Найчастіше рефрактометри використовуються для швидкого обчислення щільності початкового сусла. Однак, доклавши трохи зусиль, ви можете за допомогою цього приладу отримати інформацію і про бродячому пиві, включаючи рівень алкоголю в готовому пиві! Використовувані математичні вирази можуть здатися складними, але існують програми, які зроблять обчислення за вас.
На щастя, я виявив, що було безліч людей, які раніше мене виконали всю підготовчу роботу для того, щоб рефрактометр став зручним інструментом. Джеффрі Донован (Jeffrey Donovan) з Sausalito Brewing Company написав чудову програму ProMash яка включає в себе обчислення для показників рефрактометра. Я постійно їй користуюся. Крім цього, Льюїс Бонхем (Louis Bonham) копався в фаховій літературі і поширив багато інформації про рефрактометрі серед спільноти домпівоваров.
Що таке рефрактометр?
Рефрактометр - оптичний інструмент, призначений для вимірювання концентрації цукрів у водних розчинах. Концентрація вимірюється за допомогою вимірювання ступеня заломлення (рефракції) світла в розчині. Рефрактометри, найбільш часто використовувані домашніми пивоварами, не містять ніяких електронних компонентів.
Рефракція це те, що змушує виглядати зламаним олівець, коли його опускають під кутом в стакан з водою. Ступінь рефракції (індекс рефракції, RI) - це спіненого зміни швидкості світла в зразку в порівнянні зі швидкістю світла у вакуумі. Це дорівнює синусу кута падіння, поділеного на синус кута заломлення.
Якщо ви будете опускати олівець в стакани, що містять розчини цукру в різних концентраціях, то ви помітите, що кут заломлення олівця буде тим більше, чим в більш концентрований розчин він опущений. Рефрактометр робить такі вимірювання простими, а також перетворює індекс рефракції (RI) в градуси Брікс (Brix), які дорівнюють процентним вмістом цукру в розчині. Рефрактометр направляє падаючий на зразок світло на шкалу з ризиками і цифрами, дозволяючи нам побачити кут, під яким пучок світла поламав.
Рефрактометр виглядає як маленький телескоп. Ви ставите краплю розчину на скло, чекаєте півхвилини для того, щоб температура вирівнялася (і для того, щоб крапля рівномірно розтеклася по склу), а потім просто зчитує показання в градусах Брікс. Градуси Брікс можна дуже просто перетворити в щільність за допомогою формули:
SG = 1 + (0.004 x Brix)
Безліч людей просто запам'ятали правило множення на 4: візьміть свідчення рефрактометра, помножте на 4 і отримаєте щільність в «одиницях щільності». Наприклад, якщо показання рефрактометра 11 Брікс, то щільність вийде 1,044. Ось більш точна формула:
SG = 1.000019 + [0.003865613 (Brix) + 0.00001296425 (Brix) + 0.00000005701128 (Brix)]
Якщо використовувати її, то щільність розчину в 11 градусів Брікс буде дорівнює 1,043.
вибір рефрактометра
Сушествует безліч типів рефрактометрів. Рефрактометри, використовувані домашніми пивоварами - це прилади, призначені для вимірювання концентрації цукру у фруктах і ягодах. Зазвичай шкала такого рефрактометра розмічена від 0 до 30 Брікс (1,000 - 1,120 SG) - це найбільш використовуваний діапазон вимірювань щільності в домашньому пивоварінні. Важливо розуміти, що не можна використовувати в наших цілях рефрактометр, призначений для вимірювання концентрації кислоти в акумуляторах або рефрактометри, призначені для хімічних лабораторій. З їх допомогою практично неможливо обчислити концентрацію цукру в розчині.
Рефрактометри бувають з або без автоматичної температурної компенсації (ATC). ATC - це приємно, але не потрібно. Ви можете використовувати таблиці для температурної компенсації. У простих рефрактометрі ATC виконується оптично - без всякої електроніки. Вартість рефрактометрів коливається в межах $ 75 - $ 300 1). Вартість залежить від якості виконання, наявності доолнітельних наворотів і країни походження. 2). Я використовую найбільш просту модель і задоволений результатами. Врахуйте, що з огляду на те, що маса краплі рідини на порядки менше маси самого рефрактометра, то має значення тільки температура самого рефрактометра.
Використання рефрактометра
Використовувати рефрактометр дуже просто. Спочатку його потрібно відкалібрувати: ставите краплю дистильованої води на скло, закриваєте кришкою і чекаєте 30 секунд. Направляєте рефрактометр на джерело світла і дивіться в окуляр: вимірювання знімаються за допомогою лінії розділу синього поля і світлого поля (ви відразу все зрозумієте, варто вам тільки подивитися). Ця лінія вказує на градус шкали Брікс, яку ви також бачите в окулярі. За допомогою калібрувальної викрутки домагаєтеся того, щоб рефкрактометр показував 0 Брікс на дистильованої воді. Після калібрування очищаєте скло, капаєте на нього суслом і зчитує показання.
температурна компенсація
Якщо ви використовуєте рефрактометр з ATC, то ви просто використовуєте в подальших розрахунках лічені свідчення. Якщо у вашому рефрактометрі немає ATC, то вам доведеться використовувати таблиці температурної компенсації, які повинні поставлятися з новим рефрактометром. Ви зчитуєте показання рефрактометра, визначаєте його температуру і по таблиці знаходите, скільки потрібно додати або відняти їх показань, чтоьи отримати вірні дані. Чи не застосовуйте корекцію температури, коли калібруете рефрактометр - більшість рефрактометрів калибруются при температурі 20 ° C.
читання показань
Якщо вимірюється просто розчин цукру у воді, то ви можете використовувати безпосередньо показання рефрактометра. Якщо ви вимірюєте щільність сусла - яке в основному містить мальтозу - ви повинні откорретіровать лічені свідчення. Це я називаю калібруванням по сусла 3).
Калібрування по сусла
Результати вимірювань щільності сусла за допомогою рефрактометра не відповідатимуть щільності, яка вимірюється ареометром (гидрометром). Рефрактометр призначений для вимірювання відсотка вмісту цукру в розчині. Але сусло - це не просто розчин цукрів у воді, тому вам необхідно провести невелику поправку на ту обставину, що в суслі міститься не тільки цукру, але і інші речовини. Ступінь корекції відрізняється на різних пивоварнях. Також, для дуже темного пива і для пива з високою початковою щільністю може знадобитися інша поправка, ніж для більш світлих і легких сортів. Для обчислення значення вашої поправки, виміряйте щільність сусла рефрактометром. Потім охолодіть сусло і виміряйте щільність ареометром. Переведіть показання ареометра в градуси Брікс: Brix = (SG-1) /0.004. Потім розділіть показання рефрактометра на показання ареометра в градусах Брікс. Ви отримаєте число в межах 1,02 - 1,06. Якщо ви зробите цю операцію, використовуючи різний сусло, то зможете обчислити середню поправку, відповідну саме вашій пивоварні. У програмі ProMash ця поправка за замовчуванням дорівнює 1,04, і саме це число я використовую. І так, у вас є значення поправки. Тепер, для корекції показань рефрактометра, просто ділите їх на цей поправочний коефіцієнт. Наприклад, мій рефрактометр показує 14,6 Брікс. Значить, я коригую ці свідчення наступним чином: 14,6 / 1,04 = 14,04. Потім перекладаю градуси Брікс в щільність.
Коли ви откалібруете ваш рефрактометр і обчисліть поправочний коефіцієнт, ви зможете вимірювати щільність дуже швидко, без охолодження півлітра сусла для ареометра. Ви можете використовувати рефрактометр для того, щоб виміряти щільність вашого затору для того, щоб точно знати, коли зупинити промивання. Також, ви в будь-який час можете визначити щільність киплячого сусла, щоб визначити, чи продовжувати кип'ятити ваш майбутній берлівайн або додати води в ваш майбутній біттер. За умови акуратного використання точність рефрактометра (0-30 Brix) становить приблизно 0,2-0,3 градуса Брікс. Точність у прецезіонного гідрометрії трохи вище. Але рефрактометр може виміряти щільність в будь-який час, а для гідрометрії необхідно охолоджувати нехай не великий, але все ж суттєвий обсяг сусла.
Обчислення об'ємної частки спирту (ABV)
Ось тут нічінает складності. На щастя, Льюїс Бонхем (Louis Bonham) виконав велику роботу по розробці методу вимірювання вмісту алкоголю в пиві для домпівоваров. Вам знадобляться показання як рефрактометра, так і ареометра. Для обчислення ABV скористайтеся ось цим виразом:
ABV = [277.8851 - 277.4 (SG) + 0.9956 (Brix) + 0.00523 (Brix2) + 0.000013 (Brix3)] x (SG / 0.79)
Тут, Brix - свідчення вашого рефрактометра, SG - свідчення ареометра.
Якщо ви будете використовувати цей метод, то пам'ятайте, що для нього потрібні дуже точні вимірювання. Позбавтеся від газу в пиві (можна для цього використовувати блендер) і переконайтеся, що на поверхні немає піни. Проводьте вимірювання при 20 ° C. Якщо ваш ареометр розмічений шкалою в градусах Брікс, скористайтеся довгою формулою для перекладу Брікс в SG. Якщо ви будете акуратні, то цей вислів може бути дуже точним - мінімальна похибка 0,3%.
Відомий і реальний екстракт
Показання вашого ареометра відповідають величині видимого екстракту 4) вашого пива. Реальний екстракт 5) - це відсоток залишкових несбражіваемих цукрів. Ви можете його обчислити за допомогою рефрактометра, перевівши свідчення в градусах Брікс в коефіцієнт заломлення 6).
RI = 1.33302 + 0.1427193 (Brix) + 0.000005791157 (Brix2)
Потім підставте обчислене значення RI в цей вислів:
RE = 194.5935 + 129.8 (SG) + RI [410.8815 (RI) - 790.8732]
Я люблю обчислити RE, так як він краще корелює з солодкістю пива, ніж AE. Якщо ви хочете дізнатися щільність бродить пива і у вас є значення початкової щільність (OG), то візьміть свідчення рефрактометра і підставте ці значення в формулу обчислення щільності пива (SG). Це дозволить вам зрозуміти, закінчилося чи бродіння, без необхідності відливати пиво, щоб спокутувати там ваш ареометр.
Крім усього цього, у вас є можливість обчислити початкову щільність вже збродженого пива. Наприклад, у вас є пляшка IPA виробництва Samuel Smith, і ви хочете дізнатися його початкову щільність. Візьміть рефрактометр, зніміть показання і підставте їх в іншу формулу 7). Я ж використовую для цього ProMash.
Я рекомендую використовувати рефрактометр. Це спосіб швидко отримати значення щільності під час фільтрації і варіння сусла, а також спосіб обчислити содеражанію алкоголю в готовому пиві. Наведені формули можуть налякати, але вони насправді прості навіть для школяра. Крім цього, ви можете використовувати спеціальне програмне забезпечення для пивоварів, таке, як ProMash. Або зробіть просту таблицю з формулами в Excel або OO Calc.
Колін Камінські недавно став головним пивоваром в Downtown Joe # 's Brewpub, в Напе, штат Каліфорнія.
1) прим. пер. - на eBay можна знайти нові рефрактометри по 20-30 доларів
2) прим. пер. - я свій рефрактометр купив в Китаї, через ebay; він мені обійшовся в $ 37 з усіма супутніми видатками
4) apparent extract - AE
5) real extract - RE
6) refractive index - RI
7) прим. пер. - незрозуміло, що за формула мається на увазі, в будь-якому випадку, показання будуть неточними