Рефрактометр для меда: принцип работы, инструкция, калибровка, обзор моделей

Пчеловоды и администраторы всегда проверяют мед на влажность, чтобы определить его качество. Это делается с помощью рефрактометра — специального прибора, который определяет массовую долю влаги в любом сахаросодержащем пищевом продукте, независимо от условий окружающей среды. Подробнее об этом устройстве и принципах его работы читайте ниже.

Что это за прибор?

Рефрактометр — это оптическое устройство с источником питания или без него, которое измеряет концентрацию растворенных частиц в жидкой среде с помощью луча света. В пчеловодстве его используют для определения массовой доли влаги в меде.

Согласно требованиям ГОСТа этот показатель должен держаться в пределах 18,5-21%, что также считается диапазоном качества меда. Эти цифры были определены не случайно, а в зависимости от следующих характеристик продуктов пчеловодства:

• При влажности менее 18% мед становится слишком вязким.
• При содержании влаги выше 21% активируются дрожжевые микроорганизмы, присутствующие в меде, которые преобразуют сахар и влияют на содержание сахара в продукте. Кроме того, они запускают процессы брожения, поэтому продукт приходит в негодность.

Чтобы массовая доля медовой воды не превышала 21%, при откачке ее из гнезд пчелиных семей необходимо очистить соты, которые на 2/3 своей высоты заклеены восковыми колпачками. Кроме того, необходимо проверить влажность с помощью огнеупора.

Органолептическая оценка разных сортов меда имеет разную вязкость, поэтому не всегда можно визуально оценить их влажность.

Устройство прибора

Основные элементы рефрактометра:

• Призма. Это ключевой оптический элемент в виде «предметной таблицы», в которую наносится исследуемое вещество. Изготовлен из материала с высоким показателем преломления.
• Откидное защитное стекло. При гладкой поверхности стекло опускается на призму и сжимает исследуемый слой.
• Калибровочный винт. Расположен на наклонном срезе. Используется при калибровке устройства. В комплект поставки входит специальная миниатюрная отвертка, чтобы поворачивать винт до тех пор, пока линия разъема не достигнет нужной отметки.
• Система оптических линз. Он находится внутри корпуса, а именно — в зоне наклонного среза. Линзы имеют синий цвет и оптически однородную структуру. Они выполняют функцию преломления света: искусственного (от лампы) или естественного (от солнца).
• Биметаллическая пластина. Это «корректор», который встроен в корпус и изменяет оптические характеристики рефрактометра в зависимости от температуры.
• Лестница. Через систему оптических линз луч света попадает на шкалу: градуированный круг. Освещенная часть лестницы будет яркой, а остальная часть — темной (на нее не попадут световые лучи). Во многих моделях рефрактометров, предназначенных для анализа меда, присутствует сразу несколько шкал:
• ВОДЫ. Водяная шкала с показаниями в диапазоне 12–27%. Помогает определить влажность тестируемого продукта.
• Брикс (Brix). Шкала со значениями 58-90%, определяющая содержание сахара в меде. Например, если показатель Брикса составляет 80%, это означает, что в 100 г меда содержится 80 г сахара.
• Baume Шкала с обычными градусами Baume (Be °), которая измеряет плотность жидкости. Например, плотность чистой дистиллированной воды при + 15 ° C соответствует 0Be °, а 15Be ° соответствует плотности раствора хлорида натрия при 15.
• Монокуляр. Специальное отверстие на ручке прибора, через которое можно увидеть результат теста.

Устройство портативного рефрактометра показано на следующей схеме:

Принцип работы

Работа рефрактометра основана на методе рефрактометрии, который предполагает анализ исследуемого вещества с помощью показателя преломления солнечного луча, падающего на данное вещество. Этот принцип реализован следующим образом:

Мед наносится на поверхность призмы и сверху покрывается защитным стеклом для создания равномерного слоя строго определенной толщины.

Падая на мед, падающий луч света переходит из одной среды в другую и у их края отклоняется от прямолинейного направления на определенный угол, то есть преломляется. Чем плотнее среда, тем сильнее замедляется скорость луча.

Величина угла преломления света зависит от состава раствора и его плотности (концентрации).

Затем внутри корпуса луч света проходит через систему оптических линз, попадает в шкалу устройства и перемещается вверх или вниз, в зависимости от его угла преломления. Сама шкала напоминает ртутный градусник или градусник для измерения температуры тела, где столб жидкости движется вверх или вниз.

Одна часть лестницы освещена, другая остается в темноте. Оптическую плотность или показатель преломления исследуемой композиции можно определить по демаркационной линии между светом и тенью.

Разновидности прибора

Рефрактометры бывают нескольких типов:

• лаборатория — стенд большого размера и веса;
• промышленный (поточный) — автоматический рефрактометр, интегрированный в технологические установки и работающий в режиме реального времени;
• портативный — оптическое устройство, используемое большинством пчеловодов и продавцов меда, так как оно компактно по размеру и выполняет все измерения с предельной точностью.

Если предполагается, что анализы растворов будут проводиться в больших объемах и в больших количествах на промышленных предприятиях, то следует выбирать промышленные рефрактометры. Для домовладельцев и малых предприятий портативные устройства — лучший выбор.

Портативные модели также могут быть двух типов:

• цифровые — имеют жидкокристаллический экран, на котором отображаются значения измерений, обычно работают от батареек и одновременно могут определять различные характеристики меда;
• ручной — в них отсутствуют электронные схемы и батарейки, поэтому для их работы требуется естественное или искусственное освещение.

Портативные рефрактометры привлекательны своей доступной ценой, компактными размерами и высокой скоростью анализа, но цифровые модели, которые также можно использовать в ночное время, более практичны.

Особенности рефрактометра с функцией АТС

Чтобы рефрактометр точно показывал уровень влажности в меде, измерения необходимо производить при температуре окружающей среды + 20 ° С. Конечно, в большинстве случаев пчеловоду сложно соблюсти это условие.

Этому учили производители рефрактометров, оборудовавшие свои модели автоматической температурной компенсацией (ATC). Устраняет влияние колебаний температуры окружающей среды на точность измерения. Это происходит благодаря биметаллической пластине, которая растягивается или сжимается при понижении температуры, поддерживая правильное функционирование оптической системы устройства.

Степень смещения пластины рассчитывается таким образом, чтобы полностью компенсировать влияние температуры на показатель преломления.

Как выбрать рефрактометр для меда?

Портативные рефрактометры предназначены для тестирования различных продуктов, но практически идентичны по внешнему виду. Чтобы узнать, подходит ли тот или иной прибор для меда, необходимо исходить из двух параметров:

• Химический состав исследуемого раствора. Для меда и других сахаросодержащих растворов нужен рефрактометр, определяющий количество сахара и влажность раствора. Приборы, измеряющие содержание белка и твердых веществ в образце молока, подходят для анализа молока и молочных продуктов. Они не подходят для исследования меда.
• Значения шкалы Брикса. Мед относится к высоконасыщенным растворам, поэтому подходят рефрактометры со следующими значениями шкалы Брикса — 45-82%, 58-92% или 0-87%.

Обзор популярных моделей

Пчеловоды часто выбирают такие модели рефрактометров:

• ПАЛ-22С. Карманное цифровое устройство с жидкокристаллическим экраном, на котором отображаются показания влажности меда. Их диапазон составляет 12-30%. Рефрактометр имеет функцию ATC (+ 10… + 40 ° C) и работает от двух батареек AAA.
  
• ПЕН-МЕД. Устройство также работает от батареек и измеряет влажность меда в пределах 13-30%. В отличие от предыдущей модели, нет необходимости прикладывать исследуемый продукт к призме, достаточно прикоснуться к образцу кончиком устройства. Показания также можно снимать при источнике света. Корпус этого рефрактометра надежно защищен от попадания воды и пыли. Призма также защищена от пыли и временного погружения в воду. Устройство оснащено функцией ATC, которая позволяет проводить точный анализ пробы при температуре окружающей среды + 10… + 100 ° C. Калибровка проводится с использованием дистиллированной воды.

  

• HHR-2N. Портативный прибор, измеряющий влажность продукта от 12 до 30%. Он не нуждается в питании, так как в нем отсутствует электронная «начинка». Калибровка выполняется с помощью специальной жидкости, входящей в комплект.
  
• МАСТЕР-МЕД. Карманная версия прибора, позволяющая анализировать мед где угодно. Он оснащен функцией ATC и определяет влажность в диапазоне 13-30%. Отличие этого рефрактометра от других заключается в том, что исследуемый образец может быть в жидкой или твердой (кристаллизованной) форме. Корпус, за исключением окуляра, защищен от струй воды и пыли. Устройство работает при температуре окружающей среды + 10… + 40 ° C.
  
• Мастер МЕД / BX. Ручной оптический рефрактометр с двойной шкалой. Первый определяет влажность меда (12-30%), а второй (Brix) — содержание сахара (58-90%). Для калибровки прибора используется дистиллированная вода или специальная жидкость «Сахар». Он оснащен функцией ATC и работает при температуре окружающей среды +10… + 40 ° C.
  
• Портативные рефрактометры RHB. Все приборы этой линейки позволяют проверять влажность образца по шкале Water (12-27%), содержание сахара по шкале Brix (58-90% — для моделей RHB-90 и RHB-90 АТС, 58- 92% — для RHB-92 ATC) и плотности по шкале Бауме (38-43Be °). RHB-90 не имеет функции УВД, поэтому лучше выбрать устройства УВД RHB-90 и RHB-92. Все инструменты RHB компактны, не требуют питания и уже откалиброваны.
  
• Рефрактометр РеПо-4. Устройство сочетает в себе рефрактометр и поляриметр, что позволяет проводить более глубокий анализ меда. Помимо влажности (13–30%) и содержания сахара по шкале Брикса (0–85%), его можно использовать для определения содержания фруктозы (от 0 до 99%). Последний показатель позволяет распознать подделку и определить сорт меда. Устройство оснащено функцией ATC и защищено от пыли и воды. Требуется блок питания в виде 4 батареек ААА. Объем пробы, необходимый для исследования, составляет не менее 3 мл.

  

Обзор рефрактометра RHB 90 ATC представлен на видео ниже:

Калибровка рефрактометра

Чтобы прибор показывал результат с наименьшей погрешностью, его необходимо откалибровать. Для этого потребуется дистиллированная вода или рефрактометрическая жидкость, которые обычно идут в комплекте.

Калибровка прибора производится в следующей последовательности:

Поднимите крышку дневного света и нанесите пипеткой 2-3 капли дистиллированной воды на основную призму.

Закройте защитное стекло, чтобы вода равномерно распределялась по всей поверхности призмы. Не должно быть пузырьков воздуха и зазоров.

Подождите примерно 15-30 секунд, пока образец не достигнет комнатной температуры.

Направьте рефрактометр на естественный источник света и посмотрите в монокуляр. В центре круга вы видите шкалу с делениями. Если градуировка не очень заметна, нужно отрегулировать фокус монокуляра.

Подождите, пока верхняя часть прибора не станет темной, а нижняя — светлой.

Затяните калибровочный винт так, чтобы граница между темными и светлыми участками находилась точно на нулевой отметке или на 78,4%, в зависимости от модели устройства.

Очистите поверхность призмы мягкой сухой тканью и используйте рефрактометр, как показано.

Пример того, как выглядят весы до и после калибровки, показан ниже:

Инструкция по эксплуатации

Все действия выполняются в той же последовательности, что и при калибровке, но на призму наносится несколько капель меда вместо дистиллированной воды. Пошаговая инструкция выглядит следующим образом:

Возьмите образец меда из сот с помощью стеклянной или пластиковой палочки. Если вам нужно измерить влажность уже собранного меда, возьмите образец из банки. Кристаллизованный продукт гетерогенной консистенции и при наличии твердых частиц предварительно нагревают на водяной бане (до 40 ° C), охлаждают до комнатной температуры, тщательно перемешивают и применяют, как указано.

Откройте защитную пластину, нанесите 2-3 капли меда, приготовленного пипеткой, на поверхность призмы и равномерно распределите, удаляя все пузырьки и сухие фрагменты. Закройте крышку призмы. Если из области измерения вытек излишек раствора, вытрите его мягкой тканью.

Чем тоньше равномерно распределенный слой меда, тем точнее будут результаты измерения.

Подождите 30 секунд для выравнивания температуры исследуемого образца и устройства. При этом не трогайте калибровочный винт — он должен оставаться в исходном положении, заданном при калибровке прибора.

Направьте рефрактометр на источник света — естественный дневной свет или от лампы накаливания.

Посмотрите в монокуляр, чтобы увидеть результаты измерения. Показания влажности будут видны на краю сине-белой шкалы. Для улучшения четкости градуировки вы можете настроить фокус монокуляра.

Точность измерения зависит от калибровки прибора, а также от одинаковой температуры призмы и испытуемого образца.

Как проверить влажность меда рефрактометром наглядно показано в следующем видео:

Как сохранить рефрактометр?

Чтобы устройство проработало как можно дольше, во время его эксплуатации стоит помнить о следующих рекомендациях:

• Не погружайте рефрактометр в воду и не используйте его во влажной или влажной атмосфере. Если внутрь корпуса попадет вода, изображение будет размытым. Для решения проблемы вам потребуется помощь квалифицированного специалиста.
• Очищайте рефрактометр мягкой влажной тканью после каждого использования. В противном случае последующие измерения будут неправильными, и поверхность призмы будет повреждена.
• При чистке инструмента не используйте абразивные или химические средства — они могут повредить поверхность основной призмы.
• Ни при каких обстоятельствах нельзя разбирать рефрактометр, чтобы не нарушить настройки, а также предотвратить его падение или удар.
• Оптическое устройство следует хранить осторожно, избегая механических повреждений, так как любая царапина на поверхности призмы приведет к искажению измерения.

Чтобы своевременно начать откачку меда, пчеловоды могут регулярно проверять его показатели влажности с помощью портативного рефрактометра. Это устройство понадобится покупателям, чтобы определить качество меда перед его покупкой. Для анализа продукта пчеловодства требуется минимум сырья, что является дополнительным преимуществом прибора.