Refraktometer: Pengertian, Jenis, Fungsi, dan Bagiannya

Laboratorium sebagai sebuah tempat penelitian ilmiah tentunya dilengkapi dengan berbagai peralatan pendukung. Di antaranya alat ukur, tersedia berbagai jenis. Sebab, banyak jenis pengukuran yang dibutuhkan dalam proses penelitian. Misalnya untuk mengukur panjang, berat, kepekatan, dan lain-lain.

Salah satu alat ukur yang ada di laboratorium adalah refraktometer. Refraktometer merupakan alat laboratorium yang berfungsi sebagai alat ukur konsentrasi suatu zat. Pada umumnya banyak digunakan dalam penelitian di bidang kimia dan farmasi.

Di bawah ini penjelasan lengkap tentang refraktometer:

Apa itu Refraktometer?

Refraktometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kadar atau konsentrasi dari suatu zat. Alat ini bekerja dengan memanfaatkan refraksi atau indeks bias cahaya. Pengukuran tersebut biasanya dilakukan pada sampel yang berupa zat terlarut. Misalnya garam, gula, protein, dan lain-lain.

Refraktometer pertama kali dibuat oleh Ernest Abbe pada tahun 1869. Refraktometer buatannya saat ini dikenal dengan sebutan “refraktometer abbe”. Hingga kemudian beberapa ilmuwan juga mencoba mengembangkannya.

Di antaranya salah satu peneliti dari Jerman, Emanuel Goldberg membuat rancangan dan mengembangkan refraktometer yang saat ini dikenal sebagai “hand refraktometer”. Sekarang ini alat tersebut telah banyak digunakan di laboratorium serta industri.

Jenis-Jenis Refraktometer

Berikut ini jenis-jenis refraktometer:

Abbe Refraktometer

Jenis refraktometer yang pertama adalah Abbe Refraktometer. Bentuknya memiliki kemiripan dengan mikroskop. Terdapat dua lubang untuk pengamatan. 

Saat melakukan pengamatan menggunakan refraktor jenis ini, perbesaran pengamatan indeks biasnya dapat diatur dengan cara memutar knop yang terdapat di samping alat tersebut. Abbe Refraktometer telah banyak digunakan di laboratorium-laboratorium besar.

Ada 2 jenis Abbe Refraktometer, yaitu:

1. Analog Abbe Refraktometer

Analog Abbe Refraktometer memiliki bentuk yang sangat simpel. Panel display yang dimilikinya hanya dapat menampilkan nilai indeks bias dari zat yang telah diukur.

2. Digital Abbe Refraktometer

Digital Abbe Refraktometer selain memiliki panel display untuk menampilkan nilai indeks bias, juga memiliki dua tombol yang berfungsi untuk mengatur suhu dan konsentrasinya. pada bagian sampingnya terdapat beberapa lubang untuk menghubungkan daya listrik. Selain itu, terdapat pula tombol ON/OFF untuk menyalakan dan mematikan refraktometer tersebut. 

Hand Refraktometer

Hand Refraktometer juga tersedia dalam tipe analog dan digital.

1. Analog Hand Refraktometer

Hand Refraktometer merupakan jenis refraktometer yang bentuknya sederhana dengan ukurannya lebih kecil. Sehingga refraktor jenis ini portabel atau mudah dibawa-bawa. Untuk mengoperasikannya menggunakan energi dari baterai. 

Hand refraktometer memiliki satu lubang untuk mengamati sampel atau zatnya. nilai konsentrasi pada zat yang diamati dapat dibaca secara langsung. Jenis hand refraktometer banyak digunakan di laboratorium kampus, karena bentuk yang simpel dan penggunaannya mudah. 

2. Digital Hand Refraktometer

Bentuk digital hand refraktometer berbeda dengan refraktometer kebanyakan. Pada hand refraktometer terdapat beberapa tombol dan panel display. Untuk mengoperasikannya menggunakan energi listrik. 

Fungsi Refraktometer

Selain digunakan untuk kebutuhan penelitian di laboratorium, refraktometer juga banyak digunakan untuk kebutuhan industri. Di antara industri yang menggunakan refraktometer yaitu industri makanan. Hal ini dikarenakan selain fungsinya untuk mengukur konsentrasi suatu zat, juga banyak pengujian yang dapat dilakukan oleh refraktometer.

Berikut ini beberapa fungsi refraktometer:

1. Mengukur Indeks Bias

Indeks bias adalah suatu nilai tetap fisika bagi suatu zat. Karakteristik indeks bias setiap zat berbeda-beda. Refraktometer bisa digunakan untuk mengukur konsentrasi indeks bias dari obat-obatan, bahan perasa, gelas, plastik, dan lainnya.

2. Mengukur Kadar Gula

Mengukur kadar gula yang terkandung pada bahan pemanis juga dapat dilakukan dengan refraktometer. Hal ini biasanya digunakan dalam sektor industri. Refraktometer digunakan untuk mengetahui nilai skala brix pada sampel yang memiliki banyak kandungan gula. Contohnya susu, jus, madu, sirup, selai, dan lain-lain. 

3. Mengukur Konsentrasi Makanan

Pada makanan juga terdapat konsentrasi yang  dapat diukur. Terutama pada makanan cair. Misalnya cairan bumbu, saus, kecap, dan makanan cair lainnya, dimana mengandung gula, garam, atau zat lainnya. 

4. Mengukur Konsentrasi Larutan Cairan

Larutan berair, misalnya larutan berbentuk minyak, obat-obatan, serta bahan kimia berat seperti oli motor, glikol, deterjen, natrium hidroksida, dan lain-lain. Refraktometer bisa menentukan konsentrasi larutan berdasarkan nilai brix yang dihasilkannya dan tabel konversi yang ditetapkan.

Bagian Bagian dari Refraktometer

Proses kerja refraktometer dapat dilakukan dengan baik atas adanya bagian-bagian pada refraktometer tersebut. Karena ada Abbe Refraktometer dan Hand Refraktometer, maka perlu diketahui bagian-bagian yang membentuk refraktometer tersebut. Oleh karena itu akan dibahas bagian-bagian dari masing-masing refraktometer.

Bagian-Bagian Abbe Refraktometer

Berikut ini bagian-bagian yang menyusun Abbe refraktometer:

1. Eye Piece

Bagian yang pertama yaitu eye piece. Ini merupakan bagian utama dari refraktometer. Eye piece digunakan untuk membaca indeks bias larutan dan dapat pula melakukan penyesuaian. 

2. Compensation Prism

Abbe Refraktometer ini menggunakan cahaya putih yang mana akan menyebar melewati optik dan pinggiran warna menyerupai pelangi muncul ketika proses memeriksa sampel. Maka dengan memutar kontrol ini, beberapa compensation prisma dapat diputar guna menghilangkan efek tersebut.

3. Sample Prism

Sample prisma adalah salah satu bagian dari Abbe Refraktometer yang memiliki fungsi untuk menyimpan sampel yang akan diteliti.

4. Light Source

Light source merupakan sumber cahaya untuk sampel yang diteliti. Bagian ini terdapat di bagian lengan Abbe refraktometer. Bagian ini juga bisa dipindahkan, sehingga dapat diayunkan saat meletakkan sampel pada prisma.

5. Light source swivel arm lock

Light source swivel arm lock merupakan mur slotted besar yang bisa dilonggarkan ketika hendak memindahkan light source ke atas atau ke bawah dalam beberapa kali. 

6. Sample and scale image adjust

Sample and scale image adjust adalah knob yang digunakan untuk menyesuaikan optik supaya peneliti dapat melihat pada bidang terbelah melalui eye piece. Skala indeks bias juga akan ketika knop ini diputar.

7. Scale/sample field switch

Scale/sample field switch merupakan bagian saklar yang dapat memunculkan indeks bias cahaya. Saklar ini dapat dilepaskan apabila ingin melihat sampel di lensa okuler.

8. Line cord switch ON/OFF

Bagian switch ON/OFF ini berfungsi untuk menghidupkan dan mematikan Abbe Refraktometer.

9. Water inlet and outlet

Bagian terakhir pada Abbe Refraktometer yaitu water inlet dan outlet. Bagian ini merupakan saluran penghubung ke bak resirkulasi air yang suhunya terkontrol.

Bagian-Bagian Hand Refraktometer

Bagian-Bagian Hand Refraktometer adalah sebagai berikut:

1. Eye Piece

Eye piece merupakan bagian penting pada refraktometer, maka bagian ini juga pasti harus ada di Hand Refraktometer. Memiliki fungsi untuk mengamati dan membaca indeks bias cahaya larutan yang diamati.

2. Focus Adjustment

Focus adjustment merupakan bagian Hand Refraktometer berfungsi untuk mengatur skala pada saat melakukan kalibrasi pada alat. Kalibrasi biasanya menggunakan aquades. Cara untuk menggunakan focus adjustment, yaitu dengan memutarnya ke arah yang berlawanan dengan jarum jam. Juga bisa membantu mengatur nilai skala dengan jumlah terkecil.

3. Rubber Grip

Rubber grip pada umumnya terbuat dari bahan karet tebal dan berwarna hitam yang terdapat di bagian Hand Refraktometer. Bagian ini merupakan bagian yang digenggam ketika Hand refraktometer digunakan. Rubber grip mampu untuk menjaga suhu supaya tetap dalam suhu yang stabil.

4. Calibration Screw

Calibration screw adalah salah satu bagian Hand Refraktometer berfungsi untuk mengontrol proses kalibrasi sebelum alat tersebut digunakan. Saat proses kalibrasi, screw ini dapat dilonggarkan atau dikencangkan dengan  menggunakan baut.

5. Prisma

Prisma atau yang disebut juga sebagai wadah sampel terdapat pada bagian paling depan Hand Refraktometer. Bagian ini akan mengubah cahaya polikromatis menjadi cahaya monokromatis. Selain itu prisma juga dapat membaca nilai skala dari suatu zat yang diamati.

Prinsip Kerja Refraktometer

Prisma pada refraktometer memiliki indeks bias yang jauh lebih besar dari larutan sampel yang akan diuji. Pengukuran konsentrasi sampel diproses dengan menggunakan fenomena bias pada antarmuka prisma dan larutan sampel yang diuji tersebut..

Saat cahaya terlihat melewati antarmuka antara dua zat yang berbeda, fenomena pembiasan terjadi. Ketika kondisi refraksi ekstrim (pemantulan total), maka cahaya tidak akan masuk ke antarmuka kedua zat, namun akan dipantulkan seperti pada cermin. Keberadaan sudut merupakan tempat munculnya cahaya, saat terjadinya fenomena ini disebut dengan “sudut kritis”.

Indeks bias kedua zat menentukan besarnya sudut kritis. Apabila diketahui indeks bias suatu zat dan ditambah dengan besar sudut kritisnya, indeks bias zat lain akan dapat ditentukan. Dimana indeks bias merupakan sifat fisik yang melekat pada setiap zat. Cairan sampel dianalisis dengan berdasarkan pada analisis konsentrasi zat yang terlarut.

Cara Menggunakan Refraktometer

Ada perbedaan cara menggunakan Abbe Refraktometer dan Hand refraktometer. Oleh karena itu, akan dijelaskan secara rinci satu per satu.

Cara Menggunakan Abbe Refraktometer

Di bawah ini langkah-langkah yang dilakukan untuk menggunakan Abbe Refraktometer:

1. Hubungkan kabel refraktometer ke stop kontak.
2. Hidupkan  alat dengan cara menekan tombol ON sampai lampu di ujung bagian lengan alat menyala.
3. Kemudian buka sample prism. Pastikan tidak pernah menyentuh prisma, sebab akan menimbulkan goresan).
4. Selanjutnya letakkan beberapa tetes cairan sampel yang akan diamati di bagian prisma bawah.
5. Ayunkan prisma atas dan tutup prisma secara hati-hati.
6. Naikkan lampu ujung di yang ada di bagian lengan untuk menerangi prisma atas.
7. Kencangkan mur pengunci lengan, kemudian putar sumber cahaya dan biarkan sampai redup.
8. Lalu lihat di eye piece. Putar skala besar dan knop pengatur gambar sampel secara perlahan.
9. Naikkan dan turunkan sumber cahaya berulang-ulang untuk memindai sampel yang diamati dan mencari bidang optik.
10. Apabila terlihat warna pada batas bidang optik (biasanya warna merah dan biru), putar prisma kompensasi dengan perlahan sampai diperoleh warna yang maksimal.
11. Tekan dan tahan scale/sample field switch, skala indeks biasa akan muncul setelahnya.
12. Terakhir baca skala paling atas dan indeks biasnya.

Cara Menggunakan Hand Refraktometer

Cara menggunakan Hand Refraktometer dilakukan dengan langkah-langkah berikut ini:

1. Pastikan terlebih dahulu Hand Refraktometer dalam keadaan bersih, terutama pada bagian prisma.
2. Kemudian kalibrasi Hand Refraktometer menggunakan beberapa tetes larutan aquades atau NaCl ke bagian prisma.
3. Selanjutnya keluarkan larutan tersebut, lalu bersihkan kembali bagian prisma dengan tissue.
4. Teteskan sampel cairan zat yang akan diuji sebanyak 2-3 tetes.
5. Terakhir, pindah ke tempat yang terdapat cahaya, maka skala terlihat terlihat dan dapat dibaca.

Contoh Penggunaan Refraktometer

Telah disebutkan di atas, bahwa refraktometer ini selain digunakan di laboratorium dan industri. Contoh penggunaannya akan dijelaskan di bawah ini:

Penggunaan Refraktometer di Laboratorium

Ketika melakukan praktikum atau penelitian fisika dan kimia di laboratorium untuk mengukur nilai konsentrasi suatu zat, maka alat refraktometer yang akan digunakan. Alat ini akan difokuskan untuk mengukur nilai konsentrasi gula, garam, darah, bahkan urin. 

Agar nilai yang dihasilkan oleh refraktometer ini terjaga keakuratannya, maka sebelum digunakan alat akan dikalibrasi terlebih dahulu.  Kalibrasi refraktometer menggunakan larutan standar, misalnya air. Alat yang sudah dikalibrasi dengan akan mudah memberikan nilai indeks bias cahaya. Dengan indeks bias itu, nilai konsentrasi zat pada sampel akan diketahui.

Penggunaan Refraktometer di Industri

Sebagai sebuah alat optik sederhana, refraktometer juga dapat dimanfaatkan di bidang industri. Refraktometer dapat digunakan dalam mengukur kandungan padatan yang terlarut dalam buah-buahan, makanan, serta sayuran. Bidang industri dapat menggunakannya secara luas untuk mengukur konsentrasi berbagai jenis larutan berair. Contohnya larutan gula dan protein.

Refraktometer digunakan secara ekstensif dalam industri pengolahan makanan untuk mengukur konsentrasi gula yang terkandung pada jus, minuman ringan, madu, cola, atau minuman asam laktat. Dapat pula digunakan untuk memeriksa larutan penyedap pada makanan kaleng, konsentrasi gula pada buah, selai, ekstrak, konsentrat, madu, serta minuman manis yang lainnya.