3.2.4. Spektrofotometria

A fotometriában egy meghatározott hullámhossztartományra adtuk meg a jellemző fizikai mennyiségeket. Élelmiszerfizikai, azaz gyakorlati szempontból azonban bennünket éppen az egyes hullámhosszakon mérhető sugárzás intenzitása érdekel. Hiszen az élelmiszeripari anyagok által kibocsájtott, elnyelt vagy visszavert sugárzás az anyagra vonatkozó szerkezeti információk hordozója. A spektrálisan felbontott sugárzás intenzitásának mérésével a spektrofotometria foglalkozik. Megkülönböztetünk emissziós, abszorpciós és reflexiós spektrofotometriát.

3.2.4.1.Emissziós spektrofotometria

emissziós fotometria

49. ábra Objektív spektrális intenzitásmérés

Az emissziós spektrofotometria vizuális vagy objektív módszerekkel teszi lehetővé az anyagok által kibocsátott sugárzás spektrális intenzitás-vizsgálatát. Objektív meghatározási módszert mutat a 49. ábra. A tükör helyzetétől függően az ismert és ismeretlen fényforrásból váltakozva juttatjuk a fénysugarat a monokromátorra. Ezután fotocella, fotoelektron-sokszorozó fotoáramából következtetünk az adott hullámhosszhoz tartozó sugárzott intenzitás eloszlásra (i).

3.2.4.2. Abszorpciós spektrofotometria

Az abszorpciós spektrofotometria az optikai sugárzás elnyelése álapján vizsgál spektrális intenzitáseloszlást. A kapott színkép vonalas illetve sávos szerkezetű. Az élelmiszeripari anyagok abszorpciós színképe a molekulák vizsgálatát teszi lehetővé. A molekulák spektrumában sávok figyelhetők meg, amelyek összefolynak. A spektrum maximumai és minimumai jellemzőek a molekulafajtákra és így kapunk a molekula szerkezetéről információkat. A sávokat alkotó színképvonal a molekula két kvantumállapota közötti energiakülönbségnek felel meg. Az abszorpciós spektrofotometria az ultraibolya és látható tartományban (200 nm- 700 nm) és az infravörös tartományban (700 nm - 200 m) alkalmazható anyagszerkezeti vizsgálatokra. Fontos elvi alapot ad az abszorpciós fotometriához a Lambert-Beer törvény.

Igen vékony dx vastagságú anyagon áthaladó monokromatikus fény abszorpciójára jellemző, hogy a belépő 0 fényáram a dx út megtétele után d0-lal csökken. E csökkenés egyenesen arányos a 0 eredeti fényárammal:

-d F0 =K()0 dx,

ahol K() extinkcióállandó az anyagi minőség és a hullámhossz függvénye.

Legyen az anyag d vastagságú és az abszorpció után a fényáram d. Integrálással

ln + C = - K() x (C = - ln 0)

A d vastagságú anyagot figyelembe véve

áteresztési tényezőt tizes alapú logaritmussal kifejezve:

lg = -K() d lg e =-m()d,

m() az extinkció modulus

Ismerjük a közepes behatolási mélységet:

amely mellett az eredeti fényáram e-ed részére csökken. A víz abszorpciója a közeli és távoli ultraibolya tartományban jelentkezik. Az egy vagy több kettőskötésű anyagok a látható és ultraibolya tartományban mutatnak erősebb fényelnyelést. A szerves vegyületek infravörös abszorpciós spektruma keskeny sávokból áll.