Bywa, iż mierząc tę samą próbkę refraktometr za każdym razem wskazuje nieco inny wynik. Jest to dość irytujące, zwłaszcza gdy pomiary są wykonywane pod presją czasu. Ofiarą naszej frustracji zazwyczaj pada urządzenie pomiarowe, tymczasem przyczyną może być próbka, która jest optycznie niestabilna. Źródeł niestabilności może być wiele, począwszy od jej naturalnego charakteru (np. emulsje) poprzez drobne zawiesiny (np. sedymentujące osady), wydzielający się gaz (np. napoje nasycone dwutlenkiem węgla) a skończywszy na parowaniu czy braku stabilności temperaturowej. Czy pomiar takiej próbki będzie zatem możliwy?

1. Niestabilność temperaturowa refrakcji

Jest to chyba najczęstszy przypadek. Współczynnik refrakcji silnie zależy od temperatury i jej zmiany bezpośrednio rzutują na wynik. Właśnie z tego powodu refraktometry cyfrowe PAL, czy PR-alpha wyposażone są w system automatycznej kompensacji temperatury. Działa on doskonale pod warunkiem, iż temperatura zmierzona przez czujnik odpowiada temperaturze próbki nałożonej na pryzmat. Gdzie więc leży problem? Po prostu w temodynamice. Nawet w dobrych refraktometrach czujnik mierzy temperaturę górnej części pryzmatu, zatem po nałożeniu próbki o temperaturze znacząco różnej od temperatury w której przebywał refraktometr, konieczne jest kilkanaście sekund na wyrównanie się temperatur. Dopóki to nie nastąpi, wynik może "płynąć". Zmiany nie będą duże, lecz z uwagi na wysoką precyzję pomiarów (mierzymy dziesiąte, a czasami setne części procenta) zostaną przez refraktometr zarejestrowane.

Rozwiązanie:

• po nałożeniu próbki odczekać aż do ustabilizowania się temperatur, dla zdecydowanej większości próbek bezpiecznym marginesem jest 30sek
• unikać nakładania dużych ilości próbki; większa masa to dłuższy czas na wyrównanie temperatur
• stosować adapter stabilizujący MAGIC MET do refraktometrów PAL; ten mały gadżet nie tylko błyskawicznie schładza próbkę, lecz również eliminuje parowanie i pomaga ustabilizować próbki niejednorodne (o czym niżej)
• jeżli tylko mamy na to fundusze, wybieramy refraktometry z układem Peltiera, pozwalającym na stabilizację temperaturową próbki (np. refraktometry RX); gniazdo i próbka są w takich refraktometrach rozgrzewane lub schładzane aż do osiągnięcia zadanej temperatury i dopiero wtedy automatycznie wykonywany jest pomiar

 W naszym katalogu: Adapter stabilizujący MAGIC
W naszym katalogu: Refraktometr RX-5000i z modułem Peltiera

2. Niestabilność refrakcji związana z niejednorodnością

By uzyskać powtarzalny wynik pomiarów refraktometrycznych, próbka musi być w całej swej objętości jednorodna (homogeniczna). U podstaw leżą procedury GLP (Good Laboratory Practice) i wiedza o pracy laboratoryjnej. Sztuką samą w sobie jest też umiejętność pobierania próbek uwzględniająca ich uśrednienie oraz podstawy statystyki. Nie uciekniemy od tego. Jeżeli chcemy poważnie podchodzić do pomiarów i wymagać od nich wiarygodności, musimy poznać podstawy metrologii.

Ludzie mają tendencję do akceptowania pierwszego pomiaru jeśli spełnia on ich oczekiwania lub powtarzania ich tak długo aż wreszcie któryś te oczekiwania spełni. Nie ma to oczywiscie żadnego uzasadnienia. Sprawny refraktometr mierzy stan rzeczywisty, zatem wszystkie pomiary są tak samo istotne.

Do poboru prób ze zbiorników o większych objętościach należy używać profesjonalnych próbników. Pozwalają one na pozyskanie próby reprezentatywnej. Jeżeli nie mamy takiej możliwości, pobieramy punktowe próby z różnych części zbiornika i mieszamy je przed ostatecznym nałożeniem na pryzmat refraktometru.

Rozwiązanie:

• przed pomiarem dokonujemy homogenizacji próbki: w zależności od jej konsystencji, wystarczające może okazać się staranne wymieszanie; niezależnie od wybranej metody nie można dopuścić do napowietrzenia próbki!
• jeżeli próbka jest nasycona wydzielającym się gazem, przed nałożeniem na pryzmat refraktometru należy ją odgazować; brzmi groźnie, ale sprowadza się to do intensywnego wstrząsania i odstawienia na kilka minut
• wykonujemy kilka pomiarów (im więcej tym lepiej) i opieramy się na wartości uśrednionej, ew. odrzucając pomiary skrajne (ten o najwyższej i ten o najniższej wartości); pod pojęciem "wykonanie kilku pomiarów" nie mam na myśli naciskania przycisku START lecz każdorazowe nałożenie próbki i jej pomiar

3. Niestabilność związana z charakterem próbki

Rzecz najtrudniejsza do zaakceptowania, gdyż wymaga zrozumienia przemian, jakie mogą zachodzić w samej próbce pod wpływem zmieniającej się temperatury i czasu. Refraktometr, mierząc współczynnik załamania światła, rejestruje zmiany, które najczęściej przez użytkownika są niedostrzegane. Klasycznym przykładem są emulsje olejowe, które, jako mieszaniny niestabilne, mają tendencję do rozwarstwiania się. Niektóre składniki mieszanin mogą wykazywać właściwości hydrfilowe powodując zwilżanie powierzchni stałych, tak więc siłą rzeczy na pryzmacie ich koncentracja będzie większa niż w innych warstwach próbki. Z koleji próbki zawierające zawiesiny będą powodowały ich odkładanie się na pryzmacie, dając wynik zmieniający się w czasie.

Rozwiązanie:

• filtracja próbki celem oddzielenia zawiesin
• ścisły reżim czasowy i jego utrzymywanie podczas wszystkich pomiarów; może to byc trudne, jeżeli próbka jest jednocześnie gorąca i musimy dać jej czas na ostygnięcie
• stosowanie refraktometrów z termostatyzowanym gniazdem pomiarowym
• stosowanie adapterów stabilizujących MAGIC MET

4. Niestabilność związana z przemianami fizykochemicznymi

Następny dylemat: mierząc świerzą próbkę (podczas produkcji) otrzymujemy wynik inny niż w trakcie pomiaru tego samego produktu pobranego z magazynu. Znów mamy do czynienia z efektem szybszych lub wolniejszych przemian chemicznych w wydawałoby się gotowym i hermetycznie zamkniętym produkcie.

Kasyczną przemianą jest inwersja sacharozy, w której każda rozpuszczona w wodzie molekuła sacharozy dzieli się na molekułę glukozy i fruktozy, absorbując "przy okazji" jedną cząsteczkę wody. Efekt? Znaczy wzrost stężenia z upływem czasu. Stąd nawet nazwy technologiczne "Brix-fresh" oraz "Brix-inverted".

Rozwiązanie:

• ścisły reżim czasowy i jego utrzymywanie podczas wszystkich pomiarów
• przeprowadzenie systematycznej analizy zmian refrakcji w czasie, charakterystycznych dla danego produktu i uwzględnianie ich przy kontroli jakości

Co jeszcze?

Niestety, nic nie zastąpi wiedzy oraz staranności. Szybkość i łatwość wykonywania pomiarów refraktometrycznych powodują, że łatwo można zapomnieć o podstawowych zasadach pracy laboratoryjnej. Utrzymanie pryzmatu i niszy pomiarowej w czystości jest absolutnie niezbędne. Musimy pamiętać, że na pryzmat nakładamy klika kropel próbki, zatem ew. pozostałości z poprzednich pomiarów, rozpuszczając się w tak małej objętości spowodują zauważalne zmiany stężenia. To samo dotyczy bardzo dokładnego usunięcia wody po kalibracji.

W naturze nic nie jest proste, często w/w czynniki nakładają się na siebie i trudno jest wskazać ten przeważający. Jeżeli mamy wątpliwości, warto przygotować sobie bardzo dobrze wymieszany roztwór cukru, odstawić na 24 godz. w temperaturze otoczenia (w której znajduje się również refraktometr) i sprawdzić urządzenie wykonując klika pomiarów. Ale uwaga, jeżeli roztwór będzie świeży, zauważmy efekt inwersji (opisany wyżej).

Na koniec wypada nadmienić, że wymienione tu metody dotyczą głównie refraktometrów cyfrowych PAL. Refraktometry lunetkowe oraz refraktometry Abbego rządzą się już nieco innymi prawami, ale o tym może napiszę w następnej części.

Udanych pomiarów !

Chcesz wiedzieć więcej?

Przejrzyj nasz katalog online lub przeglądając pobierz go w formie PDF.
Katalog możesz również przeglądać jako aplikację na telefonie android  lub zamówić w formie drukowanej z bezpłatną dostawą.

Informacje techniczne i handlowe:
Conbest Sp. z o.o.
30-733 Kraków
ul. Obrońców Modlina 16
tel: 12 261 95 00
wyślij wiadomość