Was ist ein Refraktometer?

Refraktometer Funktionsweise

Als Messgerät dient ein Refraktometer zur Bestimmung des Brechungsindex von – flüssigen oder festen – transparenten Stoffen durch Refraktometrie. Dafür wird das Verhalten von Licht beim Übergang zwischen einem Prisma mit bekanntem Brechungsindex und dem Probemedium genutzt. Dabei breitet sich das Licht mit unterschiedlichen Winkeln aus. Der unbekannte Brechungsindex des Probemediums wird über die Lichtablenkung gemessen.

Wenn die allgemeine Zusammensetzung einer Flüssigkeit bekannt ist, dient ein Refraktometer zur Messung der Konzentration von darin gelösten Stoffen.

Die Messprinzipien beinhalten Durchlicht, streifenden Einfall sowie Totalreflexion. Dabei wird die Brechung Refraktion oder die Totalreflexion des Lichtes ausgenutzt.

– Beim Durchlicht-Prinzip wird ein paralleles Strahlenbündel an der Grenzfläche beider Medien gebrochen.

– Beim streifenden Einfall und bei der Totalreflexion wird der kritische Winkel eines Strahlenbündels mit verschiedenen Einfallswinkeln auf die Grenzfläche gemessen.

Ab einem bestimmten Einfallswinkel wird das Licht an der Grenzfläche nicht mehr gebrochen, sondern nur noch reflektiert. Es findet Totalreflexion des Lichts statt. Der kritische Winkel der Totalreflexion wird zur Messung des Brechungsindex genutzt.

refractometer

Was ist ein Refraktometer?

Bauformen

Bei traditionellen Refraktometern ist eine Skala als Detektor mithilfe von Sonnenlicht oder einer Glühlampe als Lichtquelle über eine Optik abzulesen. Dazu gehören Handrefraktometer und Abbe Refraktometer. Bei digitalen Refraktometern werden als Detektor CCD Sensoren eingesetzt.

Refraktometer Funktionsweise

Als Messgerät mit optischen Eigenschaften dient ein Refraktometer zur Bestimmung des Brechungsindex von – flüssigen oder festen – transparenten Stoffen durch Refraktometrie. Dafür wird das Verhalten von Licht beim Übergang zwischen einem Prisma mit bekanntem Brechungsindex und dem Probemedium genutzt. Dabei breitet sich das Licht mit unterschiedlichen Winkeln aus. Der unbekannte Brechungsindex des Probemediums wird über die Lichtablenkung gemessen. Dabei wird die Brechung Refraktion oder die Totalreflexion des Lichtes ausgenutzt.

Vor allem wird das Messgerät für die Bestimmung der Konzentrationen in einem Trägermedium eingesetzt. Wenn die allgemeine Zusammensetzung einer Flüssigkeit bekannt ist, dient ein Refraktometer zur Messung der Konzentration von darin gelösten Stoffen.

Die Bestimmung des Zuckergehalts in wässrigen Lösungen gehört zu einer der häufig ausgeführten refraktometrischen Messungen.

Verschiedene Skalen für den Zuckergehalt

Grad Brix

Grad Brix ist die Maßeinheit für die Zuckerkonzentration einer wässrigen Lösung. Eine Angabe in Grad Brix bedeutet: Die Dichte der gemessenen Flüssigkeit entspricht der Dichte einer Lösung von Saccharose in Wasser, die so viele Gramm Saccharose pro 100 Gramm Lösung enthält. Beispielsweise hat eine Flüssigkeit 10 Grad Brix, wenn ihre Dichte der einer Lösung von 10 Gramm Saccharose in 100 Gramm Saccharose-Wasser-Lösung entspricht.

Grad Plato, Oechsle, KMW

Je nach Weinbauland oder Anforderung werden unterschiedliche Maßeinheiten benötigt. Während Grad Oechsle (°Oe) die am häufigsten verwendete Maßeinheit in Deutschland ist, wird KMW (Klosterneuburger Mostwaage) vor allem in Österreich verwendet.

honey refractometer

Automatische Temperaturkompensation (ATC)

Die Temperatur hat einen sehr großen Einfluss auf den Brechungsindex. Die Genauigkeit des gemessenen Werts ist deshalb abhängig von der Messtemperatur. Bei ansteigender Temperatur z. B. erwärmt sich die Probeflüssigkeit. Das Volumen der Flüssigkeit vergrößert sich, wobei deren Gewicht konstant bleibt. Dadurch breitet sich das Licht mit erhöhter Geschwindigkeit in der Flüssigkeit aus, was zu einem niedrigeren Brechungsindex bzw. einem verfälschten Ergebnis führt. Für eine genaue Messung des Brechungsindex muss deshalb die Refraktometer Temperatur des Prismas und der Probe mit geregelt werden.

Da der Brechungsindex von der Messtemperatur abhängig ist, sollte die Temperatur beim Messen mit traditionellen Refraktometern wie Abbe Refraktometer immer um 20 Grad bleiben, um genaue Messergebnisse zu gewährleisten. Bei Temperaturen über oder unter 20 Grad muss der gemessene Wert dann korrigiert werden.

Mit automatischer Temperaturkompensation können FJD Refraktometer Messungen ohne Einfluss von der Umgebungs- und der Refraktometer Temperatur durchführen. Die Temperaturunterschiede werden also automatisch kompensiert. Dadurch wird der Messwert nicht verfälscht. Normalerweise kann FJD Refraktometer im Temperaturbereich von 5-45 °C gut funktionieren.

glycol refractometer

Refraktometer Funktionsweise

Refraktometer kalibrieren / Refraktometer justieren

Vor der Messung sollte man das Refraktometer kalibrieren, um eine Verfälschung der Messwerte zu verhindern. Auch bei großen Abweichungen muss man das Refraktometer justieren.

1. Reinigen Sie das Gerät und trocknen Sie die Probenmulde ab. Drücken Sie dann die Taste, um es in einem skalenfreien Zustand einzuschalten.

2. Geben Sie ein paar Tropfen destilliertes Wasser in die Probenmulde. Bitte stellen Sie fest, dass die Probe das Prisma bedeckt. Verwenden Sie immer destilliertes Wasser zur Kalibrierung.

3. Drücken Sie zuerst kurz und dann lange auf die Taste, bis auf dem Bildschirm „Zeroing“ angezeigt wird. Damit wird hingewiesen, dass sich das Gerät in einem Kalibrierungszustand befindet.

4. Warten Sie einen Moment. Wenn auf dem Bildschirm „Complete“ angezeigt wird und der Brixwert 0, 00 % beträgt, ist die Kalibrierung abgeschlossen.

5. Entfernen Sie die Reste aus der Probenmulde. Dann können Sie mit der Messung anfangen.

Refraktometer ablesen

Ein digitales Refraktometer ablesen

Das digitale Refraktometer zeigt innerhalb von nur 2 Sekunden den gemessenen Wert an. Die FJD Refraktometer mit optischen Eigenschaften verfügen über eine automatische Temperaturkompensation ATC, um die Messung ohne Einfluss der Temperatur durchzuführen. Auf Knopfdruck ist der gemessene Wert auf dem Display abzulesen.

Ein analoges Refraktometer ablesen

Bei traditionellen Refraktometern ist der gemessene Wert an der Grenzlinie zwischen der Hell Dunkelfläche abzulesen. Bei größeren Temperaturschwankungen wird der Kontrast zwischen der Hell Dunkelfläche dann immer geringer, was Schwierigkeiten fürs Ablesen bereitet und zur Ungenauigkeit führt.

Hinweise

1. Vor und nach der Messung sollten Sie die Probenmulde sorgfältig reinigen und trocknen.

2. Die Temperatur der Flüssigkeit muss mit der Raumtemperatur übereinstimmen. Für genaue Messergebnisse sollte die Messtemperatur innerhalb von 5℃-45℃ liegen.

3. Die Probe sollte das Prisma bedecken. Verwenden Sie dabei immer die im Lieferumfang enthaltene Pipette.

4. Bei großen Abweichungen müssen Sie das Refraktometer justieren.

5. Zum Aufladen sollte das Gerät immer trocken bleiben.

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Verschiedene Refraktometers bieten

FJD Refraktometer für den TDS-Wert von Kaffee

Mit dem TDS-Wert wird der Geschmack und die Qualität von Kaffee ständig kontrolliert und daher gewährleistet.

Vor der Messung vom TDS-Wert sollten Sie das Refraktometer kalibrieren. Reinigen Sie zunächst das Refraktometer gründlich mit dem mitgelieferten Reinigungstuch. Bitte beachten Sie dabei, die Probenmulde nicht zu zerkratzen. Füllen Sie ein paar Tropfen von destilliertem Wasser in die Probenmulde. Drücken Sie zuerst kurz und dann wieder lange auf die blaue Taste. Wenn auf dem Bildschirm „0,00 %“ erscheint, ist die Kalibrierung abgeschlossen.

Lassen Sie den Kaffee auf Raumtemperatur abkühlen. Entnehmen Sie dann mit der mitgelieferten Pipette eine kleine Probe. Geben Sie diese in die Probenmulde. Drücken Sie die blaue Taste. Auf Knopfdruck wird der Wert von der Kaffeekonzentration innerhalb von 2 Sekunden angezeigt.

Hinweis: Nach der Messung sind FJD Refraktometer Air/Pro/Ultimate mit sauberem Wasser zu reinigen. Vorher sollten Sie die Rückstände mit einem Papiertuch entnehmen. Wenn keine Rückstände mehr in der Probenmulde zu sehen sind und das Prisma reflektiert, ist die Reinigungsarbeit erledigt.

FJD Refraktometer für Salzgehaltsbestimmung

Das Licht wird von gelösten Stoffen in jeglicher Flüssigkeit abgelenkt. Je mehr gelöste Feststoffe in der Flüssigkeit vorhanden sind, desto größer ist der Brechungsindex. Nach dem Prinzip kann FJD Refraktometer z. B. die Salinität von Meerwasser im Aquarium messen und den Wassergehalt sowie den Gehalt an gelösten Stoffen (Natriumchlorid) in Grad Brix bestimmen.

Die Salinität bezieht sich auf den Salzgehalt eines Gewässers bzw. Wassers. Die Aufrechterhaltung der richtigen Salinität von Meerwasser im Aquarium trägt zu einer gesunden ökologischen Beziehung bei. Daher sollte der Salzgehalt im Aquarium richtig überwacht und kontrolliert. Dabei ist der Salzgehalt entweder in ppm oder anhand des spezifischen Gewichts zu messen. Um das Aquarium gesund zu halten, sollte der Salzgehalt bei 1,023-1,028 (spezifisches Gewicht) oder 34-36 (ppt) liegen.

Nach der Reinigung der Probenmulde entnehmen Sie mit einer Pipette die Wasserproben vom Aquarium. Geben Sie dann ein paar Tropfen in die Probenmulde, bitte beachten Sie dabei, dass keine Luftblasen in der Probe vorhanden sind. Das Refraktometer zeigt auf Knopfdruck den Salzgehalt der Wasserprobe.

Honig Refraktometer bieten

Honig wird von Bienen gewonnen, die Nektar von Blumen sammeln und die darin enthaltene Saccharose mit Hilfe eines von ihnen produzierten Enzyms in Glukose umwandeln. Der Honig enthält mehr als 181 verschiedene Stoffe, darunter Kohlenhydrate, Mineralien und Wasser. Wasser macht 14-20 % des Honigs aus. Der Wassergehalt von Honig kann über die Konsistenz und die Haltbarkeit entscheiden. Über 18 % Wassergehalt besteht dann das Risiko, dass der Honig bei weiterer Lagerung in Gärung übergeht. Mit einem Refraktometer lässt sich der Wassergehalt von Honig einfach überwachen und kontrollieren. Dadurch wird die Qualität des Honigs gewährleistet.

Bei erhöhter Temperatur ändert sich auch der Brechungsindex. Damit wird der gemessene Wassergehalt des Honigs stark von der Umgebungstemperatur beeinflusst. FJD Refraktometer besitzen eine automatische Temperaturkompensation (ATC). Die Messtemperatur wird daher automatisch kompensiert. Um zu prüfen, ob die automatische Temperaturkompensation funktioniert, kann man Messungen bei verschiedenen Temperaturen durchführen. Dafür sollten den zu messenden Honig und das Refraktometer 24 Stunden bei entsprechenden Temperaturen gelagert werden.

Ist die Kalibrierung erfolgreich abgeschlossen, können Sie unmittelbar mit dem Refraktometer Wassergehalt Honig messen: Streichen Sie ein wenig flüssigen Honig auf das Prisma und drücken Sie dann die Messtaste. In nur 2 Sekunden ist der gemessene Wert abzulesen. Dieser entspricht dem Wassergehalt des Honigs in Prozent. Nach der Messung sollten Sie das Refraktometer sorgfältig reinigen und trocknen.

honey refractometer

FJD Refraktometer bieten genaue Messergebnisse innerhalb von 2s

FJD Refraktometers bieten mit nur ein paar Tropfen Proben genaue Messergebnisse auf Knopfdruck. Wir verwenden einen fortschrittlichen Algorithmus, einen intelligenten lichtempfindlichen Chip und einen CCD-Sensor. Damit berechnet das Gerät den Brechungsindex der Flüssigkeit und ermittelt den Brix oder die Konzentration innerhalb von 2 Sekunden. Der Messfehler liegt innerhalb von 0,1 %. Es ist viel einfacher und schneller zu bedienen als traditionelle Handrefraktometer. Das kompakte digitale Handrefraktometer von FJD zeichnet sich durch intelligente Messungen, hohe Genauigkeit sowie schnelle Reaktion aus.

Dank der automatischen Temperaturkompensation (ATC) werden die gemessenen Werte nicht von der Umgebungstemperatur beeinflusst und brauchen daher nicht mehr korrigiert werden. Von Refraktometern mit ATC ist wesentlich mehr Genauigkeit zu erwarten. Anders als bei analogen Refraktometern sind die Messergebnisse digitaler Bestimmung auch unabhängig von der Interpretation des Anwenders. Dadurch werden verlässliche Messungen ermöglicht.

honey refractometer

Was ist ein Refraktometer?

Wozu dient ein Refraktometer?

Das Messgerät dient zur Bestimmung des Brechungsindex flüssiger oder fester Stoffen. Vor allem wird es für die Bestimmung der Konzentrationen in einem Trägermedium eingesetzt, wie zum Beispiel die Bestimmung des Zuckergehalts in wässrigen Lösungen. Vor allem bei der Ernte von Wein, Zuckerrüben und auch Äpfeln wird auf diese Weise der Zuckergehalt der Pflanzen bestimmt. Auf diese Weise können beispielsweise Winzer bei der Ernte von Wein den Reifegrad von Trauben bestimmen. Ebenso kann es den Imkern bei der Messung des Wassergehalts von Honig helfen.

Aufgrund der Messung des Brechungsindex flüssiger oder fester Stoffen spielt das Gerät bei der Qualitätskontrolle eine wichtige Rolle. Ein solches Gerät ist für den reibungslosen Ablauf technologischer Prozesse ausgesprochen bedeutend.
Mit Refraktometern können anhand des Winkels der Lichtbrechung die Eigenschaften von Flüssigkeiten bestimmt werden.

Auf dem Refraktometer sind die Eigenschaften von Flüssigkeiten direkt abzulesen. Mit dem gemessenen Wert wird einfach und schnell interpretiert.

Auch in der Chemie- und der Autoindustrie gewährleistet das Refraktometer den reibungslosen Ablauf technologischer Prozesse. Dabei wird die Qualität von Kfz-Betriebsflüssigkeiten, Kühlschmierstoff, Frostschutzmittel usw. durch Messung überprüft sowie kontrolliert.

Die Bestimmung des Zuckergehalts in wässrigen Lösungen oder der Salinität von Meerwasser gehört zur häufig ausgeführten refraktometrischen Messung.

Der Brechungsindex

Der Brechungsindex ist eine optische Materialeigenschaft und beschreibt das Verhältnis der Wellenlänge bzw. der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum zu der in einem Medium. Die auf die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum bezogene Geschwindigkeit in einem Medium nennt man absolute Brechzahl. Die absolute Brechzahl flüssiger oder fester Materialien liegt i.a. zwischen 1 und 2. Die Wellenlänge von der Natrium D Linie bei 589 nm gilt als die Standardwellenlänge bei Refraktometern. Je größer der Brechungsindex eines Mediums, desto geringer ist die Lichtgeschwindigkeit.

Die Brechungszahl ist von der Wellenlänge des verwendeten Lichts und von der Temperatur abhängig. Neben der Natrium D Linie bei 589 nm werden noch verschiedene Linien des Wasserstoffs zur refraktometrischen Messung verwendet.

refractometer

Wie man Dichte mithilfe eines Aräometers einer Senkwaage bestimmt

Ein Aräometer (bekannt auch als „Senkwaage“ oder „Spindel“) ist ein Messgerät zur Bestimmung der Dichte oder des spezifischen Gewichts von Flüssigkeiten. Nach der Schwebemethode kann die Dichte mithilfe eines Aräometers einer Senkwaage bestimmt werden: Wenn das Aräometer in eine Flüssigkeit eingetaucht wird, schwimmt es. Dann kann man die Dichte an der Skala direkt ablesen. Auf diese Weise können anhand der gemessenen Dichte der Alkoholgehalt bestimmt werden.

FJD Refraktometer für das Heimbrauen

Mittlerweile stehen den Hobbybrauern verschiedene Messgeräte sowie verschiedene Skalen zur Verfügung, um den Alkoholgehalt zu bestimmen und dadurch den Gärverlauf zu beobachten. Neben der klassischen Bierspindel gilt unter anderem das Handrefraktometer. Dessen Vorteile liegen vor allem bei der deutlich verkürzten Messzeit und bei der hohen Genauigkeit mit geringem Probevolumen.

Vor einer Messung sollte die Probenmulde mit destilliertem Wasser gereinigt werden. Zusammen mit der Kalibrierung dient dies dazu, dass die Messwerte nicht verfälscht werden. Die automatische Temperaturkompensation ATC ermöglicht eine Messung ohne Einfluss der Raumtemperatur. Falls die Proben während der Gärung entnommen werden, müssen sie längere Zeit stehen gelassen werden, bis ein Großteil der darin enthaltenen Hefe sedimentiert ist. Zur Entfernung von CO 2 kann die Probe mehrmals geschüttelt werden. Heiße Würze könnte zur Konzentrationsänderung führen und sollte deshalb nicht direkt auf das Prisma gegeben werden.

Für die eigentliche Messung sind mit einer Pipette einige Tropfen der Probe in die Probenmulde zu geben, bis die Oberfläche des Prismas bedeckt ist. Der Messwert ist auf Knopfdruck in der Anzeige abzulesen.

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