STEP 24- Le parole nella storia

Utilizzando il sito Google Ngram Viewer è possibile ricercare con che frequenza si possono riscontrare alcuni termini all'interno dei libri dal 1500 ad oggi.

 Si può mettere a confronto, per esempio, il saccarimetro e il polarimetro, due strumenti che , come abbiamo già visto, sono molto simili per principio fisico, forma e anche utilizzo nel corso della storia.

In questo grafico notiamo come la curva blu, ovvero quella riguardante il polarimetro sia sempre stata al di sopra della curva rossa, ovvero quella riguardante il saccarimetro.

Il polarimetro per importanza e utilizzo è molto più conosciuto e trova maggior riscontro all'interno della storia.

Il saccarimetro infatti non è altro che un polarimetro applicato al mondo della misurazione della concentrazione degli alimenti e quindi il saccarimetro è un applicazione del polarimetro in campo alimentare.

Notiamo come i due strumenti in esame vadano di pari passo, l'invenzione del saccarimetro segue il polarimetro di alcuni anni e le due curve si susseguono.

Solo dopo il 1960 non si utilizzerà più il saccarimetro, anche a causa di nuove invenzioni che riuscirono a misurare in modo più efficiente la concentrazione dello zucchero nelle sostanze mentre il polarimetro continuò ad essere utilizzato in quanto fu ed è ancora tutt'oggi alla base di tutti gli strumenti che sfruttano l'attività ottica.

 

STEP 23- La normativa

 Le norme legate al saccarimetro mettono in evidenza le modalità con le quali debbano esser misurate le concentrazioni di zucchero all'interno degli alimenti e delle soluzioni che sono alla  base della nostra tavola.

Colore e controllo della qualità Per definire la qualità dello zucchero si utilizzano diversi criteri, quali colore, contenuto di saccarosio,                       umidità, granulometria e filtrabilità.  Di questi, il colore è la caratteristica più importante poiché direttamente correlata alla purezza.                                                Rispetto allo zucchero bruno, quello bianco è più raffinato e contiene meno contaminanti e prodotti                                chimici, quindi è più puro.

L'esame del colore secondo l'ICUMSA

La International Commission for Uniform Methods for Sugar Analysis (ICUMSA) è un ente normativo che definisce gli standard internazionali per il controllo della qualità dello zucchero.       Il test ICUMSA valuta la purezza dello zucchero in base al suo colore.

Si utilizza un colorimetro o un fotometro per misurare l'assorbimento dello zucchero a diverse lunghezze d'onda. Lo zucchero bianco assorbe meno luce, ottenendo, quindi, nel test ICUMSA valori più bassi rispetto allo zucchero bruno. 

Solitamente, un grado ICUMSA di 45 si riferisce a uno zucchero bianco altamente raffinato e di elevata purezza; invece, il grado ICUMSA dello zucchero bruno si assesta intorno a 1.000.

• Il test ICUMSA consente ai produttori di zucchero di valutare la qualità e la sicurezza dei loro prodotti e di immetterli sul mercato ad un prezzo adeguato. 

Ecco alcune norme riferite alla Determinazione dello zucchero 

GS2/3-10 (2007) La determinazione del colore in soluzione dello zucchero bianco – Ufficiale GS1/3-7 (2002) Determinazione del colore in soluzione di zuccheri greggi, di zuccheri bruni e di sciroppi colorati a pH 7,0 – Ufficiale GS2/3-9 (2005) Determinazione del colore   in soluzione dello zucchero a pH 7,0 – Accettato GS9/1/2/3-8 (2005) Determinazione del colore in soluzione dello zucchero a pH 7,0 con il metodo del tampone MOPS – Ufficiale Per altre informazioni visita il sito : https://www.icumsa.org/index.php?id=894

STEP 22- La procedura d'uso

Abbiamo parlato del saccarimetro in ogni campo possibile ma operativamente cosa si deve fare per misurare la concentrazione di zucchero in una soluzione?

In Figura è riportato lo schema di un saccarimetro ma ora vediamo come procedere nell'utilizzo:

1) porre in corrispondenza del prisma polarizzatore una sorgente luminosa e inizialmente avremo il tubo portacampioni vuoto

2) ruotare il prisma analizzatore in modo che il raggio di luce che è stato polarizzato dal prisma polarizzatore       venga completamente bloccato e quindi il campo visivo risulti oscurato e gli assi del prisma polarizzatore e del prisma analizzatore saranno quindi perpendicolari tra di loro

3) nel tubo portacampioni inserire il campione che si vuole esaminare:

• se la sostanza risulterà otticamente inattiva non succederà nulla e il campo visivo risulterà oscurato

• se la sostanza risulterà otticamente attiva, essa farà ruotare il piano di polarizzazione e un po' di luce passerà attraverso l'analizzatore fino all'osservatore

4) ruotare il prisma analizzatore in senso orario o antiorario in modo da bloccare il raggio di luce e riportare il campo al buio. 

5) L'angolo di cui l'analizzatore deve essere ruotato, α, detto rotazione osservata, è uguale al numero di gradi di cui la sostanza otticamente attiva ha fatto ruotare il piano della luce polarizzata. 

Se l'analizzatore deve essere ruotato a destra (in senso orario), la sostanza otticamente attiva è detta destrogira (+), se invece l'analizzatore deve essere ruotato a sinistra (in senso antiorario), la sostanza è levogira (-).

Per un composto puro otticamente attivo, l’esperienza mostra che l’angolo α di cui ruota il piano di polarizzazione d’un fascio monocromatico di luce incidente è proporzionale allo spessore l attraversato e alla densità d del composto in esame.

 Il potere rotatorio specifico, o [α], è una costante fisica e quindi una proprietà intrinseca dei composti che presentano attività ottica ed  è definito dall’espressione:

[a]Tλ = α/ld

Per le sostanze otticamente attive in soluzione, secondo la legge di Biot, l'angolo di rotazione α del piano di polarizzazione è proporzionale alla concentrazione c della sostanza attiva disciolta e alla lunghezza l del percorso della luce all'interno della soluzione, cioè:

[a]Tλ = α/lc

Generalmente le misure si effettuano a 20°C usando la riga gialla del sodio (λ=589 nm).

Attraverso queste due formule possiamo trovare la concentrazione della soluzione in esame.

Il video qui sotto mostra come utilizzare il saccarimetro:

Per altre informazioni visita il sito del museo :

https://www.fstfirenze.it/saccarimetro-di-soleil-e-duboscq/

video tratto da:

http://www.youtube.com/watch?v=hTEMgXSX6ak&list=UUL-NEt9QIezXknHX5BJIh5w&index=10

STEP 21- Un fumetto

 Non avendo trovato nulla sul saccarimetro, è possibile collegare lo strumento ad un altro che sfrutta la stessa attività ottica, il polarimetro.

Il saccarimetro e il polarimetro hanno forma simile e sfruttano lo stesso principio legato al potere rotatorio della soluzione ottica, il saccarimetro infatti come visto nella descrizione del principio fisico e della tassonomia discende direttamente dal saccarimetro.

Qui possiamo notare come lo strumento venga rappresentato in una vista esplosa.

Per altre informazioni consulta il sito:

http://www.ast.obs-mip.fr/article.php3?id_article=1006

STEP 20- Il marchio

 Ora mettiamo in evidenza i marchi e la simbologia legata alle aziende che costruiscono il saccarimetro:

Fig.1 firma dell' inventore Duboscq su un saccarimetro

                   fig.2 saccarimetro a penombra di cui possiamo notare la casa costruttrice 

e il  marchio evidenziato su di esso

                                            Fig.3 targhetta con il marchio della casa costruttrice

                                       Fig. 4 marchio dell'azienda che fece il saccarimetro

Marchio visto in precedenza ed evidenziato come nome alternativo per i prodotti realizzati da Rudolf Winkel  durante il periodo in cui Zeiss era il principale azionista.

Nel 1857 Rudolf Winkel fondò un'officina meccanica a Gottingen dove produceva microscopi. I suoi figli si sono uniti a lui nell'attività.

Nel 1894 Ernst Abbe di Carl Zeiss Optische Werkstätte visitò Winkel. Nel 1911 Carl Zeiss divenne il principale azionista della società R. Winkel. Nel 1928, il logo della R. Winkel GmbH era diventato "Winkel-Zeiss / Göttingen" all'interno di un doppietto acromatico. 

Nel 1945 Zeiss trasferì la sua divisione microscopi a Gottinga. Nel 1954, la Carl-Zeiss-Stiftung rilevò completamente la R. Winkel GmbH. Il nuovo logo era "Zeiss / Winkel" in un doppietto acromatico.

Per altre informazioni vedi:

http://waywiser.fas.harvard.edu/people/3806/r-winkel-gmbh-dba-winkelzeiss;jsessionid=104AE54218549A0B90208887DF78FE1A

 Queste immagini mostrano un saccarimetro a penombra inventato da Jules Duboscq e costruito da Ph. Pellin a Parigi.

Per altre informazioni consulta i siti:

https://www.catawiki.it/l/34340657-saccarimetro-1-ferro-ghisa-battuto-ottone-winkel-zeiss-gottinga-inizio-xx-secolo

https://collection.maas.museum/object/256318

STEP 19- L' abbecedario

A come attività ottica o analizzatore

B come barbabietola da zucchero,  nel Novecento si misurava lo zucchero contenuto in esse

C come cibo, lo strumento misura la concentrazione dello zucchero nel cibo per evitare che cibi contaminati vengano distribuiti

D come Duboscq, l'inventore dello strumento

E come enologia, il saccarimetro viene utilizzato per la misura dello zucchero nel mosto

F come filtrazione, attività fondamentale per capire la concentrazione dello zucchero

G come gradi, che misurano il potere rotatorio dello strumento

H come Henri, figlio del costruttore che contribuì all'invenzione dello strumento

I come illuminazione, fondamentale per attivare lo strumento

L come luce o lampada, fondamentale per la misurazione dello zucchero

M come medicina, lo strumento è utilizzato per misurare la concentrazione di zucchero nelle urine

N come nonio, parte che precede la lente del saccarimetro

O come ottica, branca della fisica che prende in considerazione il saccarimetro

P come polarimetria ma anche come prisma

Q come quarzo ( materiale di cui è fatto il prisma)

R come rotazione, fondamentale per la misura dello zucchero

S come saccarosio, lo saccarimetro ne misura la concentrazione

T come la tassa sullo zucchero

U come USA, stato in cui il saccarimetro venne maggiormente utilizzato 

V come vetro delle lenti

Z come zucchero

STEP 18- I francobolli

Nella ricerca non ho trovato francobolli che ritraggono lo strumento oppure l'inventore, possiamo però ritrovare alcuni strumenti che prendono in considerazione la stessa attività ottica del saccarimetro. Sono francobolli che coprono annate diverse, ma sono molto simili al saccarimetro sia per quanto riguarda l'attività ottica, che per quanto riguarda il materiale utilizzato, ovvero l'ottone.

                                                            

Francobolli provenienti dalla Germania - 1980-Carl Zeiss Ottica Museum

Per altre informazioni visita il sito:

 https://www.ebay.it/itm/East-Germany-stamps-1980-Carl-Zeiss-Optical-Museum-MNH-block-C507-/333382246330

Questo francobollo inoltre riprende la struttura del saccarosio, elemento collegato al saccarimetro dato che esso ne misura la concentrazione. 

Qui i dettagli riguardante il francobollo: https://www.chemistryviews.org/details/ezine/1435503/The_IYC_2011__Overview.html

STEP-17 I brevetti

Illustrerò brevemente tre brevetti che mostrano idee innovative sull'utilizzo del saccarimetro:

Brevetto: JP2011125603A

Inventori: Yoshinori Nakagawa , 

Setsu Nakai , 

節 中井

義則 中川

Data di pubblicazione:    21/12/2009

Lingua pubblicazione:  giapponese con spiegazioni anche in inglese

Qui troviamo anche il pdf in versione integrale in lingua giapponese: brevetto.

 

Il seguente oggetto deve essere inteso come misuratore di contenuto di zucchero di un alimento in un bollitore riscaldato e l'obiettivo è di possedere la proprietà di resistenza al calore.

Una tacca alimentare (5a) è fornita con un foro di tacca (5a) sulla superficie inferiore del bollitore di riscaldamento alimentare (5), e un tubo della bocca ricevente isolante (52) e il suo tubo della bocca di copertura circostante (51) che sono in comunicazione con il foro di tacca sono forniti con il cibo 

Un tubo di zucchero (53)ha la funzione di  rilevare l'indice di rifrazione del cibo (M) riscaldato nel bollitore  mentre la proiezione integrale dal fondo del bollitore di riscaldamento è collegata all'isolante che riceve il tubo della bocca. 

La superficie della punta viene inserita in  profondità corrispondente alla superficie inferiore del bollitore di riscaldamento alimentare, o ad una profondità che sporge verso l'interno di una certa quantità, e la superficie periferica esterna della canna dell'obiettivo e la superficie periferica interna del tubo di ricezione dell'isolante sono stati fissati e mantenuti in uno stato di conservazione tramite un isolante (72) inserito e fissato e una pluralità di bulloni impostati (81) avvitati nel sistema radiale avente  direzione del tubo porta di ricezione dell'isolante.

Possiamo trovare lo stesso brevetto anche sul sito:

 https://worldwide.espacenet.com/patent/search/family/044288856/publication/JP2011125603A?q=pn%3DJP2011125603A

Brevetto: JP3814077B2

Inventore: 

Matsuda Tadayuki 

Data di pubblicazione:    23/08/2006

Lingua pubblicazione:  giapponese con spiegazioni anche in inglese

 

PROBLEMA DA RISOLVERE: Ottenere un saccarimetro in cui la superficie del  prisma analizzatore possa essere facilmente pulita.

 SOLUZIONE: Il saccarimetro è dotato di una cella di misura 3 con una sezione di misura 5 , un'unità di sistema ottico 14 che proietta la luce su un campione iniettato nella sezione di misura 5 mentre la superficie (a) del prisma 20 viene portata a contatto con la sezione di misura 5  e riceve la luce riflessa della luce proiettata, e una piastra di fissaggio 6 alla quale sono attaccate l'unità 14 e la cella 3 e misura la saccarinità del campione dall'indice di rifrazione del campione. 

Un'apertura 16 è realizzata attraverso la piastra di fissaggio 6 e l'unità ottica 14 è fissata ad una base ottica 15 che ha una dimensione tale da poter essere alloggiata nell'apertura 16 della piastra di fissaggio 6 e un foro sporgente e ricevente della luce 17 ed è fissata alla superficie D della piastra di fissaggio 6 in uno stato tale che l'unità 14 è portata a contatto con la superficie (a) del prisma 20 attraverso un O-ring 18 fornito intorno al foro sporgente e ricevente della luce 17. D'altra parte, la cella campione 3 è attaccata in modo staccabile all'altra superficie C della piastra di fissaggio 6.

Brevetto: RU2224240C2                                                                                                                     I

nventori: 

А.И. Иванов, 

А.Д. Абрамов, 

М.Ю. Мануйлов

Data di pubblicazione: 20/02/2004

Lingua pubblicazione:  russo

L'invenzione si riferisce alla strumentazione ottica, ovvero a misure polarimetriche della concentrazione di saccarosio in soluzioni e può essere utilizzata nell'industria medica, dello zucchero e chimica.

Il  metodo noto per misurare la concentrazione di zucchero (Bugaenko IF Technochemical control of sugar production. - M.: Agropromizdat, 1989. S. 16-21.), è colui secondo il quale  la concentrazione viene determinata misurando l'angolo di cui è necessario ruotare il filtro polarizzatore per compensare la rotazione del piano di polarizzazione della luce polarizzata linearmente, oppure misurando lo spessore di un cuneo di quarzo, compensando la rotazione del piano di polarizzazione.

 Lo svantaggio del metodo descritto è la presenza di cinematica e la necessità di un'accurata calibrazione meccanica.

I siti di riferimento utilizzati per la ricerca di brevetti sono :

Google Patents 

Espacenet 

STEP 16- L' anatomia

Queste sono alcune immagini che illustrano l'anatomia del saccarimetro con le varie parti descritte in inglese:

1. La prima illustra i componenti principali dello strumento in dettaglio con le relative denominazioni

Questa seconda immagine raffigura tutti i componenti del saccarimetro separati, illustrando quindi anche la complessità stessa dello strumento che prende in esame numerosi tubi.
 

STEP 15- I numeri

I "numeri" che possiamo prendere in considerazione per trattare il saccarimetro sono i seguenti:

34.58 parte della scala graduata del polarimetro attraverso la quale il saccarimetro misura la           concentrazione di zucchero in una data soluzione (posta a 100 nel saccarimetro)

1817 anno di nascita dell'inventore Jules Duboscq

1845 anno in cui viene inventato il saccarimetro

4 numero di tubi contenuti nel saccarimetro

da -30 a +110 valori che la scala graduale Internazionale dello zucchero prende in considerazione

I numeri che troviamo all'interno del saccarimetro li possiamo evidenziare mettendo a confronto il polarimetro e il saccarimetro, due strumenti che utilizzano lo stesso principio fisico.

 Sostanzialmente, la differenza fra il polarimetro e il saccarimetro è la scala graduata: per il primo l’unità di misura della scala, sono i gradi di cerchio, mentre per il secondo, la scala non è altro che un settore circolare ovvero una parte (pari a 34.58°) della scala di polarimetro che viene posta a 100 (fondo scala).

Infatti, una soluzione (fissata convenzionalmente per fissare il fondo scala del saccarimetro) di 26 grammi di saccarosio puro in 0.200 litri di acqua distillata, letta con un tubo polarimetrico da 4 decimetri, ha un’attività ottica pari a 34.58°, od anche, polarizza a 100 °S nella scala saccarimetrica.

 

fig.1 scala graduata

fig. 2 scala graduata di un saccarimetro

misura del grado dell'attività ottica

STEP 14-La tassonomia

 Qui possiamo notare la tassonomia del saccarimetro, notiamo come sia uno strumento che discende direttamente dalla polarimetri: 

STEP 13- La pubblicità

 

Fig.1 pubblicità del 1937 dell' industria saccarifera OFFICINE GALILEO per la distribuzione di apparecchi di controllo, tra cui i saccarimetri

Fig.2 pubblicità del 1902 dell' Agenzia enologica che riprende anche le istruzioni degli strumenti 

Fig.3 pubblicità dell'azienda Baker, Hamilton & Pacific Company che illustra alcuni strumenti con i relativi prezzi

Fig.4 in questo annuncio più recente Rudolph Research Analytical pubblicizza i suoi saccarimetri 

STEP 12- I film

Nel Novecento il saccarimetro trova ampio spazio nel campo alimentare per valutare per valutare la quantità di zucchero negli alimenti e anche le impurità e le tossine presenti negli alimenti.

Nel film " The Poison Squad" questo strumento viene utilizzato dal protagonista, il dottor Harvey Washington Wiley.

 Ecco una breve trama del film:

alla fine della rivoluzione industriale, l'approvvigionamento alimentare americano era contaminato da frodi, falsi e legioni di sostanze chimiche nuove e non testate, minacciando pericolosamente la salute dei consumatori.

 

Basato sul libro di Deborah Blum, The Poison Squad racconta la storia del chimico governativo Dr. Harvey Wiley che, determinato a bandire queste sostanze pericolose dai tavoli da pranzo, ha affrontato i potenti produttori di cibo ei loro alleati. 

Wiley ha intrapreso una serie di audaci e controversi processi su 12 soggetti umani che sarebbero diventati noti come "Poison Squad". Dopo gli insoliti esperimenti e l'instancabile difesa di Wiley, il film traccia il percorso dell'uomo dimenticato che ha gettato le basi per le leggi statunitensi sulla protezione dei consumatori.

Fig. 1

Il dottor Harvey Washington Wiley scruta in un saccarimetro nel 1902, il box intorno protegge lo strumento dall'esterno 

Dr. Harvey Washington Wiley peering into a saccharimeter in 1902. The box around the device protects it from outside disturbances.

Per altre informazioni visita i siti :

https://www.npr.org/sections/thesalt/2018/10/08/654066794/how-a-19th-century-chemist-took-on-the-food-industry-with-a-grisly-experiment?t=1604937819252

https://www.innaturale.com/the-poison-squad-coraggiosi-pionieri-efsa-fda/

step 11- I costruttori

 Le case costruttrici che si occupano della costruzione dei saccarometri sono:

RUDOLPH Research Analytical, azienda con oltre 50 anni di leadership nella produzione di polarimetri, rifrattometri e densimetri, offre un’ampia gamma di strumenti e combinazioni tra di essi per venire incontro alle esigenze di ogni cliente, sia economiche che prestazionali.             In tanti anni di esperienza  RUDOLPH Research Analytical ha implementato nei suoi strumenti un grado di affidabilità e di accuratezza unici nel mercato, concentrando la sua attenzione su quegli aspetti più critici legati alla qualità del dato finale. Alcuni esempi sono il TempTrol posto in tutti i saccarimetri e i rifrattometri che termostatando il campione in analisi rende più accurata la misurazione. 

Qui il loro sito e le informazioni sull'azienda:  

https://rudolphresearch.com/general-info/about-us/

ATAGO con I misuratori tascabili PAL-BX|ACID Pocket Sugar and Acidity Meter che misurano il livello di zucchero e di acidità in succhi di frutta, latte, birra, yogurt, sake o aceto. Ogni unità di questa serie misura sia il Brix (livello di zucchero) che l'acidità.

Qui le informazioni sull' azienda:  https://www.atago.net/en/company-aboutus.php

Schmidt Haensch, dal 1864 la linea guida della compagnia è legata alla combinazione di tradizione e alta qualità innovativa. Dall'introduzione di nuovi metodi di riferimento nell'industria dello zucchero, l'azienda è leader nella produzione di strumenti di analisi. L'enfasi principale è sull'analisi in laboratorio, che comprende macchine automatiche di analisi senza uomo e sistemi di acquisizione dati per il laboratorio.

Per approfondimenti vedi il sito:  https://schmidt-haensch.com/products/laboratory-instruments/polarimeter/saccharomat-touch-series/