Пасічники та приймальники завжди перевіряють мед на рівень вологості, щоб визначити його якість. Роблять це за допомогою рефрактометра – спеціального приладу, який знаходить масову частку вологи будь-якого цукровмісного продукту харчування незалежно від умов зовнішнього середовища. Детальніше про цей прилад і принципи його експлуатації читайте далі.
Що це за прилад
Рефрактометр – це оптичний прилад із джерелом живлення або без нього, який вимірює концентрацію розчинених у рідкому середовищі частинок за допомогою світлового променя. У бджільництві він використовується для визначення масової частки вологи в меді.
Згідно з вимогами ГОСТу, цей показник має триматися в діапазоні 18,5-21%, який також вважається діапазоном якості меду. Ці числа визначені не випадково, а у зв’язку з такими особливостями продукції бджільництва:
- За вологості менше 18% мед стає надмірно в’язким.
- За вологості понад 21% активізуються присутні в меді дріжджові мікроорганізми, які переробляють цукор і впливають на цукристість продукту. Ба більше, вони запускають процеси бродіння, тому продукт стає непридатним для вживання.
Щоб масова частка води меду не перевищувала 21%, під час його відкачування з гнізд бджолиних сімей потрібно обтирати стільники, які на 2/3 своєї висоти запечатані восковими кришечками. Додатково контролювати вміст води потрібно за допомогою рефрактора.
Різним сортам меду за органолептичної оцінки притаманна різна в’язкість, тому візуально оцінити їхню водність не завжди видається можливим.
Будова приладу
Головними елементами рефрактометра є:
- Призма. Це ключовий оптичний елемент у вигляді “предметного столика”, куди наноситься досліджувана речовина. Зроблено з матеріалу з високим коефіцієнтом заломлення.
- Захисне скло на шарнірі. Гладкою поверхнею скло опускається на призму і стискає досліджуваний шар.
- Калібрувальний гвинт. Розташовується на похилому зрізі. Задіюється під час калібрування приладу. У комплект поставки входить спеціальна мініатюрна викрутка для обертання гвинта до встановлення розділової лінії на потрібній позначці.
- Система оптичних лінз. Знаходиться всередині корпусу, а саме – в області похилого зрізу. Лінзи пофарбовані в синій колір і мають оптично однорідну структуру. Вони виконують функцію заломлення світла – штучного (від лампи) або природного (від сонця).
- Біметалічна пластина. Це “коректор”, який вбудований всередину корпусу і змінює оптичні характеристики рефрактометра залежно від температури.
- Шкала. Через систему оптичних лінз промінь світла потрапляє на шкалу – проградуйоване коло. Освітлена частина шкали буде світлою, а решта – темною (на неї не падає промінь світла). У багатьох моделях рефрактометра, призначених для аналізу меду, присутні одразу кілька шкал:
- WATER. Водяна шкала з показниками в діапазоні 12-27%. Допомагає визначити вологість досліджуваного продукту.
- Brix (Брікс). Шкала зі значеннями 58-90%, за якою дізнаються вміст цукру в меді. Наприклад, якщо показник Brix становить 80%, це означає, що в 100 г меду міститься 80 г цукру.
- Baume (Боме). Шкала з умовними градусами Боме (Be°), яка вимірює щільність рідини. Наприклад, густина чистої дистильованої води за +15°C відповідає 0Be°, а показник 15Be° відповідає густині 15% розчину кухонної солі.
- Монокуляр. Спеціальний отвір на рукоятці приладу, у якому можна побачити результат дослідження.
Пристрій ручного рефрактометра зображено на такій схемі:
Принцип роботи
В основі функціонування рефрактометра лежить метод рефрактометрії, який передбачає аналіз досліджуваної речовини за показником заломлення сонячного променя, що потрапляє на цю речовину. Реалізується цей принцип таким чином:
- На поверхню призми наноситься мед і накривається зверху захисним склом для створення рівномірного шару строго певної товщини.
- Потрапляючи на мед, промінь падаючого світла переходить з одного середовища в інше, а на їхньому кордоні відхиляється від прямолінійного напряму на деякий кут, тобто заломлюється. Що щільніше середовище, то сильніше сповільнюється швидкість променя.
Величина кута заломлення світла залежить від складу розчину і його щільності (концентрації).
- Далі всередині корпусу промінь світла проходить через систему оптичних лінз, потрапляє на шкалу приладу і переміщується донизу або догори залежно від кута свого заломлення. Сама шкала нагадує ртутний термометр або градусник для вимірювання температури тіла, де стовпчик з рідиною рухається вгору або вниз.
- Одна частина шкали освітлюється, інша – залишається в темряві. За лінією розділу між світлом і тінню можна визначити оптичну щільність або коефіцієнт заломлення досліджуваного складу.
Різновиди приладу
Рефрактометр буває декількох видів:
- лабораторний – настільний прилад великого розміру і ваги;
- промисловий (потоковий) – автоматичний рефрактометр, який вбудовується в технологічні установки і працює в реальному масштабі часу;
- портативний – оптичний прилад, яким користується більшість бджолярів і продавців меду, оскільки він має компактний розмір і з максимальною точністю проводить усі вимірювання.
Якщо аналізи розчину планується проводити у великих обсягах і кількостях на виробничих підприємствах, потрібно вибирати промислові рефрактометри. Для приватників же і представників малого бізнесу найкращий вибір – портативні прилади.
Портативні моделі також можуть бути двох типів:
- цифровими – мають рідкокристалічний екран, на якому зображуються показники вимірювань, зазвичай працюють від батарейок і одночасно можуть визначати різні характеристики меду;
- ручними – позбавлені електронних схем і елементів живлення, тому для їхньої роботи необхідне природне або штучне світло.
Ручні рефрактометри привабливі з погляду прийнятної ціни, компактних розмірів і високої швидкості аналізу, проте практичнішими є цифрові моделі, які можна використовувати навіть уночі.
Особливості рефрактометра з функцією АТС
Щоб рефрактометр точно показував рівень вологи в меді, вимірювання потрібно проводити за температури навколишнього середовища +20°C. Звичайно, у більшості випадків пасічнику складно дотриматися цієї умови.
Цього вчили виробники рефрактометрів, які оснастили моделі, що випускаються, функцією автоматичної температурної компенсації (АТС). Вона усуває вплив коливань температури навколишнього середовища на точність вимірювань. Відбувається це завдяки біметалічній пластині, яка під час перепадів температури розтягується або стискається, підтримуючи коректну роботу оптичної системи приладу.
Величина зрушень пластини розрахована таким чином, щоб повністю компенсувати вплив температури на коефіцієнт заломлення.
Як вибрати рефрактометр для меду
Портативні рефрактометри призначені для досліджень різних продуктів, але за зовнішнім виглядом вони практично нічим не відрізняються. Щоб з’ясувати, чи підходить конкретний прилад для меду, слід виходити з двох параметрів:
- Хімічного складу досліджуваного розчину. Для меду та інших цукровмісних розчинів потрібен рефрактометр, який визначає кількість цукру та вологість розчину. Прилади, які вимірюють рівень білка та сухого залишку в молочній пробі, придатні для аналізу молока та молочних продуктів. Для дослідження меду вони не підходять.
- Значень шкали Brix. Мед належить до високо насичених розчинів, тому для нього підійдуть рефрактометри з такими значеннями шкали Brix – 45-82%, 58-92% або 0-87%.
Огляд популярних моделей
Бджолярі часто обирають такі моделі рефрактометрів:
- PAL-22S. Цифровий кишеньковий прилад з рідкокристалічним екраном, на якому відображаються показники вологості меду. Їх діапазон – 12-30%. Рефрактометр має функцію ATC (+10…+40°C) і працює від двох батарейок типу AAA.
- PEN-HONEY. Прилад також працює від батарейок і вимірює вологість меду в межах 13-30%. На відміну від попередньої моделі досліджуваний продукт не треба наносити на призму, а достатньо кінчиком приладу доторкнутися до зразка. Показання можна зняти і при джерелі світла. Корпус цього рефрактометра надійно захищений від потрапляння всередину води та пилу. Призма також має захист від пилу і тимчасового занурення у воду. Прилад оснащений функцією ATC, що дає змогу точно аналізувати зразок за температури довкілля +10…+100°C. Калібрування проводиться дистильованою водою.
- HHR-2N. Ручний прилад, який вимірює вологість продукту від 12 до 30%. Він не потребує джерела живлення, оскільки в ньому відсутня електронна “начинка”. Калібрування проводиться за допомогою спеціальної рідини, яка поставляється в комплекті.
- Master-HONEY. Кишеньковий варіант приладу, який дає змогу зробити аналіз меду в будь-якому місці. Він оснащений функцією ATC і визначає вміст вологи в діапазоні 13-30%. Відмінність цього рефрактометра від інших у тому, що досліджуваний зразок може бути і в рідкому, і в твердому (кристалізованому) вигляді. Корпус, крім окуляра, захищений від струменя води і пилу. Працює прилад за температури навколишнього середовища +10…+40°C.
- Master HONEY/BX. Ручний оптичний рефрактометр із подвійною шкалою. За першою з них визначають вологість меду (12-30%), а за другою (Brix) – цукристість (58-90%). Для калібрування приладу використовується дистильована вода або спеціальна рідина “Сахарозка”. Він оснащений функцією ATC і працює за температури навколишнього середовища +10…+40°C.
- Портативні рефрактометри RHB. Усі прилади цієї лінійки дають змогу дослідити зразок на вологість за шкалою Water (12-27%), цукристість за шкалою Brix (58-90% – у моделей RHB-90 і RHB-90 АТС, 58-92% – у RHB-92 ATC) та густину за шкалою Боме (38-43Be°). Модель RHB-90 не має функції АТС, тому краще обирати прилади RHB-90 ATC і RHB-92 ATC. Усі прилади RHB компактні, не потребують джерела живлення і надходять у продаж уже у відкаліброваному вигляді.
- Рефрактополяриметр RePo-4. Прилад поєднує в собі рефрактометр і поляриметр, тому дає змогу робити глибший аналіз меду. Крім вологості (13-30%) і цукристості за Brix (0-85%), за допомогою нього можна дізнатися вміст фруктози (від 0 до 99%). Останній показник дає змогу виявити підробку і визначити тип меду. Прилад оснащений функцією ATC, має захист від пилу і води. Для його роботи необхідне джерело живлення у вигляді 4 батарейок AAA. Необхідний об’єм зразка для дослідження – не менше 3 мл.
Огляд на рефрактометр RHB 90 ATC наводиться у відео нижче:
Калібрування рефрактометра
Щоб прилад показував результат із найменшою похибкою, його необхідно відкалібрувати. Для цього знадобиться дистильована вода або рефрактометрична рідина, якою зазвичай комплектуються набори.
Калібрування приладу проводять у такій послідовності:
- Підняти кришку для освітлення денним світлом і за допомогою піпетки нанести на головну призму 2-3 краплі дистильованої води.
- Закрити захисне скло таким чином, щоб вода рівномірно розподілилася по всій поверхні призми. Не повинно бути ні бульбашок повітря, ні порожніх місць.
- Почекати близько 15-30 секунд, щоб зразок адаптувався до температури навколишнього середовища.
- Направити рефрактометр у бік природного джерела світла і подивитися в монокуляр. У центрі кола можна побачити шкалу з поділки. Якщо ж градуювання погано проглядається, потрібно налаштувати фокус монокуляра.
- Дочекатися, поки верхня частина приладу стане темного кольору, а нижня – світлого.
- Підкрутити калібрувальний гвинт таким чином, щоб межа між темною і світлою областями встановилася точно в нульовій позначці або на рівні 78,4% залежно від моделі приладу.
- Витерти поверхню призми м’якою сухою тканиною і використовувати рефрактометр за призначенням.
Приклад того, який вигляд має шкала приладу до і після калібрування, наведено нижче:
Інструкція з експлуатації
Усі дії проводять у тій самій послідовності, що й під час калібрування, але замість дистильованої води на призму наносять кілька крапель меду. Покрокова інструкція така:
- Взяти пробу меду зі стільників скляною або пластиковою паличкою. Якщо потрібно виміряти вологість уже зібраного меду, взяти пробу з банки. Закристалізований продукт неоднорідної консистенції і з присутністю твердих частинок попередньо розігріти на водяній бані (до 40°C), охолодити до кімнатної температури, ретельно перемішати і використовувати за призначенням.
- Відкрити захисну пластину, за допомогою піпетки нанести на поверхню призми 2-3 краплі підготовленого меду і рівномірно його розподілити, усуваючи всі бульбашки і сухі фрагменти. Прикрити кришку призми. Якщо надлишки розчину витекли за межі зони вимірювання, прибрати їх м’якою тканиною.
Що тонший шар рівномірно розподіленого меду, то точнішими будуть результати вимірювань.
- Зачекати 30 секунд, щоб температура досліджуваного зразка і приладу зрівнялася. Калібрувальний гвинт при цьому не чіпати – він має залишатися в первісному положенні, виставленому під час калібрування приладу.
- Направити рефрактометр у бік джерела світла – природного денного або від лампи розжарювання.
- Подивитися в монокуляр, щоб побачити результати вимірювання. Показник вологості буде видно на межі біло-синьої шкали. Щоб підвищити чіткість градуювання, фокус монокуляра можна коригувати.
Точність вимірювань залежить від калібрування приладу, а також від однакової температури призми та досліджуваного зразка.
Як перевірити вологість меду рефрактометром, наочно показується в наступному відео:
Як зберегти рефрактометр
Щоб прилад прослужив максимально довго, при його експлуатації варто пам’ятати про такі рекомендації:
- Не занурювати рефрактометр у воду і не використовувати його при вологій або сирій атмосфері. Якщо всередину корпусу потрапить вода, зображення почне розпливатися. Щоб усунути неполадку, потрібна допомога кваліфікованого фахівця.
- Після кожного використання рефрактометр протирати м’якою і вологою тканиною. Якщо цього не робити, подальші вимірювання виявляться помилковими, а поверхня призми пошкодиться.
- Під час чищення приладу не використовувати абразивні або хімічні засоби – вони можуть пошкодити поверхню головної призми.
- У жодному разі не розбирати рефрактометр, щоб не збити налаштування, а також не допустити його падіння або удару.
- Оптичний прилад дбайливо зберігати, не допускаючи будь-яких механічних пошкоджень, оскільки будь-яка подряпина на поверхні призми призведе до спотворення вимірювань.
Щоб своєчасно почати відкачування меду, пасічники можуть регулярно досліджувати показники його вологості за допомогою ручного рефрактометра. Покупцям же цей прилад знадобиться для визначення якості меду перед його купівлею. Для аналізу продукту бджільництва потрібно мінімум сировини, в чому полягає додатковий плюс приладу.