Прибор, измеряющий содержание соли, называется солемером.

Существует несколько типов солемеров, различающихся по принципу действия (методу измерений).

1) Метод Мора / титрование нитратом серебра, позволяющее измерить количество хлора (Cl в соли NaCl).

2) Метод ионного электрода, позволяющий измерить количество натрия (Na в соли NaCl) для определения концентрации соли.

3) Метод измерения электропроводности для определения концентрации соли, основанный на том факте, что соль (NaCl) может проводить больше электричества, чем другие вещества.

4) Рефрактометрический метод для измерения концентрации соли использует тот факт, что показатель преломления увеличивается с увеличением концентрации соли в водном растворе (по факту измеряется показатель преломления жидкости).

Японский производитель ATAGO предлагает солемеры, одни из которых базируются на методе измерения электропроводности, а другие – на рефрактометрическом методе.

Особенности солемеров, базирующихся на методе измерения электропроводности

Вещества имеют свойство проводить электрический ток под действием электрического поля, и это свойство называется электропроводностью, которая у разных веществ различна. Электропроводность веществ зависит от концентрации в них свободных заряженных частиц, то есть ионов и электронов, не связанных ни с кристаллической структурой, ни с молекулами, ни с атомами данного вещества. Так, в зависимости от концентрации в веществе свободных носителей заряда, вещества по степени электропроводности подразделяются на: проводники, диэлектрики и полупроводники.

Электропроводность, G, (электрическая проводимость, проводимость) – это величина, отражающая способность тела (вещества, среды) проводить электрический ток. Электропроводность является обратной величиной электрического сопротивления R:

Электропроводность G однородного проводника длиной L с постоянным поперечным сечением площадью S может быть выражена через удельную проводимость σ вещества, из которого сделан проводник:

В системе СИ удельная электропроводность измеряется в Сименсах на метр (См/м) или в Ом−1·м−1. Также встречаются и внесистемные единицы измерения, которые на практике часто бывают более удобны, например, электропроводность иногда может выражаться в «микроСименсах» на сантиметр: [мкСм/cv]

Соль - это электролит, поэтому существует корреляция (взаимосвязь) между значениями электропроводности и концентрации соли в растворе.

Преимущества солемеров, построенных на использовании измерения электропроводности

* Метод измерения электропроводности имеет особенно большое преимущество перед методом Мора (титрование нитратом серебра):

・прибор портативный;

・измерения можно производить в любом месте (не только в лаборатории);

・время одного измерения составляет около 3-х секунд;

• для осуществления измерений не нужны реактивы, используемые в качестве расходного материала, реактивы увеличивают эксплуатационные расходы на производство, а утилизация реактива, как правило не является экологически безопасной процедурой;

・нет необходимости в использовании титратора или лабораторных инструментов, таких как специализированные мерные пипетки;

・измерение происходит автоматически, поэтому нет расхождений в результатах измерений, производимыми разными операторами (одного и того же образца). В методе Мора конечная точка определяется по изменению цвета, поэтому неопытные операторы могут ошибаться при измерении. При использовании метода измерения электропроводности измерение выполняется автоматически, при этом метод дает высокую воспроизводимость[1] результатов измерений;

• даже неопытный оператор (лаборант) может с легкостью выполнять измерения правильно;

・для измерения требуется всего 0,3 мл жидкости;

・солемер легко очищать и хранить: просто протрите электрод водой или спиртом;

・более низкая стоимость, чем у оборудования для автоматического титрования.

В большинстве солемеров, использующих метод измерения электропроводности, используются электроды с золотым напылением, но основным отличием и особенностью измерителей удельной электропроводности ATAGO является то, что в них используются титановые электроды. 

Позолоченные электроды легко повредить при значительном сроке эксплуатации прибора (при повреждении электрода результаты измерений будут нестабильны и точность прибора ухудшится). Титановые электроды солемеров ATAGO устойчивы к появлению повреждений (царапин) и чрезвычайно долговечны – частота отказов [2] солемеров ATAGO составляет всего 0,1% в трехлетнем оценочном временном интервале.

Следует соблюдать осторожность при использовании солемеров электропроводности при измерении жидких растворов, содержащих другие электролиты. Например, если в 100 г раствора соли содержится 1 г глутамата натрия, то результат измерения будет содержать добавку к истинному значению, равную примерно 0,16%. Однако в натуральных продуктах глутамата натрия содержится не так много, как 1 г на 100 г раствора, поэтому вносимой ошибкой можно пренебречь.

Воздействие электролитов, содержащихся в соли (хлорид натрия) на электрическую проводимость таково:

Комбинации ①/②, ①/④, ②/③ и ​​③/④ являются электролитами.

Среди них комбинация ①/② (например, фосфат аммония) почти не влияет на электрическую проводимость. Комбинации ①/④ и ②/③ (например, глутамат натрия) не оказывают большого влияния на электрическую проводимость при наличии других сильных электролитов (когда образец содержит хлорид натрия).

И наоборот, комбинация ​​③/④ (например, хлорид натрия [гидрохлорид натрия] или нитрат натрия) оказывает большое влияние на электрическую проводимость.

Особенности солемеров, базирующихся на рефрактометрическом методе

Рефрактометр - это оптико-электронный прибор, который измеряет показатель преломления жидкости и концентрацию растворов, используя явления преломления и отражения света на границе раздела двух сред. Для получения дополнительной информации о принципах работы рефрактометров см. в Разделе «Справочник по рефрактометрам» (ссылка!).

Солемеры, использующие явление преломления, специализируются на измерении концентрации соли в соленой воде. Модельная линейка рефрактометров ATAGO включает в себя солемеры этого типа.

Солемеры, использующие метод электропроводности, не только измеряют хлорид натрия (электролиты) в соленой воде, но и также могут измерять хлорид натрия в жидкостях, содержащих другие компоненты, а солемеры, использующие преломление, могут измерять только концентрацию водных солевых растворов (чистую соленую воду, без примесей).

Итак, какие преимущества дает рефрактометрический метод перед методом электропроводности?

Во-первых, для сильносоленой воды[3] с концентрацией от 10% до 28% метод электропроводности требует разбавления, а рефрактометры могут напрямую измерять концентрацию без разбавления. 

Во-вторых, несмотря на то, что в пищевой промышленности и, особенно при производстве морепродуктов, в течение долгого времени для измерения концентрации[4] соленой воды широко использовались ареометры Боме, они имеют ряд существенных недостатков[5]:

- наблюдаемые значения оцениваются разными операторами (лаборантами) с различными погрешностями;

- невозможность произвести точные измерения из-за отсутствия функции коррекции температуры;

- сделаны из стекла, что делает их нежелательными для использования на производстве пищевых продуктов.

Ареометры Боме имеют преимущество только в виде низкой цены на этот тип приборов. Некоторые модели рефрактометров ATAGO Salt Meters, такие как PAL-05Sи PAL-08S, имеют встроенную шкалу Боме, что облегчает пользователям переход с ареометров Боме на портативные, надежные и удобные в обращении модели современных приборов. 

___________________________________________________________________________________________________

[1] Воспроизводимостью результатов измерений по ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002 называется прецизионность в условиях, при которых результаты измерений (или испытаний) получают одним и тем же методом, на идентичных объектах испытаний, в разных лабораториях, разными операторами, с использованием различного оборудования

[2] Частотой отказов называют величину, равную отношению числа отказавших образцов аппаратуры в единицу времени к числу образцов, первоначально установленных на испытание при условии, что отказавшие образцы не восстанавливаются и не заменяются исправными.

[3] Например, соленая вода, используемая в процессе солеобразования или при приготовлении удона (пшеничной лапши), имеет концентрацию более 10%.

[4] от рассола, используемого для замачивания маринованных овощей или сушеной рыбы, до соленой воды, используемой для приготовления бульона при варке крабов или мальков

[5] которые устранены в цифровых солемерах ATAGO