Refraktometrie

Qualitätssicherung durch die Ermittlung des Brechungsindex flüssiger oder fester Substanzen

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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Skalen

Viele physikalische Messgrößen stehen in Relation zueinander. Sind diese Abhängigkeiten bekannt, muss lediglich eine Größe gemessen werden, von der aus dann alle anderen berechnet werden können. Ist der Brechungsindex bekannt lassen sich häufig auch Konzentration, Dichte oder Viskosität ableiten und automatisch auf dem Refraktometer anzeigen. Unter den über 100 gebräuchlichen Skalen ist die am meist verwendete die BRIX-Skala. Sie dient zur Bestimmung der Zuckerkonzentration in wässrigen Lösungen und ist auf digitalen Refraktometern häufig bereits vorinstalliert. Sind Standardskalen nicht mehr ausreichend, hilft der Formeleditor, mit dem ganz individualisierte mathematische Umrechnungsformeln erstellt werden können.

Wie funktioniert eigentlich ein Refraktometer?

Licht bewegt sich in Materialien unterschiedlicher Dichte unterschiedIich schnell. Im Vakuum immerhin mit 299 792 458 m/s, in Wasser hingegen „nur“ mit 225 000 000 m/s. Trifft der Strahl eines Lichts definierter Wellenlänge in einem festgelegten Winkel auf eine Grenzfläche zwischen zwei unterschiedlichen Materialien, so verändert sich der Winkel des Strahls in Abhängigkeit der Brechzahl der Medien zueinander.

Wie funktioniert ein Refraktometer?
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Refraktometer Anwendungen

Refraktometer ermitteln den Brechungsindex flüssiger oder fester Substanzen, aus dem sich deren Identität und Qualität sowie die Konzentration in binären oder quasibinären Mischungen ableiten lassen. Auch der Fortschritt von Reaktionen und Stoffumsätzen ist am Brechungsindex ablesbar. Refraktometer werden bei einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt: von der Bestimmung der Reinheit ...

Typische Anwendungen unserer Refraktometer
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Automatisierung mit Refraktometern

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
Refraktometer DR6300-TF für vollautomatische Probenzufuhr

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