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.
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
- Лабораторные
- Портативные (ручные, цифровые)
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.
Калибровка рефрактометра
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.
Как правильно использовать рефрактометр для максимальной точностиПосле 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.
Рассчёт плотности для рефрактометраРучной 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.
Можно жить и без рефрактометра, но с ним интереснее — подумал я, нажимая кнопку В«КупитьВ».
Для чего вообще нужен рефрактометр? Для начала давайте разберемся, что такое рефрактометрия.
Рефрактометрия (от лат. refractus — преломленный и др.-греч. ОјОµП„ПЃОП‰ В«измеряюВ») — это метод исследования веществ, основанный на определении показателя (коэффициента) преломления (рефракции) и некоторых его функций. Рефрактометрия (рефрактометрический метод) применяется для идентификации химических соединений, количественного и структурного анализа, определения физико-химических параметров веществ. Относительный показатель преломления n представляет собой отношение скоростей света в граничащих средах.
Данная модель рефрактометра имеет шкалу измерений в Brix и следовательно предназначена для измерения сахарозы в растворе жидкости.
Градус Brix (Брикс) (символ В°Bx) — мера массового отношения растворённой в воде сахарозы к жидкости. Измеряется рефрактометром. Раствор в 25 В°Bx — 25 % (вес/вес), означает 25 граммов сахара в 100 граммах жидкости. Или, выражаясь иначе, в 100 граммах раствора находятся 25 граммов сахарозы и 75 граммов воды.
Каково практическое применение рефрактометра в народном домашнем хозяйстве? Меня заинтересовало определение содержания сахара в браге для самогона. Это же элементарно скажет читатель. Сколько сахара засыпать в воду, столько его там и будет. Можно высчитать все на калькуляторе. И конечно читатель будет прав. Но всегда есть нюанс.
Нюансы:
1.Бывают браги фруктовые, ягодные, зерновые, да разные они бывают (вплоть до опилок в�є ). Их сахаристость калькулятором не рассчитать
2.Хорошо бы наблюдать за изменением сахаристости браги во время процесса брожения
Для чего надо знать содержание сахара в браге на всех этапах брожения? Да очень просто. По разнице в содержании сахара можно элементарно высчитать процент спирта, который набродили наши дрожжи за время между измерениями. Если процент спирта находится в нормальном для того или иного сырья диапазоне, то все отлично, а если нет то надо срочно принимать меры. Например, аэрировать брагу, регулировать температуру, подкармливать и т.д. и т.п.
Так как домашнее самогоноварении это для меня прежде всего хобби, то и заморачиваться надо по полной. Поэтому и был приобретен рефрактометр.
В коробке находился сам рефрактометр, пипетка, отвертка, краткая инструкция и салфетка для протирания оптики.
Модель называется RZ113 – со шкалой измерения от 0 до 32 Brix или % сахара в воде.
В сети есть куча моделей рефрактометров внешне выглядящих абсолютно одинаково. Единственное различие между ними — шкалы измерения, нанесенные на стекло окуляра. Где-то это Brix, как в моем случае, где-то это объемная доля спирта, specific gravity (отношение плотности измеряемого вещества к плотности воды) и многие другие величины. В принципе можно покупать любой из них и использовать формулы пересчета, либо линейку, наподобие такой:
Но если Вы измеряете какую- либо конкретную величину, то разумеется удобнее пользоваться рефрактометром со шкалой в нужных Вам единицах измерения.
Сам рефрактометр представляет собой металлический прибор с предметным стеклом и окуляром.
Окуляр имеет диоптрическую подстройку, что для меня, как очкарика, пришлось весьма кстати.
Измерения производятся следующим образом. На стеклышко капают жидкостью и смотрят в окуляр. За счет разницы в преломлении света появляется полоса смены цвета с синего на белый. Записываем в каком месте шкалы прошло разделение цветов. Вот и все.
Перед использованием прибор необходимо откалибровать. В инструкции написано, что лучше это делать при температуре 20 градусов Цельсия. Для этого нужно капнуть на стеклышко дистиллированной водой, и крутя винтик регулировки вывести показания прибора на ноль.
Винт регулировки находится под колпачком.
У меня прибор пришел идеально откалиброванный. Так что колпачок я так и не открыл. Он натянут достаточно плотно. И я не стал его насиловать.
Также на приборе была наклейка ATC, что означает автоматическую компенсацию температуры в диапазоне 10-30 градусов Цельсия. Вообще информация по прибору была разбросана по интернету и ни один из продавцов не давал всей информации сразу. Удалось также найти, что точность измерений составляет 0.2 Brix.
Давайте проверим прибор в действии! Сделаем правильную брагу для вкусного самогона. Для простоты это будет сахарная брага.
Какие основные проблемы возникают при изготовлении сахарной браги и последующей перегонке самогона? Прежде всего это излишние компоненты, появляющиеся в браге, как побочный продукт жизнедеятельности дрожжевых культур.
Сахар, содержащийся в сусле, сбраживают в спирт дрожжами Saccharomyces cerevisiae, представляющими собой одноклеточные микроорганизмы, относящиеся к классу аскомицетов (сумчатых грибов). Основная проблем кроется в том, что невозможно культивировать чистый и однородный штамм дрожжей одного вида. Обязательно в основной культуре будут и другие дрожжи, которые также будут потреблять сахар, производить всевозможные побочные продукты жизнедеятельности, а не спирт. Это приводит к загрязнению браги побочными продуктами, плохому запаху как браги, так и самогона. Увеличению В«головВ» и В«хвостовВ» при перегонке браги в конечный продукт.
Бороться мы с этим будем при помощи предварительной селекции дрожжевых культур. Этот способ я подсмотрел на форуме АлкоДистиллерс, и мне он очень понравился.
Мы засеем дрожжи не в воду, а в слабо спиртовой (4-5%) раствор. При этом от содержащегося в растворе спирта слабые штаммы погибнут, и останутся только сильные спиртовые штаммы дрожжей. Приступим
Для изготовления 16 литров браги мы для предварительного сбраживания возьмем: 1.6 литра воды (10 % от общего планируемого объема браги), 200 мл. водки (чтобы получилась спиртуозность 4-5%), 4 столовых ложки сахара (одна столовая ложка сахара на 4 литра планируемой браги), 4 чайных ложки муки (одна чайная ложка на 4 литра планируемой браги).
Мука нужна для подкормки дрожжей. Как и любой живой организм, дрожжи любят разнообразное питание, и на одном только сахаре чувствуют себя неуютно. Мука дает им разнообразные микроэлементы, и дрожжи радостно начинают поглощать сахар и размножаться.
Замешиваем все компоненты и оставляем на одни сутки.
Прошли сутки. В паре литров горячей воды (около 70 градусов Цельсия) растворяем 4 кг сахара и выливаем в бродильную емкость с 12 литров заранее отстоянной воды (можно использовать бутилированную воду). Тщательно размешиваем. Итого у нас получилось 14 литров сладкой воды.
Измеряем температуру воды. Она должна быть не более 30 градусов Цельсия. Вливаем банку с разбродившимися сильными штаммами спиртовых
дрожжей в бродильную емкость.
Измеряем начальную сахаристость сусла.
У нас получилось 21 Brix, запоминаем это. Накрываем крышкой и оставляем.
Через 1.5 часа дрожжи начинаю работать и гидрозатвор начинает весело булькать.
Через шесть суток я решил посмотреть, что у меня происходит внутри бродильной емкости.
Однородная брага с легким приятным запахом дрожжей и чего-то слегка хлебного. На поверхности разрываются сотни маленьких пузырьков, будто это шампанское. Брага почти выбродила. На вкус появилась горечь, но и сладость еще присутствует.
Измеряем сахаристость раствора.
У нас получилось 10.5 Brix. Используем калькулятор, вводим начальную и конечную сахаристость и получаем процент набродившегося спирта – 9.473%.
Неплохо, но пока маловато. Закрываем крышку и ждем еще сутки.
Брага наконец перестала играть и успокоилась. Замеряем ее сахаристость
Результат 9.5 Brix. Опять берем калькулятор
Содержание спирта 10.263%, это неплохой результат. Норма для сахарной браги 10-12% В Москве началась осень с холодными дождями. Температура на улице уже 12-13 градусов днем и 6-8 ночью. В квартире около 19-20. Батареи пока не включили. Дрожжам некомфортно, но они все равно проявили себя неплохо и выдали результат в рамках нормы.
Теперь брагу можно поставить на холод, она осветлится и ее можно будет перегонять. Но это будет уже совсем другая история)))
Резюме. Без рефрактометра жить можно, но с ним однозначно удобнее. Данный прибор работает просто, точно и удобно. Диоптрийная подстройка окуляра сильно облегчает жизнь людям с ослабленным зрением. Если вы занимаетесь виноделием, самогоноварением, пивоварением и подобными увлечениями, то есть полный смысл приобрести рефрактометр.
55
- Цена: $25.83
Итак, что же это за зверь такой — рефрактометр? И с чем его едят. Обзор является логическим продолжением топика о китайском дистилляторе и относится к разряду «а мужики-то не знают!»:))) Ну-с, приступим: Сначала лирическое отступление. Как вы уже знаете, друзья мои, я счастливый обладатель китайского самогонного аппарата. С ним в комплекте шёл набор из трёх спиртометров вместе с термометром. И всё бы хорошо, и всё бы замечательно, если бы не одно НО. Чтобы измерить процент спирта в жидкости, этой самой жидкости нужно приличное количество. По инструкции выходит аж 300 грамм! Вот оно самое главное неудобство. В рюмочке градус уже не замеришь. «А есть ли такой прибор — спросил я сам себя — который может показать процент спирта, используя минимальное количество жидкости?» Спросил и стал искать. Оказалось — есть такой девайс! Практически почти сразу я наткнулся на прибор с таким загадочным названием — «рефрактометр». И открылись у меня глаза, и увидел я что это хорошо:) С помощью этого чудо-прибора можно замерить процентное содержание спирта в жидкости используя всего две-три капли оной! Рефрактометров, как выяснилось — тьма-тьмущая. Рефрактометры для пива, вина, мёда, молока, антифриза, электролита, аквариума и т.д. Но, тем не менее, принцип работы у всех одинаков. Различаются они только своей шкалой и возможностью автоматической коррекцией результата в зависимости от температуры. От 0 до 30 градусов. В этом как раз такая функция присутствует. Есть наклейка ATC и он подороже стоит, чем девайс без температурной коррекции. Имеется на нём так же калибровочный винт, закрытый резиновой заглушкой и отвёртка в комплекте. А теперь обратимся к Вики: «Рефрактометр — прибор, измеряющий показатель преломления света в среде. Рефрактометрия — это метод исследования веществ, основанный на определении показателя (коэффициента) преломления (рефракции) и некоторых его функций. Рефрактометрия (рефрактометрический метод) применяется для идентификации химических соединений, количественного и структурного анализа, определения физико-химических параметров веществ. Показатель преломления n представляет собой отношение скоростей света в граничащих средах» О как! Ни много ни мало, а дёргаем за хвост саму скорость света! Прикольненько:))) В очередной раз убеждаюсь — выпивши самогону, кого только за хвост не дёрнешь! ха-ха-ха!!! Итак, как это работает. Берем рефрактометр. Смотрим в дырочку на свет. Наводим резкость на шкалу. Открываем верхнее стеклышко. Набираем в пипетку самогон (водку, текилу и т.д.) капаем две-три капли на нижнее стекло и закрываем с прижимом всё это дело верхним стеклом. Опять смотрим в дырочку на свет. Улыбаемся:) Шкала с неравномерной градуировкой выглядит точь-в-точь, как и на сайте продавца. То есть вот так. 
Единственный нюанс. На шкале на картинке написано ALCOHOL. У меня же написано ALCOHOLIC. Тонкий намёк однако… Вот как выглядит полный комплект.
Рефрактометр Пипетка Отвёртка Салфетка Инструкция КейсОстальные фотоАккуратная коробочка-кейс
Компактно всё уложено
Калибровочный винт
Стекло в открытом виде
Окуляр
В руке
Сам по себе прибор изготовлен вполне себе качественно. Единственный недостаток — вылазящие из своего места штифты. Но полкапли клея решат эту проблему. 
Замерял вино сухое красное Каберне-Совиньон — 13% Настойку калгановую на самогоне — 38% Абсент — около 70%. Точнее сказать трудно из-за того что вверху деления у шкалы слишком близко друг от друга. Да и погрешность там, я думаю, у прибора больше. Водку магазинную нашел только недопитую. Грамм 150 в бутылке. Стоит хрен знает с каких времён — 33% При замере присутствует один нюанс. Спирт очень летуч, поэтому нельзя жевать сопли. Нужно всё делать быстро. Из двух капель жидкости спирт испаряется очень быстро и поэтому даже простое повторное открывание-закрывание стекла ведёт к снижению дорогого нам процента. Имейте это ввиду. И ещё. Прибор показывает наличие спирта не в объёмных, а в МАССОВЫХ долях. Поэтому, чтобы вычислить объёмную долю спирта, нужно вносить поправку в результат. Я пользуюсь программой «Калькулятор самогонщика». Скачать её можно здесь.Здесь таблица пересчёта
Заключение. Прибор понравился. Не смотря на мелкие косячки в изготовлении он работает вполне себе удовлетворительно. Брался мною исключительно для замера финишной черты самогоноварения. То есть когда уже пора прекращать выгонку. Всё-таки тест на горение он, согласитесь, грубоват и малоинформативен. А так же рефрактометр мне пригодится для быстрого уточнения крепости употребляемого на дому напитка. А теперь ютубное видео (не моё):Используемые источники:
- https://atf.ru/articles/obzory/refraktometr-ustroystvo-naznachenie-sfery-primeneniya/
- https://pikabu.ru/story/refraktometr_delaem_pravilnuyu_bragu_dlya_vkusnogo_samogona_4484432
- https://mysku.ru/blog/aliexpress/13876.html
Загрузка...
Находка для винокуров — дрожжи Кодзи для холодного сбраживания крахмалосодержащего сырья
Ареометр-спиртометр для самогоноварения. Принцип работы, можно ли сделать своими руками?
Как сделать ректификационную колонну своими руками по чертежам с размерами
Онлайн конвертер Brix-Specific Gravity