Prática 3 - Refratometria, Escala Brix

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Licenciatura em Química
Físico-química Experimental
AULA PRÁTICA 3:
Refratometria, Escala Brix
Acadêmicos:
Henrique da Rocha Velôso
1. INTRODUÇÃO
Em diversos produtos alimentícios existe a presença do açúcar (sacarose,
C12H22O11), tendo em vista a concorrência nos padrões de qualidade no mercado, é
de suma importância que os mesmo tenha uma preocupação a mais em satisfazer
os consumidores, assim é necessário que faça uma determinação da concentração
de açúcar desses produtos. O método mais comum utilizado para determinar a
concentração dos açúcares é o método da refratometria na escala Brix
(DORNEMANN, 2016). A refratometria é uma técnica usada para determinação de
sólidos solúveis em soluções.
Um refratômetro na escala Brix constitui-se em um método físico que
determina a concentração nas soluções. A escala é trabalhada de forma que se
determina a concentração a partir da concentração real da amostra, tendo em vista
que a escala Brix é calibrada de acordo com número de gramas de açúcar presente
em 100g da solução. Para o teste, uma pequena quantidade de amostra é colocada
sobre o prisma e com a placa de luz fechada, a amostra é distribuída uniformemente
pelo prisma e com o refratômetro mantido na direção de uma fonte de luz, o desvio
ou refração da luz é avaliada a uma escala com uma pontuação percentual. Assim,
as amostras mais concentradas terão uma menor dispersão de luz e
consequentemente um menor ponto percentual (SUZANE et al,. 2019)
(NASCIMENTO et al,. 2020).
Essa prática foi realizada utilizando o equipamento de refratometria na escala
Brix (Refratômetro Medidor de Açúcar Brix 0-32%), para a determinação da
concentração do açúcar em solução como também em bebidas.
2. OBJETIVO
Determinar a concentração de açúcares em amostras de alimentos líquidos.
3. MATERIAIS E MÉTODOS
3.1. Materiais:
Provetas;
Béqueres;
Pipetas;
Funis;
Papéis de filtro;
Espátulas;
Refratômetro;
Termômetro.
3.2. Reagentes:
Amostra de bebidas;
Solução de glicose;
Solução de frutose;
Sacarose;
Água destilada.
4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
4.1. Construção da curva de calibração de sacarose
Primeiramente, pesou-se em um béquer 40,0002 g de sacarose e juntou-se
água apenas o suficiente para a completa dissolução do açúcar. Em seguida, foi
transferida a solução obtida para um balão volumétrico de 200 mL, completou-se o
volume com água, agitou-se bem e obteve, assim, uma solução de 20% (massa/
volume) ou a 0,20 g/mL de sacarose.
A partir dessa primeira solução, com o auxílio de pipetas e balões
volumétricos de 100 mL, preparou-se as outras soluções da seguinte maneira.
Solução a 15% (ou a 0,15 g/mL): tomou-se 75 mL da solução a 20% e completou-se
100 mL com água, feito isso passou para o preparo da solução a 10% (ou a 0,10
g/mL): tomou-se 50 mL da solução a 20% e completou-se 100 mL com água. Após,
passou para a terceira solução: solução a 5% (ou a 0,05 g/mL) da solução a 10% e
completou-se 100 mL com água. Logo foi feita a última solução, sendo ela a 2,5%
(ou a 0,025 g/mL): tomou-se 50 mL da solução a 5%e completou-se 100 mL com
água. Após o preparo de cada solução e antes da obtenção da seguinte,
homogeneizou com boa agitação.
Seguidamente, determinou-se o grau Brix de cada uma destas cinco
soluções e também da água pura. Deu início pela a água e prosseguiu com a
soluções mais diluídas. Sendo que foi medido a temperatura das soluções. Primeiro,
lavou-se o prisma do refratômetro com água destilada e o seco SUAVEMENTE com
um papel. Logo após, foi adicionado duas gotas de água destilada ao prisma e
cobriu-se com a tampa. Aproximou-se o olho da lente do refratômetro e, usado
como uma luneta, observou-se uma escala em preto sobre um fundo azul (vide
Figura 1). A faixa branca coincidiu com o zero da escala. Esta foi a medida para a
água destilada. Em seguida, foi secado o prisma e repetiu-se o procedimento de
leitura com as alíquotas lavando o prisma ao final de cada leitura.
Figura 1: Escala do refratômetro
Posteriormente, corrigiu-se o valor observado para a temperatura da solução
de acordo com a tabela abaixo:
Tabela 1: Compensação da temperatura (referência 20°C).
Fonte: International Commission for Uniform Methods of Sugar Analysis (1966)
Em seguida, preencheu-se a Tabela 2 e construiu-se um gráfico do grau Brix
em função da concentração (%) (Figura 2). E estimou-se o valor do índice de
refração da solução de concentração igual a 7%.
4.2. Determinação do teor de açúcar em bebidas
Dentre as amostras, foram selecionadas 10 bebidas (a seleção continha pelo
menos um refrigerante sem adição de açúcar, uma água de coco, um suco fresco
que foi filtrado, um suco industrial e um café ou chá. Em seguida, foi medido a
temperatura das bebidas e determinou-se o °Bx de acordo com o procedimento
anterior. Após, foi utilizado a curva de calibração para a determinação do valor
aproximado do teor de sacarose. Feito isso preencheu-se a Tabela 3.
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Para a calibração da resposta do instrumento foi utilizada uma solução de
sacarose com concentração conhecida, como descrito nos procedimentos
experimentais. Os resultados obtidos são apresentados na Tabela 2.
Tabela 2: Dados para a curva de calibração.
Leitura Teor de Sacarose,%
Temperatura da
Solução, ºC
ºBx
(observado)
ºBx
(corrigido)
1 0,0 26 0,0 0,0
2 2,5 26 2,8 3,43
3 5,0 26 5,0 5,43
4 10,0 26 9,9 10,34
5 15,0 26 14,5 14,94
6 20,0 26 19,0 19,46
A partir desses dados, foi plotado um gráfico para a curva de calibração de
sacarose (Figura 2), encontrando a equação da reta (
, com R2 = 0,998) que relaciona o grau Brix (°Bx)°𝐵𝑥 = 0, 955 × 𝑇
𝑠𝑎𝑐𝑎𝑟𝑜𝑠𝑒
+ 0, 58
com o teor de sacarose na amostra (Tsacarose).
A equação obtida pelo gráfico serviria para se determinar o valor de grau Brix
esperado para uma amostra com determinado teor de sacarose. Como exemplo, se
temos uma solução com uma concentração igual a 7%, observa-se que o grau Brix
dessa amostra é de 7,26, como mostrado no cálculo abaixo.
°𝐵𝑥 = 0, 955 × 𝑇
𝑠𝑎𝑐𝑎𝑟𝑜𝑠𝑒
+ 0, 58
°𝐵𝑥 = 0, 955 × 7, 0 + 0, 58
°𝐵𝑥 = 7, 26
Figura 2: curva de calibração de sacarose
Fonte: autoria própria
A partir da equação encontrada, pode-se fazer um reajuste isolando a
incógnita para realizar os cálculos e determinar o teor de açúcar em cada amostra
observada, considerando os valores observados de Brix para cada uma delas
(apresentados na Tabela 3).
𝑇
𝑠𝑎𝑐𝑎𝑟𝑜𝑠𝑒
= °𝐵𝑥−0,58( )0,955
A seguir, é mostrado o cálculo para se determinar o teor de sacarose na
amostra de refrigerante sem açúcar. O teor de sacarose para todas as amostras
analisadas são apresentados na Tabela 3.
𝑇
𝑠𝑎𝑐𝑎𝑟𝑜𝑠𝑒
= °𝐵𝑥−0,58( )0,955
𝑇
𝑠𝑎𝑐𝑎𝑟𝑜𝑠𝑒
= 0,3−0,58( )0,955
𝑇
𝑠𝑎𝑐𝑎𝑟𝑜𝑠𝑒
=− 0, 29%
Tabela 3: Teor de sacarose em bebidas.
Leitura Bebida Temp. daBebida, ºC
ºBx
(observado)
ºBx
(corrigido)
Teor de
Sacarose,
%
1 Refrigerantesem açúcar 20 0,3 0,3 - 0,29
2 Café comaçúcar 22 15,9 16,04 16,19
3 Chá da copa 21 12,2 12,27 12,24
4 Suco de laranjafresco 18,5 5,8 5,74 5,40
5 Suco industrial 22 0,9 1,04 0,48
6 Água de coco 19 5,9 5,84 5,51
7 Energético 22 12,6 12,74 12,73
8 Suco de maçã 21 7,2 7,27 7,00
9 Refrigerante deguaraná 20 10,2 10,2 10,07
10 Café semaçúcar 22 1,4 1,54 1,00
11 Glicose 24 14,2 14,49 14,56
12 Frutose 23 14,2 14,42 14,49
Analisando os valores apresentados na tabela, observa-se que para a
amostra de refrigerante sem açúcar o teor de sacarose apresentou um valor
negativo. Esse valor apresenta um resultado inconsistente, visto que não pode
haver um valor negativo para o teor de sacarose. Essa amostra é de uma bebida em
que o fabricante diz não conter açúcar e o teste não apresentou um grau Brix igual a
0.
Para a observação supracitada, duas hipóteses podem ser consideradas:
primeiro, o grau Brix encontrado a partir da análise se refere realmente ao açúcar
presente na amostra e esse valor está dentro do limite permitido pela legislação; ou
segundo, o grau Brixobtido foi devido a outras substâncias dissolvidas na amostra,
que alteram o caminho percorrido pela luz incidente de maneira semelhante ao que
ocorre quando há sacarose presente na solução. Analisando a legislação,
observa-se que quando o produto apresenta valor de carboidratos menor que 0,5 g,
pode-se definir que não há presença de carboidratos (ANVISA, 2003), o que
confirma a primeira hipótese descrita anteriormente. A confirmação da primeira
consideração não exclui a veracidade da segunda, visto que ainda se pode ter certa
contribuição da refração de luz por outras substâncias que não a sacarose. A
legislação citada também se aplica aos valores obtidos para outras amostras de
bebidas industriais em que se esperava obter um grau Brix igual a zero. Além disso,
a segunda hipótese nos mostra que pode haver uma pequena variação dos
resultados obtidos em relação a valores reais de sacarose, uma vez que nem todo o
índice de refração observado é devido a sacarose presente na amostra. Entretanto,
essa variação tende a ser pequena, já que a quantidade de sacarose na amostra é
a principal determinante do grau Brix obtido para cada amostra analisada.
A solução de glicose e frutose foi analisada para fazer uma pequena
comparação de dados. A solução de glicose foi preparada pela dissolução de
14,9999 g dessa substância em 100 ml de água. De maneira semelhante, a solução
de frutose foi preparada pela dissolução de 15,0000 g da substância em 100 ml de
água. Observando os valores obtidos para essas duas amostras, pode-se notar que
o valor difere em algumas casas decimais do valor esperado para a glicose e a
frutose (aproximadamente 15%). Este erro pode ter se apresentado devido a
limitações pessoais no uso dos equipamentos utilizados para preparar a solução,
como a aferição do menisco, ou pode ter ocorrido devido a vidrarias volumétricas
não calibradas.
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Considera-se que a prática realizada foi algo novo no processo de formação
acadêmica, onde foi possível conhecer e manusear o equipamento de refratometria
na escala Brix para a determinação de concentrações de soluções, nesse caso
específico na determinação da concentração do açúcar. Dessa forma, é considerado
que a prática alcançou seus objetivos, tanto na parte das determinações das
concentrações das soluções e das bebidas analisadas, quanto no conhecimento
adquiridos com a técnica utilizada.
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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