Oggigiorno, grazie al progresso tecnologico al quale stiamo assistendo ormai da molti anni, in ambito scientifico e industriale vengono spesso impiegati strumenti come il rifrattometro caratterizzati dall’altissima precisione ed efficacia, che consentono ai tecnici specializzati di misurare grandezze fisiche o chimiche di alcune sostanze o soluzioni.

Questo è proprio il caso del cosiddetto rifrattometro, uno strumento utilizzato per la misurazione della concentrazione di una soluzione, che si basa sul suo indice di rifrazione per riuscire ad ottenere un risultato attendibile.

Le applicazioni e gli usi del rifrattometro, come vedremo anche più avanti, sono molteplici, ma nella stragrande maggioranza dei casi i target di riferimento sono grandezze come la densità di una soluzione di zucchero, l’indice di rifrazione dell’olio o la concentrazione salina presente in alcune membrane biologiche.

Ma qual è il funzionamento che si cela dietro questo strumento molto particolare?

Quali sono le scale di lettura che consentono ai tecnici di impiegarlo in modo corretto e che dire degli usi in ambito industriale?

Analizziamo ciò ed altro in questa interessante guida!

Rifrattometro: il funzionamento di base

Innanzitutto, è opportuno spiegare il funzionamento di base che permette al rifrattometro di svolgere la sua mansione nel modo corretto.

Tale strumento misura sostanzialmente la quantità di luce che è deviata non appena passa attraverso una soluzione.

Secondo alcuni principi chimico-fisici, i raggi luminosi che entrano in una soluzione sono rifratti in base alla concentrazione della sostanza disciolta in essa, ossia cambiano improvvisamente traiettoria, talvolta anche in modo diametralmente opposto rispetto a quanto si potesse mai preventivare.

È proprio grazie a questo fenomeno fisico che il rifrattometro è in grado di assolvere alla sua funzione: esso, mediante l’impiego di una lente, concentra la luce in un punto preciso della soluzione mentre, nel contempo, un sensore misura l’angolo di deviazione dei raggi luminosi rifratti.

Una volta ricevuti ed elaborati i dati, il sensore li trasmette al rifrattometro stesso, il quale calcola immediatamente l’indice di rifrazione e la concentrazione della soluzione, visualizzandoli molto spesso tramite un display digitale.

Negli strumenti più tecnologicamente avanzati, l’utente che utilizza il rifrattometro potrebbe anche impostare la lunghezza d’onda dei raggi luminosi per riuscire ad ottenere delle letture ancora più accurate, specialmente quando la soluzione studiata possiede un indice di rifrazione ben preciso.

Rifrattometro: le unità di misura

Una volta chiarito il funzionamento di base di un moderno rifrattometro, è naturale chiedersi in che modo questo strumento riesca ad interpretare i dati da trasmettere all’utente che se ne serve.

A questo proposito, tutti i rifrattometri impiegano due unità di misura fondamentali per misurare le concentrazioni delle soluzioni e il loro indice di rifrazione: la prima è il Refractive Index, più conosciuto come nD, unità di misura che determina il comportamento della luce non appena attraversa un liquido o un solido.

Tale grandezza è fondamentale perché consente di calcolare anche la concentrazione della soluzione stessa, la quale verrà espressa in Brix, seconda unità di misura impiegata per le concentrazioni di sostanze prettamente liquide e, nella maggior parte dei casi, a base di zucchero.

Nell’uso moderno dei rifrattometri, il grado di Brix è utilizzato per misurare la concentrazione di zucchero in sostanze quali il miele, il mosto o il succo d’uva, ma anche nel latte, nei succhi di frutta, nelle bevande gassate o nella birra.

Non a caso, infatti, quando ci si serve di tale strumento per misurare la densità e la concentrazione di zucchero contenuto nel miele, il rifrattometro prende il nome di mielometro, strumento molto preciso che viene impiegato nelle produzioni industriali di tale prodotto alimentare.

I rifrattometri della serie AM, ad esempio, possiedono delle caratteristiche specifiche che li rendono dei validissimi strumenti per molteplici usi, come la vinificazione, la misura del grado zuccherino dell’uva, del mosto o di alcuni frutti, nonché la rilevazione della concentrazione di glucosio nelle marmellate, negli sciroppi o nei gelati.

Come utilizzare un rifrattometro ottico

I rifrattometri ottici, nonostante la loro complessità legata al funzionamento di base, sono strumenti molto facili da utilizzare; basta semplicemente apporre un piccolo quantitativo di soluzione sul prisma contenuto al loro interno prima di puntarli verso la fonte di luce.

Dopodiché, mediante l’oculare sovrastante, si può osservare e leggere il risultato riportato sulla scala di riferimento.

I rifrattometri ottici della serie AM, ad esempio, sono altresì in grado di compensare automaticamente la temperatura tramite un meccanismo interno che corregge la deviazione della luce e l’indice di rifrazione della soluzione provocata dalla temperatura.

Ad ogni modo, per utilizzare al meglio lo strumento, è necessario prima di tutto tararlo correttamente, onde evitare di ottenere misurazioni non attendibili o non in linea con la precisione che caratterizza il rifrattometro.

I vantaggi e gli usi dei rifrattometri

A fronte di quanto detto finora riguardo al rifrattometro, in ambito industriale tale strumento è utilizzato su larga scala, dato che permette di ottenere misurazioni altamente precise.

Ad esempio, gran parte dei rifrattometri sono impiegati nel controllo qualità, ovvero per la misurazione della concentrazioni di soluzioni coinvolte nei processi industriali, in modo tale da garantire che i prodotti siano conformi agli standard di qualità che ci si aspetta, dato che conviene vendere nel totale rispetto delle normative vigenti.

Non solo, il rifrattometro è anche adoperato nel settore agricolo per rilevare le concentrazioni di soluzioni nutritive per le piante, con l’obiettivo di ottimizzare la crescita e, di conseguenza, la qualità del raccolto.

Oltre a tutto ciò, anche moltissimi laboratori si servono del rifrattometro per misurare le concentrazioni di biomolecole di cruciale importanza per la fisiologia dell’organismo umano, come le proteine, gli enzimi o gli ioni disciolti in soluzioni biologiche.

Infine, il rifrattometro è largamente usato anche in medicina per rilevare le concentrazioni di soluzioni saline naturalmente presenti in membrane biologiche, come quelle oculari od otologiche.

Insomma, strumenti di misura come il rifrattometro continuano ad essere dei valori aggiunti in moltissimi settori industriali.

Capire bene il funzionamento di base e le modalità per utilizzarli al meglio permette di ottimizzare i processi di produzione, condurre ricerche e monitorare la qualità dei prodotti, step cruciali verso il successo!