Grundlagen
Was ist Refraktometrie?
Anwendung optischer Prinzipien zur Analyse von Substanzen
Die Refraktometrie ist ein quantitatives, zerstörungsfreies Messverfahren, das auf optischen Prinzipien beruht, die in der Natur zu finden sind: Wenn beispielsweise Licht durch Wasser fällt, wird der Lichtstrahl reflektiert – und Objekte unter Wasser scheinen andere Proportionen zu haben als die über Wasser beobachteten. Dieses Phänomen wird als Reflexion und Brechung bezeichnet.
Brechung und Reflexion von Licht treten auf, wenn Licht auf die Grenzfläche eines Mediums mit unterschiedlichem Brechungsindex trifft. Daher ist die Refraktometrie im Allgemeinen die Messung des Brechungsindexes und seine Interpretation unter verschiedenen Ausgangsbedingungen. Refraktometrische Messungen können in Laboratorien oder in-line, d.h. während eines Produktionsprozesses von flüssigen Substanzen jeglicher Art, durchgeführt werden.
Die Untersuchung und Qualitätskontrolle von Ölen, Fetten, Zucker und zuckerhaltigen Substanzen sind die traditionellen Hauptbereiche der refraktometrischen Messung. Aber auch Limonade, Bier und alkoholische Getränke gehören zu den Stoffen, die typischerweise mit einem Sensor analysiert werden.
Die meisten flüssigen und lichtdurchlässigen festen Proben werden mit der Refraktometrie gemessen. Um mehr über unsere Messskalen für Refraktometer zu erfahren, klicken Sie hier.
Die Refraktometrie ist somit ein Mittel zur Kontrolle der Qualität von Substanzen.
Der Brechungsindex ist ein spezifischer Wert für ein Material. Er hängt von der Temperatur und der Wellenlänge (λ = Farbe) des Lichts ab. Mit einem Refraktometer kann daher die Konzentration eines Stoffes bestimmt werden, wenn die Temperatur und die Wellenlänge bekannt sind. Es ist auch möglich, dass verschiedene Stoffe bei unterschiedlichen Konzentrationen den gleichen Brechungsindex haben. Eine eindeutige Bestimmung von flüssigen Stoffen kann daher nur bei binären Gemischen (Gemische, die aus zwei Verbindungen bestehen) gelingen.
In der Praxis bestimmt der Brechungsindex das Mischungsverhältnis auch von Mehrkomponentenlösungen recht genau und einfach, da meist nur die Konzentration einer der Komponenten bestimmt werden muss. Es handelt sich also um eine quantitative Messung. Bei bekannten Verbindungen kann auch die Qualität bestimmt werden. Bei z.B. Olivenöl oder Orangensaft entspricht der Messwert innerhalb eines bestimmten Bereichs einer bestimmten Qualität.
Bei vielen Zweistofflösungen gibt es einen eindeutigen Zusammenhang zwischen dem Brechungsindex und der Zusammensetzung. Das bekannteste Beispiel für ein solches Gemisch ist eine Lösung von Saccharose in Wasser, die gründlich untersucht wurde. Der Brechungsindex eines Refraktometers kann so skaliert werden, dass der Wert direkt die Trockensubstanz in % RTS angibt. Für Saccharose wird diese Einheit auch Brix genannt (Abkürzung Brix).
Auch die Dichte von Proben kann refraktometrisch bestimmt werden. In der Regel entsprechen Dichte und Trockensubstanz bei optischen Messungen einander.
Refraktometer rechnen die gemessenen Brechungsindizes in Konzentration oder Dichte um.
