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 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.
