Meření konduktivity - měrné elektrické vodivosti - medu

(laboratorní rozlišení medovicového a květového medu)

Měření konduktivity: vlevo destilovaná voda, vpravo 20% roztok medu.

Konduktivita (měrná elektrická vodivost) popisuje schopnost látky vést elektrický proud. Záleží na mnoha faktorech – u medu je ale podstatné množství minerálních látek, který obsahuje. V medovicových medech jich je více, jejich vodivost je tak vyšší než u květových. Vodivost se měří pomocí konduktometru – malého ručního přístroje se dvěma elektrodami, které se do medu ponoří. Tedy – ne přímo do medu, ale do jeho 20% roztoku. Ještě přesněji do 20% roztoku sušiny medu.

Květový a medovicový med

Tato „drobnost“ měření z pohledu obyčejného včelaře komplikuje. Oproti zjišťování obsahu vody v medu pomocí refraktometru již nejde o „polní měření“, které lze zvládnout i přímo na včelnici či u medometu, ale je zapotřebí na stole „rozbalit“ malou laboratoř.

Postup při měření

Jedním odstavcem: Podle obsahu vody v medu, změřeného refraktoměrem spočítáme (či odečteme z tabulky) potřebnou navážku medu – s přesností na desetinu či setinu gramu – pro přípravu 100 ml dvacetiprocentního roztoku. Přesně navážené množství medu rozpustíme v menším množství destilované vody, přelijeme do odměrné baňky a dolijeme na rysku 100 ml. Roztok promícháme, přelijeme do sklenice a změříme jeho elektrickou vodivost konduktometrem. Ten je zapotřebí před měřením kalibrovat v kalibračním roztoku a případně seřídit. Med, destilovaná voda i všechno vybavení musí být temperované na stálou teplotu, ideálně 20 °C.

Potřebné vybavení

vybavení	využití	běžné cenové rozmezí (v r. 2015)	konkrétní cena
konduktometr	Finální změření elektrické vodivosti roztoku medu. Třešnička na dortu celého procesu.	250 - 1.700 Kč (tato kategorie) vč. obchody i 2.600 Kč	807 Kč
kalibrační roztok	Nastavení konduktometru na správnou hodnotu měření - kalibrace.	24 – 45 Kč vč. obchody i 100 Kč	41 Kč
refraktometr	Zjištění podílu vody v medu pro správný výpočet hmotnosti vzorku.	930 - 1490 Kč (obyčejné optické)	±1.000 Kč (již dříve)
kapesní váha (přesná digitální váha)	Navážení vzorku medu s přesností na 0,1 g.	159 - 1511 Kč (ale i více)	399 Kč
odměrná baňka 100 ml	Velmi přesné naředění vzorku medu destilovanou vodou.	150 - 718 Kč	186 Kč
ostatní „laboratorní“ sklo	Rozmíchávání vzorku. Nádoba pro samotné měření konduktometrem.	N/A	N/A
destilovaná voda	Ředění vzorku medu, oplach elektrod.	od 7 Kč/l	13 Kč/l

Konduktometr

Zóna nejistoty Při naměření hodnoty v rozmezí 76 – 84 mS/m nelze vzhledem k přesnosti konduktometru (2 %) naprosto spolehlivě určit, zda je med květový nebo medovicový.

• Rozsah měření. Vodivost roztoku medu se pohybuje do cca 130 mS/m (milisiemens na metr), což při převedení na jednotky používané výrobci konduktometrů je 1.300 µS/cm (mikrosiemens na centimetr). S ohledem na přesnost přístroje (viz dále) je proto výhodné zvolit takový, jehož rozsah není zbytečně velký. Měřič v rozmezí 0 až 1.999 µS/cm (tedy 0 – 199 mS/m) je výhodnější než 0 až 19.999 µS/cm (0 – 1.999 mS/m). Cena bývá shodná, stejně jako provedení.
• Přesnost. Uvádí se v procentech a počítá se z celého rozsahu měření konduktometru (zkratka "FS" = full scale). Přístroje této kategorie (± 1.000 Kč) mívají přesnost 2 %. V cenách od 5.000 Kč jsou k dostání i měřiče s maximální chybou 0,3 %.
  S ohledem na výše zmíněný rozsah tak přístroj s nižším rozmezím měření zaručí přesnější výsledek, resp. s menší možnou chybou. Dvě procenta z 0 – 199 mS/m představují 4 mS/m, zatímco z 0 – 1.999 mS/m již 40 mS/m. (Hranice určená vyhláškou pro medovicový med je 80 mS/m).
• Teplotní kompenzace. Vliv teploty na měření je poměrně velký - s každým stupněm Celsia se vodivost stejného roztoku mění cca o 2 %. Rozdíl 10 °C způsobí zhruba pětinovou chybu ve výsledku. V praxi tak vlivem teplotní chyby může naměřená hodnota 90 mS/m (medovicový med) ve skutečnosti znamenat 72 mS/m (květový med).
  Většina běžných přístrojů disponuje automatickou teplotní kompenzací. Existují ale i konduktometry, kde se teplota měřeného vzorku nastavuje manuálně - je zapotřebí ještě samostatný teploměr.

Kalibrovaný konduktometr při 19 °C. Kalibrační roztok je v černém víčku v dolní části přístroje.

• Možnost kalibrace uživatelem. Jde o poměrně zásadní věc. Výrobci při každodenním používání konduktometru (např. v bazénech apod.) doporučují kalibraci provádět cca jednou za čtrnáct dní. Při příležitostném použití s dlouhými pauzami, které lze ve včelařství předpokládat, pak před každým použitím. Zaslání měřiče ke kalibraci výrobci či prodejci jeho používání výrazně komplikuje. Většina přístrojů umožňuje uživatelskou kalibraci – nejčastěji pomocí malého šroubováku.
  Pro kalibraci se používá kalibrační roztok 1413 µS/cm (při 25 °C), téměř všichni prodejci konduktometrů jej mají ve své nabídce také. Ceny stejného produktu se ale markantně liší. V době psaní tohoto článku se 20ml sáček prodával na internetu v běžném rozmezí 24 – 45 Kč za kus, v jednom včelařském internetovém obchodě byl k dostání ale i za 100 Kč.
  Mimochodem: při pohledu na obal kalibračního roztoku je velmi dobře vidět význam teploty na měření elektrické vodivosti – temperování medu i vybavení má při měření význam.
• Vodotěsnost. Při využití pouze na měření elektrické vodivosti medu nemá velký význam. Pravděpodobně je uváděna pro měření vody v bazénech apod., kde hrozí vyklouznutí měřiče z ruky.
• Elektrody. Jejich životnost není neomezená, záleží na frekvenci používání, péči (oplachu destilovanou vodou po měření), agresivitě měřených látek. Některé přístroje mají elektrody vyměnitelné, jiné ne. Někde jsou kovové, jinde grafitové (údajně lepší). Vše má své opodstatnění, ale nelze opomenout i cenu celého konduktometru. Nemálo měřičů je výrazně levnějších než náhradní elektrody k jiným.
• Ochranný kryt elektrod („víčko“). Nejenže chrání citlivé části přístroje, ale lze jej velmi dobře využít při provádění kalibrace. Kalibrační roztok je často nabízen v malých sáčcích o objemu 20 ml. Pokud toto množství nalijeme do jakékoliv běžné nádobky (sklenice apod.), do které se vejde měřící sonda konduktometru, tak se kalibrační roztok rozlije po jejím dně a měřící elektrody se sotva namočí. Ochranný kryt elektrod má oproti tomu přímo ideální velikost. Roztokem ze sáčku jej naopak snadno přelijeme. Tvar víčka bohatě umožní ponoření celých elektrod a tak i snadnou kalibraci.

Refraktometr s vzorkem medu a pohled do zorného pole (17 % vody).

Refraktometr

Kapesní váha = přesná digitální váha

Kapesní váha s naváženými 24,1 gramy medu o obsahu vody 17 %. Plastová tyčka slouží k jemným úpravám množství medu.

Navážka medu pro 100ml roztok v závislosti na obsahu vody (pdf, 24 kB).

Plastová odměrná baňka s detailem rysky.

Odměrná baňka – „laboratorní“ sklo

V rámci měření elektrické vodivosti medu bude odměrná baňka asi jediným skutečným kusem laboratorního skla, které bude potřeba. Pro přípravu a měření roztoků stačí běžné čisté sklenice. Pro přelévání do odměrné baňky je vhodná sklenice s nálevkou nebo trychtýř. Taktéž se hodí plastová či skleněná tyčka na rozmíchávání roztoku a malá pipeta či kapátko na pohodlné doplňování odměrné baňky destilovanou vodou na rysku. Pokud nemá konduktometr víčko na elektrody, budeme ještě potřebovat malou nádobku vhodného tvaru na provádění kalibrace.

Odečítání spodního okraje menisku

Ukázka odměření objemu (konkrétně 10 ml) odečtením spodního okraje menisku = prohnutí hladiny vzorku na rozhraní kapaliny, vzduchu a stěny odměrného válce daném mezipovrchovým napětím. Takto jsou odměrné nádoby kalibrovány. Oko pozorovatele musí být v rovině spodního okraje menisku (nikoliv nad či pod ním) Průměr válce je shodný s průměrem odměrné baňky na obrázku výše, rozdíl je pouze v materiálu - sklo má m.j. lepší optické vlastnosti a rozhraní je na fotografii lépe viditelné než v plastové odměrné baňce.

Destilovaná voda