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XXX • 1-2008 • n°122 • abeilles & cie - CARI Un moyen simple de mesurer l’humi-

XXX • 1-2008 • n°122 • abeilles & cie - CARI Un moyen simple de mesurer l’humi- dité du miel est de déterminer l’indice de réfraction de ce dernier à l’aide d’un réfractomètre. C’est un appareil optique de précision. Par conséquent, on devrait retrouver dans son emballage, lors de l’achat : certificat d’étalonnage, manuel d’utilisation et d’entretien, mise en gar- de, table de correction de température... L’objectif de cet article est de vous aider en apportant des éléments concrets pour choisir un réfractomètre mais également pour vous en servir correctement. Car même les meilleurs appareils au monde ne peuvent compenser une mauvaise utilisation. Ainsi, il est important de vérifier périodiquement l’étalonnage et d’appliquer les consignes simples d’opération. PRINCIPE Le miel est composé de plusieurs sub- stances en solution : des sucres (glucose, fructose, saccharose...), des acides or- ganiques, des minéraux et bien d’autres composés. Selon sa concentration, cha- cune de ces substances a sa propre in- fluence sur le parcours lumineux. L’indice de réfraction du miel est en quelque sorte la résultante de chacun de ses consti- tuants. La méthode EHC (European Honey Commission) pour la détermination de la teneur en eau du miel établit la corréla- tion suivante : % humidité = [-0,2681-log(nD 20-1)]/0,002243 où nD 20 : indice de réfraction du miel à 20°C. QUELQUES NOTIONS Dualité : brix / humidité Le degré brix du miel indique la quan- tité de sucre (en g) contenue dans 100 g de miel refroidi à 20°C. Il existe donc une légère différence entre le degré brix et le pourcentage de matière sèche d’un miel. L’inverse du brix (100-brix) ne nous donne donc pas strictement la te- neur en eau. Plus le miel est minéralisé, plus il contient de matières autres que des sucres et plus l’écart entre le vérita- ble pourcentage de matière sèche et le pourcentage de sucres (degré brix) risque de devenir appréciable. Par conséquent, le choix du réfractomè- tre doit se faire en fonction du type de substance que nous voulons mesurer. Il existe des réfractomètres spécifiques pour diverses matrices (vin, jus de fruit, solution saline, miel...). L’unité dans laquelle s’exprime la mesure a donc également toute son importance. Nous avons déjà parlé du brix et de l’in- dice de réfraction, il existe également d’autres unités de mesure telles que le degré Baumé... Pour nous apiculteurs, la mesure en % d’humidité semble la plus intéressante. Echelle de mesure et précision Compte tenu de l’utilisation particu- lière à laquelle est destiné le réfracto- mètre, la lecture doit être dans la zone de l’échelle correspondant à notre do- maine d’application. On considère que les miels peuvent avoir une humidité comprise entre 13 % et 25 %. Il ne sert donc à rien de posséder un réfractomè- tre pouvant mesurer des teneurs en eau de 5 % ou encore de 75 %. Idéalement, l’appareil devrait posséder un ajustement oculaire pour faciliter la lecture de l’échelle et présenter une graduation minimale suffisante et bien espacée. Le réfractomètre, un outil essentiel Hélène DAILLY Technique (1) : calculé en g de sucrose / 100 g (2) : calculée sur base de la méthode EHC Tabl. 1 TABLE DE CONVERSION IR-BRIX-HUMIDITE (miel) nD 20 Degré brix(1) Teneur en eau(2) brix (%) 100 - brix (%) (%) 1,48295 77,0 23,0 21,4 1,48552 78,0 220, 20,4 1,48811 79,0 21,0 19,3 1,49071 80,0 20,0 18,3 1,49333 81,0 19,0 17,3 1,49597 82,0 18,0 16,3 1,49862 83,0 17,0 15,2 1,50129 84,0 16,0 14,2 En quelques années, cet appareil est devenu pratiquement indispensable pour les apiculteurs. De nombreux modèles sont disponibles sur le marché. Comment fonctionnent-ils et quels sont les critères d’un bon choix ? La teneur en eau du miel est un des critères primordiaux lorsqu’on veut mettre sur le marché un produit de qualité. Un miel trop sec montre une viscosité élevée et peut poser des problèmes lors de la cristallisation, un miel trop humide risque de fermenter... La limite légale fixée par la directive européenne CEE 2001/110 est de maximum 20 %. Toutefois, bien des apiculteurs s’accorderont à dire qu’il ne faut pas dépasser une teneur en eau de 18 %. NOTION DE RÉFRACTION ET PRINCIPE DU RÉFRACTOMÈTRE Vous avez déjà pu observer qu’un bâton plongé partiellement dans l’eau apparaît plié au niveau de la surface. Lorsque la lumière traverse un milieu donné, elle est déviée. Le type de milieu ainsi que la concentration de ce milieu vont influencer l’angle de déviation. On appelle réfraction le changement de direction que subit un rayon lumineux en passant d’un milieu optique donné à un autre. Ce changement est dû à une modification de la vitesse de propaga- tion lorsqu’un rayon lumineux incident frappe une interface. En réalité, la to- talité de la lumière ne pénètre pas dans le second milieu, une fraction subit le phénomène de réflexion. Ce phénomène de réfraction / réflexion est à la base du fonctionnement du ré- fractomètre. Le réfractomètre mesure l’angle de réfraction d’un rayon lumi- neux qui est relié à l’angle d’incidence selon les lois de Snell - Descartes. NOTION D’INDICE DE RÉFRACTION Comme nous venons de le voir, l’indice n d’un milieu caractérise la vitesse de propagation de la lumière dans ce milieu. Plus précisément, l’indice n d’un milieu est défini par le rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide, notée c, et celle mesurée dans ce milieu, notée v : n = c / v. L’indice de réfraction dépend de la longueur d’onde considérée et de la température. Afin de préciser ces deux paramètres, on fait suivre l’indice de réfraction n • d’un exposant représentant la température • d’un indice indiquant la nature du rayon lumineux. Dans la littérature, l’indice de réfraction est souvent donné à 20°C, à la longueur d’onde de référence de la raie D du sodium (589 nm), il s’écrit donc n20 D. Réfractomètre : données théoriques Technique Lois de Snell - Descartes : Le rayon incident, le rayon réfléchi et le rayon réfracté sont situés dans un même plan. Le rayon réfléchi est symétrique au rayon incident (a). L’angle d’incidence et l’angle de réfraction vérifient la relation sui- vante : n1 * sin (a) = n2 * sin (b). Le rayon de réfraction éclaire une partie du prisme. Au-delà de l’angle limite alim , le prisme reste dans l’obscurité (réflexion). Pour déterminer l’indice de réfraction d’une substance S, on place cette sub- stance sur un prisme P possédant un indice de réfraction connu et élevé (nP > nS). D’après les lois de Snell - Descartes, l’indice de réfraction de la substance est défini ainsi : nS = nP x sin(a) / sin(b). Cependant, le problème d’obtenir exac- tement a s’avère considérablement sim- plifié en prenant un angle d’incidence égal à 90° (sin(a) = 1). Sous une in- cidence rasante, il y a donc un rayon réfracté alim qui s’avère particulièrement facile à observer, car plus aucun rayon n’est réfracté dans le prisme P pour des angles plus grands que alim. INFLUENCE DE LA TEMPÉRATURE La plupart des réfractomètres sont éta- lonnés à 20°C. En pratique, nous tra- vaillons avec la température extérieure et celle-ci peut varier fortement. Il va falloir en tenir compte lors de notre mesure. Certains appareils possèdent une fonction permettant une correction automatique de la température ; pour d’autres, il faudra effectuer la correction manuellement. Afin de ramener la valeur de l’indice de réfraction mesuré pour un fluide à une température T en degrés Celsius à la va- leur référencée à 20°C, on peut utiliser une formule mathématique (fonction affine) valable pour de faibles écarts de température (relation donnée par EHC, valable uniquement pour le miel) : nT = n20 - 0,00023 x (T-20) où n = indice de réfraction et T = température exprimée en degrés Celsius. Ainsi, on constate qu’une augmentation de 1°C de la température fait décroître l’indice de réfraction de -2,3 x 10-4. Il faut donc enlever 0,091 % d’humidité par degré au-dessus de 20°C et ajouter cette valeur par degré en-dessous de 20°C. CARI - abeilles & c ie • n°122 • 1-2008 • Gamme de mesure : 10-23 % Graduation : 1% Unité : % d’humidité 10% 11% 12% 13% 14% 15% 16% 17% 18% 19% 20% 21% 22% 23% Humidité du miel 20°C Gamme de mesure : 14-21 % Graduation : 0,1% Unité : % d’humidité 15% 16% 17% 18% 19% 20% - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Lumière incidente Lumière réfléchie Lumière réfractée Milieu 1 n1 < Milieu 2 n2 Milieu S nS Lumière incidente Milieu P nP • 1-2008 • n°122 • abeilles & cie - CARI Technique VÉRIFICATION DE L’ÉTALONNAGE Une vérification périodique (annuelle) du réfractomètre doit être réalisée. Pour ce faire, certains appareils sont vendus avec une trousse d’étalonnage consti- tuée de solutions de référence ou enco- re de prismes de verre. Il arrive souvent que des uploads/Finance/ 122-refractometre-1.pdf