domenica 27 dicembre 2020

STEP#28 - La sintesi finale

Il rifrattometro [step 02] è lo strumento con cui si conclude un lungo cammino intellettuale cominciato, come al solito, con i greci: il grande astronomo e geografo Tolomeo (100-170 d.C.) aveva scoperto come varia il cammino della luce nel cielo e lo attribuì correttamente al passaggio attraverso masse atmosferiche di diversa densità. Esso è composto da un oculare in cui vengono visualizzati gli indici di rifazione e da prismi che riflettono la luce [step 03]. Il suo nome prende proprio spunto dal fenomeno che egli sfutta, ovvero la rifrazione [step 01]). L'ottica [step 04] è la scienza da cui deriva la costruzione di questi strumenti, ma molte altre ne sfruttano il fuzionamento per ampliarne le proprie conoscenze (come la gemmologia, la veterinaria,..). Il principio di misura ottico si basa sul popolare fenomeno osservato quando immergiamo una matita o una cannuccia in un bicchiere con acqua o un remo nel mare: sembrano piegati. [step 05]. Un fascio di raggi di luce che attraversava un fluido (tipo aria) con diverse angolazioni presentava una parte di raggi riflessi dall’interfaccia fra i due fluidi indietro verso il primo, una quota di raggi rifratti cioè che si perdono all’interno del secondo fluido (tipo acqua) con angolazioni diverse. Quella particolare angolazione di arrivo è detta angolo critico di incidenza.
Il primo inventore che si pose il problema della costruzione di questo strumento fu Abbe, in priena rivoluzione industriale, quando molte attività industriali e commerciali avevano bisogno di conoscere la concentrazione degli zuccheri [step 09]. Misurando l'indice di rifrazione di una soluzione zuccherina, è possibile, ad esempio, determinarne la sua concentrazione e quindi il suo grado zuccherino oppure la purezza delle sostanze[step 26]. Per far si che la luce passi attraverso il rifrattometro, esso deve essere costituito da un particolare tipo di vetro detto vetro flint [step 08] e da qui si ha la nascita di vari brevetti per la costruzione di questi strumenti, dai più antichi ai più moderni [step 17]. Ad oggi i rifrattometri sono fabbricati e venduti principalmente nell'ambito della produzione vinicola e nei birrifici [step 11], ma sono usati anche in svariati ambiti come la torrefazione [extra] e la gemmologia. Sviluppatosi appunto in epoca di rivoluzione industriale, si registra un elevato interesse da parte di studiosi e appassionati nella pubblicazione di libri che raccontano la storia e lo sviluppo di questo strumento [step 10] (come si può notare graficamente su google ngram [step 24], cercando l'inventore e le parole legate al rifrattometro semanticamente). Il blog si propone di analizzare, non solo l'approccio prettamente scientifico, ma anche i riferimenti dello strumento nella cultura di massa: dal cinema [step 12], alla pubblicità [step 13], alla filatelia [step 18] e ai fumetti in cui appare [step 21] . Anche i dettagli tecnico/pratici non sono stati trascurati, come il marchio [step 20], l’anatomia [step 16] e il manuale d’uso [step 22] dello strumento. 
Per rendere più chiaro e immediato il  tutto si è cercato di classificare l’oggetto attraverso un albero tassonomico [step 14], ovvero la sua collocazione nella “gerarchia” degli strumenti; di definirne i concetti cardine che lo caratterizzano attraverso una mappa concettuale [step 27] ; di trovare collegamenti letterari attraverso la stipulazione di un abbecedario [step 19].
 
Attraverso un'approfondita ricerca, talvolta anche in lingua straniera, si sono potuti approfondire i più svariati ambiti che caratterizzano questo strumento. La "cosa" è stata analizzata e sviscerata, non vedendola banalizzata del suo significato , ma anzi arricchita del suo ruolo sociale e culturale che ha e che ha avuto.
Nella nostra vita siamo circondati da "cose" e nello [step 25], ho riportato tre oggetti legati alla mia vita passato, a quella presente e a quella futura.
Con questo, spero che oggetti scientifici, dall'utilizzo all'apparenza molto complicato, vengano visti come strumenti vicini a noi che caratterizzano le nostre vite quotidianamente e che possiamo guardare oltre al semplice oggetto per vedere dentro di esso "la storia delle cose".

STEP#27 - La mappa concettuale

 



martedì 15 dicembre 2020

STEP#26 - La chimica e gli strumenti scientifici

Le rifrattometria è una tecnica analitica che si basa sulla misura dell’indice di rifrazione di una sostanza. Misurando l'indice di rifrazione di una soluzione zuccherina, è possibile, ad esempio, determinarne la sua concentrazione e quindi il suo grado zuccherino; con lo stesso principio si determina il grado alcolico di birre e vini e si caratterizzano gli oli.

La rifrattometria consente anche il controllo delle reazioni chimiche, come ad esempio i processi di polietossilazione: la misura dell'indice di rifrazione varia infatti in funzione del numero di moli di ossido di etilene che si addiziona al substrato e ciò permette un pieno controllo della reazione stessa. La misura dell'indice di rifrazione, e quindi la rifrattometria, permette - altresì - di verificare la purezza di sostanze (trasparenti) pure o in miscela.

martedì 1 dicembre 2020

#STEP25 - Cose personali

 


Sono sempre stata legata alla musica. Da piccola utilizzavo la radio per ascoltare i miei cd preferiti. Oggigiorno, con l'invenzione dell'applicazione 'spotify' con un click posso salvare canzoni appartenenti ad autori e generi diversi sul mio computer e ascoltarle anche fuori casa sul telefono. Il mio progetto futuro è partecipare, si spera al più presto, a concerti live.

venerdì 27 novembre 2020

#STEP24 - La parola nella storia


 Da questo grafico si nota come la ricerca dell'inventore del rifrattometro è nettamente inferiore allo stesso strumento o ai suoi componenti e principi di funzionamento. Nello specifico la ricerca di 'prismi' è diminuita, probabilmente dal fatto che si è passati ad un rifrattometro digitale. Il termine 'indice di rifrazione' è aumentato poichè trova molte applicazioni, grazie al rifrattometro digitale, nell'industria alimentare (vinicola e birrifici in particolare)

domenica 22 novembre 2020

#EXTRA

Nella puntata di Linea verde del 22/11/20, viene fatto vedere l'uso del rifrattometro nella produzione del torrone di Cremona



 

#STEP23 - La normativa

norme ISO: normative e linee guida sviluppate dall'Organizzazione internazionale per la normazione (ISO) che definiscono i requisiti per la realizzazione all'interno di un'organizzazione di un sistema di gestione della qualità, al fine di condurre i processi aziendali, migliorare l'efficacia e l'efficienza nella realizzazione del prodotto e nell'erogazione del servizio, ottenere e incrementare la soddisfazione del cliente.

link pdf manuale d'istruzione: https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&ved=2ahUKEwjgiKmjhpbtAhUq8-AKHRz9CrQQFjABegQIAhAC&url=https%3A%2F%2Fwww.fiatalba.it%2Fxs_rifrattometri_ottici.pdf&usg=AOvVaw2EgRwaELeHDSH58qVpB3IU

#STEP22 - Un manuale d'uso

 RIFRATTOMETRO BRIX

Per effettuare una misurazione con il rifrattometro Brix eseguire i seguenti passaggi:

  • Porre sul prisma alcune gocce del campione da analizzare
  • Chiudere il coperchio e puntare il rifrattometro verso una sorgente luminosa
  • Effettuare la misura del campione e ripulire il prisma con un panno morbido o carta ottica
  • Leggere il valore corrispondente sulla scala del rifrattometro (linea di demarcazione chiaro/scuro)
  • Dopo la misurazione pulire il prisma con un panno morbido e umido e asciugare.

 


giovedì 19 novembre 2020

#STEP21 - Nei fumetti

Fumetto che raffigura il rifrattometro, riportato su una guida all'utilizzo della fabbrica Atago
  

link pdf: In-line Refractometer Guide

 


link: https://view-comic.com/detective-comics-1937-issue-164/

#STEP20 - Il simbolo

 
 
Simbolo società Carl Zeiss che fabbricava microscopi e di cui Abbe divenne dapprima consulente e poi socio, dove vennero prodotti i sui primi rifrattometri

venerdì 13 novembre 2020

#STEP19- L'abbecedario

A come Abbe, inventore rifrattometro

B come brix, scala usata nel rifrattometro

C come concentrazione, misurata dal rifrattometro

D come digitale, tipologia di rifrattometro

E come Ernst, nome di Abbe

F come fermentazione, rifrattometro usato per determinare la quantità di zuccheri fermentabili

G come GIA, centro di ricerca gemmologica che produce rifrattometri

H come Hanna Instuments, azienda produttrice di rifrattometri

I come indice di rifrazione

L come luce, elemento fondamentale per il funzionamento

M come metodo della linea di Becke, consente di misurare per confronto l'indice di rifrazione    di piccolissimi campioni di materiali trasparenti

N come nD, simbolo dell'indice di rifrazione del contenuto di solidi solubili

O come ottica, branca della scienza che usa il rifrattometro

P come prisma, componenente rifrattometro automatico

Q come qualificazione, quando i rifrattometri sono usati in ambiti farmaceutici necessitano di qualificazione plan QP

R come Rayleigh, rifrattometro utilizzato per misurare gli indici di rifrazione dei gas.

S come scala graduata, usata per la lettura dei dati

T come temperatura, importante per la misura dell'indice di rifrazione

U come ugelli, usati per il collegamento ad un dispositivo per il controllo della temperatura

V come vino, prodotto grazie all'uso del rifrattometro

Z come Zeiss, prima azienda dove si produssero rifrattometri di Abbe

mercoledì 11 novembre 2020

#STEP18 - Il francobollo


 


 

Francobollo commemorativo di Abbe, inventore del rifrattometro, durante il periodo di lavoro presso l'azienda Zeiss della quale diventò prima consulente e poi socio.

#STEP17 - I brevetti

 I principali brevetti del rifrattometro:

1. Rifrattometro di Abbe (21 febbraio 1978):  A follower mechanism is used to determine the precise location of a moveable mirror in an Abbe Refractometer to provide the necessary information for converting mirror position to index of refraction. The mechanism is particularly suitable for conversion and readout by electronic means. 

link pdf brevetto: https://patents.google.com/patent/US4188116?oq=refractometer+abbe 

US4188116A

US4188116A

2. Rifrattometro automatico (6 dicembre 1984): An automatic refractometer comprising a photosensitive device having a relatively narrow dynamic range in the form of a linear scanned array including a plurality of photoelectric elements each providing an output pulse during a scan and the amplitude of each pulse being determined by the amount of illumination of the corresponding element by incident light, an optical system for directing light onto the array in a manner such that the particular photoelectric elements of the array which are illuminated by the light are determined by the index of refraction of a light transmitting substance placed in operative association with the optical system

link pdf brevetto: https://patents.google.com/patent/US4640616?oq=refractometer+digital

US4640616A

 3. Rifrattometro universale (31 marzo 2010): A portable liquid design system includes a portable information handling system (IHS) that employs a liquid design application capable of operating in different modes to design different liquids such as corn syrup, espresso, coffee, soda pop and others

link pdf brevetto: https://patents.google.com/patent/US8239144?oq=refractometer+digital 


 

US8239144B2

martedì 3 novembre 2020

#STEP16 - Anatomie



In questa immagine è riportata la dissezione del rifrattometro di Abbe

 

 
In questa immagine, invece, è riportata la vista esplosa del rifrattometro automatico


lunedì 2 novembre 2020

#STEP14 - La tassonomia


L'albero tassonomico del rifrattometro rigurarda principalmente gli strumenti scientifici presenti in un laboratorio chimico



#STEP15 - I numeri

Il rifrattometro ha come scala di riferimento quella Brix. I gradi Brix (simbolo °Bx) vengono utilizzati per la misurazione del rapporto di peso dello zucchero (saccarosi) e dell’acqua, nella quale è stata disciolta la data quantità di zucchero.
Un grado Brix corrisponde a 1 parte di sostanza solida (peso secco) in 99 parti di soluzione.

domenica 1 novembre 2020

#STEP13 - La pubblicità

 

 
Pubblicità Meloa Ingross: vende articoli per la viticoltura e l'apicoltura a Prata di Principato Ultra, in provincia di Avellino. La ditta è presente sul mercato dal lontano 1986 e rappresenta un punto vendita rifornito di tutta l'attrezzatura necessaria per produrre vino e miele, su scala imprenditoriale.

mercoledì 28 ottobre 2020

#STEP12 - Nel cinema

Il rifrattometro è presente nella famorsa serie tv "Breaking bad" in 2 episodi.

1. (S5:E2), viene citata la scala brix nella produzione di una salsa al miele, tipo impiego del rifrattometro

 


 2. (S5:E13) viene fatto vedere l'impiego del rifrattometro nella misurazione in un laboratorio chimico

 


 

#STEP11 - I costruttori


Il primo costruttore del rifrattometro fu  Ernst Abbe
che nel 1874 progettò, costruì e descrisse in una pubblicazione il primo strumento per la misura dell’indice di rifrazione. L’invenzione attrasse l’attenzione della società Carl Zeiss che fabbricava microscopi e di cui Abbe divenne dapprima consulente e poi socio

Le case costruttrici che si occupano della produzione di rifrattometri sono:

  • Mettler Toledo: è leader mondiale nella produzione e distribuzione di strumenti di precisione e servizi personalizzati per il laboratorio, l'industria, l'analitica di processo, l'ispezione prodotti ed il retail. Fondata del 1898 come Mettler-Toledo S.p.A.
  • Enologia Balducci: è un punto di riferimento per appassionati e produttori, in quanto fornisce assistenza enologica, prodotti enologici, attrezzature per cantine e un competente laboratorio di analisi. Fondata dall´enologo Pietro Emiliani nel 1935
  • Italia Group Corporate: azienda internazionale che unisce competenze imprenditoriali, elevati contenuti tecnologici e logistici e conoscenze procedurali che le permettono di operare in ogni Paese del mondo. Fondata da Walter Dal Farra

#STEP10 - I libri

Articolo scientifico: Il nuovo rifrattometro Red Sea… e se avessimo sbagliato tutti fino ad oggi?, in danireef - Danilo Ronchi, 18 febbraio 2014

Libro: Traite De Photographie Industrielle: Theorie Et Pratique, Charles Féry 1896 Prigi

  

Libro: Trattato di chimica organica, Hollemann Arnold Frederik, 1927 Amsterdam



martedì 20 ottobre 2020

#STEP9 - Gli inventori

Uno dei più semplici, rapidi e portatili apparecchi di analisi dei caratteri di molti prodotti commerciali, liquidi, in soluzione, ma anche solidi sottili, è basato sulla misura dell’indice di rifrazione ed è stato messo a punto dal fisico tedesco Ernst Abbe (1840-1905).

Con i rifrattometri di Abbe si concludeva un lungo cammino intellettuale cominciato, come al solito, con i greci: il grande astronomo e geografo Tolomeo (100-170 d.C.) aveva scoperto come varia il cammino della luce nel cielo e lo attribuì correttamente al passaggio attraverso masse atmosferiche di diversa densità. [...] Quando Abbe affrontò il problema di costruire uno strumento per misurare tale indice di rifrazione (siamo nella seconda metà dell’Ottocento, in piena rivoluzione industriale) molte attività industriali e commerciali avevano bisogno di conoscere la concentrazione degli zuccheri nei sughi zuccherini, nel vino, nella birra, ecc. Col “rifrattometro di Abbe” il risultato poteva essere ottenuto con una goccia di campione, in maniera immediata, perché anche l’indice di rifrazione era proporzionale alla concentrazione di zuccheri e sali nelle relative soluzioni. 

#STEP8 - I materiali

Il materiale più importante del rifrattometro è quello che costituisce i prismi dove avviene appunto la rifrazione: il vetro Flint.

E' una qualità di vetro che si ottiene aggiungendo del piombo ai componenti base del materiale e che ha un indice di rifrzione particolarmente alto (1,6-1,89) e dispersione attorno a 0,017. Queste caratteristiche lo rendono adatto per vetri d'ottica quali prismi per rifrattometri. L'elevato indice di rifrazione fa sì che la lucentezza di questa qualità di vetro ricordi quella del diamante e, pertanto, venne usata per le gemme dei lampadari di cristallo e per realizzare altri oggetti di pregio (con la denominazione generica di cristallo). 

lunedì 19 ottobre 2020

#STEP7 - Il mito


Un mito a cui si può fare riferimento è quello della Fata Morgana. Esso sfrutta lo stesso principio del rifrattometro, ovvero quello della rifrazione della luce. Si tratta di un effetto dovuto alla particolare distribuzione dell'indice si rifrazione della luce del Sole in diversi strati d'aria. Fino a una certa altezza l'indice di rifrazione assume un valore crescente con essa per poi tornare a diminuire, per questo le immagini sono molto mutevoli e deformate, difficilmente riconoscibili

#STEP6 - Il simbolo

 

Pink Floyd, The Dark Side of the Moon
 
La copertina del leggendario album dei Pink Floyd, può essere vista come un'immagine allegorica del rifrattometro automatico. Una sorgente luminosa LED viene inviata con un'ampia gamma di angoli su una superficie di un prisma in contatto con un campione. In dipendenza della differenza nell'indice di rifrazione tra il materiale del prisma e il campione, la luce è in parte trasmessa o totalmente riflessa. L'angolo critico di riflessione totale viene determinato misurando l'intensità della luce riflessa in funzione dell'angolo incidente.


giovedì 15 ottobre 2020

#STEP5 - Il principio fisico

Il rifrattometro sfutta il principio fisico della rifrazione della luce, ovvero sul principio di misura ottico che si basa sul popolare fenomeno osservato quando immergiamo una matita o una cannuccia in un bicchiere con acqua o un remo nel mare: sembrano piegati. Dagli studi di Snell già nel 1621 si era capito che un fascio di raggi di luce che attraversava un fluido (tipo aria) con diverse angolazioni presentava una parte di raggi riflessi dall’interfaccia fra i due fluidi indietro verso il primo, una quota di raggi rifratti cioè che si perdono all’interno del secondo fluido (tipo acqua) con angolazioni diverse. Quella particolare angolazione di arrivo del raggio di luce per la quale il raggio rifratto è tangente l’interfaccia è definita dall’Angolo Critico di incidenza. Pertanto l’ Indice di Rifrazione di un materiale è un parametro nd che rappresenta il fattore numerico per cui la velocità di propagazione di una radiazione elettromagnetica, come la luce, viene rallentata e pertanto ai nostri occhi fa apparire piegata la matita.

Il Rifrattometro di Processo come funziona?
 

Oggi nel Rifrattometro digitale variando la concentrazione dei sali l’indice di rifrazione cambia e soprattutto cambia l’angolo critico (raggio rosso). Di questo raggio critico ne viene letta la posizione su un sensore CCD, costruendo una immagine ottica.

La linea di confine tra area scura ed area chiara non è matematicamente null’altro che il punto preciso dove avviene il cambio di concavità della curva, detto cuspide. Calcolare la posizione della cuspide significa calcolare l’Indice di Rifrazione nd.

Il Rifrattometro di Processo come funziona?


 

#STEP4 - La scienza

Il rifrattometro è legato principalmente all'ottica (The refractometer is mainly related to optics). Esso sfrutta il principio fisico della rifrazione della luce (refraction of light), secondo la quale all’aumentare della densità di una sostanza si ha il crescere proporzionale del suo indice di rifrazione.

Le scienze in cui trova applicazione è 

  • la gemmologia (gemology) in quanto è considerato lo strumento base per il riconoscimento delle gemme.
  •  in veterinaria (veterinary) viene utilizzato per misurare le proteine plasmatiche totali in un campione di sangue e il peso specifico delle urine. La veterinaria ha avuto origine nell'età antica con l'osservazione degli uccelli e degli animali, fino all'età moderna con numerosi libri soprattuttto sulle malattie dei cavalli
  • in farmacia (pharmacy) per il controllo qualità delle materie prime e dei prodotti intermedi e finali. La figura del farmacista inizia nell'antica Grecia  (Pharmacotriba) dove non esercitava più la medicina ma vendeva rimedi medicamentosi e realizzava medicamenti composti prescritti da medici. Nel medioevo, invece, si ha lo sviluppo di orti botanici nei monasteri che si traformavano in 'officine farmacautiche'

bibliografia: https://it.wikipedia.org/wiki/Rifrattometro

                   https://it.wikipedia.org/wiki/Medicina_veterinaria#Et%C3%A0_antica 

                   https://it.wikipedia.org/wiki/Farmacista

#STEP3 - Un glossario

Il rifrattometro di Abbe è uno strumento per determinare l’indice di rifrazione nD di liquidi o solidi con proprietà di trasparenza e può anche determinare la percentuale di concentrazione di zucchero (% Brix) contenuto in una soluzione zuccherina.

I suoi componenti principali sono:

  1. un oculare in cui vengono visualizzati sia il campo visivo della luce rifratta a cui è sovrapposto un reticolo a croce, che le scale di misura dell'indice di rifrazione e della concentrazione;  
  2. una finestra di illuminazione che fa entrare la luce nel prisma secondario. Essa può essere aperta e chiusa ruotando il portello in senso antiorario;
  3. uno specchietto apribile che permette di ottenere un'illuminazione alternativa, in ingresso attraverso il prisma principale, utilizzabile con campioni particolarmente torbidi o opachi, mantenendo chiusa la finestra di illuminazione;  
  4. un prisma secondario che viene attraversato dalla luce incidente sul campione e ribaltabile per consentire di porre il campione sulla superfice del prisma principale;  
  5. un prisma principale sulla cui superficie vengono posti i campioni;  
  6. ugelli per il collegamento ad un dispositivo di controllo della temperatura;  
  7. un condensatore per illuminare la scala graduata.

sabato 10 ottobre 2020

#STEP2 - L'immagine

Immagine storica dell rifrattometro di Abbe

bibliografia: museo virtuale ITT Montani 

https://www.istitutomontani.gov.it/museovirtuale/rifrattometro_di37/

#STEP1 - Il rifrattometro: definizione e origine etimologica

DEFINIZIONE: Strumento o dispositivo usato per la misurazione dell'indice di rifrazione di un mezzo, nel campo delle radiazioni visibili (r. ottici) e in quello delle radio-onde (r. radioelettrici). Tra i r. ottici, il r. a dispersione è basato sulla misurazione dell'angolo di deviazione minima di un campione della sostanza in esame foggiato a prisma

in altre lingue...

refractometer, refractómetro, réfractomètre, refraktometer, 屈折計

NOTA ETIMOLOGICA: Uno dei più semplici, rapidi e portatili apparecchi di analisi dei caratteri di molti prodotti commerciali, liquidi, in soluzione, ma anche solidi sottili, è basato sulla misura dell’indice di rifrazione ed è stato messo a punto dal fisico tedesco Ernst Abbe (1840-1905). Nel 1874 progettò, costruì e descrisse in una pubblicazione il primo strumento per la misura dell’indice di rifrazione, da qui appunto il nome 'rifrattometro'.

#EXTRA - Le cose nella letteratura

  Il libro che voglio portare è 1984 di Gerorge Orwell Nel libro sono presenti oggetti molto importanti per lo svolgimento della trama e per...