Refractometru

Determinarea continutului de zahar din sfecla si sucuri

Refractometrele sunt instrumente optice ce se folosesc pentru determinarea concentratiilor de zahăr în siropuri, sucuri, precum si a diferitelor amestecuri lichide ce constituie produse intermediare si finale în industria alimentară, sau în alte domenii.

Principiul de functionare. Măsurarea concentratiei solutiilor cu ajutorul refractometrului se bazează pe principiul refractiei totale a luminii (rază de lumină incidentă pe suprafata de separare sub un unghi limită este refractată total). Unghiul limită depinde de indicele de refractie a lichidului, relatia fiind direct proportională. Razele de lumină care trec dintr-un mediu dens într-un altul de o densitate mai mare sunt deflectate. Când se întâmplă acest lucru, se creează un unghi de incidentă pe primul mediu si unul de refractie pe cel de-al doilea mediu. Raportul dintre sinusurile celor două unghiuri dau indicele de refractie.

Concentratiile de zahăr pot fi determinate cu refractometre de masă (laborator) sau cu refractometre de mână (portabile).

Refractometrele de masă (fix) Abbe – sunt aparate de laborator cu ajutorul cărora se determină indicele de refractie (fig.1.). Aceste refractometre au un domeniu larg de măsurare pentru indicele de refractie si anume între n=1,3000 si 1,7000.

Refractometrul Abbe este prevăzut cu o scală indicând:

- fie indicele de refractie (n) cu patru zecimale;

- fie procente de masă zaharoasă (%) cu o aproximatie de 0,1 %.

Refractometrul este prevăzut cu un termometru a cărui scală este cuprinsă între 15 ±5ºC.

Fig.1. Refractometrul Abbe standard

de mare precizie (±0,0002) pentru indicele de

refractie

Refractometrul Universal Karl Zeiss, reprezentat în fig. 2., este compus dintr-un bloc al prismelor alcătuit din două prisme dreptunghice (4) identice, una de iluminare si cealaltă de măsurare între care se introduce produsul de analizat. Corpul prismelor poate fi rotit împreună cu un sector gradat, cu ajutorul unui surub (5), direct în indici de refractie.

Fig. 2. Refractometrul Universal Karl Zeiss

1,6-lunete; 2-compensator; 3,5-surub; 4-prisme dreptunghice;

S-surub; T-termometru; O-oglindă.

Materialul din care sunt construite prismele poartă numele de flint. Surubul (S) strânge cele două prisme între ele. Prismele pot fi termostate, iar temperatura la care se află prismele împreună cu proba se poate citi pe termometrul (T).

Determinarea indicelui de refractie se face la temperatură constantă cunoscută, deoarece valoarea indicelui de refractie se modifică cu temperatura.

Razele de lumină emise de sursă (un bec de 25-40 W sau lumina zilei) sunt reflectate de oglinda (O) pe prisma de iluminare si după ce suferă o serie de refractii la diferite limite de separare, pătrund în luneta aparatului (1). Ultima rază care va intra în prisma de măsurare si apoi în ocularul lunetei (1) este cea a cărei incidentă este tangentială si care va fi deci refractată după un unghi limită.

Luneta (6) este montată rigid la corpul refractometrului, iar în interiorul său este fixată scala indicilor de refractie si a concentratiilor de zahăr, care se deplasează prin rotirea surubului (5).

Privind în ocularul lunetei (1) câmpul va apărea jumătate întunecat si jumătate luminat (fig. 6). Pozitia limitei de demarcatie dintre cele două câmpuri, corespunzătoare unghiului limită, depinde de mărimea indicelui de refractie produsului de analizat.

Trecând prin prisme si lichid, razele ce vin de la sursa de lumină, sunt dispersate, fenomen ce se observă la granita celor două zone ale câmpului observabil în luneta (1) (această granită este colorată în culorile spectrului – figura 7.). Pentru înlăturarea dispersiei, în partea inferioară a lunetei se găseste compensatorul (2), care constă din trei prisme optice si care este manevrabil prin rotirea surubului (3).

Rotind tamburii (5) si (3) se ajunge la pozitia în care limita de separatie coincide cu intersectia firelor reticulare ce sunt fixate în ocular (fig. 3. c).