Инструменты пользователя

Инструменты сайта


refractometer

Различия

Здесь показаны различия между двумя версиями данной страницы.

Ссылка на это сравнение

refractometer [2014/03/17 10:39] (текущий)
evgen создано
Строка 1: Строка 1:
 +====== Рефрактометр ======
 +
 +**Колин Камински**
 +
 +{{ :​pics:​refractometer.jpg|Рефрактометр}}Рассматривая подробно процесс пивоварения можно выделить,​ что одной из самых сложных вещей является точное измерение начальной плотности сусла. На начальную плотность (OG) оказывает влияние практически всё: помол солода,​ способ и температуры затирания,​ pH воды и содержание солей. Одной из основных проблем при измерении плотности гидрометром (ареометром) в процессе кипячения сусла является необходимость быстро охладить относительно большой объём кипящей жидкости. Я погружал литровую флягу с суслом в таз с ледяной водой, пока друг не предложил попробовать рефрактометр. Мне показалось волшебством то, что я могу использовать всего пару капель сусла для измерения плотности. Я быстро узнал что хоть рефрактометры и очень удобны,​ показания их требуют некоторых математических преобразований чтобы получить точные данные.
 +
 +Чаще всего рефрактометры используются для быстрого вычисления плотности начального сусла. Однако,​ приложив немного усилий,​ вы можете с помощью этого прибора получить информацию и о бродящем пиве, включая уровень алкоголя в готовом пиве! Используемые математические выражения могут показаться сложными,​ но существуют программы,​ которые сделают вычисления за вас.
 +
 +К счастью,​ я обнаружил,​ что было множество людей, которые раньше меня выполнили всю подготовительную работу для того, чтобы рефрактометр стал удобным инструментом. Джеффри Донован (Jeffrey Donovan) из Sausalito Brewing Company написал замечательную программу [[ProMash]] которая включает в себя вычисления для показателей рефрактометра. Я постоянно ей пользуюсь. Кроме этого, Льюис Бонхэм (Louis Bonham) копался в профессиональной литературе и распространил много информации о рефрактометрах среди сообщества домпивоваров.
 +
 +===== Что такое рефрактометр?​ =====
 +
 +Рефрактометр — оптический инструмент,​ предназначеный для измерения концентрации сахаров в водных растворах. Концентрация измеряется посредством измерения степени преломления (рефракции) света в растворе. Рефрактометры,​ наиболее часто используемые домашними пивоварами,​ не содержат никаких электронных компонентов.
 +
 +Рефракция это то, что заставляет выглядеть сломанным карандаш,​ когда его опускают под углом в стакан с водой. Степень рефракции (индекс рефракции,​ RI) — это спенень изменения скорости света в образце по сравнению со скоростью света в вакууме. Это равно синусу угла падения,​ поделённого на синус угла преломления.
 +
 +%%RI=sin(I)/​sin(r)%%
 +
 +Если вы будете опускать карандаш в стаканы,​ содержащие растворы сахара в разных концентрациях,​ то вы заметите,​ что угол преломления карандаша будет тем больше,​ чем в более концентрированный раствор он опущен. Рефрактометр делает такие измерения простыми,​ а также преобразует индекс рефракции (RI) в градусы Брикс (Brix), которые равны процентному содержанию сахара в растворе. Рефрактометр направляет падающий на образец свет на шкалу с рисками и цифрами,​ позволяя нам увидеть угол, под которым пучок света преломился.
 +
 +Рефрактометр выглядит как маленький телескоп. Вы помещаете каплю раствора на стекло,​ ждёте полминуты для того, чтобы температура выровнялась (и для того, чтобы капля равномерно растеклась по стеклу),​ а затем просто считываете показания в градусах Брикс. Градусы Брикс можно очень просто преобразовать в плотность с помощью выражения:​
 +
 +%%SG = 1 +(0.004 x Brix)%%
 +
 +Множество людей просто запомнили правило умножения на 4: возьмите показания рефрактометра,​ умножте на 4 и получите плотность в «единицах плотности». К примеру,​ если показания рефрактометра 11 Брикс, то плотность получится 1,044.
 +Вот более точная формула:​
 +
 +%%SG = 1.000019 + [0.003865613(Brix) + 0.00001296425(Brix) + 0.00000005701128(Brix)]%%
 +
 +Если использовать её, то плотность раствора в 11 градусов Брикс будет равна 1,043.
 +
 +===== Выбор рефрактометра =====
 +
 +Сушествует множество типов рефрактометров. Рефрактометры,​ используемые домашними пивоварами — это приборы,​ предназначенные для измерения концентрации сахара во фруктах и ягодах. Обычно шкала такого рефрактометра размечена от 0 до 30 Брикс (1,000 — 1,120 SG) — это наиболее используемый диапазон измерений плотности в домашнем пивоварении. Важно понимать,​ что нельзя использовать в наших целях рефрактометр,​ предназначенный для измерения концентрации кислоты в аккумуляторах или рефрактометры,​ предназначенные для химических лабораторий. С их помощью практически невозможно вычислить концентрацию сахара в растворе.
 +
 +Рефрактометры бывают с или без автоматической температурной компенсации(ATC). ATC — это приятно,​ но не необходимо. Вы можете использовать таблицы для температурной компенсации. В простых рефрактометрах ATC выполняется оптически — без всякой электроники. Стоимость рефрактометров колеблется в пределах $75 — $300 ((прим. пер. - на [[http://​www.ebay.com|eBay]] можно найти новые рефрактометры по 20-30 долларов)). Стоимость зависит от качества выполнения,​ наличия доолнительных наворотов и страны происхождения. ((прим. пер. — я свой рефрактометр купил в Китае, через ebay; он мне обошёлся в $37 со всеми сопутствующими расходами)). Я использую наиболее простую модель и доволен результатами. Учтите,​ что в виду того, что масса капли жидкости на порядки меньше массы самого рефрактометра,​ то имеет значение только температура самого рефрактометра.
 +
 +===== Использование рефрактометра =====
 +
 +Использовать рефрактометр очень просто. Сначала его нужно откалибровать:​ помещаете каплю дистилированной воды на стекло,​ закрываете крышкой и ждёте 30 секунд. Направляете рефрактометр на источник света и смотрите в окуляр:​ измерения снимаются с помощью линии раздела синего поля и светлого поля (вы сразу всё поймёте,​ стоит вам только посмотреть). Эта линия указывает на градус шкалы Брикс, которую вы также видите в окуляре. С помощью калибровочной отвёртки добиваетесь того, чтобы рефкрактометр показывал 0 Брикс на дистилированной воде. После калибровки очищаете стекло,​ капаете на него суслом и считываете показания.
 +
 +===== Температурная компенсация =====
 +
 +Если вы используете рефрактометр с ATC, то вы просто используете в дальнейших расчётах считанные показания. Если в вашем рефрактометре нет ATC, то вам придётся использовать таблицы температурной компенсации,​ которые должны поставлятся с новым рефрактометром. Вы считываете показания рефрактометра,​ определяете его температуру и по таблице находите,​ сколько нужно добавить или вычесть их показаний,​ чтоьы получить верные данные. Не применяйте коррекцию температуры,​ когда калибруете рефрактометр — большинство рефрактометров калибруются при температуре 20°C.
 +
 +===== Чтение показаний =====
 +
 +Если измеряется просто раствор сахара в воде, то вы можете использовать непосредственно показания рефрактометра. Если вы измеряете плотность сусла — которое в основном содержит мальтозу — вы должны откорретировать считанные показания. Это я называю калибровкой по суслу ((wort calibration)).
 +
 +===== Калибровка по суслу =====
 +
 +Результаты измерений плотности сусла посредством рефрактометра не будут соответствовать плотности,​ измеренной [[ареометр|ареометром]] (гидрометром). Рефрактометр предназначен для измерения процента содержания сахара в растворе. Но сусло — это не просто раствор сахаров в воде, поэтому вам необходимо провести небольшую поправку на то обстоятельство,​ что в сусле содержится не только сахара,​ но и другие вещества. Степень коррекции отличается на разных пивоварнях. Также, для очень тёмного пива и для пива с высокой начальной плотностью может потребоваться другая поправка,​ нежели для более светлых и лёгких сортов. Для вычисления значения вашей поправки,​ измерьте плотность сусла рефрактометром. Затем охладите сусло и измерьте плотность ареометром. Переведите показания ареометра в градусы Брикс: %%Brix = (SG-1)/​0.004%%. Затем разделите показания рефрактометра на показания ареометра в градусах Брикс. Вы получите число в пределах 1,02 — 1,06. Если вы проделаете эту операцию,​ используя разное сусло, то сможете вычислить среднюю поправку,​ соответствующую именно вашей пивоварне. В программе ProMash эта поправка по умолчанию равно 1,04, и именно это число я использую. И так, у вас есть значение поправки. Теперь,​ для коррекции показаний рефрактометра,​ просто делите их на этот поправочный коэффициент. К примеру,​ мой рефрактометр показывает 14,6 Брикс. Значит,​ я корректирую эти показания следующим образом:​ 14,​6/​1,​04=14,​04. Затем перевожу градусы Брикс в плотность.
 +
 +Когда вы откалибруете ваш рефрактометр и вычислите поправочный коэффициент,​ вы сможете измерять плотность очень быстро,​ без охлаждения полулитра сусла для ареометра. Вы можете использовать рефрактометр для того, чтобы измерить плотность вашего затора для того, чтобы точно знать, когда остановить промывание. Также, вы в любое время можете определить плотность кипящего сусла, чтобы определить,​ продолжать ли кипятить ваш будущий бэрливайн или добавить воды в ваш будущий биттер.
 +При условии аккуратного использования точность рефрактометра (0-30 Brix) составляет примерно 0,2-0,3 градуса Брикс. Точность у прецезионного гидрометра немного выше. Но рефрактометр может измерить плотность в любое время, а для гидрометра необходимо охлаждать пусть не большой,​ но всё же существенный объём сусла.
 +
 +===== Вычисление объёмной доли спирта (ABV) =====
 +
 +Вот здесь ничинаются сложности. К счастью,​ Льюис Бонхэм (Louis Bonham) проделал большую работу по разработке метода измерения содержания алкоголя в пиве для домпивоваров. Вам понадобятся показания как рефрактометра,​ так и ареометра. Для вычисления ABV воспользуйтесь вот этим выражением:​
 +
 +%%ABV = [277.8851 - 277.4(SG) + 0.9956(Brix) + 0.00523(Brix2) + 0.000013(Brix3)] x (SG/0.79)%%
 +
 +Здесь, Brix – показания вашего рефрактометра,​ SG – показания ареометра.
 +
 +Если вы будете использовать этот метод, то помните,​ что для него нужны очень точные измерения. Избавьтесь от газа в пиве (можно для этого использовать блендер) и убедитесь,​ что на поверхности нет пены. Производите измерения при ​ 20 °C. Если ваш ареометр размечен шкалой в градусах Брикс, воспользуйтесь длинной формулой для перевода Брикс в SG. Если вы будете аккуратны,​ то это выражение может быть очень точным — минимальная погрешность 0,3%.
 +
 +===== Видимый и реальный экстракт =====
 +
 +Показания вашего ареометра соответствуют величине видимого экстракта((apparent extract — AE)) вашего пива. Реальный экстракт((real extract – RE)) — это процент остаточных несбраживаемых сахаров. Вы можете его вычислить с помощью рефрактометра,​ переведя показания в градусах Брикс в коэффициент преломления((refractive index - RI)):
 +
 +%%RI = 1.33302 + 0.1427193(Brix) + 0.000005791157(Brix2)%%
 +
 +Затем подставьте вычисленное значение RI в это выражение:​
 +
 +%%RE = 194.5935 + 129.8(SG) + RI[410.8815(RI) — 790.8732]%%
 +
 +Я люблю вычислить RE, так как он лучше коррелирует со сладостью пива, чем AE. Если вы хотите узнать плотность бродящего пива и у вас есть значения начальной плотность (OG), то возьмите показания рефрактометра и подставьте эти значения в формулу вычисления плотности пива (SG). Это позволит вам понять,​ закончилось ли брожение,​ без необходимости отливать пиво, чтобы искупать там ваш ареометр.
 +
 +Кроме всего этого, у вас есть возможность вычислить начальную плотность уже сброженного пива. К примеру,​ у вас есть бутылка IPA производства Samuel Smith, и вы хотите узнать его начальную плотность. Возьмите рефрактометр,​ снимите показания и подставьте их в другую формулу((прим. пер. - непонятно,​ что за формула имеется в виду, в любом случае,​ показания будут неточными)). Я же использую для этого ProMash.
 +
 +Я рекомендую использовать рефрактометр. Это способ быстро получить значение плотности во время фильтрации и варки сусла, а также способ вычислить содеражание алкоголя в готовом пиве. Приведённые формулы могут испугать,​ но они на самом деле просты даже для школьника. Кроме этого, вы можете использовать специальное ПО для пивоваров,​ такое, как ProMash. Или сделайте простую таблицу с формулами в Excel или OO Calc.
 +
 +
 +//​Колин Камински недавно стал главным пивоваром в  Downtown Joe's Brewpub, в Напе, штат Калифорния.//​
 +
 +----
 +
 +//​Источник:​ статья Колина Камински [[http://​www.byo.com/​stories/​projects-and-equipment/​article/​indices/​29-equipment/​1343-refractometers|Refractometers]],​ опубликованная 31 октября 2003 года//
  
refractometer.txt · Последние изменения: 2014/03/17 10:39 — evgen