Ist in einer Lösung sowohl Alkohol als auch Zucker enthalten, können die Konzentrationen eigentlich nicht gemessen werden. Ist zum Beispiel in einem Schnaps Zucker enthalten, zeigt eine Alkoholspindel zu wenig Alkohol an. Oder eine Zuckerspindel in einer gärenden Maische zeigt zu wenig Zucker an, sobald Alkohol vorhanden ist. Denn Alkohol hat eine niedrigere Dichte als Wasser und Zucker eine höhere.
Bei einem Refraktometer ist es etwas anders: Sowohl Alkohol als auch Zucker haben einen höheren Brechungsindex als Wasser. Aber natürlich auch hier steht man in der Praxis vor dem Problem, daß man nicht weiß, ob ein hoher Brechungsindex von viel Alkohol oder von viel Zucker herrührt.
Ein Vinometer scheint auf dem ersten Blick eine Lösung für das Problem zu sein. Leider zeigt die Praxis, daß es sehr ungenaue und oft auch komplett falsche Ergebnisse anzeigt, wenn man nicht einen Standardwein damit misst. Hat der Wein einen ungewöhnlichen Alkohol- oder Zuckergehalt oder handelt es sich gar nicht um ein Wein sondern um ein gesüsstes Destillat, sind die Messergebnisse nicht zu gebrauchen.
Es gibt aber eine elegante Lösung:
Da die Dichte und der Brechungsindex zwei komplett unterschiedliche Eigenschaften sind, kann man, wenn man beides einer Lösung gemessen hat, doch die einzelnen Konzentrationen herausfinden. Hier ein Beispiel: Die rote Kurve zeigt die möglichen Kombinationen von vol% Alkohol und gew% Zucker bei 1 g/lt Dichte und die blaue Kurve bei einem Brechungsindex von 1.34. Der Schnittpunkt ist bei 6.3 vol% Alkohol und 2.7 gew% Zucker. Dies ist somit die einzige Lösung für diese Dichte und diesen Brechungsindex.
Man kann also den Alkohol- und Zuckergehalt von Liköre und auch gärende Maischen herausfinden, wenn man Messgeräte für die Dichte und auch für den Brechungsindex hat.
Dies ist wesentlich weniger aufwändig als eine Probedestillation. Bei einer solchen Destillation destilliert man einen Teil der Flüssigkeit, bis kein Alkohol mehr kommt. Dann hat man ein zuckerfreies Destillat und eine alkoholfreie Schlempe, vom Destillat misst man die Menge und den Alkoholgehalt, von der Schlempe die Menge und den Zuckergehalt, und dann rechnet man das wieder zusammen. Dies ist die professionellste Methode, mit der eine höhere Genauigkeit erreicht werden kann als mit einer Doppelmessung von Dichte und Brechungsindex.
Aber die Doppelmessung ist weniger aufwändig und man benötigt eine kleinere Probe.
Damit die Doppelmessung sinnvoll ist, benötigt man gute Messinstrumente.
Eine gute Dichtemessung kann man recht günstig mit einem Pyknometer hinbekommen. Wichtig ist hier aber wie bei jeder Dichte- oder Brechungsindexmessung ein gutes Thermometer, um die Genauigkeit der Temperaturkorrektur zu gewährleisten.
Eine gute Brechungsindexmessung dagegen ist schwierig. Benutzt man ein typisches handheld-Refraktometer, ist es fraglich, ob man die Rechenergebnisse sinnvoll verwenden kann. Noch schlimmer, wenn das Refraktometer eine eingebaute Temperaturkorrektur hat, ATC (automatic temperature compensation) genannt, welche sehr ungenau ist. Hier muss man dann in unseren Rechner das Temperaturfeld der Brechungsindexmessung entweder leer lassen oder 20°C eintragen. Wesentlich genauer sind Abbe-Refraktometer. Mit so etwas hat man zumindest im niedrigen und mittleren Alkoholstärkenbereich, also auch bei einer Spirituosen-Trinkstärke, eine geeignete Ergänzung zu einem Pyknomter oder einem dazu gleichwertigen anderen Dichtemessinstrument.
Hier ein Vergleich erreichbarer Genauigkeiten von Refraktometern und Dichtemessern:
Angenommen, man hat ein sehr gutes Refraktometer mit einer Messgenauigkeit des Brechungsindex von ±0.0003, dann bedeuten gemessene 1 kg/lt Dichte und 1.34 Brechungsindex 5.97 - 6.56 vol% Alkohol und 26.7 - 28.7 g/lt Zucker. Und gemessene 1 kg/lt Dichte und 1.38 Brechungsindex bedeuten 40.37 - 41.14 vol% Alkohol und 169 - 171 g/lt Zucker.
Dagegen eine erreichbare Genauigkeit bei der Dichtemessung von ±0.0002 kg/lt bedeuten im ersten Beispiel 6.19 - 6.33 vol% Alkohol und 27.4 - 28.0 g/lt Zucker und im zweiten Beispiel 40.88 - 41.00 vol% Alkohol und konstant 170 g/lt Zucker.
Also erzeugt die Dichtemessung einen wesentlich kleineren Fehler als die Brechungsindexmessung.
Damit die Doppelmessung einen Sinn hat, muss die Brechungsindexmessung gut sein, oder man bekommt nur eine grobe Abschätzung, die man mit Erfahrung vielleicht auch nach Geschmack machen könnte, oder sogar ein irreführendes Ergebnis, welches dann hoffentlich durche eine nachfolgende Geschmacksprüfung aufgedeckt wird.
Da fast niemand ein absolut genau anzeigendes Thermometer hat, kann zusätzlich ein "Thermometerfehler" angegeben werden. Dieser kann mit der Hilfe des Rechners Thermometerfehler bestimmt werden. Die hier eingegebene Temperatur ist dann die auf diesem Thermometer angezeigte, nicht die reale.
Es werden die vol% Alkohol berechnet und die Zuckerkonzentration in gramm pro liter und in Gewichtsprozent beziehungsweise Brix.
Es gibt in der Literatur auch eine Überschlagsrechnung für eine solche Doppelmessung von Dichte und Brechungsindex. Allerdings wird nur die Alkoholstärke berechnet und es gibt keine Temperaturkorrektur. Deren Ergebnis wird unter unserem Ergebnis zusätzlich angezeigt. Diese Formel ist in ihrem Gültigkeitsbereich stark eingegrenzt. Deswegen wird die Ergebniszeile bei vielen Berechnungen ausgegraut angezeigt.
Aber auch die Berechnung nach unserer Berechnung kann schieflaufen, wenn man unmögliche oder sehr unwahrscheinliche Messwerte eingibt. Dann sieht man auch oben ein ausgegrautes Ergebnis.
Sind in einer Flüssigkeit viele Trübstoffe enthalten, wie zum Beispiel in einer ungeklärten Maische, dann macht das die Doppelmessung nicht sinnlos. Die meisten Trübstoffe haben ähnliche Dichten und Brechungsidexe wie Zucker. Also wenn der Rechner dann zum Beispiel 20 gramm pro liter Zucker berechnet, sind bei diesen 20 gramm die Trübstoffe mitgemeint.
Enthält die Flüssigkeit aber viel Fett, wie zum Beispiel ein Sahnelikör, dann ist der Alkohol- und Zuckergehalt mit dieser Methode nicht bestimmbar. Und bei sehr trüben Flüssigkeiten hat man das Problem, daß das Refraktomter schwer oder unmöglich genau abzulesen ist.
Die Berechnung erfolgt iterativ, da die einzelnen Berechnungsschritte sehr unterschiedlich sind. Manche sind Formeln, das meiste sind Datenreihen. Manches ist sehr einfach zu berechnen, zum Beispiel der Brechungsindex einer Ethanol-Saccharose-Wasser-Mischung. Anderes ist sehr schwer zu berechnen, zum Beispiel die Dichte dieser Mischung und die Temperaturkorrektur sowohl der Dichte als auch des Brechungsindex.
Die Dichteberechnungen von Ethanol-Saccharose-Wasser-Mischungen beruhen auf eigenen Messdaten, da es dafür keine Messdaten in der Literatur gibt. Die Messungen haben gezeigt, daß die Dichten dieser Mischungen nicht einfach ableitbar sind aus den Dichten von Ethanol-Wasser-Mischungen und Saccharose-Wasser-Mischungen, wahrscheinlich da Ethanol und Saccharose sich abstoßen. Die Brechungsindexberechnungen der Ethanol-Saccharose-Wasser-Mischungen dagegen beruhen auf einer einfachen Kombination der Berechnungen für Ethanol-Wasser und Saccharose-Wasser, da wir bei Messungen festgestellt haben, daß das funktioniert. Die Temperaturkorrektur erfolgt aus Kombinationen der Formeln beziehungsweise Datenreihen für die Temperaturkorrektur der Dichten und der Brechungsindexe von von Ethanol-Wasser und Saccharose-Wasser.
Da alles ineinandergreift, braucht es oft viele Iterationen, um das Ergebnis herauszufinden, also eine Alkohol- und Zuckerkonzentration, die bei den eingetragenen Temperaturen die eingetragene Dichte und den eingetragenen Brechungsindex hat.
Der Brechungsindex einer Alkohollösung steigt mit steigender Alkoholkonzentration. Aber ab etwa 85.7 vol% sinkt er wieder. Deswegen gibt es für manche Brechungsindexe zwei mögliche Alkoholstärken. Das gilt für den Bereich über 57.2 vol%. 57.2 vol% hat den gleichen Brechungsindex wie 100 vol%. Und zwei Lösungen sind vielleicht auch möglich, wenn zusätzlich zur hohen Alkoholstärke noch Zucker dabei ist. Das hat hier aber kaum praktische Relevanz, denn gesüsste Spirituosen haben nomalerweise keine so hohe Alkoholstärken. Und Zucker ist in hochprozentigem Alkohol auch nur gering löslich. Jedenfalls versucht der Rechner beide Ergebnisse zu berechnen und würde auch beide anzeigen, wenn sie sich signifikant unterscheiden (um 0.1 vol% Alkohol oder 0.1 gew% Zucker). Allerdings ist bisher kein Fall mit zwei verschiedenen Ergebnissen aufgetaucht. Wahrscheinlich grenzt die zusätzliche Dichtemessung den möglichen Ergebnisbereich zuverlässig so weit ein, daß es immer höchstens ein Ergebnis gibt.

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