Corrección y control de la temperatura del refractómetro
Peter Marriott - Gerente de Producto de Refractómetro
La investigación analítica de Rudolph
También ver el video: Refractómetro, corrección y control de la temperatura con un Rudolph J457
Vamos a ver los efectos del cambio de temperatura en la medición del índice de refracción y si la corrección de la temperatura puede compensar las variaciones de temperatura o si se requiere un control real de la temperatura para obtener resultados precisos.
Para realizar esta prueba utilizaremos un Refractómetro de Laboratorio Digital Rudolph J457. El J457 está equipado con un Refractómetro de Corrección de Temperatura a bordo y un control electrónico completo de la temperatura de la muestra. Muchos refractómetros modernos tienen capacidades de corrección de temperatura a bordo, que son una escala matemática incorporada que está diseñada para compensar las diferentes temperaturas de medición. El control de temperatura es muy diferente y el real calienta o enfría una muestra a una temperatura definida por el usuario - Ejemplo 20C. También utilizaremos cuatro tipos diferentes de muestras. Usaremos agua destilada, jugo de arándano, etil glicol (anticongelante) y aceite de motor. Empezaremos midiendo todas las muestras a 20C. La primera muestra será agua destilada; la muestra se coloca en el prisma a temperatura ambiente. El refractómetro Rudolph J457 está configurado para arrancar automáticamente. El instrumento detecta que la muestra está ahí y comienza a llevarla a 20C.
El instrumento está configurado con un retraso de 30 segundos para asegurarse de que está exactamente a 20C. Cuando se alcanza ese tiempo de retardo, el refractómetro leerá y mostrará los resultados de la medición en la pantalla.
Una vez terminada la medición, limpiamos la muestra para prepararla para la siguiente medición, asegurándonos de que el pozo de muestra del refractómetro esté completamente limpio y no quede nada que pueda contaminar potencialmente la siguiente medición.
La siguiente muestra es el zumo de arándanos, una vez más repetimos el proceso de medición. Si la muestra fuera altamente evaporativa también podríamos cerrar la tapa para evitar la evaporación. Esto no es necesario con la muestra que estamos usando en este experimento.
Es importante señalar que todos los modelos de refractómetro Rudolph J457 incluyen el exclusivo Sistema de Control de Temperatura Dual de Rudolph que utiliza la Tecnología Peltier que calienta y enfría la muestra desde la parte superior e inferior del pozo de muestra.
Para proceder con las mediciones es importante nuevamente limpiar bien la muestra del refractómetro y la superficie del prisma entre cada medición.
La siguiente muestra es de glicol etílico (anticongelante) y luego el aceite de motor, todo ello medido a una temperatura real de 20C. Ahora tendremos una línea de base de las cuatro muestras todas tomadas a una temperatura conocida de 20C que podemos usar como comparación con otras mediciones que tomaremos más tarde.
Nuestro próximo paso será poner el instrumento a 25C y repetir el proceso con las cuatro muestras. 25C es el extremo superior de lo que la gente puede llamar "Temperatura ambiente", ya que 20-25C es una variación razonable en una habitación normal con clima controlado.
La variación de la temperatura preocupa:
Pequeñas variaciones en la temperatura pueden crear inexactitudes.
Las condiciones específicas de la industria exigen niveles superiores de precisión.
Se requiere un control de la temperatura según el tipo de muestra.
La corrección de la temperatura tiene poco valor cuando se mide algo más que muestras a base de sacarosa y agua.
Veamos qué impacto pueden tener las diferencias de temperatura ambiente en las 4 muestras. En el gráfico de abajo podemos ver de nuevo que la diferencia es bastante significativa en muchas de las muestras que tenemos, hasta el tercer decimal.
Podemos concluir que la precisión de las mediciones de R/I puede verse muy afectada sólo por las variaciones de la temperatura ambiente. Las variaciones de temperatura relacionadas con la industria pueden llevar a inexactitudes e inconsistencias costosas como:
- Control de calidad
- Uso material y por lo tanto
- Costos de producción
Hemos completado nuestro estudio de 20C, 25C, y mediciones a 25C con Corrección de Temperatura, y si miramos el gráfico de abajo otra vez, lo rápido del verano es que con el agua obtuvimos una medición a 20C, sin embargo, obtuvimos un número muy diferente a 25C, registramos un error de hecho de alrededor de 5 en el 4º decimal.
Cuando encendimos la función de Corrección de Temperatura del Refractómetro, obtuvimos el mismo resultado que a 20C, lo que prueba que con una muestra de agua la Corrección de Temperatura funciona bien. También probamos una bebida, en este caso jugo de arándano. Una vez más, a partir de 20C se produjo una gran variación a 25C grados, pero con la Corrección de Temperatura del Refractómetro activada y la temperatura de la muestra estable, la Corrección de Temperatura eliminó el error y el sistema dio un resultado razonable.
Podemos concluir: Las variaciones en la temperatura ambiente (un ambiente de laboratorio calefaccionado y con aire acondicionado) 20C - 25C pueden impactar enormemente la exactitud de los resultados de las mediciones. Sin embargo, la corrección de la temperatura puede ser usada para ajustar con precisión las muestras basadas en agua y sacarosa.
Esto no es sorprendente porque el jugo de arándano es mayormente agua y azúcar y esto es para lo que la Corrección de Temperatura del Refractómetro está diseñada para trabajar. Por lo tanto, podemos concluir que la corrección de la temperatura está diseñada para compensar con precisión las variaciones de temperatura de las muestras de sacarosa y agua.
La situación se vuelve muy diferente cuando pasamos a un producto químico, en este caso el anticongelante o el glicol. Incluso la pequeña diferencia de temperatura entre 20C y 25C nos da variaciones de medición en el tercer decimal. Entonces ponemos la corrección de temperatura. Esto hace algo para ayudar, pero todavía nos queda un error muy grande en el cuarto decimal, incluso después de que el instrumento trata de usar la Corrección de Temperatura.
La muestra final que probamos fue aceite de motor y esto muestra el impacto aún más. Una vez más la lectura a 20C comparada con la lectura a 25C muestra una gran diferencia de casi 2 en el tercer decimal. El uso de la corrección de la temperatura ayuda un poco, pero aún así nos queda un error que está casi en el tercer decimal. Esto es de nuevo sólo la variación de lo que llamaríamos temperatura ambiente, 20C - 25C.
Conclusión, se producirán errores significativos al utilizar la corrección de temperatura del refractómetro para muestras que no sean de sacarosa o de base acuosa
Nuestro experimento inicial fue determinar lo que ocurre a temperatura ambiente o los cambios que podrían ocurrir dentro de las posibles temperaturas ambiente. Llevemos esto más allá y veamos lo que podría ocurrir en el mundo real en un ambiente industrial.
Luego tomamos las mismas muestras y las medimos todas a 60C. 60C o unos 140 grados Fahrenheit es una temperatura bastante típica a la que una muestra puede ser procesada. Esta es una temperatura a la que un jugo podría ser pasteurizado o el tipo de temperatura que podría ser la temperatura de proceso común en una compañía química.
Todas las muestras se analizaron a 60 grados centígrados (140 grados Fahrenheit), replicando los estándares específicos de la industria.
Mirando el gráfico de abajo otra vez podemos mirar hacia abajo y ver estas diferencias. En realidad tenemos algunas diferencias dramáticas, diferencias tan grandes en el segundo decimal entre medir a temperatura ambiente 20C y medir a 60 grados.
Se encuentra una correlación directa entre el tipo de muestra y la elevación de la temperatura.
Esta correlación se define por un aumento del porcentaje de error. Claramente, si se va a medir una muestra de proceso, hay que hacer algo con respecto a la temperatura de esa muestra, la pregunta es si la corrección de la temperatura será suficiente para compensar la temperatura más alta y producir una medición aceptable.
Notas y conclusiones:
Las muestras "procesadas", que a menudo incluyen aditivos y conservantes, tienen un error de corrección de temperatura mayor que una solución básica. Esto se debe a que los aditivos alejan la muestra un paso más de una composición pura de azúcar y agua.
Incluso las diferencias en la temperatura ambiente pueden afectar a las mediciones de las muestras
La corrección de temperatura del Refractómetro Ob-board puede ser fiable y precisa al medir cualquier muestra de sacarosa y/o agua.
Las muestras de agua y no sacarosa requerirán el control de temperatura del refractómetro para medir con precisión el índice de refracción y los grados Brix, la corrección de la temperatura es inadecuada.
Refractómetro El control de la temperatura es un componente esencial en las industrias que no trabajan con muestras de azúcar y agua:
Química
Farmacéutico
Toxicología
Petroquímica
Sabor, fragancia, aceites esenciales, cosméticos
Petróleo
La corrección de la temperatura del refractómetro no se utiliza en esas industrias.
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