Refraktometrie

Refraktometer sind weit verbreitete Analysengeräte in der Qualitätssicherung. Sie messen den Brechungsindex und damit die Reinheit oder Konzentration von Inhaltsstoffen oder den Zuckergehalt in Flüssigkeiten,- um nur wenige Beispiele zu nennen.
Hier erfahren Sie mehr über die Hintergründe dieser sehr zuverlässigen Messtechnik: Wie funktioniert die Messung und welche Proben sind messbar? Wie wird ein Refraktometer schnell und gründlich gereinigt oder kalibriert? Erfüllt das Refraktometer die Normvorgaben der gestellten Messaufgabe? Welches Gerät passt zum gewünschten Anwendungsbereich?

Alle Proben sind messbar

Alle Proben sind messbar

Von hell bis dunkel, von basisch bis säurehaltig, von niedrig- bis hochviskos – für unsere Refraktometer sind so gut wie alle Proben messbar. Eine hochwertige Optik, intelligente Auswertelogarithmen und eine leistungsstarke LED ermöglichen die Messungen von äußerst herausfordernden Proben, wie z. B. nicht homogenen Proben wie Fruchtsäfte mit Fruchtfleisch, opaken Proben wie Schweröle oder Emulsionen wie Kosmetika. Aggressive Säuren und Basen können mittels chemikalienbeständiger Edelstahlmessmulde und Saphirprisma problemlos gemessen werden. Selbst Folien und Festkörper sind mit Hilfe einer hochbrechenden Kontaktflüssigkeit bestimmbar.

Einflussfaktor Temperatur

Einflussfaktor Temperatur

Schwankt die Probentemperatur um 1 °C, wird dies bereits in der vierten Nachkommastelle des Messwertes sichtbar. Eine präzise Temperaturregelung ist somit extrem wichtig, um eine hohe Genauigkeit, Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit der  Messergebnisse zu garantieren. Realisiert wird das entweder durch ein eingebautes Peltier-Element oder durch einen externen Thermostaten. So sind normkonforme Messungen bei unterschiedlichen Temperaturen wie z. B. nach der Ph. Eur. bei 20 °C  der der USP bei 25 °C möglich. Auf eine schnelle Temperierung sollte dann geachtet werden, wenn viele Temperaturwechsel stattfinden, denn hier lässt sich viel Zeit einsparen.

Peltier-Temperierung

Peltier-Temperierung

Mit dem eingebauten Peltier-Element können Proben in einem Bereich von 10–80 °C temperiert werden, um von äußeren Temperatureinflüssen entkoppelt zu sein. Die ausgewählte Temperatur wird dabei hochgenau bis zu 0,01 °C geregelt und garantiert  dadurch die Vergleichbarkeit und Reproduzierbarkeit der Messergebnisse. Eine extrem homogene Temperierung schließt zudem Messabweichungen durch Temperaturgradienten aus. Zudem bietet unsere Temperaturregelung kurze Aufheiz- und Abkühlzeiten, Temperaturwechsel zwischen 20 °C und 70 °C sind in weniger als vier Minuten vollzogen.

vTemperaturkompensation

Temperaturkompensation

Bei der Messung von zuckerhaltigen Getränken und Süßwaren kann auf eine  Temperierung der Messprobe verzichtet werden. Eine von der ICUMSA veröffentlichte

Umrechnungstabelle, die den Temperatureinfluss auf den Brechungsindex von Saccharose-, Glukose-, Fruktose- und Invertzucker-Lösungen aufzeigt, macht dies möglich. Da der Temperatureinfluss auf den Messwert bekannt ist, können Messungen nun bei einer beliebigen Umgebungstemperatur durchgeführt werden und automatisch auf die gewünschte Bezugstemperatur – häufig 20 °C – umgerechnet werden.  Temperaturunterschiede werden also automatisch kompensiert.

Kalibrieren und Justieren

Kalibrieren und Justieren

Um sicherzustellen, dass ein Refraktometer zuverlässige Messergebnisse liefert, sollte es regelmäßig überprüft werden. Eine einfache Methode ist die Überprüfung des Wasserwertes. Der Brechungsindex (nD) von destilliertem Wasser bei 20 °C (589 nm) ist exakt 1,33299. Wird dieser Wert nicht getroffen, kann mit der Tare-Funktion eine Einpunkt-Justierung durchgeführt werden und die Gerätejustierung wird mit dem aktuell gemessenen Wert abgeglichen. Für eine anschließende Kalibrierung empfehlen sich zertifizierte, rückführbare Standards, die auch wir bei jeder Inbetriebnahme, IQ/OQ/PQ oder jährlichen Wartung verwenden, um die spezifizierten Messgenauigkeiten unserer Geräte zu validieren.

Skalen

Skalen

Viele physikalische Messgrößen und Einheiten stehen in Relation zueinander und können in einander umgerechnet werden. Wir sprechen in der Messtechnik von Skalen, wenn z.B. der Brechungsindex in eine geeignete substanzspezifische Einheiten umgerechnet wird.
Unter den über 100 gebräuchlichen Skalen ist die meist verwendete die BRIX-Skala. Sie dient der Bestimmung der Zuckerkonzentration in wässrigen Lösungen und ist auf Refraktometern häufig bereits vorinstalliert. Diese Skala (1%BRIX entspricht einer 1%Saccharose/Wasser Lösung) findet zwischenzeitlich weite Anwendung,- z.B. für  die Gehaltsbestimmungen in der Chemie- oder Automobilindustrie. Sind Standardskalen nicht mehr ausreichend, hilft der Formeleditor in unseren digitalen Refraktometern. Er kann individualisierte mathematische Zusammenhänge von Konzentration und nD Wert in Umrechnungsformeln überführen.

Wie funktioniert eigentlich ein Refraktometer?

Wie bewirkt Lichtbrechung, dass wir Gegenstände beim Blick durch eine Wasseroberfläche mit einem „Knick in der Optik“ sehen?
Was hat der „Knick“ mit dem Brechungsindex und Refraktometern zu tun?
Wie messen Refraktometer Reinheit und Konzentration von Inhaltsstoffen oder den Zuckergehalt in Getränken?

Wie funktioniert ein Refraktometer?

Typische Anwendungsbereiche

In der Pharma-, chemischen, Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie bei der Herstellung von Aromen, Duftstoffen und ätherischen Ölen oder in der petrochemischen, metallverarbeitenden und Automobilindustrie werden Refraktometer in der Qualitätssicherung genutzt. Im Regelfall dient die Bestimmung des Brechungsindex zur schnellen und zuverlässigen Überprüfung der Reinheit einer Substanz. Darüber hinaus ist der Fortschritt von Reaktionen und Stoffumsätzen am Brechungsindex ablesbar.

Typische Anwendungen unserer Refraktometer

Proben und Messwerte

Mit dem richtigen Refraktometer ist es möglich eine große Probenvielfalt in einem breiten Anwendungsspektrum zu messen. Für die Auswahl des passenden Refraktometers ist es hilfreich, den benötigten Messbereich zu definieren. Informieren Sie sich gerne: Wir haben eine umfassende Übersicht von Messproben mit dem spezifischen Brechungsindex zusammengestellt.

Proben und Messwerte

Normen und Richtlinien

Refraktometer werden unter der Berücksichtigung von Normen konzipiert und genutzt. Wer Refraktometer nach normativen Vorgaben einsetzt, kann gewährleisten, dass Messungen korrekt und nach reproduzierbar ablaufenden Verfahren arbeiten. Wir haben eine Übersicht von Normen und Richtlinien erstellt, die auf Refraktometer verweisen.

Normen und Refraktometrie

Tipps zur Reinigung

Grundvoraussetzung für präzise Messergebnisse ist die exakte Reinigung des Refraktometers. Im Regelfall ist die Reinigung ganz einfach. Gute Reinigungserfolge haben wir mit den folgenden Reinigungsmitteln und Vorgehen erzielt.

Tipps zur Reinigung

Automatisierung von Messungen

Unsere DR6000-Serie bieten wir auch als DR6000-TF-Modelle mit Durchfluss-Funktion, integrierter Trocknungseinheit DS7060, Schlauchpumpe DS7070 und Autosampern AS80/AS90 für halb- oder vollautomatischen Messbetrieb an.

mehr zur Automatisierung

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