оценить качество готовой продукции, но и проконтролировать правильность технологии её приготовления.
5. Автосервис, СТО, кондиционирование и т. п. Рефрактометр – удобный прибор для выявления температуры замерзания тосолов, степени загрязнения охлаждающих жидкостей посторонними маслами и другими веществами, плотности электролита в аккумуляторах, параметров пропиленгликоля и др.
6. Геммология. Тестирование оптических характеристик драгоценных и полудрагоценных камней с помощью рефрактометра позволяет с высокой точностью определить подлинность и качество этих камней.
7. Экологические исследования и анализ сточных вод. Рефрактометры различных типов прекрасно проявляют себя в определении качественных и количественных показателей веществ в сточных водах – к примеру, в анализе содержания сухих частиц в сочетании с мониторингом мутности жидкостей.
Компания АкваЛаб предлагает любителям и профессионалам самые передовые рефрактометры, как специализированные, так и универсальные, наделённые широким функционалом и различными вариантами шкал, в зависимости от целевого назначения. Качественные в исполнении, простые в применении и обслуживании, они оптимально подходят как для работы в лабораториях и на производстве, так и для полевых условий.
Пример №1: «спасибо» от жителей аквариума за Milwaukee MA887
Основной специализацией портативного цифрового рефрактометра Milwaukee MA887 является определение концентрации солей в морской воде – как природной, так и служащей для наполнения аквариумов. Таким образом, он составляет основу мониторинга степени комфортности водной среды для гидробионтов. Также прибор отлично проявляет себя при работе с тузлуком и другими соленасыщенными жидкостями. Всего 100 микролитров образца достаточно для точных измерений. Результат переводится в единицы практической солёности (PSU), удельного веса (SG) или же солесодержания (PPT) в промилле и отражается на жк-дисплее. Для снижения погрешности служит АТС в диапазоне 10-40 °C.
Пример №2: ублажаем кофейных гурманов c HM Digital RCM-1000BT
Портативный цифровой анализатор кофе HM Digital RCM1000BT не займёт много места даже в небольшой кофейне, однако демонстрирует высокую точность и повторяемость исследований. С данным рефрактометром, способствующим максимальному улучшению таких значимых параметров напитка, как концентрация, содержание сахара и температура, ваш талант бариста будет известен далеко за пределами района. Прибор предусматривает работу даже с образцами высокой температуры, без ухудшения качества исследований. На рабочую область модели достаточно нанести лишь 3-4 капли кофе – и спустя несколько секунд результат будет запечатлён на мини-дисплее.
Пример №3: и я там был, мёд-пиво пил, Milwaukee MA871 купил
Специально для садоводов, виноделов и других аналогичных производственников компания Milwaukee создала модель электронного рефрактометра Milwaukee MA871. Этот брикс-метр с высокой скоростью определит содержание сахарозы в растворах – от плодово-ягодных соков и сусла до алкогольной продукции. Также устройство может применяться для анализа твёрдых продуктов, содержащих сахар – таких как масло или мёд, и производить измерения в СОЖ и жидкостях промышленного назначения. Диапазон исследований по шкале Брикс составляет 0-85 %. Погрешность минимизирована, благодаря наличию встроенной АТС.
Пример№4: от автопрома до изобразительного искусства с AMTAST VEM1T
Рефрактометр представляет собой важнейший прибор анализа различных эмульсий в автомобильной промышленности, фармацевтике, металлообработке и других областях. Возможно, вы удивитесь, но распространённой сферой использования эмульсий является, в том числе, живопись: ярким примером могут послужить небезызвестная гуашь – краска, созданная на водно-клеевой основе, а также темпера. Определить нарушения технологических процессов приготовления и конечное качество этих и других продуктов поможет рефрактометр для эмульсий СОЖ AMTAST VEM1T. Это простое в эксплуатации устройство потребует лишь двух-трёх капель образца, после чего следует поднести рефрактометр к источнику света и считать результаты со шкалы.