Принцип действия рефрактометра основан на том, что определяется лишь угол преломления исследуемой жидкости, а показатель преломления измерительной призмы известен.

1 - осветительное зеркало; 2 - вспомогательная откидная призма; 3 - основная измерительная призма; 4 - матированная грань откидной призмы; 5 - исследуемая жидкость; 6 - призмы Амичи компенсатора; 7 - объектив зрительной трубы; 8 - поворотная призма; 9 - окуляр зрительной трубы

Рисунок 2 - Оптическая схема рефрактометра ИРФ-22.

Порядок работы с рефрактометром:

1. Перед началом работы необходимо проверить установку нуль-пункта рефрактометра. Установку нуль-пункта и измерения на рефрактометре необходимо проводить при одной и той же температуре. Проверка и установка нуль-пункта проводится по дистиллированной воде. При исследовании дистиллированной воды граница светотени должна находиться наделении 1,33299 шкалы зд и 0% шкалы сухих веществ. Проверка и установка нуль-пункта по дистиллированной воде проводится следующим образом:

Открыть верхнюю камеру и промыть дистиллированной водой или спиртом поверхности измерительной и осветительной призм и насухо вытереть чистой льняной салфеткой;

Оплавленным концом палочки нанести на плоскость измерительной призмы одну-две капли дистиллированной воды и закрыть верхнюю камеру;

Смещая осветитель, луч света направить в окно верхней камеры;

Перемещением рукоятки с окуляром вдоль шкалы вверх и вниз найти в поле зрения границу светотени;

Границу светотени, перемещая рукоятку, совмещают с визирной линией (если при совмещении с центром перекрестия сетки она прошла через деление шкалы зд = 1,33299 и 0% шкалы сухих веществ, нуль- пункт установлен правильно).

Измерение показателя преломления прозрачных жидкостей и процента сухих веществ по сахарозе производится аналогично измерению дистиллированной воды при установке нуль-пункта: после совмещения границы светотени с перекрестием сетки произвести отсчет по шкале показателей преломления и процента сухих веществ по сахарозе. Измерение произвести три раза. Среднее арифметическое трех измерений является конечным результатом измерений.

Измерение продуктов сахарного производства можно производить при температуре 10-30°С с учетом поправки на температуру по таблице (таблицу взять у преподавателя).

Например, если измерения производить при температуре 17°С, отсчет по шкале равен 37,8% сухих веществ. По таблице находим поправку, равную 0,22. Показание рефрактометра будет равно:

37,80 - 0,22 = 37,58% сухих веществ.

После проведения измерений необходимо открыть верхнюю камеру, промыть, досуха вытереть плоскости верхней и нижней камер и плавно опустить верхнюю камеру прибора.

Расчет концентраций вещества по показателям преломления раствора ведут следующими методами: по калибровочному графику, по таблицам, по рефрактометрическому фактору, методом добавок.

По калибровочному графику: калибровочный график строят по растворам вещества известной концентрации (концентрация -- показатель преломления), измеряют показатель преломления анализируемого раствора, и на графике по показателю преломления определяют концентрацию.

По таблицам: для многих веществ составлены таблицы, в которых приведены показатели преломления растворов с известной концентрацией.

По рефрактометрическому фактору: если известен рефрактометрический фактор, для расчета концентраций используют формулу:

где з 1 - показатель преломления раствора;

з0 - показатель преломления растворителя;

F - рефрактометрический фактор, показывающий увеличение показателя преломления при росте концентрации вещества на 1% .

Рефрактометрический фактор определяют экспериментально или по таблицам показателей преломления.

Например, для NаСl фактор F равен разности между показателями преломления 4%-ного раствора з1 = 1,3397 и 2%-ного раствора з2= 1,3364, деленной на разность концентраций (равную 2%):

Автоматические рефрактометры для непрерывной регистрации n в потоках жидкостей используют на производствах при контроле технологических процессов и автоматическом управлении ими, а также в лабораториях для контроля ректификации и как универсальные детекторы жидкостных хроматографов.

Все выпускаемые в настоящее время рефрактометры, независимо от их назначения, построены на принципе рефрактометров типа Аббе или типа Пульфриха, но и в тех и в других измерения основаны на определении величины предельного угла преломления.

1) Принцип устройства рефрактометров типа Аббе и Пульфриха.

Основной типичный узел рефрактометров типа Аббе - комплекс призм -измерительной и осветительной. Тонкий слой исследуемой жидкости находится между плотно прижатыми гранями обеих призм.

Поверхность осветительной призмы, соприкасающаяся с исследуемой жидкостью, матовая, шероховатая, рассеивает свет, входящий через нее в слой жидкости, вследствие чего лучи света пронизывают жидкость в разных направлениях.

Лучом, угол падения которого наиболее близок к прямому (предельный луч), видимое в зрительную трубу поле делится на темную и светлую половины. С помощью специального маховичка можно блок призм установить в такое положение, при котором предельный луч будет совмещен с оптической осью зрительной трубы, а граница светлого и темного полей - с видимым в трубу пересечением двух прямых линий, через которое проходит эта воображаемая ось. По положению наблюдаемой в визирную трубку отсчетной линии на шкале определяют величину показателя преломления. Граница темного и светлого полей оказалась бы размытой и окрашенной во все цвета радуги вследствие разложения белого света при прохождении его через измерительную призму. Для предупреждения этого явления в рефрактометрах типа Аббе применяются специальные устройства - компенсаторы дисперсии.

Коэффициент преломления жидкостей значительно изменяется под влиянием температуры. Поэтому в рефрактометрах для повышения точности применяется термостатирование. Термостатирование в рефрактометрах типа Аббе осуществляется циркуляцией воды определенной температуры через нижнюю и верхнюю камеры призменного блока. Температура должна поддерживаться с точностью ±0,1-0,5°С.

В рефрактометрах типа Пульфриха имеется всего одна призма, к которой прикреплен стаканчик, куда наливается исследуемая жидкость. Луч света, направленный вдоль поверхности раздела жидкость - призма, не искажается, поэтому угол падения этого луча равен точно 90°, что определяет большую точность приборов этого типа.

Погружными рефрактометрами называются приборы, измерительная призма которых погружается в стаканчик с исследуемой жидкостью. В таких рефрактометрах отсутствует осветительная призма и срез измерительной призмы контактирует непосредственно с исследуемой жидкостью. Современные рефрактометры обладают точностью до, а при пользовании специальными методами рефрактометрии точность может быть увеличена в 10-1000 раз.

Отечественная промышленность выпускает различные рефрактометры, в том числе рефрактометр лабораторный универсальный (РЛУ), рефрактометр лабораторный, рефрактометр лабораторный прецизионный, рефрактометры ИРФ-22 и ИРФ-23.

2) Рефрактометр ИРФ-23 предназначается для определения показателей преломления жидких и твердых тел в интервале 1,33-1,78, с точностью до 1Ч Рефрактометр ИРФ-23 является наиболее сложным, поэтому ниже приводится его описание.

Оптическая часть прибора состоит из измерительной призмы, отсчетной системы, зрительной трубы и системы для освещения исследуемого объекта. В отсчетную систему включен лимб с защитным стеклом, освещаемый через конденсор, светофильтр с лампой накаливания, отсчетный микроскоп, состоящий из объектива, отражательных призм и окуляра. В фокальной плоскости окуляра помещена спиральная шкала красного цвета с индексом. Отсчетное устройство предназначено для точного отсчета угла поворота зрительной трубы по лимбу. Лимб закрыт кожухом. Цена деления шкалы лимба 1°. Грубый поворот зрительной трубы производится рукой, точный - микрометрическим винтом. Окуляр трубы имеет компенсаторную наводку по остроте зрения.

Зрительная труба состоит из объектива, отражательной призмы, перекрестия, осветительной призмы и окуляра. Зрительная труба может работать по принципу автоколлиматора, при этом для подсветки перекрестия используется свет лампы, отраженный двумя отражательными призмами и собирательной линзой.

Освещение объекта может производиться светом разрядных трубок или натровой лампой.

При точных измерениях температуру измерительной призмы и исследуемой жидкости необходимо поддерживать постоянной в пределах ±0,5°. Для этой цели на призменной камере имеются два штуцера, на которые надеваются резиновые шланги, соединяемые с ультратермостатом. Фирма Карл Цейсс (ГДР) выпускает многочисленные модели рефрактометров, в том числе рефрактометры Аббе, погружные, для работы в полевых условиях (ручные). Одна из последних моделей (модель П) рефрактометра Аббе принципиально не отличается от отечественного рефрактометра РЛУ.

Погружной рефрактометр фирмы Цейсс, комплектуется термопризмами, позволяющими проводить исследования при относительно высоких температурах (до 50°С). Важным преимуществом термопризм является также возможность использования малых количеств вещества (в среднем 0,04 мл) и исследования летучих веществ. Кроме указанной термопризмы, к прибору прилагается проточная призма, позволяющая производить исследование непрерывно текущих жидкостей, а также веществ, разлагающихся на воздухе.

Проточная призма состоит из погружной призмы и соответствующего проточного корпуса, устанавливаемого на рефрактометре. При необходимости терморегулирования корпус проточной призмы может присоединяться к термостату, для чего на ней имеются штуцеры.

Определенный интерес представляет полевой (ручной) рефрактометр этой фирмы.

Прибор предназначен для работы непосредственно на полях, в садах и виноградниках и служит для определения содержания сахаристых веществ в корнеплодах (сахарная свекла), ягодах, винограде.

В укладке, помимо рефрактометра, имеется: приспособление для взятия пробы, щипцы-пресс для выжимания небольшого количества сока. В основу определения сахаристости положена закономерная связь между содержанием сахаристого вещества в соке и его светопреломлением. Одну-две капли сока наносят на призму рефрактометра, накрывают крышкой и смотрят против света в окуляр, где видна шкала, верхняя часть которой темнее нижней. Линия раздела, совпадающая с определенным показателем на шкале, соответствует величине содержания сахаристых веществ в соке. Прибор позволяет производить определение с точностью 0,2%.

3) Рефрактометр ИРФ-454 Б2М

Рефрактометр ИРФ-454Б2М предназначен для измерения показателя преломления и средней дисперсии неагрессивных жидкостей и твердых тел.

Рефрактометр ИРФ-454 Б2М обладает рядом достоинств:

Быстротой измерения;

Простотой обслуживания;

Минимальным расходом исследуемого вещества, что особенно важно при работе с дорогостоящими материалами.

Рефрактометр ИРФ-454 Б2М применяется:

1. В медицинских учреждениях: для определения белка в моче, сыворотке крови, плотности мочи, анализ мозговой и суставной жидкости, плотности субретинальной и других жидкостей глаза. Использование рефрактометра позволяет значительно сократить затраты времени при массовых обследованиях пациентов.

2. В фармацевтической промышленности: рефрактометр ИРФ-454б2м может применяться для исследования водных растворов различных лекарственных препаратов: кальция хлорида (0% и 20%); новокаина (0,5%, 1%, 2%, 10%, 20%, 40%); эфедрина (5%); глюкозы (5%, 25%, 40%); магния сульфата (25%); натрия хлорида (10%); кордиамина и т.д.

3. В пишевой промышленности:

на сахарных и хлебных заводах, кондитерских фабриках для анализа продуктов и сырья, полуфабрикатов, кулинарных и мучных изделий рефрактометр ИРФ-454 б2м определяет влажность меда (до 20 %)

для определения доли сухих веществ в различных суслах (ГОСТ 5900-73), "промочке", сахароаграровом сиропе, сиропе для мармелада, зефира, кремов и пряников, "тиражки" для пряников;

для определение массовой доли растворимых сухих веществ по сахарозе (BRIX) в продуктах переработки плодов и овощей, для определения процентного содержания жира в твердых продуктах питания (пряники, вафли или хлебобулочных изделий) концентрации солей.

4. При обслуживании техники рефрактометр ИРФ-454 Б2М применяется для определения с большей точностью объемной концентрации противокристаллизационной жидкости "ИМ", которая добавляется в авиационное топливо в количестве от 0,1 до 0,3%. Дальнейшая обработка результатов ведется согласно "Методическим рекомендациям по анализу качества ГСМ в гражданской авиации" Ч. II стр.159. Опыт использования рефрактометров показал, что эти приборы значительно сокращаются время и повышают достоверность получения анализов по процентному содержанию жидкости "ИМ" в авиационном топливе.

4) Рефрактометр АЛР-3

Автоматический лабораторный рефрактометр АЛР-3 с микропроцессорным управлением предназначен для исследования концентрации широкого диапазона жидких сред как низкой, так и высокой вязкости, независимо от прозрачности и цвета.

Прибор автоматически измеряет коэффициент преломления образца раствора, вычисляет его концентрацию и представляет результат на цифровом ЖК-индикаторе. Рефрактометр имеет стандартную калибровку по концентрации сахара в воде (шкала Брикс), но может быть откалиброван на концентрацию любых растворов по желанию заказчика с записью в память соответствующих шкал.

Рефрактометр АЛР-3 измеряет температуру исследуемого раствора и производит автоматическую компенсацию ее влияния на результат измерений.

Рефрактометрические детекторы в отличие от фотометрических детекторов, реагирующих только на вещества, поглощающие свет в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной области спектра, рефрактометрические детекторы являются универсальными. Они особенно полезны, когда вещества не имеют интенсивного поглощения в УФ свете, не флуоресцируют и не обладают электрохимической активностью. Их принцип действия основан на дифференциальном измерении показателя преломления чистого растворителя и раствора анализируемого вещества в этом растворителе. Вклад растворенного вещества в изменение показателя преломления растворителя пропорционален объемной концентрации этого вещества, причем растворитель также является детектируемым веществом, так как имеет определенный показатель преломления.

Данные детекторы обладает средней чувствительностью, их показания в сильной степени зависят от колебаний параметров, влияющих на состав подвижной фазы, таких как давление, температура и концентрация анализируемого вещества. Поэтому рефрактометрический детектор мало пригоден для градиентной хроматографии. Требуется кропотливый подбор системы растворителей, имеющих близкие показатели преломления. Только при этом становится возможным осуществить градиентное элюирование в определенных пределах концентрации смеси растворителей. Чувствительность детектора к изменениям температуры составляет для разных растворителей от 5Ч10-4 до 5Ч10-5 единиц показателя преломления на 1°С. Что касается чувствительности к давлению, она составляет 1Ч10-4 - 5Ч10-4 единиц показателя преломления на 1 МПа.

Чувствительность детектора к температуре обусловливает специальные меры по стабилизации температуры самого детектора и подвижной фазы при входе в детектор. В этом случае применение более длинных соединительных трубок на входе в детектор, действующих как теплообменники, приводит к высокому экстраколоночному расширению пиков и снижает достигнутую в колонке эффективность разделения. В хроматографе, оснащенном рефрактометрическим детектором, с целью стабилизации потока элюента и параметров удерживания сорбатов в колонке желательно применять термостатирование колонки и детектора. Для реализации максимальной чувствительности детектора на уровне 10-8 единиц показателя преломления точность термостатирования должна быть не более ±0.01°С. При хорошем термостатировании детектор мало чувствителен к изменениям расхода подвижной фазы. Он прост конструктивно, удобен в работе, недеструктивен и дает высокую воспроизводимость показаний. Недостатком детектора является его нечувствительность к веществам, имеющим показатель преломления, одинаковый с растворителем.

Работа большинства современных рефрактометрических детекторов основана на трех различных принципах измерения сигнала: отклонении, отражении и интерференции.

Метод, основанный на законе отражения света (закон Френеля), согласно которому интенсивность отраженного света, падающего на поверхность границы раздела жидкости и стекла, пропорциональна углу падения и разности показателей преломления двух сред. Преимуществом детекторов, работающих на этом принципе, является меньший объем ячеек (< 3 мкл), в связи с чем они могут работать при небольших расходах элюента и с высокоэффективными колонками. Однако чувствительность таких детекторов в 50-100 раз ниже чувствительности других типов рефрактометрических детекторов, что, кстати, делает их более пригодными для градиентного элюирования. Так как детектирование происходит на границе раздела жидкости и стекла, для получения стабильной работы детектора необходимо следить за чистотой стекла.

Детектор френелевского типа включает в себя источник света, конденсор, дифференциальную ячейку стеклянные стержни, линзу и фотоприемник. В его состав входят также теплообменники и диафрагма для регулирования силы светового потока. Источник света, снабженный инфракрасным блокирующим фильтром, предназначен для создания светового потока в видимой части спектра. Конденсор предназначен для формирования плоского пучка света, падающего на ячейку. Ячейка рефрактометра изготовлена из нержавеющей стали, герметизируется защитными стеклами, призмой и тефлоновыми прокладками. Стеклянные стержни и линза фокусируют прошедшие через ячейки световые потоки на светочувствительные элементы фотоприемника. Фокусировка позволяет устранить перекрывание световых потоков, которое может привести к дифференцированию хроматографических пиков.

Работа рефрактометрического детектора третьего типа основана на интерферометрическом принципе сдвига. Лучи света от источника видимой области спектра разделяются делителем на две части, фокусируются линзой и проходят через рабочую и сравнительную ячейки объемом 5 мкл. Лучи света затем объединяются с помощью другой линзы и делителя и попадают на чувствительный элемент. Различие показателей преломления рабочего и сравнительного потока элюента приводит к разнице в длине оптического пути, которая измеряется интерферометрическим детектором как изменение длин волн света. Показания этого типа детектора имеют достаточно широкий диапазон линейности, а чувствительность в 10 раз выше, чем для других рефрактометрических детекторов. При оптимальных рабочих условиях возможно детектирование около 3 мкг/мл растворенного вещества. Детектор фиксирует любой тип анализируемых веществ, не зависимо от структуры, молекулярной массы и других физико-химических свойств. Предел обнаружения для лучших рефрактометрических детекторов достигает 108 единиц показателя преломления. Однако уровень шума в этих детекторах на 2 порядка выше шума УФ детектора. Они оптимальны для применения, когда нет необходимости в высокой чувствительности, например в препаративной ЖХ.

Рисунок 3 - 1. Сахароза 2. Глюкоза 3. Фруктоза 4. Сорбит Хроматограмма яблочного сока. Колонка: Rezex RCM-Monosaccharide 300х7,8 мм 8 мкм, защитная колонка: SecurityGuard Carbo-Ca2+ 4х3 мм, режим разделения: изократический, подвижная фаза: вода, расход: 0,6 мл/мин, температура колонки: 85°С, объем пробы: 20 мкл, детектор: рефрактометрический.

Рефрактометр - это отличный инструмент, который позволяет пивовару определить плотность сусла всего с одной капли. Вам не нужно будет расходовать каждый раз по 150-200 мл. сусла, как это делается при измерении ареометром. Капля сусла опускается на поверхность линзы, а прозрачная пластина прижимается сверху, равномерно распределяя жидкость по всей линзе. Затем рефрактометр поднимается к источнику света, и вы смотрите в него, наподобие телескопа.

На фото представлен самый дешевый рефрактометр за $ 40 сделанный в Китае. С ним вы получите то, за что платите. Но так же бывают дорогие цифровые рефрактометры, которые более точно определяют и выводят на циферблате свои показания.

  • Рефрактометр должен быть откалиброван в воде на ноль. Калибровка может потребоваться перед каждым использованием.
  • Игнорируйте шкалу удельный вес (SG), если ваша модель имеет ее - только обращайте внимание на шкалу Брикса. Отношения между Бриксом и удельным весом не является линейным!
  • Как и ареометры, показания рефрактометра зависят от температуры. Некоторые модели поддерживают АТC - автоматическую коррекцию температуры, и имеют различную степень успеха в этом. Я позволяю моим образцам охладиться до температуры ниже 40 ° C перед их использованием, чтобы не обжечься.
  • Дешевые рефрактометры не всегда последовательны в измерениях. Я провел 5 измерений одного сусла, и уже потом вычислил среднее значение. Разница составила +/- 10% , между измерениями! Ну и подвох. Вы получаете то, за что вы платите, и это устройство было мне подарком.

Рефрактометры и сусло:

Удобство рефрактометров зависит от цены, так как устройство рефрактометров не такое простое, когда дело доходит до измерения сусла.

Рефрактометры измеряют угол преломления света, когда он проходит через раствор. Они, как правило, откалиброваны на растворе сахара с водой. Однако, сусло имеет различную плотность и содержит более сложные сахара, что изменяет индекс преломления. Любые измерения сусла рефрактометром должны быть скорректированы с помощью "поправочного коэффициента сусла" . Для домашнего пивовара поправочный коэффициент сусла - это определенный инструмент, который должен быть определен точно при измерение образцов сусла.

У нас есть полное руководство, в том числе электронные таблицы для внесения измерений , что будет способствовать определению вашего поправочного коэффициент сусла.

Чтобы прояснить путаницу в терминологии, мы решили назвать измерение Брикс сусла рефрактометром: Брикс ИПС (индекс преломления сусла). Только после деления Брикс ИПС на поправочный коэффициент сусла мы вычислим фактическое значение в Брикс / Плато. Имейте в виду, что Брикс и Плато практически тоже самое, и отличается на 3 знаке после запятой, так что полученное значение может рассматриваться, как Плато (° Р).

Рефрактометры и алкоголь:

В присутствии спирта точные измерения рефрактометра получить еще сложнее. Алкоголь еще сильней изменяет преломление. Хорошей новостью является то, что это можно исправить, если известна начальная плотность (НП). По этому вопросу было выявлено следующее уравнение.

КП = 1.0000 - 0.0044993*RI i + 0.011774*RI f + 0.00027581*RI i ² - 0.0012717*RI f ² - 0.0000072800*RI i ³ + 0.000063293*RI f ³

Применение измерений рефрактометра на нашем сайте:

Использование нашего программного обеспечения в значительной степени облегчит применение рефрактометра.

  • Смотрите наш онлайн калькулятор для рефрактометра .
  • У нас есть полное руководство с таблицей для нахождения поправочного коэффициента сусла вашего рефрактометра.

Рефрактометр это портативный оптико-механический прибор, без источников питания, с минимальным количеством пробы, за несколько секунд, измеряющий концентрацию растворенных в жидкости веществ при помощи светового луча.

Название устройства составное "рефракто" и "метр", что в первом приближении объясняет принцип работы рефрактометра, если вспомним про рефракцию или искривление света.

А если вспомнить не удается, подробно рассмотрим на картинках, и Вы поймете, что несмотря на строгое и звучное название, рефрактометр это оптический инструмент, с которым может работать даже школьник.

Но сначала несколько слов, где же востребован ручной рефрактометр, кто держит в арсенале стильный, надежный и портативный измерительный прибор, не нуждающийся в батарейках, и вообще в питании, а все, что ему нужно это свет.

Рефрактометр это альтернатива сложному лабораторному анализу

Оптика с широким спектром применения, полезный и востребованный в течение всех 4-х сезонов года - ручной рефрактометр, в лаборатории, на пасеке, в саду, гараже, на складе, задействован на всех этапах, от производства до реализации готовой продукции.

Поясним на примере.
Предположим, нужно измерить содержание сахара во фруктовом соке. Все хотят лакомиться сладкими яблоками, сливами и грушами!

В зависимости от степени зрелости плода, концентрация сахарозы будет увеличиваться, а от этого зависит время сбора урожая, затраты на консервацию, и безусловно вкусовые предпочтения покупателей - а значит спрос, цена и конечный финансовый результат.

Садовод конечно может периодически съедать один фрукт для анализа, но полагаться на субъективность вкусовых рецепторов по меньшей мере несерьезно.

Лабораторные исследования никто не отменял.

Подготовьте специальную посуду, реактивы, пригласите квалифицированный персонал, закупите мебель, оборудование, подведите электричество и самое главное запаситесь временем.

Химические исследования явно не самый быстрый метод анализа.

К тому же обратим внимание еще на 3 фактора.

  • во-первых, на необходимость постоянной закупки расходных материалов.
  • во-вторых, часть из используемых химикатов опасны для здоровья.
  • в-третьих, прибавьте зарплату персонала, счета за электричество, расходы на логистику - доставку образцов в лабораторию....

Есть альтернативный вариант значительно более быстрый и дешевый - , цена которого в несколько раз меньше средней месячной заработной платы.

Рефрактометр это легкий, компактный и скоростной измерительный прибор, позволяющий избежать ошибок, своевременно выявить опасные тренды, сберечь в бюджете компании или семьи финансовые ресурсы, заработать на продаже, сохранить в целостности промышленное оборудование и поддержать на высоком уровне деловую репутацию в бизнесе.

  1. Показания рефрактометра при замерах концентрации тормозной и охлаждающих жидкостей (тосолов, антифризов) гарантирует, что радиатор автомобиля не «разорвет» в лютый мороз, а тормоза спасут при резком замедлении.
  2. Своевременный, периодический, достоверный и самое главное быстрый и экономный анализ содержания сахара обеспечит ручной рефрактометр для винограда - от этого зависит букет (аромат) вина, а винодельческие компании почувствуют себя уверенно на высококонкурентном рынке и смогут достойно «держать свою марку» в прямом смысле.
  3. Садоводу необходим рефрактометр ручной, чтобы знать концентрацию сахара во фруктах и овощах и получить показания по шкале Brix*.
  4. Можно измерить сахаристость и влажность основного продукта пчеловодства рефрактометром для меда и не только обеспечить на зиму членов своей семьи полезными, вкусными и лечебными сладостями, но и реализовать излишки, получив звонкую монету в семейный бюджет.

* Шкала Brix - общепризнанная в мире мера измерения концентрации содержания веществ, растворенных в жидкости (в процентном отношении)

Первое, что необходимо знать, рефрактометр это портативный оптический измерительный прибор.

Принцип работы рефрактометра основан на оригинальном методе использования явления преломления света для измерения концентрации раствора.

Образно говоря, принцип действия оптического измерительного прибора, базируется на синергии двух наук, квинтэссенции 4-х слов: "физика света+химия раствора".

Анализируемые растворы, состоят как минимум из двух компонентов - растворителя и растворенного вещества. По мере насыщения жидкости, плотность и оптическая проницаемость для световых лучей изменяются. Это первая "фишка".

Солнечный свет или поток искусственного освещения пронзают как окружающую нас воздушную среду, так и оптически прозрачные предметы, включая стекло и воду.

Луч последовательно переходит из одной среды в другую и на границе наблюдается практически важный физический эффект рефракции - искривление направления движения света. Это вторая "фишка", благодаря чему показания рефрактометра становятся реальностью.

На рисунке представлена линза - твердое вещество, но аналогичное явление наблюдается в жидкости и даже в атмосфере. Важно не агрегатное состояние, а оптическая плотность.

Чтобы понять принцип работы рефрактометра, достаточно запомнить, что в слое анализируемого раствора, происходят абсолютно такие те же процессы рефракции (отсюда и название - ручной рефрактометр). По-другому действительно не назовешь. Ну например, "преломляющий луч света" - слишком пафосно...

Тщательно обработанная линза - на рисунке темно-синего цвета, как безбрежное море, оптически однородна, а коэффициент преломления ее неизменный. Это гарантируется качеством изготовления заводом-производителем.

Если плотность защитного стекла и призмы остаются неизменными в течение всего срока службы, значит единственная среда, которая может изменить показания - это тончайшая пленка раствора между стеклом и призмой.

С ростом плотности капельки раствора, равномерно размещенной между линзой измерительного прибора и защитным стеклом, линия света движется вверх или вниз по шкале Brix - своеобразном дисплее и визуально наблюдается через монокулярный объектив.

Иными словами, рефрактометр это измерительный прибор, отклоняющий луч при увеличении (уменьшении) концентрации исследуемой жидкости. На этом базируется принцип работы рефрактометра.

Отметим важную функцию индивидуальной подстройки. Оптика ограничивается не только явлением рефракции. Рефрактометр ручной "учитывает" остроту зрения смотрящего - стоит лишь круговыми движениями окуляра настроить резкость и показания снова станут яркими и четкими.

До начала серийного производства, маркетологи согласуют номенклатуру рефрактометров на основе рыночных ожиданий и потребностей покупателей. Инженеры проектируют линейку измерительных приборов в зависимости от сферы применения - в первую очередь разрабатывают модели для каждой ниши в зависимости от предполагаемой концентрации анализируемых химических соединений.

Принцип работы рефрактометра остается неизменным, а вот верхняя граница меняется:

  • до 18% (соки, растворы низкой концентрации);
  • до 32% (средняя серия - наиболее востребованная);
  • до 62% и выше (для патоки и сиропов).

Исходя их технологического процесса, необходимо заранее определить максимальный верхний предел и рефрактометр купить, для которого степень насыщения раствора и оптическая плотность исследуемой среды никогда не достигнут значений, когда луч отклонится за пределы шкалы и показания зашкалят.

Рефрактометр это уникальный измерительный прибор прямого действия. И пафоса здесь никакого нет. Всего 3 тезиса:

  1. Инерционность отсутствует.
  2. Нет цифровых электронных схем.
  3. Источники питания не нужны.

Принцип работы рефрактометра очень прост - измерить содержание растворенного вещества в растворе можно практически мгновенно - со скоростью света!

Как пользоваться рефрактометром

Вспомнить школьный курс физики и понять как работает рефрактометр, это важно, но чтобы выгодно использовать все возможности, и измерить концентрацию раствора с минимальной погрешностью, следует помнить!


Купить рефрактометр, выбрав по 4-м критериям

  1. В зависимости от объемов и частоты анализов концентрации растворов - в проточном режиме (онлайн) или периодически:
    • промышленный;
    • для домашнего применения или малого бизнеса.
  2. По химическому составу исследуемой жидкости:
    • анализ содержания сахара в соках, вине, пиве, меде;
    • удельный вес соли в растворе;
    • проверка плотности антифризов, тосолов и омывателей.
    • сухой остаток и белок в молочной пробе.
  3. По шкале Brix:
    • 0~10% (низкие концентрации);
    • 0~18%, 0~32% (средние концентрации);
    • 28~62%, 45~82%, 58~92%, 0~87% (для высоконасыщенных растворов);
  4. По цене деления шкалы устройства - можно купить рефрактометр со следующим шагом: 0.1%,0.2%, 0.5%,10.0%.

Что такое рефрактометр?

Рефрактометр - оптический прибор, измеряющий показатель преломления света в среде. Рефрактометрия, выполняющаяся с помощью рефрактометров, является одним из распространённых методов идентификации химических соединений, количественного и структурного анализа, определения физико-химических параметров веществ.

Работа рефрактометра основана на измерении показателей преломления света в различных средах. Если плотность субстанций возрастает, ее индекс рефракции вырастает пропорционально (например, когда сахар растворяют в воде). Рефрактометр считывает относительный "вес" образца по сравнению с дистиллированной водой.


Калибровка и применение рефрактометра

Подождите примерно 30 секунд прежде, чем Вы приступите к следующему шагу. Это позволит образцу адаптироваться к температуре окружающей среды.

Направьте рефрактометр в направлении естественного дневного освещения и посмотрите в окуляр. Вы увидете круглую область (поле) с центром внизу.

(На рисунке 1 показана шкала без калибровочной или любой другой жидкости.)

Подкрутите калибровочный винт до тех пор, пока граница между верхней синей областью и нижней белой областью не встретятся точно в нулевой отметке.
На рисунке 2 показано что вы видите при калибровке.
Как только рефрактометр будет должным образом калиброван - он готов к использованию. Аккуратно очистите инструмент (особенно пластинку и призму) с использованием мягкой ткани, затем капните 2-3 капли образца на призму. Закройте пластинку для дневного света.
Рисунок 3 иллюстрирует то, что вы видите на этом этапе.
Рисунок 1
Этот рисунок иллюстрирует то, что вы можете видеть в окуляре без любого образца.
Заметьте, что вся шкала окрашена синим.
При просмотре убедитесь, что вы используете естественный дневной свет. Вы не должны снимать показания в присутствии флуоресцентного света.
Рисунок 2
Это то, что вы видите после того, как рефрактометр был откалиброван.
Заметьте, что при правильной калибровке граница синей и белой шкалы должна находиться строго на нулевой отметке при использовании дистиллированной воды как образец.
Рисунок 3
В данном примере показана шкала при измерении сока винограда.
Вы можете видеть, что прибор показывает 23 % Brix, наиболее подходящее время для изготовления вина!
После окончания измерения убедитесь, что вы почистили и высушили рефрактометр.

Обслуживание рефрактометра

Точное измерение зависит от осторожной и правильной калибровки. Напоминанием, что различие между окружающей температурой и температурой образца снижают точность показаний. Не забудьте подождать примерно 30 секунд перед снятием показаний.
Не погружайте инструмент в воду и не допускайте попадания воды вовнутрь.
Не измеряйте жесткие или коррозийные химикаты с этим инструментом, потому что они могут повредить покрытие призмы.
Чистите инструмент между каждым измерением, используя мягкую ткань.
Рефрактометр - оптический инструмент. Он требует осторожного обращения и хранения. При аккрутном использовании и правильном хранении этот инструмент обеспечит надежную работу в течение многих лет.
Температура воздуха при калибровке должна быть 20° C. Однако, много современных моделей выпускаются с ATC (автоматическая температурная компенсация), так что вы можете не волноваться относительно температуры воздуха при калибровке и относительно температуры образца.

Источники: www.grapestompers.com, www.patech.ru

Рефрактометрия (от лат. refractus - преломленный и греч. metreo - измеряю) - метод анализа, основанный на явлении преломления света при прохождении из одной среды в другую. Преломление света, то есть изменение его первоначального направления, обусловлено различной скоростью распределения света в различных средах.

При этом отношение синуса угла падения луча (ε ) к синусу угла преломления

(ε 1) для двух соприкасающихся сред есть величина постоянная, называемая показателем преломления (n).

Рис. 1. Ход лучей на границе раздела двух сред

n = -------

Показатель преломления (n) зависит

От природы веществ;

От температуры (показатель преломления определяют при температуре 20 0 С);

От концентрации раствора;

От длины волны (измерения производят при дли­не волны 589,3 нм).

Примечание: При концентрации вещества менее 3 - 4% не рекомендуется использовать метод рефрактометрии.

Рефрактометром называют прибор, служащий для определения показателя преломления световых лучей в прозрачных жидкостях. Принцип действия прибора основан на явлении полного внутреннего отражения, возникающем на границе раздела двух сред, при переходе луча из оптически более плотной в

оптически менее плотную среду.

В результате в преломленных лучах образуется резкая граница между светлой и темной областями.

Главной частью рефрактометра является система двух прямоугольных призм (рис. 2), сделанных из стекла с большим показателем преломления (n = 1,7). Пределы из­мерения показателей преломления 1,3-1,7.

Показатель преломления, измеренный при 20°С и длине волны света 589,3 нм, обозначается индексом n 0 . Показатель преломления n 0 для воды, измеренной при этих условиях равен постоянной величине равной 1,3333.

Зависимость показателя преломления от концентрации вещества в процентах выражается формулой:

C % =-------

В г/мл следующей формулой:

C г/мл =-------

где n и n 0 - показатели преломления раствора и растворителя; С - концентрация вещества в растворе; F - фактор показателя преломления.

Значения показателей преломления и факторов для различных концентраций растворов веществ, приведены в рефрактометрических таблицах, которые имеются в Приложении 4.

Устройство рефрактометра

Рис 3. Внешний вид рефрактометра ИРФ-454

Рефрактометр ИРФ-454 состоит из следующих основных частей: корпуса 2, зрительной трубы с окуляром 1 и рефрактометрического блока 3, нижняя часть является измерительной призмой, а верхняя - осветительной.

Рефрактометрический блок жестко соединен со шкалой отсчетного устройства, расположенного внутри корпуса прибора. Чтобы найти границу

раздела и совместить ее с перекрестием сетки, необходимо, вращая винтом 8, наклонить рефрактометрический блок до нужного положения. Для

устранения окрашенности наблюдаемой границы раздела служит компенсатор. Винтом 10 можно вращать призмы компенсатора одновременно в разные стороны, устраняя при этом цветную кайму границы

раздела. Исследуемая жидкость подсвечивается зеркалом 6 (на рис. 3 оно

показано в закрытом положении), а шкала показателей преломления -

зеркалом 5.

Порядок работы

1. До начала измерений проверить чистоту соприкасающихся поверхностей призм.

2. Проверка нулевой точки. На поверхность измерительной призмы нанести 2-3 капли дистиллированной воды, осторожно закрыть осветительной призмой. Открыть осветительное оконце 3 и установить в направлении наибольшей интенсивности источ­ника света с помощью зеркала 6. Путем вращения винта 8 полу­чить резкое, четкое, бесцветное разграничение светлого и тем­ного поля в поле зрения окуляра. Вращая винтом 8, нанести линию света и тени точно до совпадения с точкой пересечения линии в верхнем оконце окуляра. Вертикальная линия в нижнем оконце окуляра указывает результат измерения - показатель прелом­ления воды при 20°С равен 1,333. В случае других показаний пока­затель преломления воды, следует повторить измерение, предварительно обработать рефрактометрический блок 3 спиртом и тщательно вытереть фильтровальной бумажкой.

3. После установки прибора на нулевую точку приподнимают камеру осветительной призмы и фильтровальной бумагой вытирают воду. Затем на­носят 1-2 капли исследуемого раствора на плоскость измери­тельной призмы, камеру закрывают. Вращают винты до совпа­дения границы света и тени с точкой пересечений линий. По шкале в нижнем оконце окуляра производят отсчет коэффициен­та преломления раствора.