Refractometer

Licht kan door materialen worden geabsorbeerd, doorgelaten of gereflecteerd. Als de samenstelling van een materiaal verandert, beïnvloedt dit ook het gedrag van het materiaal ten opzichte van licht. Een refractometer kan worden gebruikt om een van deze eigenschappen te bepalen - de optische dichtheid, ook bekend als de brekingsindex.

De brekingsindex van transparante of zwak absorberende materialen is over het algemeen groter dan 1 voor zichtbaar licht en kan worden gedefinieerd als de verhouding van de lichtsnelheid in een vacuüm tot de lichtsnelheid in het geanalyseerde materiaal. Voor sterk absorberende materialen, bijvoorbeeld metalen en andere elektrisch geleidende materialen, gelden andere fysische voorwaarden. Hier kan licht met golflengten in het zichtbare bereik slechts enkele nanometers doordringen.

Refractometers worden vaak gebruikt om de concentratie van een bekend mengsel van stoffen te controleren. Bij analoge refractometers wordt de waarde van een schaal afgelezen. Deze schaal kan worden ingesteld op een speciale meeteenheid voor het betreffende toepassingsgebied. Meerdere aangrenzende schalen zijn ook mogelijk. Digitale refractometers geven de gemeten waarde vaak weer als brekingsindex en in graden Brix. Graden Brix of procent Brix is een veelgebruikte meeteenheid voor refractometers. In tegenstelling tot de brekingsindex, die met minstens vier cijfers achter de komma moet worden gespecificeerd, is het vaak voldoende om de Brix-waarde met één of geen cijfers achter de komma te specificeren. Dit maakt het gemakkelijker om de gemeten waarden af te lezen en te vergelijken. Zelfs als een Brix-waarde wordt gedefinieerd als het percentage sacharose in een waterige sacharoseoplossing, kunnen veel andere vloeistoffen worden getest met behulp van een Brix-schaal. Hiervoor worden vergelijkende metingen uitgevoerd voor de betreffende stof met behulp van andere methoden. Dergelijke vergelijkende metingen kunnen ook worden gebruikt om andere schalen te creëren voor speciale toepassingen.

Refractometers in landbouw en voedselproductie
- Kwaliteit van biest voor de kalveropfok via de Brix-waarde,
- Oogstrijpheid van fruit via de Brix-waarde
- Oogstrijpheid of bewaarbaarheid van honing via de Brix-waarde of als percentage watergehalte
- Zoutgehalte van mineraalwater, loog voor bakkerijproducten, kaasproductie of voor het inleggen van gebarbecued voedsel in procenten of promille
- Suikergehalte in het oorspronkelijke wort van bier,
- Alcoholgehalte van wijn in graden Oechsle of als Brix-waarde
- Alcoholgehalte van gedistilleerde dranken in volumepercenten alcohol

Refractometers in industrie en handel
- Concentratie of vriespunt van koelmiddelen
- Concentratie van reinigingsmiddelen
- Chloorgehalte in vloeistoffen
- Spezifische Dichte von Flüssigkeiten
- Specifieke dichtheid van vloeistoffen

Refractometers in geneeskunde en farmacie
- Controle van lichaamsvloeistoffen
- Zuiverheidscontrole van farmaceutische grondstoffen en preparaten

Soorten refractometers zoals handrefractometers, tafelrefractometers of procesrefractometers
Refractometers kunnen op basis van hun ontwerp worden onderverdeeld in handheld refractometers, benchtop refractometers en procesrefractometers. Als je een refractometer nodig hebt die vaak in het laboratorium of op een andere vaste werkplek wordt gebruikt en slechts af en toe op andere locaties, dan is een benchtop refractometer aan te raden. Deze refractometers bieden vaak extra functies, bijvoorbeeld voor het temperen van het apparaat en het monster of data-interfaces voor het overbrengen van de meetwaarden naar een pc of andere apparaten. Als je de refractometer langere tijd bij je moet dragen, bijvoorbeeld om de rijpheid van fruit direct in het veld te meten, of om koel- of smeermiddelen te testen op verschillende voertuigen of machines, dan zijn lichte en gebruiksvriendelijke handheld refractometers geschikter.

Als u waarden in een proces continu wilt bewaken met een refractometer, zijn de meetomstandigheden en de outputvorm van de gemeten waarden de beslissende factoren voor de selectie. Als u niet zeker weet of de procesrefractometers die wij aanbieden geschikt zijn voor uw toepassing, kunt u telefonisch of per e-mail contact opnemen met onze technische afdeling. We kunnen dan samen bekijken of we voor uw bedrijfsomstandigheden een refractometer kunnen aanbieden die de meetresultaten in de gewenste vorm levert. Refractometers voor de continue bewaking van processen worden meestal permanent geïnstalleerd en verzenden de waarden naar een pc of controlecentrum. Zo kunnen de gemeten waarden permanent worden gecontroleerd en geanalyseerd. Ingrijpen in het procesverloop is ook automatisch mogelijk door kleppen of schakelaars te activeren via de schakeluitgangen wanneer vooraf ingestelde grenswaarden worden bereikt. Indien gewenst kunnen de meetgegevens ook worden opgeslagen in een extra datalogger. De meetwaarden kunnen niet alleen worden weergegeven in de gebruikelijke eenheden voor vaak gemeten materialen, maar er kunnen ook aangepaste schalen worden aangemaakt voor de te meten materialen.

Temperatuurmeting / temperatuurcompensatie voor refractometers en handrefractometers
Net als veel andere materiaaleigenschappen is de brekingsindex ook afhankelijk van de temperatuur. Deze invloed van temperatuur op de meetresultaten kan zelfs met een eenvoudige analoge handrefractometer volledig gecompenseerd worden voor de gebruikelijke omgevingstemperaturen door middel van eenvoudige installaties. Refractometers met automatische temperatuurcompensatie worden vaak aangeduid met ATC op de behuizing. Een andere manier om rekening te houden met de invloed van temperatuur is het gebruik van aansluitmogelijkheden voor verwarming met getempereerd water. Als een refractometer geen temperatuurcompensatie heeft, moet ook de temperatuur gemeten worden. De gemeten waarde en de temperatuur kunnen dan worden gebruikt om met behulp van tabellen of programma's de waarde te bepalen die geldt bij 20 °Celsius.

Meetnauwkeurigheid voor refractometers en handheld refractometers

De afleesnauwkeurigheid van een analoge refractometer met een optische schaal is erg belangrijk voor de nauwkeurigheid van het meetresultaat. Naast de ervaring van de gebruiker hangt de afleesnauwkeurigheid ook af van de resolutie van de schaal en de plaatsing van de etiketten. Analoge refractometers kunnen een nauwkeurigheid van ±0,2% Brix bieden. Moderne digitale handheld refractometers moeten ook een nauwkeurigheid van ±0,2% Brix of 0,0003 nD voor de brekingsindex garanderen. Hoogwaardige laboratoriumapparaten en inline refractometers hebben een nauwkeurigheid van ±0,1% Brix of 0,00014 nD voor de brekingsindex.

Kalibratie voor refractometers en handrefractometers

Alle refractometers worden door PCE Instruments als nieuwe apparaten geleverd, afgesteld en gekalibreerd. U kunt de refractometers en handheld refractometers zelf tussen de metingen door controleren met de vloeistof die in de betreffende gebruiksaanwijzing staat en een nulstelling of kalibratie uitvoeren. Als u slechts in één deel van het meetbereik metingen uitvoert, kunt u ook speciale kalibratievloeistoffen voor dit bereik gebruiken. PCE Instruments biedt ook herkalibraties volgens ISO am aan. De refractometers worden getest in een laboratoriumomgeving met referentiestandaarden (gecertificeerde testvloeistoffen) en u ontvangt een kalibratiecertificaat dat de voor de refractometer vastgestelde meetnauwkeurigheid certificeert.

Schaalverdeling en meeteenheden voor refractometers

Veel refractometers met een analoog display hebben een schaal die niet de brekingsindex met de vier cijfers achter de komma weergeeft, maar een verdeling en etikettering van de meetschaal die speciaal geschikt is voor de betreffende toepassing. In een digitale refractometer wordt de gemeten waarde intern omgezet en op het display weergegeven als een numerieke waarde. Een veelgebruikte weergave-eenheid is de graad Brix of procent Brix, die wordt gedefinieerd door het sacharosegehalte. Er zijn echter ook schalen voor andere suikers zoals dextran, fructose, glucose, lactose, maltose, voor het watergehalte in honing, voor het zoutgehalte, het chloorgehalte, het soortelijk gewicht, voor het ureumgehalte, voor het aandeel antivries op basis van ethyleenglycol of propyleenglycol en de antivriesbescherming die daarmee wordt bereikt in graden Celsius. Er zijn ook enkele meeteenheden specifiek voor wijnmakers en brouwers, zoals °Oechsle, °KMW (Klosterneuburger Mostwaage ook bekend als de Babo-schaal), %Vol Alc (volume per procent alcohol), °Baumé.

Tisch- und Handrefraktometer können auch mit mehreren Skalen ausgestattet sein. Hier ist ein Beispiel für zwei Mehrfachskalen, eine für die Messung des Salzgehalts und die andere für die Prüfung des Frostschutzgehalts.

Meeteenheid Brix
Veel van onze refractometers geven het meetresultaat in graden Brix. Een vloeistof heeft één graad Brix (=1 % Brix) als het dezelfde dichtheid heeft als een oplossing van 1 g sacharose in 99 g water; het heeft 10 Brix (=10 % Brix) als de dichtheid gelijk is aan die van een oplossing van 10 g sacharose in 90 g water. De sacharose wordt hier gebruikt als referentiestandaard - suikergehalte. De maat voor de oplosbare droge stof in een vloeistof (en dus ongeveer het suikergehalte) wordt meestal gegeven in “graden Brix” (° Brix). Indirect geeft dit een objectieve waarde voor de mate van rijpheid van een vrucht. Sommige handelsnormen van de EG (bijv. voor kiwi's en meloenen) bepalen nu dat “voldoende rijp” fruit bepaalde Brix-waarden moet hebben in de zin van de norm. Deze meeteenheid, die vaak wordt gebruikt in refractometers, is vernoemd naar Adolf F. Brix, een wetenschapper uit de 19e eeuw die deze ijking in 1870 ontwikkelde om het suikergehalte van vloeistoffen te bepalen. De EG-markeringsnormen voor kiwi's, meloenen en watermeloenen vereisen expliciet de meting van de Brix-waarde met een refractometer om de rijpheid van het fruit voor de oogst te bepalen.

Conversie van Brix-waarden
Als je een geschikte refractometer hebt gekozen maar een andere waarde nodig hebt dan de weergegeven waarde, is het vaak mogelijk om deze uit tabellen te halen of te berekenen met formules. In sommige gevallen is het aan te raden om zelf conversiefactoren te bepalen aan de hand van referentiemetingen.

Je meet bijvoorbeeld 12,9% Brix op je monster. Vervolgens voer je een droogtest uit met dezelfde stof in de droogkast of een chemische analyse in het laboratorium. Het resultaat is dan bijvoorbeeld 8,2% vastestofgehalte. Het quotiënt van de Brix-waarde 12,9% en het gehalte aan vaste stof van 8,2% is 1,57. Je kunt deze waarde gebruiken om het gehalte aan vaste stof te berekenen uit de Brix-waarde voor andere monsters van dezelfde stof. Als je nu in het veld, in de productiehal of in het veld met de refractometer meet, hoef je alleen maar de weergegeven Brix-waarde te delen door 1,57 en je krijgt direct de waarde voor het gehalte aan vaste stof.

Bepaling van het potentiële alcoholgehalte van druivenmost aan de hand van de Brix-waarde
Het potentiële alcoholgehalte kan ook indirect worden bepaald met een eenvoudige handrefractometer met de meeteenheid °Brix. Hoe hoger het suikergehalte van een most, hoe hoger de dichtheid. Dit betekent dat de lichtstraal een lagere snelheid heeft en wordt afgebogen. De sterkte van deze afwijking hangt af van de concentratie suiker en andere oplosbare stoffen. Als de concentratie toeneemt, worden invallende lichtstralen sterker van hun oorspronkelijke richting afgebogen. Opgemerkt moet worden dat de temperatuur de meting beïnvloedt. Als de gebruikte refractometer geen temperatuurcompensatie heeft, moet de temperatuur apart worden gemeten en moet de corresponderende meetwaarde voor 20 °Celsius uit tabellen worden gehaald. De temperatuur van het monster mag liggen tussen 20 °C ... 30°C. De refractometer moet gekalibreerd worden voor de eigenlijke meting. Bereid het monster voor door de most te filteren. Plaats nu 1 - 2 druppels van het monster op het prisma. De monstervloeistof wordt gelijkmatig verdeeld door op het scharnierende deksel te drukken. Er moeten altijd minstens twee metingen worden uitgevoerd.

Uitgaande van een resultaat tussen 15 en 25 °Brix voor 20 °C kan het alcoholgehalte worden berekend met de volgende formule:

Alcoholgehalte [% vol] = (0,6757 x sacharosegehalte [°Brix]) - 2,0839

Hier is een voorbeeld:
Een sacharosegehalte van 20,7 °Brix werd gemeten met de temperatuurgecompenseerde handrefractometer.
Als je dit in de formule invoegt, krijg je:
Alcoholgehalte = (0,6757 x 20,7) - 2,0839
Alcoholgehalte = 13,987 - 2,0839
Alcoholgehalte = 11,903 % vol

Als alternatief voor de formule kan de waarde ook worden afgelezen uit tabellen.

Voor druivenmost met een sacharosegehalte van 10,0 tot 74,9 procent of een Brix-percentage vind je via de volgende link een tabel met brekingsindex, volumieke massa, gehalte aan invertsuiker en alcoholgehalte.
> Brix-waarde en alcoholgehalte van druivenmost

De concentratie van aardappelzetmeel bepalen met een refractometer
Aardappelzetmeel wordt niet alleen gebruikt als bindmiddel in de keuken en in de voedingsindustrie. Het koolhydraatzetmeel uit aardappelen en andere gewassen kan ook worden gebruikt bij de productie van biologisch afbreekbaar verpakkingsmateriaal, wegwerpservies en als basis voor tabletten, zalven of wasmiddelen. Bij de productie van papier en karton worden zetmeel en zetmeelproducten onder andere gebruikt voor het lijmen, het verbeteren van de scheurvastheid en het coaten van het oppervlak. Het verwerkte zetmeel kan ook worden gebruikt als bindmiddel in verf en lijm, bijvoorbeeld in behangplaksel, op enveloppen en postzegels.

Er worden speciale aardappelvariëteiten gekweekt voor de productie van zetmeel, waarbij de smaak of kookeigenschappen niet belangrijk zijn, maar alleen het hoge zetmeelgehalte. Het zetmeelgehalte van de geoogste aardappelen varieert echter ook binnen een ras, afhankelijk van de locatie en de weersomstandigheden. De gebruikelijke methoden voor het bepalen van het zetmeelgehalte in tafel- en industrieaardappelen maken gebruik van de relatie tussen het zetmeelgehalte en de dichtheid van de aardappel. Om de dichtheid te bepalen worden de aardappelen boven en onder water gewogen met zogenaamde aardappelweegschalen of ondergedompeld in zoutbaden met verschillende concentraties. Omdat deze methoden relatief complex zijn, wordt er gezocht naar manieren om betrouwbare methoden voor het bepalen van het zetmeelgehalte te integreren in grote sorteerinstallaties.

Refractometers met schaalverdeling voor zetmeel kunnen worden gebruikt om snel te bepalen hoeveel zetmeel al is opgelost. Een druppel vloeistof is voldoende om het aandeel opgelost zetmeel te bepalen via de breking van licht. Het meetbereik van een van deze zuiver optische refractometers kan bijvoorbeeld ontworpen zijn voor een sterkte van nul tot dertig procent en de schaalverdeling voor een afleesnauwkeurigheid van 0,2 procent. Er zijn ook speciale refractometers ontwikkeld voor procesbewaking en -controle in de industrie, die continu het zetmeelpercentage meten en weergeven en de meetwaarden naar andere apparaten kunnen sturen.

Refractometer voor het bepalen van het suikergehalte in jam

Het suikergehalte beïnvloedt niet alleen de smaak, maar ook de houdbaarheid van fruitbereidingen. Volgens de Jamverordening moet het suikergehalte van producten die geëtiketteerd zijn als jam, gelei of marmelade in totaal ten minste zestig procent zijn. Lagere suikergehaltes en de toevoeging van conserveringsmiddelen zijn alleen toegestaan voor caloriearme producten. Aangezien een deel van de suiker afkomstig is van het fruit en deze hoeveelheid afhangt van het soort fruit en de mate van rijpheid, wordt het totale suikergehalte gemeten voor elke bereide partij. In lid 3 van de verordening inzake conserven en bepaalde soortgelijke producten staat dat het totale suikergehalte moet worden uitgedrukt in gram per honderd gram totale massa. Er wordt uitgelegd dat het aan te geven cijfer overeenkomt met de waarde op de schaal van sacharose bij 20 graden Celsius zoals bepaald met een refractometer.

Veel refractometers hebben een schaalverdeling of digitale weergave in graden Brix. Eén graad Brix komt overeen met één gram sacharose in honderd gram oplossing en daarom is de Brix-waarde precies de numerieke waarde die vereist is door de regelgeving. De meetresultaten zijn temperatuurafhankelijk. Als het niet mogelijk is om ervoor te zorgen dat metingen bij 20 graden Celsius worden uitgevoerd, moet een refractometer met automatische temperatuurcompensatie worden gebruikt. Refractometers voor vaste installatie zijn ontwikkeld voor continue controles tijdens het productieproces, waarbij de metingen elektronisch worden geanalyseerd en de resultaten automatisch worden doorgestuurd. Afhankelijk van het suikergehalte van het fruit en de gewenste doelsamenstelling kan de hoeveelheid toegevoegde suiker dan bijvoorbeeld automatisch worden aangepast.

Refractometers met een Brix-schaal zijn verkrijgbaar met verschillende meetbereiken. Hoe kleiner het meetbereik, hoe fijner de schaalverdeling kan worden onderverdeeld. Bij het meten van de suikerconcentratie is het echter vooral belangrijk dat het meetbereik overeenkomt met de toepassing en alle relevante waarden omvat. Een refractometer die geschikt is voor wijnmakers toont bijvoorbeeld waarden van 0 tot 44 graden Brix of procent Brix, terwijl waarden boven 45 graden Brix gemeten moeten worden voor jam, honing en geconcentreerde sappen.

Als u tussen de aangeboden modellen geen refractometer vindt voor de meetparameters die u nodig hebt, bel ons dan. Onze ingenieurs en technici geven u graag advies.

 

De Abbe refractometer is een speciaal type refractometer. De refractometer, ontwikkeld door Ernst Abbe en geïntroduceerd in 1872, werkt volgens het principe van doorvallend licht. Het te analyseren monster wordt tussen een verlichtingsprisma en een meetprisma geplaatst. Alleen de lichtstralen die door het monster worden doorgelaten, raken het meetprisma en verlichten het afleesoppervlak.

Het meetprincipe van een totale reflectometer is gebaseerd op het feit dat de kritische hoek van totale reflectie op een interface afhangt van de brekingsindexen van de betrokken optische media. De totale interne reflectie vindt plaats op het grensvlak tussen het gebruikte glas en de geanalyseerde vloeistof. Het glasprisma moet een hogere brekingsindex hebben dan het te meten monster. Er kan ook gezegd worden dat het monster optisch dunner moet zijn. Het ontwerp van de refractometer maakt een nauwkeurige bepaling van de kritische hoek mogelijk met een laag vloeistof die als een dunne film op een glazen prisma wordt aangebracht.

Deze video laat het gebruik van analoge refractometers zien. De optische afleesschalen van de refractometers worden getoond. Eerst wordt de PCE-4582 refractometer voor geconcentreerd sap, gecondenseerde melk, honing, jam en emulsies getoond. Vervolgens wordt frambozensap getest op zijn suikergehalte met de PCE refractometer 2862 - resultaat 51 °Brix. De PCE-Oe wijnrefractometer wordt vervolgens gebruikt om wijn te analyseren. Deze refractometer heeft een drievoudige schaal voor Oechlse, sacharose/Brix en KMN/Babo.