꿀 굴절계: 작동 원리, 지침, 교정, 모델 검토

양봉가와 벌꿀 수집가는 꿀의 품질을 판단하기 위해 항상 수분 함량을 검사합니다. 이는 환경 조건에 관계없이 당분이 함유된 모든 식품의 수분 함량을 측정하는 특수 기기인 굴절계를 사용하여 수행됩니다. 이 기기와 작동 방식에 대한 자세한 내용은 아래에서 확인하세요.

이건 어떤 종류의 장치인가요?

굴절계는 전원 유무에 관계없이 빛을 이용하여 액체 매질에 용해된 입자의 농도를 측정하는 광학 기기입니다. 양봉에서는 꿀의 수분 함량을 측정하는 데 사용됩니다.

GOST 요건에 따라 이 지표는 18.5~21% 범위 내에서 유지되어야 하며, 이는 꿀 품질 범위로도 간주됩니다. 이 수치는 무작위로 결정된 것이 아니라, 양봉 제품의 다음과 같은 특성에 따라 결정됩니다.

습도가 18% 미만이면 꿀은 지나치게 점성이 높아집니다.
습도가 21%를 초과하면 꿀에 존재하는 효모 미생물이 활성화되어 당을 분해하고 제품의 당 함량에 영향을 미칩니다. 또한, 발효 과정을 촉진하여 제품을 섭취에 부적합하게 만듭니다.

벌집에서 꿀을 채취할 때 꿀의 수분 함량이 21%를 넘지 않도록 하려면, 왁스 캡으로 봉해진 벌집을 높이의 3분의 2까지 닦으십시오. 또한, 굴절 망원경을 사용하여 수분 함량을 모니터링하십시오.

꿀의 종류에 따라 관능적으로 평가했을 때 점도가 다르므로, 항상 시각적으로 수분 함량을 평가하는 것이 가능하지는 않습니다.

장치 구조

굴절계의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.

프리즘이는 연구 대상 물질을 적용하는 "스테이지" 형태의 핵심 광학 요소입니다. 굴절률이 높은 소재로 제작되었습니다.
힌지형 보호 유리유리의 매끄러운 표면을 프리즘 위로 내리고 검사 중인 층을 압축합니다.
교정 나사경사면에 위치하며, 계측기 교정에 사용됩니다. 분할선이 원하는 표시선에 도달할 때까지 나사를 돌리는 데 필요한 특수 소형 드라이버가 포함되어 있습니다.
광학 렌즈 시스템이 렌즈는 하우징 내부, 특히 사선 컷 영역에 위치합니다. 렌즈는 파란색으로 착색되어 있으며 광학적으로 균일한 구조를 가지고 있습니다. 이 렌즈는 인공광(램프에서 나오는 빛)이나 자연광(태양에서 나오는 빛)을 굴절시킵니다.
바이메탈 플레이트이것은 하우징에 내장된 "교정기"이며 온도에 따라 굴절계의 광학적 특성을 변경합니다.
규모광선이 광학 렌즈 시스템을 통해 눈금이 있는 원 모양의 눈금판에 닿습니다. 눈금판에서 빛이 들어오는 부분은 밝고, 나머지 부분은 어둡습니다(밝게 보이지 않음). 꿀 분석용으로 설계된 많은 굴절계 모델은 여러 눈금판을 갖추고 있습니다.
물12%에서 27%까지의 수분 함량을 측정하는 저울입니다. 테스트 대상 제품의 수분 함량을 측정하는 데 도움이 됩니다.
브릭스58%에서 90%까지의 범위는 꿀의 당도를 나타냅니다. 예를 들어, 브릭스 값이 80%이면 꿀 100g에 당분이 80g 함유되어 있다는 것을 의미합니다.
보메(Bome)액체의 밀도를 측정하는 임의의 보메(Be°) 단위의 척도입니다. 예를 들어, +15°C에서 순수 증류수의 밀도는 0Be°에 해당하고, 15Be°는 15% 식용 소금 용액의 밀도에 해당합니다.
단안경검사 결과를 볼 수 있는 장치 손잡이에 있는 특수한 구멍입니다.

휴대용 굴절계의 구조는 다음 다이어그램에 표시되어 있습니다.

작동 원리

굴절계는 굴절률 측정법을 사용하여 작동합니다. 굴절률은 물질에 입사하는 햇빛의 굴절률을 기반으로 물질을 분석하는 방법입니다. 이 원리는 다음과 같이 구현됩니다.

프리즘 표면에 꿀을 바르고 그 위에 보호 유리를 덮어 엄격하게 정의된 두께의 균일한 층을 만듭니다.
꿀에 부딪히면 입사광선이 한 매질에서 다른 매질로 이동하고, 두 매질의 경계에서 직선 방향에서 일정 각도만큼 벗어나는데, 이를 굴절이라고 합니다. 매질의 밀도가 높을수록 광선의 속도는 더 느려집니다.

빛의 굴절각의 크기는 용액의 구성과 밀도(농도)에 따라 달라집니다.
다음으로, 하우징 내부에서 광선은 광학 렌즈 시스템을 통과하여 장치의 눈금에 닿고 굴절 각도에 따라 위아래로 움직입니다. 눈금 자체는 수은 온도계나 체온을 측정하는 온도계와 유사하며, 액체 기둥이 위아래로 움직입니다.
눈금의 한 부분은 밝게 빛나고, 다른 부분은 어둡게 유지됩니다. 빛과 그림자의 경계선을 이용하여 연구 대상 화합물의 광학 밀도 또는 굴절률을 결정할 수 있습니다.

장치의 유형

굴절계에는 여러 유형이 있습니다.

실혐실 – 크기와 무게가 큰 테이블탑 장치
산업(흐름) – 기술 설비에 내장되어 실시간으로 작동하는 자동 굴절계
가지고 다닐 수 있는 – 대부분의 양봉가와 꿀 판매자가 사용하는 광학 기기로, 크기가 작고 모든 측정을 최대한 정확하게 수행합니다.

산업 시설에서 대규모 용액 분석을 계획하는 경우 산업용 굴절계가 최선의 선택입니다. 개인이나 소규모 사업체에는 휴대용 계측기가 최선의 선택입니다.

휴대용 모델도 두 가지 유형으로 나뉩니다.

디지털 – 측정 데이터를 표시하는 액정 디스플레이가 있으며, 일반적으로 배터리로 작동하며 꿀의 다양한 특성을 동시에 측정할 수 있습니다.
수동 – 전자 회로나 전원 소자가 없으므로 작동하려면 자연광이나 인공광이 필요합니다.

휴대용 굴절계는 가격이 저렴하고 크기가 작으며 분석 속도가 빠르기 때문에 매력적이지만, 밤에도 사용할 수 있는 디지털 모델이 더 실용적입니다.

ATC 기능이 있는 굴절계의 특징

굴절계로 꿀의 수분 함량을 정확하게 측정하려면 주변 온도가 +20°C일 때 측정해야 합니다. 물론 대부분의 경우 양봉가가 이를 달성하기는 어렵습니다.

이는 자동 온도 보상(ATC) 기능을 탑재한 굴절계 제조업체에서 이미 알려진 사실입니다. 이 기능은 주변 온도 변화가 측정 정확도에 미치는 영향을 제거합니다. 이는 온도 변화에 따라 팽창하거나 수축하는 바이메탈 판을 통해 구현되며, 이를 통해 장비 광학 시스템의 정확한 작동을 유지합니다.

판 이동의 크기는 굴절률에 미치는 온도의 영향을 완전히 보상할 수 있는 방식으로 계산됩니다.

꿀 굴절계를 어떻게 선택하나요?

휴대용 굴절계는 다양한 제품을 시험하도록 설계되었지만, 외관은 거의 동일합니다. 특정 기기가 꿀에 적합한지 판단하려면 두 가지 요소를 고려해야 합니다.

시험용액의 화학적 조성꿀 및 기타 당류가 함유된 용액의 경우, 당 함량과 용액의 수분 함량을 측정하기 위해 굴절계가 필요합니다. 우유 시료의 단백질과 고형분을 측정하는 장치는 우유 및 유제품 분석에 적합하지만, 꿀 검사에는 적합하지 않습니다.
브릭스 척도 값꿀은 고도로 포화된 용액이므로 다음 Brix 값을 갖는 굴절계가 적합합니다: 45-82%, 58-92%, 또는 0-87%.

굴절계의 교정

기기가 최소한의 오차로 결과를 표시하도록 하려면 교정이 필요합니다. 교정에는 일반적으로 키트에 포함되어 있는 증류수나 굴절계 용액이 필요합니다.

교정을 위한 증류수 선택 기준

✓ 사용하기 전에 물의 온도가 +20°C인지 확인하세요.
✓ 열린 용기에 담아 보관한 경우 물의 유통기한을 확인하세요.

장치의 교정은 다음 순서로 수행됩니다.

뚜껑을 들어 올려 햇빛에 노출시킨 후 피펫을 사용하여 증류수 2~3방울을 메인 프리즘에 떨어뜨립니다.
보호 유리를 닫아 물이 프리즘 전체 표면에 고르게 분포되도록 합니다. 기포나 빈 공간이 없어야 합니다.
샘플이 주변 온도에 적응할 때까지 약 15~30초 정도 기다리세요.
굴절계를 자연광을 향해 겨누고 단안경으로 관찰하세요. 원 중앙에 눈금이 보일 것입니다. 눈금이 잘 보이지 않으면 단안경의 초점을 조정하세요.
기기 상단의 색상이 어두워지고 하단의 색상이 밝아질 때까지 기다리세요.
장치 모델에 따라 어두운 영역과 밝은 영역 사이의 경계가 정확히 0점이나 78.4%에 설정되도록 보정 나사를 조정합니다.
부드럽고 마른 천으로 프리즘 표면을 닦고 굴절계를 의도한 대로 사용하세요.

교정 오류

× 금속 용기에 보관된 물은 교정에 사용하지 마십시오. 결과가 왜곡될 수 있습니다.
× 교정 중에는 기기를 직사광선에 노출시키지 마세요.

교정 전후의 계기 눈금의 모습에 대한 예는 아래와 같습니다.

작동 지침

모든 단계는 교정 과정과 동일한 순서로 진행되지만, 증류수 대신 프리즘에 꿀 몇 방울을 떨어뜨립니다. 단계별 지침은 다음과 같습니다.

유리나 플라스틱 막대를 사용하여 벌집에서 꿀 샘플을 채취합니다. 이미 채취한 꿀의 수분 함량을 측정해야 하는 경우, 병에서 샘플을 채취합니다. 결정화된 제품의 농도가 불균일하고 고체 입자가 포함되어 있는 경우, 수조(최대 40°C)에서 예열하고 실온으로 식힌 후 완전히 섞어 지시대로 사용합니다.
보호판을 열고 피펫을 사용하여 준비된 꿀 2~3방울을 프리즘 표면에 떨어뜨려 고르게 펴 바르고 거품과 마른 입자를 모두 제거합니다. 프리즘 뚜껑을 닫습니다. 측정 영역 밖으로 용액이 새어 나오면 부드러운 천으로 닦아냅니다.
측정을 위한 꿀 준비
- ✓ 결정화된 꿀의 경우, 꿀이 완전히 녹고 실온으로 식었는지 확인하세요.
- ✓ 꿀을 프리즘에 바르기 전에 꿀에 고체 입자가 없는지 확인하세요.
균일하게 분포된 꿀의 층이 얇을수록 측정 결과의 정확도가 높아집니다.
샘플과 기기의 온도가 같아질 때까지 30초간 기다리십시오. 이 시간 동안 교정 나사를 만지지 마십시오. 교정 나사는 기기 교정 시 설정된 원래 위치에 있어야 합니다.
굴절계를 광원(자연광이나 백열전구) 쪽으로 향하게 합니다.
단안경을 통해 측정 결과를 확인하세요. 습도 측정값은 흰색-파란색 눈금에 표시됩니다. 단안경의 초점을 조절하여 눈금의 선명도를 높일 수 있습니다.

작동 중 위험

× ATC 기능 없이 +10°C 이하의 온도나 +40°C 이상의 온도에서 기기를 사용하지 마십시오.
× 기기의 프리즘 온도가 실내 온도와 크게 다를 경우 꿀을 바르지 마세요.

측정의 정확도는 기기의 교정과 프리즘과 테스트하는 샘플의 온도에 따라 달라집니다.

다음 영상에서는 굴절계를 이용해 꿀의 수분 함량을 테스트하는 방법을 명확하게 보여줍니다.

굴절계를 어떻게 보관하나요?

기기를 최대한 오래 사용하려면 사용 시 다음 권장 사항을 염두에 두세요.

굴절계를 물에 담그거나 습하거나 습기가 많은 환경에서 사용하지 마십시오. 하우징 내부에 물이 들어가면 이미지가 흐려질 수 있습니다. 이 문제를 해결하려면 자격을 갖춘 기술자의 도움을 받으십시오.
사용 후에는 부드럽고 축축한 천으로 굴절계를 닦으십시오. 그렇지 않으면 측정 결과가 부정확해지고 프리즘 표면이 손상될 수 있습니다.
장치를 청소할 때는 연마제나 화학 약품을 사용하지 마십시오. 이러한 물질은 메인 프리즘 표면을 손상시킬 수 있습니다.
굴절계를 분해하지 마십시오. 설정이 손실되거나 떨어지거나 충격을 받을 수 있습니다.
광학 기기는 기계적 손상을 피하면서 조심스럽게 보관해야 합니다. 프리즘 표면에 흠집이 생기면 측정 결과가 왜곡될 수 있습니다.

꿀 채취를 신속하게 시작하기 위해 양봉가는 휴대용 굴절계로 정기적으로 수분 함량을 측정할 수 있습니다. 하지만 소비자는 꿀을 구매하기 전에 품질을 확인하기 위해 이 장치가 필요합니다. 꿀 분석에는 최소한의 원료만 필요하며, 이는 이 장치의 또 다른 장점입니다.

자주 묻는 질문

정확한 측정을 위해 굴절계를 얼마나 자주 교정해야 합니까?

굴절계를 꿀 외의 다른 액체에도 사용할 수 있나요?

굴절계의 수명을 연장하려면 어떻게 올바르게 보관해야 하나요?

명확한 이유 없이 굴절계 측정값이 갑자기 바뀌면 어떻게 해야 하나요?

대부분의 굴절계의 작동 온도 범위는 무엇입니까?

굴절계 없이 꿀의 수분을 측정하는 것이 가능합니까?

측정 후 프리즘에 묻은 꿀 잔여물을 어떻게 청소하나요?

두 개의 굴절계 사이에 측정값이 다를 수 있는 이유는 무엇일까요?

전문가용 굴절계를 선택하는 방법은 무엇입니까?

꿀의 색깔이 측정 정확도에 영향을 미칩니까?

결정화된 꿀에 굴절계를 사용할 수 있나요?

집에서 굴절계의 정확도를 확인하는 방법은 무엇입니까?

저가형 굴절계의 오차율은 얼마입니까?

꿀을 추출한 직후에 꿀의 수분을 측정하는 것이 왜 중요한가요?

수분 함량이 가장 높은 꿀은 무엇입니까?

꿀 굴절계는 양봉 제품의 품질을 모니터링하는 도구입니다.