Mikä on kryoskooppi?

Kryoskooppi on tieteellinen väline, jota käytetään tutkimus- ja teollisuuslaboratorioissa nesteen tai liuoksen jäätymispisteen määrittämiseen. Kryoskopiaa, jäätymispistemittaria, käytetään usein liuoksen konsentraation tai liuottimeen liuotetun liuenneen aineen määrän määrittämiseen. Koska jäätymispiste muuttuu suhteessa liuenneen liuenneen aineen määrään liuoksessa, kryoskooppi voi auttaa tutkijoita määrittämään pitoisuuden erittäin tarkasti. Tätä tekniikkaa käytetään erityisesti maitoteollisuudessa, jossa korkeammat tai alemmat jäätymispisteet antavat usein tärkeitä tietoja maidon laadusta.

Jäätymispisteen määrittämiseksi kryoskooppi käyttää periaatetta, joka tunnetaan nimellä ylikuumeneminen. Kun liuos jäähdytetään, sen lämpötila laskee jäätymispisteen ohi ilman, että se jäätyy. Liuos pysyy nestemäisessä faasissaan, koska siinä ei ole siemenkiteitä tai -rakenteita, joiden ympärillä se voisi kiteytyä. Kun rakennetta lisätään tai liuosta sekoitetaan mekaanisesti, se jäätyy yhtäkkiä kiinteäksi.

Kun näyteliuos on asetettu kryoskooppiin, laite asettaa lämpötila -anturin ja sekoitustangon liuokseen ja alkaa jäähdyttää sitä. Lopulta liuoksen lämpötila ylittää jäätymispisteen, koska se jäähdytetään tietylle tasolle. Kun liuos on jäähtynyt liikaa, sekoitussauva sekoittaa nestettä aiheuttaen äkillisen jäätymisen. Jäädyttämisen kiteytymisreaktiossa vapautunut lämpö, ​​joka tunnetaan fuusiolämpönä, saa liuoksen lämpötilan nousemaan takaisin jäätymispisteeseen, jossa se tasaantuu jonkin aikaa ennen kuin putoaa uudelleen. Kryoskooppi mittaa tämän tasangon aikana, kun liuoksen lämpötila on tarkalleen sen jäätymispisteessä.

Kryoskooppeja käytetään laajalti maitoteollisuudessa maidon laadun määrittämiseen. Vaikka maidon jäätymispiste vaihtelee eläintyypin, sen ruokavalion ja rodun mukaan, alan sääntelyjärjestöt ovat määrittäneet hyväksyttävän jäätymispisteen saastumattomalle ja laimentamattomalle lehmänmaidolle. Kryoskoopit käyttävät tätä pistettä kalibroinnin standardina. Jos maitonäytteen jäätymispiste määritetään tavallista lämpimämmäksi, se on todennäköisesti laimennettu – eli siihen on lisätty vettä. Maitonäytteet, joiden jäätymispiste on normaalia kylmempi, voivat olla saastuneita tai hapanta.

Maidon kaltaisten liuenneiden aineiden lisääminen vaikeuttaa veden jäätymistä – toisin sanoen ne alentavat jäätymispistettä ja liuos jäätyy kylmemmässä lämpötilassa. Toisaalta enemmän vettä tarkoittaa, että liuos jäätyy korkeammassa lämpötilassa – sen jäätymispiste nousee, koska se on helpompi jäätyä. Vertaamalla maitonäytteiden jäätymispisteitä kryoskoopit voivat määrittää paitsi sen, onko maitoon lisätty vettä, myös sen, kuinka paljon vettä on lisätty. Teollisuuslaboratoriot käyttävät näitä mittauksia maidon laadun seurantaan ja ylläpitoon.