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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÀO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE QUÍMICA – CURSO TÉCNICO EM QUÍMICA
QUÍMICA APLICADA – 3a série integrada
CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE QUÍMICA - QUÍMICA ORGÂNICA APLICADA
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE QUÍMICA
QUÍMICA ORGÂNICA APLICADA
PRÁTICA
3a série integrada
Profas Ana Maria de Resende Machado
Míriam Stassun dos Santos
Belo Horizonte - 2007
CROMATOGRAFIA
CROMATOGRAFIA
I - INTRODUÇÃO
A cromatografia faz parte de um importante grupo de métodos de separação, permitindo-nos separar, isolar, identificar e quantificar substâncias, mesmo em misturas muito complexas.
A cromatografia é um método físico-químico de separação dos componentes de uma mistura, realizada através da distribuição destes componentes entre duas fases, que estão em contato íntimo. Uma das fases permanece estacionária enquanto a outra move-se através dela. Durante a passagem da fase móvel sobre a fase estacionária, os componentes da mistura são distribuídos entre as duas fases, de tal forma que cada um dos componentes é seletivamente retido pela estacionária, resultando em migrações diferentes destes componentes.
O termo cromatografia deriva-se das palavras gregas “chrom” - cor e “graphe” - escrever, embora o processo não dependa da cor, exceto para facilitar a identificação dos componentes separados.
II - ASPECTOS HISTÓRICOS
Os termos “cromatografia”, “cromatograma” e “método cromatográfico” são atribuídos ao botânico russo MIKHAEL SEMENOVICH TSWETT na Inglaterra, que em 1906, utilizou estes termos em dois trabalhos descrevendo suas experiências na separação dos componentes de extratos de folhas e gema de ovo, onde usou colunas de vidro recheadas com vários sólidos, finamente divididos, e arrastou os componentes com éter de petróleo.
Paralelamente nos Estados Unidos, DAY separou sais orgânicos e amostra de petróleo. Apesar destas experiências, considerou-se que a época moderna de cromatografia começou na década de 30, quando KUHN e LEDERER redescobriram e aperfeiçoaram a cromatografia em coluna, repetindo as experiências de TSEETT, separando e identificando as xantofilas da gema de ovo, usando uma coluna recheada com carbonato de cálcio pulverizado e éter de petróleo como fase móvel.
Em 1941, MARTIN e SYNGE publicaram um trabalho no qual descreveram a cromatografia líquido-líquido, aplicaram o conceito de pratos teóricos e anteciparam o surgimento de duas cromatografias: a gasosa e a líquida de alta eficiência. Por este trabalho receberam o Prêmio Nobel em 1952.
A cromatografia gás - sólido foi descrita pela primeira vez em 1940, por HESSE e col., que separam dois ácido graxos, no vapor a 1000C, arrastando-os sobre sílica com o gás, dióxido de carbono, enquanto CREMER e PRIOR foram os primeiros a descreverem um cromatógrafo a gás completo.
A cromatografia em camada delgada foi reintroduzida em 1938 por IZMAILOV e SCHRAIBER, para a análise de produtos farmacêuticos.
A cromatografia por troca iônica também teve seu início, na época moderna, nos anos 30, com a síntese da primeiras resinas de troca iônica, baseadas em fenil e formadeído, que permitem a troca de cátions. Posteriormente, resinas de poliacrílico ou poliestireno cruzado com divinilbenzeno, com substituíntes sulfônicos, carboxílicos ou alquilaminos, substituíam as originais.
Outra técnica que teve seu desenvolvimento nesta época foi a cromatografia usando um fluido supercrítico como fase móvel. Esta técnica recebeu várias alterações principalmente, por GOUW e JENTOFT e somente em 1983 é que foi lançado o primeiro aparelho comercial dedicado a esta técnica. As primeiras experiências em cromatografia por bioafinidade foram feitas por LERMAN e col. em 1951, onde foi isolado anticorpos usando uma coluna recheada com celulose contendo antígenos apropriados.
III - CLASSIFICAÇÕES
São vários os critérios usados para a classificação das diferentes modalidades de cromatografia, sendo os mais comuns relacionados a técnica empregada, ao mecanismo de separação envolvido e aos diferentes tipos de fases utilizadas.
A forma física do sistema de cromatografia define a técnica geral: a fase estacionária pode ser colocada em um tubo cilíndrico ou disposto sobre uma superfície planar. Deste modo, a cromatografia pode ser subdividida em coluna e planar . Na cromatografia de coluna, de acordo com o tamanho do diâmetro interno do tubo, temos :
* as colunas preparativas - (5 a 30 mm), com fase estacionária na forma de partículas.
* as colunas analíticas - (2 a 5 mm)
* as colunas com microdiâmetro ( 2 mm), onde a fase estacionária apresenta-se na forma de um filme ou de partículas aderidas na paredes do tubo.
Considerando o estado físico da fase móvel, distingue-se a cromatografia gasosa, onde a fase móvel é um gás, a líquida, onde a fase móvel é um líquido, e a fase supercrítica, onde se usa como fase móvel um vapor pressurizado, em temperatura acima de sua temperatura crítica, com as vantagens de ter viscosidade menor do líquido, mas mantendo as propriedades de interação com os solutos.
Outras classificações baseiam-se na polaridade relativa das fases e no método de introdução da amostra e seu subsequente desenvolvimento com uma fase móvel pura. Entretanto, considera-se que a classificação mais importante em cromatografia baseia-se no mecanismo de separação, que pode ser por processos físicos, químicos ou mecânicos.
Os processos físicos são adsorção e absorção (partição) e são baseados principalmente em atrações eletrostáticas ou dipolares (forças de Van de Waals), incluindo a formação de ligações de hidrogênio.
Quando se trata de um sólido, como sílica ou alumina, como fase estacionária, a adsorção do soluto ocorre na interface entre o sólido e a fase móvel, devido a presença de grupos ativos nas suas superfícies. A adsorção do soluto implica na volta deste à fase móvel. Este é mecanismo da cromatografia em camada delgada (CCD), da cromatografia gás - sólido(CGS) e da cromatografia líquido - sólido (CLS).
Quando a fase estacionária é um líquido, espalhado na superfície de um sólido inerte, ou nas paredes do tubo cromatográfico, o processo é intrafacial, ocorrendo por absorção, ou partição, que se baseia nas diferentes solubilidade dos componentes da amostra na fase estacionária. A volta dos componentes à fase móvel depende de sua volatilidade(fase móvel gasosa) ou de sua solubilidade nesta fase (fase móvel líquida). Encontra-se este mecanismo na cromatografia em papel (CP), na cromatografia gás - líquido (CGL) e na cromatografia líquido - líquido (CLL).
As fases quimicamente ligadas são preparadas reagindo-se alguns grupos hidroxílicos que se encontram na superfície do sólido, normalmente sílica, com grupos alquilas ou alquilas substituídos. O mecanismo de separação destas fases é um compromisso entre partição e adsorção e as suas contribuições dependem da quantidade relativa de cada tipo de grupo funcional. Estas fases estacionárias quimicamente ligadas são as formas mais representativas da cromatografia líquida em coluna (CLFL), sendo ainda usada na cromatografia que emprega fluido supercrítico como fase móvel (CS).
Para o processo químico de troca iônica, a fase estacionária é constituída de uma matriz onde são adicionados grupos funcionais ionizáveis. Assim são obtidos os trocadores aniônicos que têm sítios ativos carregados positivamente, retendo ânions, e os trocadores catiônicos, que tem sítios carregados negativamente que retém cátions. Assim, se a fase estacionária retêm cátions, a fase móvel deve conter cátions capazes de substituí-los preferencialmente, ocorrendo na cromatografia por troca iônica (CTI).
Outro processo químico encontrado na cromatografia utiliza gruposcom especificidade biológica quimicamente ligado às matrizes. Estes grupos, que podem ser antígenos, enzimas ou lecitinas, que retiram da fase móvel somente os componentes complementares, os anticorpos, proteínas ou açucares, respectivamente, deixando passar todas as outras espécies da amostra. Na cromatografia por bioafinidade (CB), a eluição dos componentes retidos ocorre com a mudança das propriedades da fase móvel.
A cromatografia por exclusão (CE) baseia-se em um processo puramente mecânico. A fase estacionária é uma matriz de composição inerte, com partículas de forma, tamanho e porosidade uniforme. As moléculas da amostra são separadas porque as menores são capazes de penetrar facilmente em todos os poros da fase estacionária, equilibrando-se com a fase móvel intrasticial e intersticial, enquanto as maiores são excluídas de todos os poros, passando entre os grânulos acompanhando a fase móvel intersticial, isto é, a fase móvel que fica fora dos poros.
O ponto comum entre os diversos tipos de cromatografia é o fato de que os componentes de uma mistura, ou amostra, são distribuídos entre duas fase. Uma delas permanece fixa, e por isso é chamada de fase estacionária(FE), enquanto a outra percola através da FE, sendo então chamada de fase móvel FM). Esta situação dinâmica, resulta numa migração diferencial, ou seja, os componentes da amostra têm diferentes velocidades ao passarem pela fase estacionária.
A fase estacionária, de forma geral, é acondicionada nas chamadas colunas cromatográficas, que na sua maioria são tubos de vidro ou metal de dimensão diversas. Quando esta fase é um sólido, basta que a coluna seja preenchida com o mesmo, de acordo com técnicas especiais. Por outro lado, quando a fase estacionária é um líquido, este pode tanto revestir as paredes da coluna quanto estar aderido a um suporte sólido com o qual se enche a coluna.
A amostra a ser analisada é introduzida no começo (cabeça) da coluna e a fase móvel faz o carreamento dos diversos componentes desta amostra através da coluna. Deve ficar claro que a combinação fase móvel - fase estacionária tem que ser escolhida de maneira a não haver interação entre elas. Assim a separação dos diversos componentes será dada em função de uma maior ou menor afinidade de cada um deles, por cada uma das fases. Logo, o componente que tiver maior afinidade pela fase estacionária, ficará mais tempo retido na coluna, enquanto aquele que tiver mais afinidade pela fase móvel percorrerá a coluna com mais rapidez.
CROMATOGRAFIA EM PAPEL (CP)
Este método consiste em gotejar a solução contendo a mistura a ser analisada próximo à extremidade de uma folha de papel(fase estacionária) e esta é colocada em contato com o solvente = eluente (fase móvel) que se encontra em um recipiente fechado (câmara cromatográfica) de maneira a facilitar a ascensão do solvente por capilaridade. O eluente passa sobre a mancha arrastando os componentes com velocidades diferentes. O sistema é um complexo envolvendo o eluente e a mistura de compostos, o papel e a água que está normalmente no papel.
É um método de micro - análise qualitativo, que utiliza pequena quantidade de amostra. Aplica-se de preferência, na separação e identificação de compostos polares. Classifica-se como cromatografia por partição líquido - líquido e na classificação dos métodos cromatográficos como planar líquido - líquido.
A separação ou distribuição dos componentes de uma mistura, na CP, relaciona-se com as diferentes solubilidades relativas destes componentes, na fase móvel e fase estacionária. Os componentes menos solúveis na fase estacionária têm uma movimentação mais rápida ao longo do papel, enquanto que os mais solúveis na fase estacionária serão seletivamente retidos, tendo uma movimentação mais lenta.
Este mecanismo de separação pode ser explicado da seguinte maneira: a celulose é constituída por 2.000 ou mais unidades de glicose anidra ligadas por átomos de oxigênio; um líquido polar como a água tem grande afinidade pelas hidroxilas de cada glicose, formando ligações de hidrogênio, ficando retido e funcionando como fase estacionária, e os líquidos menos polares (solventes orgânicos) são repelidos por esta estrutura e funcionam como fase móvel.
A Cp é uma microtécnica muito útil para a separação de componentes de uma mistura e realização da análise qualitativa dos mesmos em função dos Rf (fatores de retenção) e cores apresentadas.
A separação das substâncias é realizada sobre tiras de papel ( papel Whatman nº 1 a nº 3) de comprimento e largura variáveis, em função da cuba cromatográfica a ser utilizada.
DEFINIÇÕES E TERMOS USADOS NA CP
Suporte : papel sobre o qual fica retida a fase móvel.
Fase móvel: um líquido ou mistura de líquidos que fluem através do papel, arrastando os componentes da mistura.
Revelador ou agente cromogênico: quando os componentes da mistura não apresentar cor torna-se necessário o uso de um agente que os tornam visíveis aos nossos olhos. Os principais agentes são: físico pela fluorescência (Luz UV), químicos – reagentes que dão reação corada com a substância em análise ( vapores de amônia, iodo, sulfato sérico, anisaldeído, etc.), biológicos ou enzimáticos. Existem diversos reveladores químicos , específicos para cada classe de compostos. A literatura informa qual deve ser a solução reveladora a ser empregada em cada caso particular de análise.
Resolução: distância mínima em que se encontram duas manchas sendo ainda possível distingui-las.
Desenvolvimento : é o movimento diferencial dos componentes de uma amostra, ao serem deslocados pela fase móvel. Em função de sua direção podemos Ter: ascendente – de baixo para cima ; descendente – de cima para baixo; horizontal – do centro para as extremidades conforme um círculo imaginário traçado no plano horizontal.
Aplicação : aplicação da solução da amostra (mistura das substancias) no ponto de partida sobre o papel.
Frente da fase móvel : linha de chagada da fase móvel, visível ainda quando se retira o papel da cuba cromatográfica.
Distância percorrida: distância percorrida pela fase móvel, desde o ponto de partida até a linha de chegada .
Rf: o quociente entre as distâncias percorridas simultaneamente desde o ponto de partida, até o centro de maior concentração da mancha da substância e até a fase móvel.
Câmara ou cuba cromatográfica: recipiente de vidro com tampa fechada hermeticamente, não deixando escapar vapores da fase móvel e onde se coloca o papel de cromatografia.
Cromatograma: papel com as substância separadas e reveladas. É o resultado da análise cromatográfica.
Saturação da cuba: distribuição uniforme no interior da cuba da fase vapor da fase móvel após alcançado o equilíbrio (para obter saturação deve-se colocar papéis de filtro, embebidos na fase móvel, aderidos às paredes laterais internas das cubas).
CONSIDERAÇÕES SOBRE A CP
Empregam-se quantidades de amostras da ordem de microgramas a miligramas. A resolução depende da concentração e diâmetro da mancha aplicada. A análise é rápida, desde minutos, ou demorada, até horas.
É fácil eluir as substâncias do papel. Substâncias hidrófilas são separadas com facilidade, as hidrófobas requerem tratamento especial do papel. O valor de Rf varia de 0 a 1. Quando o valor de Rf for zero, significa que a substância não eluiu (caminhou) no papel, não houve separação. Quando o valor de Rf for igual 1, significa que a fase móvel arrastou as substâncias junto com a mesma, não havendo separação. Neste caso deve-se mudar a fase móvel (eluentes). Aumentar a polaridade para Rf=0 e diminuir a polaridade da fase móvel para Rf=1.
A identificação de cada substância é feita pela aplicação simultânea de padrões. Esta é uma das limitações desta técnica.
No caso de substância desconhecida, (sem padrão), esta depois de perfeitamente separada, deve ser eluída do papel e submetida a uma técnicainstrumental adequada, tal como a espectrometria de massas, o infra - vermelho (IV), o ultra violeta (UV), a absorção atômica, a fluorescência por raios-X, etc. para sua identificação.
TESTES E SELEÇÃO DE ELUENTES
A seleção do solvente é de fundamental importância numa cromatografia, podendo ser feita através de tabelas apropriadas ou experimentalmente.
A escolha experimental pode ser feita através de testes em tubos de ensaio, com solventes mais comuns ou a mistura deles. Os compostos polares ou iônicos dissolvem-se, em geral, na água e nas substâncias igualmente polares, nos álcoois, por exemplo. Já os solventes dos compostos apolares são, também, apolares. Os compostos que formam ligação de hidrogênio ( ROH, RCOH, RCOOH, RCONH2 ) são solúveis, em geral, na água, exceção àqueles cuja parte alquílica da molécula é relativamente grande ( superior a seis átomos de carbono ). De certa forma, todas as substâncias orgânicas que não possuem hidrogênio capaz de associar-se às moléculas de água ou de álcoois, dissolvem-se em éter etílico, benzeno, ligroína, benzina, éter de petróleo, e outros solventes apolares. Os solventes que apresentam hidroxilas associadas ( metanol, etanol, ácido acético ) são miscíveis em água, elas apresentam caráter solubilizante intermediário entre a água e o éter etílico ou o benzeno. Estes solventes devem ser preferidos para dissolução de compostos que apresentam, igualmente, associação de moléculas. O clorofórmio e o tetracloreto de carbono são bons dissolventes para os compostos cujas moléculas não se associam. A acetona, em alguns casos, possui poder dissolvente superior ao do etanol.
TÉCNICA PARA SELEÇÃO DE ELUENTE:
Selecionar pela escala de polaridade 3 solventes: um polar, outro apolar e o outro com polaridade intermediária ( ou mistura do polar com apolar) e testar a solubilidade destes na mistura a ser analisada, em tubos de ensaio ou placas de toque.
Verificar a solubilidade, escolhendo o eluente.
Cortar três tiras de papel cromatográfico de tal espessura que caibam dentro de um tubo de ensaio.
Produzir micropipetas através dos tubos capilares.
Micropipetar a amostra para cada tira de papel e usar em cada tubo um eluente distinto. O melhor eluente será aquele que der um boa resolução nos cromatogramas, ou seja, as manchas apresentarem boa separação.
OBS.:
1) A escolha do eluente - fase móvel, em muitos casos, é ditada pela experiência e pelas referências bibliográficas. Usa - se normalmente, solvente orgânico imiscível ou pouco miscível na água. O eluente deve dar boa separação cromatográfica, ser puro e a substância ser parcialmente solúvel nele.
2) Quanto mais polar for o eluente, mais rapidamente os componentes se eluirão. Assim eluentes pouco polares são empregados para substância fracamente adsorvidas na fase estacionária, enquanto que os eluentes polares para aquelas substâncias fortemente adsorvidas pela fase estacionária, ou seja, tem uma boa interação com a fase estacionária.
TÉCNICA DA CP
Recortar uma tira de papel Whatman que caiba dentro de um tubo de ensaio ou em outra cuba cromatográfica definida anteriormente.
Dissolver a amostra a ser analisada, preferencialmente, em um solvente volátil empregando o menor volume possível. ( O volume da solução da amostra a ser empregado deve dar uma mancha no papel cerca de 0,5 cm de diâmetro).
Marcar no papel com lápis o ponto de partida e da chegada da amostra ( cerca de 2,0 cm das bordas). No caso de aplicar-se mais de uma alíquota no ponto de partida, deixa-se 2,0 cm das bordas laterais e um intervalo entre os pontos de aplicação de 1,5 a 2,0 cm.
Aplicar no papel a solução da amostra com micropipetas, esperar a mancha secar para aplicar novamente mais solução.
Colocar o papel na cuba cromatográfica para eluição da fase móvel (correr o cromatograma). O solvente arrasta os compostos em velocidades diferentes, formando manchas que são deixadas para trás. Após o solvente alcançar a marca da borda superior, retirar o papel da cuba e deixar secar ao ar.
Demarcar as manchas visíveis a lápis. As substâncias que apresentam fluorescência ou absorvem a luz UV são então reveladas com a luz de UV ; as outras substâncias são reveladas através de reveladores químicos.
Calcular os valores para os Rfs. dividindo a distância do centro da mancha até o ponto de partida, pela distância percorrida pelo eluente.
Normalmente aplica-se a amostra e os padrões dos componentes desta amostra para reconhecer as substâncias presentes na amostra.
PARTE EXPERIMENTAL (CP)
PROCEDIMENTO
INDICADORES
Preparar as soluções padrões dos indicadores numa placa de toque. Colocar um grão do indicador e dissolver .
Preparar cerca de 20 mL de fase móvel – que será testada e analisada para se chegar a uma fase móvel ideal..
Preparar o agente revelador quando for revelador químico. Obs.: Cada classe de compostos tem seu revelador específico.
Cortar uma tira de papel Whatman ( 4,0 cm de largura e 9,0 cm de comprimento.
Utilizar vidros de boca larga como cuba cromatográfica e colocar um pedaço de papel ofício dentro dela.
Colocar 20 mL da fase móvel na cuba cromatográfica.
Fazer com lápis uma linha a 1,5 cm da extremidade inferior e 1,5 cm da superior.
Aplicar a solução dos indicadores com micro pipeta sobre o papel, mantendo uma distância de 1,0 cm extremidade lateral.
Aplicar pequenas gotas, deixando secar a primeira gota antes de colocar a segunda.
Não deixar que o diâmetro da gota ultrapasse 0,5 cm de diâmetro.
Colocar cerca de 5 gotas. Não colocar muitas gotas, principalmente se a solução for concentrada.
Manter uma distância de 1,0 cm entre as amostras aplicadas.
Observar o volume do eluente, na cuba cromatográfica, para que esteja abaixo da altura das manchas aplicadas.
Levar o papel para dentro da cuba cromatográfica e fechar o vidro com a tampa.
Esperar o eluente percorrer o papel até chegar na marca superior - 1,5 cm da extremidade.
Marcar a lápis a altura que o eluente correu.
Esperar o papel secar e revelar, marcando as formas das manchas a lápis quando forem visíveis.
Medir os valores de retenção Rf (distância percorrida pela substância até o centro da mancha dividida pela distância percorrida pelo eluente). O valor deve estar entre 0,8 e 0,4.
AMOSTRAS:
Azul de bromofenol, Vermelho de Congo
SOLVENTE: etanol
Eluentes: n-butanol ( 3 vol.) etanol ( 1 vol.) NH4OH 2 mol/L ( 1 vol.)
Revelador: Olho nú ou vapores de amônia
Fluoresceína
SOLVENTE: etanol
Eluentes: n-propanol ( 3 vol.) etanol ( 1 vol.) NaOH 0,3 mol/L ( 0,5 vol.)
Revelador: Olho nú ou vapores de amônia
Corante Amarelo de Matius e Corante Orange II ( Beta-naftol)
SOLVENTE: etanol
Eluentes: n-propanol ( 3 vol.) etanol ( 1 vol.) NH4OH 2 mol/L ( 1 vol.)
Revelador: Olho nú ou vapores de amônia
Corante Amarelo Crepúsculo e Azul de Indigotina
SOLVENTE: etanol
Eluentes: isopropanol ( 3 vol.) etanol ( 1 vol.) NH4OH 2 mol/L ( 1 vol.)
Revelador: Olho nú ou vapores de amônia
ÁCIDOS AROMÁTICOS
Preparar as amostras de ácidos orgânicos : Ácido Benzóico, Ácido Salicílico e Ácido Acetil Salicílico para serem cromatografadas.
Testar solventes - volátil e dissolve as amostras.
Colocar uma ponta de espátula de cada um dos ácidos na placa de toque, cada um separado.
Preparar a fase móvel , cerca de 20mL, discutir com a professora a mistura de solventes que será a fase móvel.
Preparar a cuba cromatográfica
Seguir o mesmo procedimento anterior.
AMOSTRAS: Acido salicílico, ácido acetil salicílico, ácido benzóico
Eluentes: n-butanol ( 4 vol.) etanol ( 3 vol.) NH4OH 2 mol/L ( 1 vol.)
Revelador: Lâmpada de Wood - UV e Iodo
CROMATOGRAFIA EM CAMADA DELGADA (CCD)
INTRODUÇÃO
A CCD consiste na separação dos componentes de uma mistura através da migração diferencial sobre uma camada delgada de um adsorvente retido sobre uma superfície plana ( placa devidro ou folha de plástico) formando as cromatoplacas. O desenvolvimento do cromatograma deve ser feito em atmosfera saturada com o eluente empregado.
O processo de separação por CCD é semelhante, em muitos aspectos ao de papel, porém a CCD apresenta algumas vantagens em relação a CP, tais como: maior nitidez, alta sensibilidade, grande rapidez e, ainda, a possibilidade do emprego de determinados agentes reveladores (corrosivos para o papel) à base de ácidos concentrados e compostos fortemente oxidantes, e de utilização de aquecimento de até 300 °C o que torna mais visível ao revelado.
OS ADSORVENTES
É disponível no mercado uma grande variedade de adsorventes para fins cromatográficos. Entre os adsorventes mais utilizados em CCC estão a sílica, alumina, celulose e poliamida.
SiO2 - Ácido silícico amorfo (SÍLICA), altamente poroso, é seguramente um dos adsorventes mais utilizados. Apresenta caráter fracamente ácido.
Existem vários tipos de sílica disponíveis no comércio, de acordo com certas características adicionais de cada produto. Em vista disto, são encontradas nos rótulos dos frascos informações sobre estas características. Como exemplo citamos a simbologia utilizada pelos produtos Merck.
G – presença de aglutinantes (15% de gesso, ou 3% de amido ou talco), para reter o adsorvente na placa de vidro.
H – não contém aglutinantes.
P – usado para placa em camada preparativa.
F – indica a presença de substâncias fluorescentes.
R - indica adsorvente extra puro, sem aditivos.
Em geral, a sílica é empregada na separação de compostos lipofílicos como aldeídos, cetonas, fenóis, ácidos graxos, aminoácidos, alcalóides, terpenóides , esteróides, etc., usando o mecanismo de adsorção.
Na preparação de placas, mistura-se cerca de 30 g de sílica com 60 a 70 mL de água destilada. Esta quantidade de suspensão é suficiente para preparas cinco placas de 20X20 cm, com uma espessura da camada ao redor de 0,3 mm.
Al2O3 – Alumina. Depois da sílica é o adsorvente mais utilizado. Apresenta características alcalinas, embora possa também ser preparada para apresentar características neutra ou ácida. Deve ser sempre considerada a possibilidade da alumina catalisar diversas reações orgânicas.
A alumina é geralmente empregada na separação de compostos lipofílicos e, pelo fato de poder ser preparada com características ácida, neutra ou alcalina, é bastante útil na separação de substâncias que apresentam variações destas características. Ela separa bem hidrocarbonetos policíclicos, alcalóides, aminas e vitaminas lipossolúveis.
Para se preparar cinco placas de 20X20 cm e espessura de 0,3 mm, recomenda –se a utilização de uma suspensão de 30 g alumina em 40 mL de água destilada.
Terra diatomácea: É um adsorvente neutro amplamente empregado como suporte nas separações por partição. Quando comparado com a sílica e alumina é menos adsorvente e com menor poder de resolução. Algumas vezes é adicionado à sílica para diminuir seu poder adsorvente. Pode ser encontrado comercialmente com ou sem aglutinante. Na preparação de placas utiliza-se a mesma proporção citada para a sílica.
Celulose: Normalmente a celulose vem agrupada a outra substância o que confere especificidade para cada separação. Como é o caso da celulose impregnada com polietilenoimina (PEI – celulose), é empregada na separação de nucleotídeos e nucleosídeos: carboximetil - celulose (CM - celulose) para a separação de proteínas; A dietilaminoetil - celulose ( DEAE - celulose) para separação de proteínas e ácidos nucleícos e a mistura de celulose alcalina, trietanolamina e epicloridrina (ECTEOLA – celulose) para separação de proteínas e ácidos nucléicos.
Para a preparação de cinco placas de 20X20 cm, mistura-se 25 g de celulose em 90 mL de água destilada, agitando-se em agitador por dois minutos antes de colocar na placa de vidro.
Poliamida: Apresenta-se de dois tipos: A poliamida 11 é preparada a partir do ácido poliaminoundecanóico (nylon 11), enquanto que a poliamida 6 vem da aminopolicaprolactama (perlon).
Tem sido empregada, com maior freqüência, na separação de fenóis e de ácidos carboxílicos. Sua maior utilização é comprometida pela dificuldade em se preparar as cromatoplacas no laboratório, em função de sua baixa aderência ao vidro.
Para a preparação das placas, recomenda-se fazer a suspensão de 15 g de pó em 60 mL de metanol, previamente purificado. Estas quantidades são suficientes para cinco placas de 20X20 cm e 0,3 mm de espessura.
OUTROS ADSORVENTES USADOS EM SEPARAÇÕES:
Uréia e polietileno - para ácidos graxos.
Silicato de cálcio ou magnésio - para açúcares.
Gel de dextrana - para aminoácidos e proteínas.
Carvão ativado – para fenóis.
AgNO3 – compostos insaturados devido a formação de complexos entre o íon Ag+ com as duplas.
Polietilenoglicol em terra diatomácea- componentes da série homóloga dos ácidos dicarboxílicos.
Ácido bórico em sílica - para carboidratos e compostos relacionados.
Celulose em sílica - para antocianinas
Poliamida em celulose – para separar flavonóides.
TÉCNICAS GERAIS
PREPARAÇÃO DE PLACAS
Existem diversas formas de se preparar uma placa cromatográfica, quer manualmente quer com emprego de espalhadores. Independente do método escolhido, a preparação sempre se inicia com a limpeza da placa de vidro. Para tanto, recomenda-se que a placa seja lavada com detergente, e água .
Quando não se dispõe de um aplicador, existem outras formas bastante simples de se preparar a placa. Uma delas consiste em preparar a suspensão do adsorvente no solvente adequado e, mantendo-se a placa de vidro na horizontal, transfere-se a suspensão para a superfície da placa espalhando-a de maneira uniforme com o auxílio de um bastão de vidro. ( 13 gramas de silica gel para 25 mL de água ).
OBS.: Coloca-se a sílica gel no erlenmeyer com tampa e vai adicionando aos poucos a água até ficar com a consistência de um mingau não muito fino.
Uma vez aplicada a camada de adsorvente sobre a placa de vidro, ela é seca ao ar livre. No caso da sílica, após seca levar para a estufa (105 – 110ºC ) para ativar. Após 1 hora na estufa a cromatoplaca já pode ser usada. As placas podem ser conservadas, prontas para uso, em ambientes secos como dessecadores.
SELEÇÃO DA FASE MÓVEL
O solvente ou mistura de solventes (eluentes) a serem utilizados como fase móvel devem ser escolhidos cuidadosamente, pois terão papel fundamental na separação de misturas. Entende-se que existe uma competição entre as moléculas da fase móvel e da amostra, pela superfície do adsorvente. Portanto, na escolha da fase móvel tem que considerar a natureza química das substâncias a serem separadas e a polaridade da fase móvel.
Nesta seleção, toma-se como base a “Série Eluotrópica” dos solventes, onde estes estão ordenados segundo as suas polaridades, as quais estão diretamente relacionadas com o poder de eluição.
Uma maneira prática de se ter uma idéia do poder eluente da fase móvel consiste em colocar manchas da amostra sobre uma cromatoplaca e gotejar sobre cada uma delas, com auxílio de uma micropipeta, diferentes solventes. Serão observados deslocamentos concêntricos das substâncias, o que permitirá obter informações sobre a capacidade de deslocamentos de diferentes solventes.
APLICAÇÃO DAS AMOSTRAS NAS CROMATOPLACAS
As amostras são aplicadas nas cromatoplacas na forma de soluções, em solventes bastante voláteis, que possam ser facilmente eliminados após a aplicação. Em geral se empregam soluções de 0,1 a 1,0%, devendo sempre ter em mente a sensibilidade do revelador, pois, se a amostra não for sensível ao mesmo, devemos aumentar sua concentração na placa. Soluções muito diluídas podem exigir a aplicação de um volume grande de amostra, e conseqüentemente, aumentar muito o diâmetro da mancha.
Para a aplicação da amostra pode-se utilizartubos capilares/ micropipetas. As gotas devem ser aplicadas 1,5 a 2,0 cm acima da borda inferior, evitando-se que fiquem mergulhadas na fase móvel quando a placa for colocada na cuba. A distância entre cada gota é de aproximadamente 1,0 cm, evitando-se sempre que haja contato entre as gotas de soluções.
Agora as cromatoplacas são levadas à câmara cromatografia contendo o eluente apropriado, numa altura de, mais ou menos, 1 cm, a fim de que a mancha da placa fique 0,5 cm acima do eluente. Nas paredes internas da câmara, devem ser colocadas folhas de papel de filtro, embebidas na fase eluidora para manter uma atmosfera saturada com os vapores do eluente. Nestas condições, o eluente ascenderá, por capilaridade, na camada fina, arrastando as substâncias aplicadas com velocidades diferentes, deixando-as em alturas diversas. Quando o eluente alcançar a parte superior da placa, a mais ou menos 2,0 cm da extremidade superior, retira-se a mesma, seca-se e revela-se por processos físicos e químicos.
Os resultados obtidos de uma separação por CCD podem ser observados de várias maneiras. A mais recomendada é desenhar as manchas das placas em seu caderno, reproduzindo as formas e as cores das mesmas.
PARTE EXPERIMENTAL (CCD)
PROCEDIMENTO
Preparar as soluções da amostra usando uma pequena porção numa placa de toque.
Preparar cerca de 25 mL de fase móvel ( 13 gramas de sílica gel G para 25 mL de água).
Lavar a placa de vidro com água e sabão e passe etanol ou acetona, em seguida. Deixe-a secar.
Distribuir uniformemente a suspensão sílica gel G sobre a placa.
Deixar a placa secar em posição horizontal, na estufa.
Usar uma cuba cromatográfica que possa receber a placa a ser usada.
Colocar na cuba uma quantidade de fase móvel suficiente para correr a placa cerca de 25mL.
Colocar dentro da cuba cromatográfica, papel ofício para ajudar a saturar de solvente o meio.
Usando tubo capilar aplicar duas gotas da amostra na placa.
O ponto de aplicação deve ser o mesmo usado na cromatografia de papel, ou seja 1,0 cm da lateral, 1,5 cm da extremidade inferior e manter uma distância entre uma mancha e outra de mais ou menos 1,0 cm.
Aplicar a amostra com muito cuidado para não furar a camada de sílica.
Introduzir a placa também chamada de cromatoplaca, cuidadosamente, na cuba cromatográfica ( a superfície do solvente deve estar acima da sílica gel G, mas abaixo da amostra).
Acompanhar a eluição da placa até a fase móvel alcançar 2,0cm da extremidade superior.
Retirar a placa e marcar com lápis as manchas deixadas pelas substâncias e a distância percorrida pelo eluente. E esperar a placa secar.
Preparar o agente revelador quando for revelador químico. Revelar a cromatoplaca.
Medir os valores de retenção Rf =distância percorrida pela substância (centro da mancha)/ distância percorrida pelo eluente.
OBSERVAÇÕES IMPORTANTES:
Aplicar pequenas gotas, deixando secar uma antes de colocar a outra.
Não deixar que o diâmetro da gota ultrapasse 0,5 cm.
Não colocar muitas gotas, principalmente se a solução for concentrada.
Colocar umas 3 gotas.
Observar se o eluente não está na altura das manchas aplicadas. As substâncias aplicadas devem ficar acima do eluente.
Terminada a aplicação levar o papel para a cuba cromatográfica e fechar o vidro com a tampa.
AMOSTRAS:
INDÚSTRIA FARMACÊUTICA / QUÍMICA
Fenóis: catecol, hidroquinona, resorcinol. Solvente: etanol. Eluente: clorofórmio / acetato de etila 1:1. Revelador: Iodo.
Farmacêutica pó de quina, nóz vômica, beladona. Extração: metanol + amônia ( 95/5 mL). Pó de quina + água + quantidade de NH4OH 2 mol/L para solubilizar + extrair com éter/clorofórmio + aplicar no papel. Eluente: metanol. Revelador: U.V.
Nitrocompostos: m - tolueno, p - tolueno. Solvente: etanol. Eluentes: hexano / acetato de etila 7:3. Revelador: Iodo
Nitrofenol e nitrotolueno. Solvente: etanol. Eluentes: acetato de etila/ hexano ( 3:7). Revelador: Nitrofenol: olho nu, nitrotolueno: iodo
Química: vermelho congo, azul de bromofenol, fluoresceína. Solvente: etanol/ água. Eluente: n-butanol/ etanol/ NH4OH 2 mol/L ( 3:1:1). Revelador: Vapores de amônia
INDÚSTRIA TÊXTIL
Corantes: preto, vermelho, orange II, amarelo de Matius. Solvente: etanol. Eluente: n-butanol (3 vol.), etanol(1 vol.), NH4OH 2 Mols/L( 1 vol. ). Revelador: Lâmpada de Wood (UV)
INDÚSTRIA ALIMENTÍCIA
Alimentícia: Açafrão, urucum, extrato de tomate. Solvente: etanol/água (1:1). Eluente: n-butanol ( 3 vol.) etanol ( 1 vol.) NH4OH 2 Mols/L( 1 vol. ). Teste: tolueno / cicloexano. Revelador: Lâmpada de Wood
ÁREA TOXICOLÓGICA
Toxicológica: Nicotina, Cocaína, Heroína. Solventes: NH4OH 2 Mols/L( 1 vol. ), CHCl3 / éter ( 1:1). Eluente: água/ ácido acético/ n-butanol ( 4:1:5). Revelador: Solução Machboeff
Bi(NO3)2 + KI BiI3 ( ) + KNO3 excesso KI K[ BiI4]
Dragendorff
Machboeff = ( Solução 1:2 - Dragendorff / ácido acético)
Nicotina: Preparo da amostra
Triturar o tabaco em gral usando NH4OH 2 mol/L até sumo marrom. Deixar em repouso por 10 minutos. Adicionar solução 1:1 éter/ clorofórmio. Deixar em repouso por 5 Minutos.
PREPARO DAS CROMATOPLACAS:
Objetivo - Utilizar placas de vidro como suporte do adsorvente
Lavar as placas com bastante água e detergente, posteriormente passar um algodão com etanol para retirar gorduras.
Fazer uma suspensão de sílica gel com água, para uma consistência ideal, utiliza-se um volume de água correspondente ao dobro da massa da sílica acrescido de 3,0mL.
Aplicar por meio de espalhadores apropriados, ou com um bastão de vidro.
Secar em estufa - 105 º C por 30 minutos e também para ativar a sílica.
Guardar em lugar seco e quando for utilizá-las aquecê-las.
CROMATOGRAFIA EM COLUNA ( S - L)
INTRODUÇÃO
Os métodos cromatográficos L - S (adsorção), L - L (partição) e troca iônica podem ser realizados numa coluna recheada. Vamos considerar a cromatografia na qual se usa uma coluna recheada com um sólido (fase estacionária) e uma fase móvel líquida, onde a adsorção isotérmica (adsorção) refere-se a um aumento da concentração do material entre as superfícies das fases móvel e estacionária. Empiricamente esta cromatografia em coluna (adsorção) pode ser primeiramente escolhida porque é tecnicamente mais simples, não exigindo instrumentação esmerada.
Na adsorção influem três variáveis interdependentes que são: o adsorvente, o eluente e as substâncias. Nas separações cromatográficas os componentes de uma mistura se distribuem em duas fases: uma estacionária (sólida) e outra móvel (líquida ou gasosa). As separações sobre adsorventes dependem da existência do equilíbrio entre as moléculas adsorvidas na fase estacionária e as livres no eluente, movendo-se as moléculas individuais entre as duas fases.
As substâncias que tiverem maior afinidade pelo adsorvente passarão mais lentamente e as que tiverem menor afinidade, passarão mais rapidamente.
COLUNA - EMPACOTAMENTO
De uma maneira geral, a coluna cromatográfica é constituída por um tubo de vidro, em posição vertical: a extremidade superior é aberta e a inferior é afilada terminando numa torneira, que permitirá o controle da vazão da fase móvel.
As dimensões da coluna dependerão da quantidade de material a ser cromatografado. Por exemplo, se a quantidade de material for pequena, até uma bureta pode ser usada para construir a coluna.
Na parte superior da coluna se adapta um recipiente como reservatório da fase móvel a abaixo da torneira se colocam recipientes ou frascos coletores do eluente, cujas dimensões dependem do volume de cada fração a ser coletada.
A fase que fica no interior da coluna (adsorvente) é suportada, na parte inferior, por um chumaço de lã de vidro, ou por uma placa porosa de vidro ou teflon. Antes de adicionar o adsorvente deve-secolocar uma quantidade do solvente que será usado na eluição para evitar a formação de bolhas de ar e canais quando o adsorvente for colocado. Prepara-se, à parte, uma pasta fluida com o adsorvente e o solvente, sendo que a relação em peso entre aquele e a amostra é, de 20:1 e a quantidade de solvente, indeterminada. Introduz-se, então, aos poucos, essa pasta fluida e deixa-se o adsorvente depositar; o excesso do solvente irá se escoando pela saída inferior. A superfície superior da coluna do adsorvente deve permanecer sempre coberta com o líquido (solvente = eluente); se esta precaução não for observada, a coluna pode secar tão rapidamente quanto contrair, e isto pode quase sempre resultar em alteração da natureza das substâncias a serem separadas.
ADSORVENTES
O comportamento cromatográfico depende tanto do adsorvente como do eluente. Enquanto que o número dos adsorventes disponíveis é relativamente limitado, existem normalmente mais solventes apropriados. Em caso de uma substância determinada, para um adsorvente forte, geralmente usa - se o eluente de poder de eluição correspondente. Assim foi feita a classificação tanto dos adsorventes como dos eluentes, em séries segundo suas atividades crescentes.
Abaixo, segue uma lista de adsorventes em ordem crescente de adsorção:
Sacarose 8) Óxido de magnésio - MgO
Inulina 9) Cal virgem - Ca(OH)2
Talco 10) Carvão ativado - C
Carbonato de sódio – Na2CO3 11) Óxido de cálcio - CaO
Carbonato de cálcio – CaCO3 12) Sílica - SiO2
Fosfato de cálcio - Ca3(PO4)2 13) Alumina - Al2O3
Carbonato de magnésio - MgCO3
A escolha do eluente é feita baseando-se na polaridade e solubilidade entre este e a amostra. É fundamental que os solventes empregados na eluição sejam muito puros, pois se houver alguma impureza esta poderá alterar o desenvolvimento cromatográfico.
Para a ativação dos adsorventes (alumina, sílica, silicato de magnésio, carvão ativo), eles são aquecidos para dessorção de água e de outros materiais adsorvidos.
Para alumina, uma ótima temperatura para ativação é aproximadamente 400ºC durante 4 horas.
A atividade está relacionada com a quantidade de água adsorvida e é determinanda em função de sua capacidade de adsorver uma série de corantes que são azobenzeno, p-metoxiazobenzeno, amarelo Sudan, vermelho sudan, p-aminoazobenzenoe p-hidroxiazobenzeno. Uma alumina ativada adsorveria mais o p-metoxiazobenzeno do que o azobenzeno.
A cromatografia em coluna tem a desvantagem de produzir cauda (efeito de difusão) e, além disso, não apresenta separações totalmente reprodutíveis em virtude do adsorvente apresentar em um mesmo lote atividades variadas. A quantidade de adsorvente a ser usada varia de acordo com a adsorbilidade do material: geralmente, a proporção mínima é de adsorvente/substância 20/1.
INTRODUÇÃO DA AMOSTRA
Esta pode ser colocada na coluna , se sólido, no seu estado ou solução, se líquido, em seu estado ou também diluído.
No estado sólido preparar à parte a amostra com uma pequena quantidade de solvente e três vezes o peso de adsorvente. Pulverizar em um gral / almofariz até evaporar o solvente e obter uma mistura sólida (amostra e adsorvente). Introduzir a amostra sobre a coluna do adsorvente mantendo sempre o eluente em quantidades suficientes para evitar que a mesma fique seca.
Para a amostra líquida basta adicioná-la no eluente. Esperar o nível do eluente ficar ligeiramente acima da superfície do adsorvente, e adicionar a solução com o auxílio de uma pipeta. Finalmente, colocar um tampão de algodão ou um disco de papel de filtro sobre a amostra, a fim de evitar que o sólido seja tumultuado, quando o eluente for introduzido.
Agora prossegue com a eluição. ( A eluição consiste em passar, através da coluna, lentamente em ordem crescente de polaridade, a série de solventes a serem utilizados ).
O aumento de polaridade deve ser lento e, só se modifica a mesma quando não se extrair mais substância, com o solvente ou mistura de solvente.
Paralelamente, a toda coluna de adsorção, deve-se operar com a CCD para verificar a pureza e a quantidade das substâncias existentes na amostra.
Na medida em que o eluente flui através da coluna, a amostra é separada gradualmente. É freqüentemente necessário adicionar mais eluente . Isto se faz com o auxílio de um funil de adição adaptado acima da coluna, ou com uma pipeta, deixando escorrer pelas paredes da coluna, sem formar buracos na fase estacionária.
A amostra eluída é recolhida em intervalos constantes de volume e, depois, aplicada na placa, ou no papel, juntamente com a mostra não eluída para comparação. Se a amostra apresentar cores, esta pode ser separada pelas cores cromatográficas que vierem a aparecer na coluna.
USO DA CROMATOGRAFIA EM COLUNA
Separação dos componentes de uma mistura.
Purificação de substâncias.
Comparação de substâncias suspeitas de serem semelhantes.
Identificação e controle de produtos técnicos, e etc.
PARTE EXPERIMENTAL (Cromatografia em coluna)
Preparar a amostra
Introduzir a amostra na coluna já com a fase estacionária
Colocar o eluente. Recolher as frações.
Não deixar a coluna secar.
AMOSTRAS:
PIGMENTOS VEGETAIS
CAROTENÓIDES ( Tomate, pimentão vermelho, cenoura)
Tomar 10g do vegetal triturar com 10 mL de tolueno, deixar em repouso por 30 minutos, filtrar. Adicionar a amostra à coluna de sílica gel extraída com os seguintes eluentes: éter de petróleo / tolueno / etanol ( 100:20:7)
VEGETAIS VERDES ( Espinafre, brócoli, pimentão verde)
Tomar 10g desse vegetal tritura-l.o com 10 mL de acetona, deixar em repouso por 30 minutos, filtrar. Adicionar a amostra à coluna de sílica gel extraída com os seguintes eluentes: éter de petróleo/tolueno/etanol (100:20:7)
VEGETAIS OU FRUTAS CONTENDO ANTOCIANINAS ( Repolho roxo, casca de berinjela, batata roxa, casca de uva roxa, jabuticaba)
Tomara 10 g desse vegetal/ fruta triturar com 10 mL de HCl a 1% deixar em reposuo por 30 minutos, filtrar. Adicionar a amostra à coluna de sílica gel extraída com os seguintes eluentes: butanol/ ácido acético / água (6:1:2)
2. Balas Soft ( hortelã, uva, morango )
Solvente: etanol 700GL.
Eluentes: acetona/acetona-etanol - 1:1/ etanol/metanol/água.
REVELADOR: Visível e Lâmpada de Wood (UV)
3.Gelatina ( uva, limão, frutas azuis )
Concentrar as frações no rota-vapor e aplicá-las em cromatoplacas.
Eluente: etanol/butanol/água/hidróxido de amônia - 25:50:25:20.
Frações: azul, verde, amarelo – limão
REVELADOR: Visível e Lâmpada de Wood (UV)
BIBLIOGRAFIA:
1. SHRINER, R.L., FUSON, R.C., CURTIN, D.Y. e MORRILL, T.C. Identificação
Sistemática dos Compostos Orgânicos. 6a ed. Rio de Janeiro: Guanabara Dois S/A. 1983.
2. VOGEL, A.I.. Química Orgânica Qualitativa. , Rio de Janeiro: Ao Livro Técnico
S/A. Vol. 1 - 3. 1971.
3. SILVERTEIN, R.M., BASSLER, G.C. e MORRILL, T.C.. Identificação Espectrométrica de Compostos Orgânicos. 3a ed. Rio de Janeiro: Guanabara Dois S/A. 1979.
Farmacopéia do Brasil - Código Farmacêutico Brasileiro. 2a ed.. Indústria Gráfica Siqueira. 1959.
4. MACHADO, Ana Maria R. e SANTOS, Míriam Stassun dos. Caracterização de
Compostos Orgânicos. Belo Horizonte: Gráfica do CEFET - MG. 1995.
5. SOARES, B. G. , SOUZA, N. Â. E PIRES, D. X. Química Orgânica. Rio de Janeiro:
Guanabara. 1988.
6. MACHADO, Ana Maria R., BERNARDES, Luis e SANTOS, Míriam Stassun dos. Cromatografia. Belo Horizonte: Gráfica do CEFET - MG. 1995.
RELATÓRIOde CROMATOGRAFIA
O relatório deve ser elaborado em folhas avulsas. Deve conter os itens:
Identificação ( instituição, coordenação, disciplina, professor, aluno, turma, data )
Título ( destacado)
Objetivos ( claros e fundamentais)
Materiais / Reagentes / Toxidade/ Dados relativos a Segurança: manuseio e saúde
Os outros itens é necessário ler o quadro abaixo e seguir cada etapa do trabalho.
cromatografia
Identificação do aluno
Título
Objetivos
0,5
Materiais/Reag./Toxidade/ segurança
0,5
escolha de eluente
finalidade / amostra escolhida / fluxograma / desenhos dos resultados / conclusão
1,0
Cromatografia em papel
escolha da amostra / teste de eluente / fluxograma / desenhos dos resultados / cálculos dos rf / conclusão
1,5
Cromatografia em papel e placa
escolha da amostra / teste de eluente/ fluxograma / desenhos dos resultados / cálculos dos rf / conclusão
1,5
Cromatografia em papel , placa e coluna
escolha da amostra / teste de eluente/ fluxograma / desenhos dos resultados / cálculos dos rf / conclusão
1,5
Conclusão geral
2,0
aplicação industrial de cada tipo e geral
0,5
Bibliografia
0,5
Organização / Capricho / Linguagem
0,5
TOTAL
10,0
Teste de eluente
Corante Alimentício: (Teste de eluente, placa, coluna)
Papel: Whatman n0 04
Adsorvente: Papel
Fase Móvel: Mistura de acetona e propanol - Proporção: 1:1
Amostras: Mylcor vermelho
Revelação:
Cromatografia em papel: U.V. (Lâmpada de Wood) / Visível
PLANTAs ORNAMENTAis: (Teste de eluente)
Papel: Whatman n0 04
Adsorvente: Papel
1. Amostra: Beijinho vermelho
Fase Móvel: Metanol
Revelação:
Cromatografia em papel: U.V. (Lâmpada de Wood) / Visível
2. Amostra: Bougainvillea vermelha
Fase Móvel: Água
Revelação:
Cromatografia em papel: U.V. (Lâmpada de Wood) / Visível
3. Amostra: Camarão amarelo
Fase Móvel: Metanol
Revelação:
Cromatografia em papel: U.V. (Lâmpada de Wood) / Visível
Teste de eluente, CROMATOGRAFIA EM PAPEL E PLACA
Grupo 01: Separação de Corantes – Teste de Eluente�
Papel: Whatman n0 04
Adsorvente: Papel
Fase Móvel: Mistura de metil-etil-cetona, ácido acético glacial e
isopropoanol - Proporção: 1:1:1
Amostras: Solução em metanol de 1% de fluoresceína
Solução em metanol de 0,05% de Rodamina B
Solução em metanol de 1% de metilorange
Revelação:
Cromatografia em papel: U.V. (Lâmpada de Wood) / Visível
Cromatografia em placa: Visível / U.V / Iodo
Cálculo de Rf
Grupo 02: Identificação de Vitamina C�
Papel: Whatman n0 04
Adsorvente: Silicagel G ativada
Fase Móvel: Mistura de acetona e água - Proporção: 3:1
Amostras: Solução aquosa de 0,5% de ácido ascórbico - padrão
Suco de acerola in natura
Revelação:
Cromatografia em papel: Imersão do papel em solução de AgNO3 0,1 mol/L
Cromatografia em placa: Nebulização com solução de AgNO3 0,1 mol/L
Cálculo de Rf
Grupo 03: Identificação de Ácido Acetil Salicílico�
Papel: Whatman n0 04
Adsorvente: Silicagel G ativada
Fase Móvel: Mistura de n-butanol, solução de NH4OH 2 mol/L e etanol -
Proporção: 4:3:1
Amostras: Aspirina, ácido salicílico e ácido acetil salicílico
Solvente: Etanol
Revelação:
Cromatografia em papel e placa : Nebulização com solução de sulfato cérico 0,1 mol/L, U.V. (Lâmpada de Wood) e Iodo
Cálculo de Rf
Grupo 04: Separação de Fenóis�
Papel: Whatman n0 04
Adsorvente: Silicagel G ativada
Fase Móvel: Mistura de tolueno e éter de petróleo - Proporção: 6:1
Amostras: Solução a 3% em metanol de p-nitrofenol e solução a 3% em metanol de resorcinol
Solvente: Metanol
Revelação:
Cromatografia em papel e placa : Nebulização com solução de 2,7 - diclorofluoresceína 0,1 mol/L de pois de seco revelar com U.V. (Lâmpada de Wood) – resultado positivo para fenóis: presença de manchas de cor púrpura ou esverdeadas
Cálculo de Rf
Grupo 05: Separação de Indicadores Químicos�
Papel: Whatman n0 04
Adsorvente: Silicagel G ativada
Fase Móvel: Mistura de n-butanol, etanol e solução de NH4OH 2 mol/L –
Proporção: 3:1:1
Amostras: Solução etanólica de: vermelho congo, vermelho fenol, vermelho de metila, alaranjado de metila, azul de bromofenol)
Solvente: Etanol
Revelação:
Cromatografia em papel e placa : U.V. (Lâmpada de Wood) e Nebulização com vapores de NH3
Cálculo de Rf
Grupo 06: Identificação de açafrão e urucum em Alimentos�
Papel: Whatman n0 04
Adsorvente: Silicagel G ativada
Fase Móvel: Mistura de n-butanol, etanol e solução de NH4OH 2 mol/L –
Proporção: 3:1:1
Amostras: Açafrão, Urucum e Catchup
Solvente: Etanol
Revelação:
Cromatografia em papel e placa : U.V. (Lâmpada de Wood)
Cálculo de Rf
Grupo 07: Identificação de Corantes da Indústria Têxtil�
Papel: Whatman n0 04
Adsorvente: Silicagel G ativada
Fase Móvel: Mistura de n-butanol, etanol e solução de NH4OH 2 mol/L –
Proporção: 3:1:1
Amostras: Solução etanólica de: Preto, Vermelho, Orange II e Amarelo de Martim
Solvente: Etanol
Revelação:
Cromatografia em papel e placa : U.V. (Lâmpada de Wood) e Nebulização com vapores de NH3
Cálculo de Rf
Grupo 08: Identificação de Nicotina
Papel: Whatman n0 04
Adsorvente: Silicagel G ativada
Fase Móvel: Mistura de água, ácido acético, n-butanol – Proporção: 4:1:5
Amostras: Cigarros de várias marcas, fumo de rolo
Preparo da Amostra: Tritura o tabacom em gral usando, como solvente, solução de NH4OH 2 mol/L até sumo marrom. Deixar em repouso por dez minutos. Adicionar solução 1:1 de éter dietílico/clorofórmio. Deixar em repouso por mais cinco minutos. Micropipetar e aplicar.
Revelação:
Nebulização com solução de Machboeff
Reagente de Dragendorff:
Bi(NO3)2 + KI BiI3 ( ) + KNO3 Excesso KI K [BiI4]
Reagente de Dragendorff
Solução de Machboeff = Solução 1:2 Dragendorff/ácido acético
Cálculo de Rf
Grupo 09: Identificação de drogas farmacêuticas
Papel: Whatman n0 04
Adsorvente: Silicagel G ativada
Fase Móvel: Metanol
Amostras: Pó de quina, noz vômica, beladona
Preparo da Amostra:
Pó de quina: Adicionar água e NH4OH 2 mol/L. Extrair com uma mistura de éter dietílico e clorofórmio (1:1) e aplicar no papel.
Noz Vômica e Beladona: Adicionar água e NH4OH 2 mol/L. Extrair com uma mistura de metanol e amônia (95:5)mL e aplicar no papel.
Revelação: U.V. (Lâmpada de Wood)
Cálculo de Rf
Grupo 10: Identificação de Corantes da Indústria Têxtil
Papel: Whatman n0 04
Adsorvente: Silicagel G ativada
Fase Móvel: Mistura de n-butanol, etanol e solução de NH4OH 2 mol/L –
Proporção: 3:1:1
Amostras: Solução etanólica de: Preto, Vermelho, Orange II e Amarelo de Martius
Solvente: Etanol
Revelação:
Cromatografia em papel e placa : U.V. (Lâmpada de Wood) e Nebulização com vapores de NH3
Cálculo de Rf
Grupo 11: Separação de Pigmentos Naturais
Papel: Whatman n0 04
Adsorvente: Silicagel G ativada
Fase Móvel: Éter de petróleo (40 a 60ºC)
Amostras: Solução propanólica de espinafre
Solvente:Propanona = Acetona comercial
Revelação:
Cromatografia em papel e placa : Visível e U.V. (Lâmpada de Wood)
Manchas: Verde (Clorofila) e Amarela (Xantofila). Mancha amarelo-alaranjado (Degradação da Clorofila e Caroteno)
Coluna: Utilizar éter de petróleo, benzeno e etanol (100:20:7)
Cálculo de Rf
Ainda podem ser acrescentados para Cromatografia em COLUNA:
Grupo 12: Separação de Corantes Alimentícios
Papel: Whatman n0 04
Adsorvente: Silicagel para Coluna
Fase Móvel: Água
Amostras: Amarelo Crepúsculo e Amarelo Tartazina (alergia a AAS não pode consumi-lo)
Solvente: Água
Revelação:
Cromatografia em papel e placa : Visível e U.V. (Lâmpada de Wood)
Cálculo de Rf
Grupo 13: Separação de Corantes
Papel: Whatman n0 04
Adsorvente: Silicagel para Coluna
Fase Móvel: Água
Amostras: Corante Vermelho e Azul Brilhante
Solvente: Água
Revelação:
Cromatografia em papel e placa : Visível e U.V. (Lâmpada de Wood)
Cálculo de Rf
Grupo 14: Separação de Corantes
Papel: Whatman n0 04
Adsorvente: Silicagel para Coluna
Fase Móvel: Etanol
Amostras: Vermelho Bordeaux e Orange II
Solvente: Água
Revelação:
Cromatografia em papel e placa : Visível e U.V. (Lâmpada de Wood)
Cálculo de Rf
TESTE DE ELUENTE, CROMATOGRAFIA EM PAPEL E PLACA
Amostras, Solventes, Eluente e Reveladores UTILIZADOS�
Grupos/Prática
Amostras/ Solventes
Eluente
Reveladores
Grupo 1 - Identificação de Vitamina C
PAPEL E PLACA
Acerola
Ácido ascórbico 0,5%
Acetona e água (3:1)
Visível
Nebulização com AgNO3 0,1 mol/L
Grupo 2 - Identificação de ácido acetil salicílico
PAPEL E PLACA
Aspirina
Ácido Salicílico
Ácido acetil salicílico
Mistura de N- butanol, NH4OH 2 mol/L, Etanol (4:3:1)
Visível
Nebulização com Sol. Sulfato cérico 1%
U.V./Lâmpada de Wood
Grupo 3 - Separação de Fenóis
PAPEL E PLACA
Sol. 3% em metanol de:
P-nitrofenol
Resorcinol
Mistura de Tolueno e Éter de Petróleo (6:1)
Visível
Nebulização com Sol. De 2,7 – diclorofluoresceína 0,1 mol/L
U.V./Lâmpada de Wood
Grupo 4 - Separação de Corantes�
TESTE DE ELUENTE
Sol. 1% em metanol de:
Fluoresceína
Metilorange
Rodamina B
Mistura de Metil-etil-cetona, Ácido acético glacial, Isopropanol
(1:1:1)
Visível
U.V./Lâmpada de Wood
Iodo
Grupo 5 - Separação de Indicadores Químicos�
PAPEL E PLACA
Sol. Etanólica de:
Vermelhode Metila
Alaranjado de Metila
Azul e Bromofenol
Mistura de N-butanol, NH4OH 2 mol/L, Etanol
(3:1:1)
Visível
U.V./Lâmpada de Wood
Nebulização com vapores de NH3
Grupo 6 - Identificação de Açafrão e Urucum em Alimentos�
PAPEL E PLACA
Sol. Etanólica de:
Açafrão
Urucum
Catchup in natura
Mistura de N-butanol, NH4OH 2 mol/L, Etanol
(3:1:1)
Visível
U.V./Lâmpada de Wood
Grupo 7 - Identificação de Corantes da Indústria Têxtil�
PAPEL E PLACA
Sol. Etanólica de:
Orange II
Amarelo de Martius
Mistura de N-butanol, NH4OH 2 mol/L, Etanol
(3:1:1)
Visível
U.V./Lâmpada de Wood
Nebulização com vapores de NH3
Grupo 8 - Separação de Pigmentos Naturais�
PAPEL E PLACA
Sol. Propanólica de:
Espinafre
Éter de petróleo
(40 a 60°C)
Visível
U.V./Lâmpada de Wood
1ª Semana – Teste de Eluente – Grupo 04
2ª Semana e 3ª Semana – Cromatografia de Papel e Placa com os Grupos Restantes
4ª Semana – Cromatografia de Coluna
CROMATOGRAFIA em Coluna
Amostras, Solventes, Eluente e Reveladores UTILIZADOS�
Grupos/Prática
Amostras/ Solventes
Eluente
Reveladores
Grupo 1 – Separação de Corantes Alimentícios
PAPEL, PLACA E COLUNA
Sol. Aquosa de:
Amarelo Crepúsculo
Amarelo Tartazina
Água
Visível
U.V./Lâmpada de Wood
Grupo 2 – Separação de Corantes
PAPEL, PLACA E COLUNA
Sol. Aquosa de:
Corante Vermelho
Azul Brilhante
Água
Visível
U.V./Lâmpada de Wood
Grupo 3 - Separação de
Corantes
PAPEL, PLACA E COLUNA
Sol. Aquosa de:
Vermelho Bordeaux
Orange II
Etanol
Visível
U.V./Lâmpada de Wood
4ª Semana – Cromatografia de Coluna
AMOSTRAS PARA CROMATOGRAFIA EM COLUNA:
De 1994 à 1999
1- Amostra : Folhas de goiabeira
Solvente : tolueno - gral onde é triturado e coado.
Coluna : MgO pó dessecado
Eluente : tolueno
Encontrado : amarelo - tolueno verde - etanol
2- Amostra : Folhas de espinafre
Solvente: Tolueno
Coluna : Alumina / CaCO3 / Açucar
Eluente : tolueno
Encontrado : amarelo : beta-caroteno / xantofila
verde-azulado - clorofila-a verde amarelado - clorofila-b
3- Amostra: Casca de limão ou laranja
Solvente : etanol
Coluna : silica-gel para coluna
Eluente : etanol Encontrado : verde - clorofila amarelo - xantofila
4- Amostra : Gema de ovo cozida
Solvente : acetona
Coluna: silica-gel para coluna
Eluente : acetona
Encontrado : lecitina luteína , colesterol e lipídios
5- Amostra : Pimentão vermelho
Solvente : dicloro-metano
Coluna : silica -gel para coluna
Eluente : dicloro-metano
Encontrado : amarelo - beta-caroteno ésteres graxos
6- Amostra : cafeína
Solvente / eluente : metanol
Coluna : silica-gel para coluna
Encontrado :
7- Amostra : Ruibarbo
Solvente / eluente : metanol ( 95 ) amônia ( 5 )
Coluna: silica-gel para coluna
Encontrado :
8- Amostra : Açafrão
Solvente / eluente : metanol
Coluna : silica-gel para coluna
Encontrado :
9- Amostra: Erva-mate ( chimarrão )
Solvente : éter
Coluna : silica-gel para coluna
Eluente : éter CHCl3 / metanol
Encontrado : orgânica - cafeína inorgânica - clorofila
Papel : eluente - água
10- Amostra : Dipirona ( capim - folha )
Solvente / eluente : etanol - etanol + água - água - respectivamente
Coluna : óxido de magnésio
Encontrado : Capim - maior quantidade
11- Amostra : Erva-cidreira ( folha )
Solvente : etanol
Coluna: silica-gel para coluna
Eluente : acetona
Encontrado : acetona - extrato verde; éter- extrato amarelo
12- Amostra : Comigo-ninguém-pode
Solvente: etanol
Coluna: silica-gel para coluna
Eluente : propanona + éter etílico
Encontrado : extratos verde e amarelo
13- Amostra : Sol.em Hcl 4 N de FeCl3 , CrCl3 ,AlCl3
Coluna : silica-gel para coluna
Eluente: ácido acético glacial -metanol ( 3:1 )
Revelador : sol.sat.alizarina em etanol ou vapores de amônia
Encontrado : separação dos íons Fe3+ , Cr3+ , Al3+ .
Extração e separação de vegetais por coluna:
Vegetais carotenóides: (Tomate, pimentão vermelho, cenoura)
Tomar 10g desse vegetal triturar com 10 mL de benzeno, deixar em repouso por 30 minutos, filtrar. Adicionar à coluna de sílica gel extraída com os seguintes eluentes: éter de petróleo, benzeno e etanol (100:20:7).
Vegetais verdes: (Espinafre, brócolis e pimentão verde)
Tomar 10g desse vegetal triturar com 10 mL de acetona, deixar em repouso por 30 minutos, filtrar. Adicionar à coluna de sílica gel extraída com os seguintes eluentes: éter de petróleo, benzeno e etanol (100:20:7).
Vegetais ou frutas contendo antocianinas: (repolho roxo, casca de berinjela, batata roxa, casca de uva roxa, jabuticaba)
Tomar 10g desse vegetal triturar com 10 mL de HCl à 1%, deixar em repouso por 30 minutos, filtrar. Adicionar à coluna de sílica gel extraída com os seguintes eluentes: butanol, ácido acético e água (6:1:2).
EFEITO DO pH SOBRE A COR E TEXTURA DOS VEGETAIS VERDES
Pese 20 gramas de espinafre, em triplicata.
À primeira porção adicione 150 ml de água em ebulição, e deixe cozinhar por 10 minutos.
À segunda porção adicione 150 ml de solução 0,1N de Hcl e deixe em ebulição durante10 minutos.
À terceira porção adicione 150 ml de solução a 5% de NaHCO3 e deixar em ebulição durante 10 minutos.
Colocar as amostras para esfriar em vidros de relógios distintos e comparar as amostras quanto à cor e textura. Observe a cor dos líquidos em que foram cozidos o espinafre em água e em solução de ácido. Escorra bem os líquidos e separe em dois almofariz.
Ao primeiro adicione ao líquido ( contêm o espinafre cozido em água), 20 ml de acetona e triturar.
Ao segundo adicione ao líquido ( que contêm o espinafre cozido em ácido) 20 ml de acetona e triturar.
A um terceiro almofariz adicionar 3 a 5 folhas de espinafre cru mais 20 ml de acetona e triturar.
Deixar os três repousar por 20 minutos. Filtrar e concentrar em banho cuidadosamente até cerca de 2 ml. Aplicar no papel. Eluente ( éter de petróleo - benzeno - etanol na proporção 100:20:6 ) deixar eluir até cerca de 15 cm. Comparar.
INFLUÊNCIA DO pH NAS CLOROFILAS, FLAVONÓIDES E BETALAÍNAS:
( REPOLHO ROXO, ESPINAFRE, BATATA BRANCA, BETERRABA, SUCO DE UVA CONC.)
Escolher 3 folhas de repolho roxo, três folhas de espinafre, três fatias de batata branca, 3 beterrabas. Em 5 erlenmeyer de 50 ml coloque 10 ml de HCl conc.; coloque na boca de cada frasco uma amostra de cada vegetal e deixe durante 5 minutos. Em outros 5 coloque 10 ml de NH4 OH conc. e deixe durante 5 minutos. Reserve uma amostra de cada vegetal para serem usadas como referência. Observe . Repita a experiência usando tiras de papel de filtro de 3X6 cm embebidas em suco de uva concentrado. Faça cromatografia de papel para todas as amostras e compare-as.
Clorofilas ( a,b ) , flavonóides e betalaínas são compostos sensíveis a mudança de pH das soluções. Nas clorofilas em meio ácido o Mg é facilmente substituído por prótons dando origem às feofitinas com mudança de cor que passa a verde oliva; é transformação mais importante das clorofilas em alimentos. Em meio alcalino há perda de fitol ou mesmo do fitol e radical metila dando origem às clorinas de cor verde brilhante.
CLOROFILA FEOFITINA
Antocianinas tem cor vermelha intensa a valores de pH baixos devido ao estado do íon flavilium, presente nas soluções com pH abaixo de 3. A medida que se aumenta o pH a estrutura do íon passa a uma estrutura quinônica de cor violeta.
ÍON FLAVILIUM QUINÔNICA
Antoxantinas tem estrutura química derivada da benzopirona e sua cor branca ou ligeiramente amarela passa do amarelo à medida em que o pH aumenta, devido à formação de compostos amarelos os chalcona. Em pH baixo a cor é clara.
FLAVONONA CHALCONA
As betalaínas se comportam em relação às mudanças de pH de maneira semelhante aos compostos flavonóides; as betacianicas, roxas, se comportam como as antocianinas, e as betaxantinas amareladas, em meio alcalino adquirem cor amarela.
BETACINA BETAXANTINAS ( R- NH2 VULGAXANTINA I
( BETERRABA - BETANINA) R - OH VULGAXANTINA II
SACARINA
A determinação quantitativa de sacarina pode ser feita também por métodos cromatográficos. Existem métodos que empregam sílica gel para a separação de sacarina por CCD.
Dois métodos cromatográficos (C em papel e CCD) são citados pelo Instituto Adolfo Lutz para a determinação quantitativa de sacarina. O primeiro emprega papel Whatman no 1 e uma mistura eluente composta de acetona, hidróxido de amônio e acetato de etila (5:1:1). A revelação é feita com nitrato de prata em álcool amoniacal e solução de pirogalol. O segundo procedimento emprega placa de vidro em sílica gel G, em cuba cromatográfica. A revelação foi feita com solução de rodamina-B, após eluição com solução de clorofórmio-ácido acético. Ambos os métodos são aplicáveis na separação de sacarina, ciclamato e dulcina.
A determinação por CGL requer prévia derivatização dos constituintes da amostra antes da injeção. A CGAR-EM tem sido usada na determinação da sacarina. O pré-tratamento pode ser evitado empregando-se CLAE, onde os métodos apresentam maior seletividade e sensibilidade dentre todos os métodos cromatográficos atualmente utilizados para a determinação deste adoçante.
ASPARTAME
Um teste qualitativo para a sua detecção pode se por cromatografia de papel. Na determinação cromatográfica utilizou-se como solvente carregador uma mistura de butanol: ácido acético: água (4:1:1 v/v) e solução de ninidrina 0,4% em acetona/1050C/10 min. Manchas violetas com um Rf de 0,65 indica a presença deste edulcorante na amostra.
MELANCIA
A melancia é uma fruta originária da África Tropical e bastante comum no Brasil. As variedades cultivadas são de dois tipos: as japonesas que dão frutos redondos e as americanas que possuem frutos alongados - cilíndricos ou ovais. A parte refrigerante e diurética - a polpa - da variedade americana contém 97 a 98% de água. A polpa é centrifugada e filtrada em papel para a obtenção do suco no qual são feitas extrações sucessivas empregando-se os seguintes sistemas de solventes: hexano, mistura de hexano/clorofórmio, clorofórmio e acetato de etila. A fase aquosa é concentada a vácuo à temp. ambiente e no concentrado é adicionado etanol, onde ocorre a formação de um precipitado gelatinoso solúvel em água, que quando cromatografado em papel isola-se 2 substâncias. Estas substâncias quando cromatografadas em camada delgada e eluídas com etanol/butanol/acoh/piridina/água (100:20:3:20:30 v/v) e reveladas com orcinol sulfúrico mostraram Rf = 0,87 (glicose) e Rf = 0,79 (xilose)
A solução etanólica mãe foi deixada em repouso onde ocorreu à formação de cristais. Após várias lavagens com etanol, os cristais foram analisados por cromatografia em placa e identificou-o com frutose.
ESTUDO CROMATOGRÁFICO DE AÇUCARES E VITAMINA C EM FRUTOS REGIONAIS E ACLIMATADOS.
Vários frutos nordestinos possuem propriedades nutricionais economicamente inexploradas, cujas pesquisas tecnológicas poderiam oferecer maiores oportunidades a população da região. Neste trabalho são descritos métodos de Cromatografia em papel (CP) e Cromatografia em camada delgada (CCD) usados na separação e identificação de sacarose, frutose, glicose, Vitamina C em amostras dos extratos hidroalcoólicos dos seguintes frutos: cajá, timbaúba, ameixa do pará, acerola, algaroba, pitanga e palmatória de espinho. No desenvolvimento destes métodos várias misturas de solventes em diferentes proporções foram usadas, apresentando-se como eluente mais adequado butanol/etanol/clorofórmio (6:2:3). A revelação foi feita POR imersão em (CP) ou aspersão de (CCD) solução de nitrato de prata/acetona e posterior aspersão de NaOH alcoólico. A presença de glicose foi registrada em todos os frutos, enquanto apenas a timbaúba não acusou conter frutose. Sacarose não foi detectada em cajá, acerola, ameixa do pará e pitanga. A identificação da vitamina C foi feita apenas por (CP) tendo sido observada sua presença em acerola, timbaúba e cajá.
DETERMINAÇÃO SIMULTÂNEA DE ASPIRINA E ÁCIDO SALICÍLICO
Ácido salicílico(AS), precursor da aspirina(AAS) é uma impureza comum em comprimidos de AAS, sendo permitido pela legislação brasileira um teor não superior a 3% (em relação ao AAS). POR sua vez, o AAS pode sofrer hidrólise, se armazenado desprotegido de umidade e mais rapidamente em solução aquosa. O presente trabalho resultou em um método prático, eficiente, preciso e rápido para determinação simultânea do teor de AAS e As em comprimidos de 500 mg . Um cromatógrafo a líquido foi em pregado nos trabalhos. A fase móvel foi água/metano/ácido acético (46: 52,5: 1,5).
DETERMINAÇÃO DOS TEORES DE CAFEÍNA NA ERVA-MATE
A erva-mate é utilizada como matéria-prima paraa produção de diferentes tipos de bebidas, entre elas o tradicional chimarrão. Bebida tônica e medicinal consumida por milhões de pessoas em todo o cone sul, ainda hoje é agroindustrializada através de processos rudimentares, originários do início do sec. XIX e não apresentando, em nenhuma das fases de seu processamento, a quantificação das substâncias fisiologicamente ativas, como a cefeína.
O método de análise constituiu na extração contínua da cafeína utilizando-se clorofórmio e posterior determinação via cromatografia em fase gasosa POR padronização externa.
Os percentuais de cafeína encontrados variaram entre 0,217 - 0,528 % de cafeína para as ervas comuns e 0,707 - 0,777% de cafeína para as erva do tipo pura folha.
Com base nestes resultados, almeja-se propor a utilização desta metodologia no controle de qualidade do produto industrializado.
MÉTODOS QUANTITATIVOS NA AVALIAÇÃO DOS TEORES DE NICOTINA EM RESÍDUOS DA AGROINDÚSTRIA DO FUMO.
Entre os alcalóides de reconhecida ação inseticida encontra-se a nicotina, presente em plantas do gênero Nicotiana. Uma das espécies é intensamente cultivada na região do Vale do Rio Pardo para a produção de cigarros. Durante a industrialização, cerca de 30% do produto que chega a indústria é rejeitado, com destaque para o pó de fumo.
A fim de utilizar o pó de fumo como matéria prima para a produção de inseticida, investigou-se os teores de nicotina presentes no pó de fumo residual de empresas locais, propondo métodos de extração e quantificação a custos acessíveis,
A fim de otimizar o método de quantificação, desenvolveu-se uma metodologia empregando a cromatografia gasosa para a determinação de nicotina em distintas etapas dos processos de extração e isolamento.
Para a obtenção da nicotina indicou-se o etanol por ser o mais barato, e para a quantificação indicou-se clorofórmio.
DETERMINAÇÃO DE ÁCIDOS ORGÂNICOS EM FRUTOS COMESTÍVEIS.
As frutas chamadas ácidas caracterizam-se por seu conteúdo mais ou menos elevado em ácidos como o ascórbico, cítrico, oxálico, málico, tartárico e succínico, que são os mais freqüentes nas frutas. Em cada espécie de fruta há a predominância de um destes ácidos. Os alimentos podem ser acidificantes ou alcalinizantes, conforme o seu modo de agir no organismo. É importante conhecermos as proporções estabelecidas para essas 2 classes de substâncias nutritivas a fim de que o organismo mantenha o que se pode chamar equilíbrio ácido-base.
As frutas estudadas foram: Abacaxi, acerola, jenipapo, mangaba, tamarindo, tangerina e taperebá.
Por iodometria, os valores de Vit. C encontrados em mg ácido ascórbico/100mg do fruto, foram: abacaxi (29,48), acerola (1375,41) jenipapo (2,46), mangaba (18,48), tangerina (17,31), tamarindo (19,14) e taperebá (19,41)
A dosagem em hidróxido de sódio 0,1N permitiu a avaliação da acidez total, podendo a mesma se expressa em termos de ác. cítrico, tartárico, málico ou succínico pela relação: 1mL de NaOH 0,1N = 0,0064 ác. cítrico: 0,0075 ác. tartárico; 0,0067 ác.málico e 0,0059 ác. succínico. Em ác. cítrico (mg ác./100g fruto) obteve-se para o abacaxi (350), taperebá(1570), mangaba(500) e tamarindo(17320).
DROGAS:
TESTE DE CRACK
Cromatografia de papel - revela amina terciária ou base nitrogenada
Revelador iodo platinado - mancha lilás / roxa
Drangedorff
Alcalóide - aminas primárias, secundárias e terciárias.
Alcalóide volátil, lipossolúvel
Maconha + acetona - concentra pinga no cigarro e está fumando
COCAÍNA
Cloridrato - lipossolúvel
L configurado - droga
D configurado - anestésico
LSD - impregna papel e coloca na língua. Muito difícil de flagrar.
Di-etilamina do ácido lisérgico ( extraída do esporão do centeio ) obtem-se o ácido lisérgico transformando em amida em laboratório.
MORFINA, HEROÍNA, CODEÍNA
Acido sulfúrico + formaldeído + ponta de espátula da amostra - cor lilás - POSITIVO
REATIVO DE MEYER PARA ALCALÓIDE
Lavar a seringa com água e pingar o reativo de der precipitado branco tem cocaína.
Teste com reagente de cor ( tiocianato de cobalto)
Colocar amostra + 2 a 3 gotas do reagente - cor azul - POSITIVO
MACONHA
Acetaldeído (5 gotas) + vanilina (0,4 g) + 20 ml de álcool etílico absoluto
Dará uma solução azulada + gotas de HCl conc. . Se der coloração lilás presença de alcalóide (fenóis).
Parte feminina - parte aérea da planta, rica em fenóis / resina
Parte masculina da planta, não tem parte fenólica
ANFETAMINAS ( misturadas ao álcool passam de sedantes a excitantes)
Benzedrina, metanfetamina, dietilpropina, femproporex, fentermina, fenflunzina
Teste de alcalóides cor laranja imediata - oxida rapidamente passando a coloração parda. Alcalóides do ópio - cor púrpura
Codeína - coloração roxa Demerol - coloração laranja, passando ao verde.
BIBLIOGRAFIA :
SOARES ,B.G.; SOUZA , N.A.& PIRES,D.X.: Química Orgânica , Rio de
Janeiro, Guanabara , 1988 , 66-67 .
VAITSMAN, D.S. e BITTENCOURT, O. A. Ensaios Químicos Qualitativos. Rio de Janeiro: Interciência, 1995, 209-230.
SÍNTESE
ORGÂNICA
SÍNTESE ORGÂNICA
DINÂMICA:
Grupos de 2 ( dois ) alunos irão escolher uma síntese diante da pesquisa previamente realizada das substâncias em Caracterização de Compostos Orgânicos, e farão registros individuais.
PESQUISA BIBLIOGRÁFICA:
Encontrar duas técnicas da síntese do produto escolhido, compará-las e analisar a melhor técnica, tendo como parâmetros: tempo de realização, equipamentos e vidrarias utilizadas, rendimento, toxidade dos reagentes.
reagentes- MATERIAL APOIO- VIDRARIA- equipamentos:
Preencher formulário contendo listagem de reagentes, material de apoio, vidraria e equipamentos necessários. Além de integrantes do grupo, substância escolhida e Bibliografias encontradas e Bibliografia escolhida.
PROPOSTA DE TRABALHO:
Fluxograma, planejamento de atividades e cronograma.
EVOLUÇÃO EXPERIMENTAL:
Dados físico - químicos ( propriedades organolépticas, físicas e químicas) dos reagentes e dos produtos.
APRESENTAÇÃO DO PRODUTO OBTIDO
CONTROLE DE QUALIDADE DO PRODUTO
RELATÓRIO DA SÍNTESE
ROTEIRO PARA planejamento da síntese:
Em relação ao produto sintetizado, pesquisar:
Fornecer o fluxograma, montagem através de vidrarias e equipamentos, e planejamento de cada dia da síntese;
Reação de obtenção (Tipo, mecanismo, rendimento teórico e prático);
Reação de caracterização ou de confirmação do produto sintetizado.
RELATÓRIO DE SÍNTESE ORGÂNICA
PARTE I - Dados gerais de reagentes empregados
Nome do Composto
Fórmula estrutural
Fórmula Molecular
Massa Molar
Impurezas tabeladas
Características organolépticas tabeladas dos Reagentes e Produto
Características físicas ( PE / PF / densidade / Solubilidade )
Características Químicas ( Comportamento em relação a ácido e base, pH )
Aplicação Industrial
PARTE II - Dados gerais do produto a ser sintetizado
Fórmula estrutural do composto a ser obtido
Massa Molar
Reação Geral de obtenção
Tipo de Reação
Mecanismo de Reação
Reagentes / Vidrarias / Material utilizado
Dados relativos a Segurança envolvidas em seu trabalho
( Toxidade, Cuidados: manuseio, saúde, EPI; Limite de Tolerância, Simbologia, Resíduo gerado )
Técnica executada
Fluxograma do processo de síntese
Desenho da aparelhagem
Tempo previsto de síntese
Rendimento teórico
PARTE III - CONTROLE DE QUALIDADE do produto sintetizado
Características organolépticas
Características físicas
Características químicas
Reação de confirmação ( testes )
Rendimento teórico e prático ( % )
Conclusão
Bibliografia
PARTE IV - Análise do trabalho executado
Pontos positivosdo trabalho
Pontos negativos do trabalho
Sugestões
Reagentes e vidrarias para a síntese orgânica:
integrantes do grupo________________________________________________________________________
substância :____________________________________Sub turma: __________________
Bibliografias:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
bibliografia escolhida:_____________________________________________________
Reagentes
Material de apoio
VIDRARIAS
EQUIPAMENTO
Reagentes e vidrarias por síntese:
(ainda em construção)
Aspirina ( daniel, página 221- 2; BLUMA, página 173 )
sólido / béquer / cristalização
Reagentes
Material de apoio
VIDRARIAS
EQUIPAMENTO
Ác. Salicílico
Papel de filtro
Erlenmeyer 250 mL
Banho maria
Anidrido acético
Gelo
Proveta 25 mL
Bomba de vácuo
Ác. Sulfúrico
Água gelada
Termômetro ( 0 a 1500C )
Etanol
Água morna
Funil de Buchner
Metanol
Kitasato de 500 mL
Cloreto férrico
Béquer de 250 mL
acetato de etila ( DANIEL, página 167-8)
refluxo / destilação / tritubulado
Reagentes
Material de apoio
VIDRARIAS
EQUIPAMENTO
Etanol
Porcelana pedaços
Balão tritubulado de 250 mL
Manta aquecedora
Ác. Acético Glacial
Papel indicador
Proveta 50 mL
Ác. Sulfúrico conc.
Erlenmeyer 250 mL
NaHCO3 sat.
Coluna de fracionamento
CaCl2 anidro
Termômetro
Condensador de ar
Funil separador 100mL
Destilação simples para balão de 100 mL
acetato de n - butila ( DANIEL, página 166; BLUMA, página 172 )
líquido/ refluxo / balão comum
Reagentes
Material de apoio
VIDRARIAS
EQUIPAMENTO
N - butanol
Porcelana pedaços
Balão fundo redondo 100 mL
Manta aquecedora
Ác. Acético
Condensador
Ác. Sulfúrico conc.
Funil de separação 500 mL
Sol. Saturada de bicarbonato de sódio
Erlenmeyer 100 mL
Sulfato de sódio ou Cloreto de cálcio anidro
Destilação simples para balão de 50 mL
benzoato de metila ( BLUMA, página 173 - 4; ELOISA, página 99 )
líquido / refluxo / balão comum / destilação
Reagentes
Material de apoio
VIDRARIAS
EQUIPAMENTO
Ác. Benzóico
Porcelana picada
Balões de fundo redondo de
250 e 50 mL
Manta aquecedora
Metanol
Água
Provetas de 100 e 50 mL
Banho maria
H2SO4 conc.
Condensador a ar
CCl4
Termômetro ( 0 a 2500 C )
NaHCO3 sat.
Destilação simples
MgSO4 anidro
Funil de separação de 500 mL
salicilato de metila ( BLUMA, página 174 - 5 ; ELOISA, página 101; DANIEL, página 173 )
líquido / refluxo/ banho maria / destilação
Reagentes
Material de apoio
VIDRARIAS
EQUIPAMENTO
Ác. Salicílico
Porcelana picada
Balões de fundo redondo
de 150 e 50 mL
Manta aquecedora
Metanol
Água
Provetas de 50 mL e 10 mL
H2SO4 conc.
Condensador a ar
CCl4
Termômetro ( 0 a 2500 C )
NaHCO3 sat.
Destilação simples
MgSO4 anidro
Funil de separação de 500 mL
ACETONA ( ELOISA, página 58 - 9; DANIEL, página 138 - 9 )
LÍQUIDO / ADIÇÃO - REFLUXO - DESTILAÇÃO / BALÃO TRITUBULADO
Reagentes
Material de apoio
VIDRARIAS
EQUIPAMENTO
Iso - propanol
Porcelana pedras
Balão de destilação de 500 mL
Manta aquecedora
Dicromato de potássio
Gelo
Proveta de 100 mL
Ác. Sulfúrico conc.
Béquer de 250 mL
Nitroprussiato de sódio
Funil de separação de 500 mL
NaOH 30%
Termômetro ( 0 a 2500 C )
Ác. Acético glacial
Destilação simples balão de 50 mL
anidrido succínico ( Daniel, página 164 - 5 )
SÓLIDO/ refluxo / CRISTALIZAÇÃO
Reagentes
Material de apoio
VIDRARIAS
EQUIPAMENTO
Ác. Succínico
Banho de gelo
Balão 250 mL
Manta aquecedora
Anidrido acético
Proveta 100 mL
Geladeira
Éter etílico
Condensador bolas
Estufa 100 - 1500C
Funil de Buchner / Kitasato
acido benzóico ( BLUMA, página 227-8)
Caracterização - Eloisa, página 89
SÓLIDO / REFLUXO / FILTRAÇÃO
Reagentes
Material de apoio
VIDRARIAS
EQUIPAMENTO
Tolueno
Gelo
Balão fundo redondo 150 mL
Banho maria
KMnO4
Papel indicador
Proveta 10, 100 mL
HCl conc.
Béquer 150 mL
Etanol
Funil de Buchner/ kitasato
Água quente
dinitroso - resorcina ( Daniel, página 197-8)
SÓLIDO / ERLENMEYER / FILTRAÇÃO
Reagentes
Material de apoio
VIDRARIAS
EQUIPAMENTO
Resorcina
Gelo
Erlenmeyer 1000mL
Freezer 00C
HCl conc.
Água
Proveta de 100 mL
Bomba a vácuo
Nitrito de sódio
Água gelada
Termômetro 0 a 1000C
Cloreto de sódio
Funil de Buchner / Kitasato
FLUORESCEÍNA ( Daniel, página 240; ELOISA, página 230; Bluma, página 103 )
CARACTERIZAÇÃO
SÓLIDO / ERLENMEYER / FILTRAÇÃO
Reagentes
Material de apoio
VIDRARIAS
EQUIPAMENTO
Anidrido ftálico
Erlenmeyer
Bomba a vácuo
Resorcinol
Termômetro
Cloreto de zinco
Funil de Buchner
Frasco Kitasato
metilorange ( Daniel, página 233; ELOISA, página 188 )
CARACTERIZAÇÃO
SÓLIDO / ERLENMEYER / FILTRAÇÃO
Reagentes
Material de apoio
VIDRARIAS
EQUIPAMENTO
Ácido sulfanílico
Béquer
Geladeira
Carbonato de sódio
Funil de Buchner
Nitrito de sódio
N,N - dimetilanilina
cloroacetato de etila ( Daniel, página 175 )
CARACTERIZAÇÃO
líquido / refluxo / fILTRAÇÃO / destilação
Reagentes
Material de apoio
VIDRARIAS
EQUIPAMENTO
Ácido cloroacético
Refluxo
Etanol
Funil separador
Ácido sulfúrico
Destilador
xileno sulfonato de sódio (ELOISA, página 53)
CARACTERIZAÇÃO
líquido / refluxo / decantação/ filtração
Reagentes
Material de apoio
VIDRARIAS
EQUIPAMENTO
Xileno
Ácido sulfúrico
ÁCIDO PÍCRICO( BLUMA, página 83; ELOISA, página 22 )
CARACTERIZAÇÃO
SÓLIDO / ERLENMEYER / FILTRAÇÃO
Reagentes
Material de apoio
VIDRARIAS
EQUIPAMENTO
Fenol
Béquer
Geladeira
Äcido Sulfúrico
Funil de Buchner
Ácido Nitrico
BIBLIOGRAFIA:
SHRINER, R.L., FUSON, R.C., CURTIN, D.Y. e MORRILL,T.C. Identificação Sistemática de Compostos Orgânicos. 6a ed. Rio de Janeiro: Guanabara Dois S/A. 1983.
SOARES, B.G., SOUZA, N.Â. e PIRES, D.X. Química Orgânica. Rio de Janeiro: Gunabara S.A., 1988.
MANO, E.B. e SEABRA, A.P.. Práticas de Química Orgânica. 3a ed. São Paulo: Edgard Blücher Ltda., 1987.
GONÇALVES, D., WAL, E. e ALMEIDA, R. R.. Química Orgânica e Experimental. São Paulo: McGraw-Hill, 1988.VOGEL, A.I..Química Orgânica: análise orgânica qualitativa. 3a ed..Rio de Janeiro: Ao Livro Técnico S.A., 1984.
Farmacopéia do Brasil – Código Farmacêutico Brasileiro. 2a ed.. Indústria Gráfica Siqueira, 1959.
MACHADO, A.M.R. e STASSUN. M.S. Química Orgânica Aplicada I. Belo Horizonte: Gráfica do CEFET-MG, 2004.
CONTROLE DE
QUALIDADE
I - ANÁLISE DE MEL
I-1. INTRODUÇÃO
Dos vários produtos fornecidos pelas abelhas, o mel é o mais conhecido, sendo o único adoçante quepode ser estocado e usado, exatamente como foi produzido na natureza.
O mel de abelhas é constituído por uma mistura viscosa, rica em açúcares, tendo em geral sabor agradável, com aroma particular, de altos valores nutricional e terapêutico. Sendo obtido a partir do beneficiamento do néctar das flores ou das secreções procedentes de partes vivas de plantas, que as abelhas recolhem, transformam, combinam com substâncias específicas próprias, armazenam e deixam madurar nos favos da colméia.
O Mel é, portanto o produto final da elaboração do néctar retirado das flores pelas abelhas. Ele começa a ser processado no aparelho digestivo das operárias (no papo onde existe uma bolsa hipofageana ou bolsa de mel) que transforma a sacarose em dextrose (ou glicose) e frutose (ou levulose). Esta transformação química se dá devido a presença da enzima invertase que inverte a sacarose em glicose e levulose. O mel passa de papo em papo e sofre ainda um processo físico de diminuição da água pela absorção do organismo das abelhas. O néctar, então, transformado em mel, já está bem mais viscoso e será depositado nos alvéolos (buraquinhos dos favos), onde começa a sofrer a maior desidratação devido ao calor da colméia.
As abelhas operárias ventiladoras usam um engenhoso sistema de ventilação, batendo as asas freneticamente, para apressar a evaporação, reduzindo a umidade para 18 a 20%, assim os alvéolos são selados com uma tampa de cera. Neste ponto o mel já está pronto para o consumo. Uma das garantias de pureza do mel é a cristalização, sendo esta uniforme, devido à mudança de temperatura. A cristalização não altera suas propriedades. O mel não deve ser aquecido acima de 60°C e deve ser guardado em frasco sempre fechado e sem umidade para evitar a fermentação.
É de grande importância conhecer a verdadeira composição química do mel e também estabelecer parâmetros analíticos para os diversos tipos. A identificação de fraudes e possíveis mudanças físico-químicas e microbiológicas são determinadas pelas diversas metodologias de análises.
A produção mundial de mel movimenta cerca de 4 bilhões de dólares por ano, tendo como maiores produtores: China, Rússia e Estados Unidos3. Diante desta representatividade no quadro econômico mundial torna-se fundamental um levantamento ou acompanhamento da qualidade. Também reforça esta idéia do fato de o mel ter um alto preço o que estimula a adulteração por produtos mais baratos como a açúcar comercial, especialmente em regiões subdesenvolvidas.
A produção brasileira de mel aumentou em 10 mil toneladas (45,3%) n período de 2001 a 2004, A maior parte deste crescimento foi verificada no Nordeste, com 6,6 mil toneladas (173,8%), e distribuída por Ceará (2,26 mil toneladas ou 336,6%) e Piauí (2,15 mil toneladas ou 123,7%), seguidos de Bahia, Pernambuco e Rio Grande do Norte. Em 2005, as exportações brasileiras de mel caíram 55,3% em valor e 31,3% em quantidade, em relação a 2004. Os preços recuaram 34,9%, chegando a US$ 1.311 a tonelada (contra US$ 2.362 em 2003 e US$ 2.015 em 2004). A Alemanha, principal compradora do mel brasileiro, reduziu suas importações em proporções superiores à média (assim como Espanha e Bélgica) e, com isso, diminuiu sua participação no valor total de 54,7% (2003) para 42,8% (2005)8. A queda das exportações brasileiras de mel em 2005 foi decorrente da volta da China ao mercado internacional e do aumento da produção mundial nos últimos anos, estimulada pela ausência chinesa. Com isso, o preço do mel retornou aos valores históricos, entre US$ 1.200 e US$ 1.700 a tonelada no mercado internacional, dependendo da qualidade, cor e outros fatores8.
É importante manter as exportações, mas os apicultores devem aproveitar melhor as oportunidades oferecidas pelo mercado interno, até como garantia contra as mudanças repentinas no mercado internacional.
A cor do mel varia de levemente amarelada a castanho-escuro. A consistência pode ser fluida, viscosa, parcial ou totalmente cristalizada. O mel fluido e o mel cristalizado não possuem diferenças essenciais. Conservam a mesma natureza, tanto em estado líquido como em estado sólido, açucarado ou granulado. A granulação consiste na
separação da glicose (forma sólida). É, pois um processo natural que não prejudica o mel. O flavor e aroma variam, mas usualmente, derivam da planta de origem.
A necessidade de estabelecer técnicas com a finalidade de se conhecer a verdadeira composição química do mel é de grande importância, principalmente para estabelecer parâmetros analíticos para cada tipo de mel é também para a identificação de fraudes e mudanças físico-químicas e microbiológicas que possam acontecer.
Todos esses aspectos devem ser levados em consideração, de modo que o valor nutritivo do produto não seja alterado, devendo conservar as características físicas, químicas, microbiológicas e organolépticas após seu manuseio e estocagem.
O sabor, aroma, densidade e cor são determinados por componentes presentes no mel em quantidades bastante pequenas. Até hoje, 181 substâncias diferentes foram identificadas no mel. É um produto rico em vitaminas e outros compostos. A tabela abaixo apresenta a composição em 100 g de mel.
Tabela 01. Principais componentes do mel.
Substâncias
Valores médios
Legislação
Água
17%
< 20%
Glicose (aldose)
31,3%
35%
Frutose (cetose)
38,2%
40%
Glicose + Frutose
69,5%
> 65%
Maltose
7,3%
Sacarose
1,3%
< 6%
Açúcares superiores
1,5%
Outros
3,1%
Substâncias nitrogenadas
0,04%
Minerais (cinzas)
0,17%
< 0,6%
Diastase
20,8 Gothe
> 8 gothe
Acidez livre
22meq/Kg
< 50 meq/Kg
Lactonas
7,1meq/Kg
Acidez (ácidos totais)
29,1meq/Kg
pH
3,3 a 4,6
3,9
Vitaminas
A,B1,B2,B3,B5,B6,B8 e B9, C,D, K
HMF
6 a 20mg/Kg
< 40mg/Kg
VALOR NUTRICIONAL ( em 100g)
Valor calórico
302 Kcal
Umidade
17%
Proteínas
0,4g
Carboidratos
75,2g
Gorduras
0g
Sólidos insolúveis
0,1%
0,1%
Cinzas
0,6%
Minerais
0,1%
I–2. ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS. (de acordo com o decreto 12342 de 27/09/78)
I-2.1 Amostragem
Se o mel estiver fluido e sem cristalizar basta homogeneizar bem com o bastão de vidro. Apresentando-se semicristalizado ou cristalizado levar o frasco para o banho-maria, durante 1 hora, sob agitação esporádica, sem deixar que a temperatura ultrapasse 60°C.
Características organolépticas:
Aspecto – líquido denso, viscoso, translúcido ou cristalino.
Odor - agradável e característico.
Sabor - próprio e doce.
Cor - branca d’água a âmbar escuro (aparelho usado espectrofotômetro)
I-2.2 Cor
O teste de cor é realizado em espectrofotômetro
Procedimento
Zerar o aparelho
Colocar a cubeta com glicerina e zerar para absorbância
Colocar a amostra na cubeta e fazer a leitura diretamente
A leitura é feita com comprimento de onda de 560nm em célula de 1cm, usando como branco a glicerina pura.
A classificação segundo a coloração é feita de acordo com o quadro abaixo: A tabela abaixo apresenta as diversas cores do mel bem com suas respectivas cores.
Tabela 02 : classificação da cor do mel e sua absorbância respectiva.
Coloração
Absorbância
Branco d`´agua
Menos de 0,030
Extra branco
+0,030 a 0,060
Branco
+0,060 a 0,120
Extra âmbar claro
+0,120 a 0,188
Âmbar claro
+0,188 a 0,440
Âmbar
+0,440 a 0,945
Âmbar escuro
mais de 0,945
I-2.3 Determinação da acidez livre
O ácido principal do mel é o ácido glicônico, porém a acidez livre leva em consideração todos os ácidos presentes. O ácido glicônico é formado pela ação das bactérias durante a maturação do mel, especificamente pela enzima glicose-oxidase.
A acidez titulável é um procedimento extremamente difícil, pois o método oficial requer a permanência da cor roseada fenoltaleína por no mínimo 10 segundos. O ponto final da titulação torna-se difícil devido à existência do equilíbrio entre a lactona e o ácido glicônico, o que torna o ponto final instável. A acidez do mel influencia diretamente o seu sabor.
Preparo dos reagentes
Solução de hidróxido de sódio 0,1eqg/L padronizada. Solução alcoólica de fenolftaleína a 1%
Procedimento
Preparar duplicata:
Em um erlenmeyer de 250mL medir 10g da amostra e diluir com 75mL de água. Agitar. Adicionar 5 gotas de fenolftaleína. Titular com solução de NaOH 0,1eqg/L até coloração rosa por 10 segundos.
Obs.: Devido a cor natural do mel, no ponto final da titulação não se observa nitidamente a cor rosa e sim uma mistura das cores (rosa + cor do mel), portanto faz-se necessário preparar, além das duas soluções para titulação, uma terceira que serve de comparação das cores no ponto de viragem.
Cálculo
N° eq ácido (amostra) = N° eq base (titulante). Quando o volume é expresso em mL ( o n° eq é expresso em meq
N° meqácido) = Nbase x fcbase x Vgasto da base em mL
Como a acidez livre é expressa em meq/Kg, assim: mamostra = 10g = 0,01Kg ( n° meq encontrado - 0,01Kg
Acidez livre - 1Kg
Acidez livre = N°meq x 1/0,01
Acidez livre = 0,1 x fcbase x Vgasto da base em mL x 1/0,01 Acidez livre = 10 x fcbase x Vgasto da base em mL
I-2.4 Determinação do pH
( Pelo pHmetro
Procedimento
Neste procedimento foi utilizado um potenciômetro digital que foi aferido com solução tampão de pH 7,0 e 4,0, adquiridas comercialmente.
Em um becker de 100mL, medir a massa de 10g de mel e adicionar 75mL de água destilada. Homogeneizar com um bastão de vidro até uma completa dissolução. Medir o pH no potenciômetro já calibrado. Anotar a temperatura lida no potenciômetro e também a sua eficiência.
( Pelo papel universal
Verificar o pH com o papel universal, da mesma solução utilizada anteriormente.
Adulterantes – Método Qualitativo
Embora de aplicação antiga, as reações que dão uma indicação de fraude são a reações de Lund e Fiehe, porém a confirmação da fraude só poderá ser feita lançando mão de outras análises.
I-2.5 Teste de Fiehe
Princípio
A análise baseia-se na identificação do hidroximetilfurfural (HMF) presente no produto, formado a partir da desidratação das hexoses por meio ácido, aquecimento ou envelhecimento em condições desfavoráveis, dando um composto de condensação, que reage com a resorcina clorídrica, após 10 minutos, de coloração vermelho-cereja ou de cor vermelha ou ainda de cor salmão.
Preparo de reagentes
Solução clorídrica de resorcina a 1% - Dissolver 0,2g de resorcina em ácido clorídrico concentrado (d=1,019g/mL) e transferir para balão de 20mL. Completar o volume com ácido clorídrico concentrado.
Procedimento
Medir 5g de mel em erlenmeyer de boca esmerilhada e com tampa e adicionar 5mL de água destilada. Agitar vigorosamente até a completa dissolução do mel. Adicionar 10mL de éter etílico e com o erlenmeyer tampado agitar. Tirar a tampa para aliviar a pressão e agitar novamente.. Deixar em repouso por 2 minutos e transferir a mistura para um funil de separação. Separar a camada etérea para um béquer. Evaporar o éter à temperatura ambiente e dentro da capela. Adicionar no resíduo etéreo 10 gotas de solução clorídrica de resorcina 1%. Aguardar 10 minutos.
Interpretação
A cor vermelha - cereja indica que o mel foi fraudado, aquecido ou estocado por um longo período, em condições desfavoráveis. A cor vermelha persistente indica a presença elevada de HMF (( 200 mg/Kg).
OBS.: Quando a reação é positiva para HMF é necessário quantificar. A quantificação é feita utilizando o método espectrofotométrico em espectrofotômetro UV-VIS
I-2.6 Teste de Lund
Princípio
Baseado na formação do precipitado pela reação do ácido tânico com as proteínas do mel. A precipitação ocorre em meio ácido, básico e com aquecimento. Assim ocorre a precipitação ácida dos albuminóides. Esta precipitação ocorre devido à desnaturação das proteínas.
Preparo dos reagentes
Solução aquosa de ácido tânico 0,5% - Dissolver 5g de ácido tânico em água destilada. Transferir para balão volumétrico de 100mL aferindo o volume. (Esta solução é super saturada)
Procedimento
Em um béquer medir a massa de 2g de mel, adicionar 20mL de água destilada e agitar até a completa dissolução.
Transferir esta mistura para um tubo graduado e com rolha esmerilhada. Adicionar 5mL da solução de ácido tânico a 0,5%. Completar o volume para 40mL e agitar bem. Deixar em repouso por 24 horas. Após este tempo proceder a leitura, observando o depósito do precipitado no fundo do tubo. Medir o volume do precipitado formado. O resultado é dado em mL.
Interpretação
Precipitado de 0,6 a 3,0mL - mel puro
Precipitado inferior a 0,6mL : mel adulterado
Ausência de precipitado: solução de açúcares.
I-2.7 Determinação da Umidade – pelo refratômetro de Abbeé a 20°C com interpretação feita em leitura da tabela de Chataway
A quantidade de água no mel é de grande importância, pois condiciona o seu tempo de vida. O grau exato de higroscopicidade do mel depende da composição da amostra, principalmente com relação à quantidade de açúcares, às condições climáticas e à origem floral. A frutose é o açúcar mais solúvel em água e, portanto, a higroscopicidade do mel pode ser correlacionada diretamente com a quantidade deste açúcar. O mel que apresenta grande umidade tem pouca estabilidade e entra facilmente em fermentação. O método recomendado para determinar a quantidade de água no mel é o da refratometria, pois o mel não deve ser aquecido acima de 60°C.
O princípio do método refratométrico baseia-se na refração dos raios de luz sobre a amostra.
O índice de refração de uma substância é a relação entre as velocidades da luz no vácuo e na substância. Ele varia com o comprimento de onda da luz e com a temperatura do meio.
Na prática é conveniente medir a refração em relação ao ar e a substância, em lugar da relação ao vácuo e a substância.
O índice de refração também pode ser definido como a relação entre o seno do ângulo de incidência e o seno do ângulo de refração. O grau de desvio ou refração que sofre o raio de luz, quando passa de uma substância a outra, depende das mudanças de concentração dos átomos no caminho da luz, do tipo de átomos e de sua distribuição nas moléculas; em conseqüência, o índice de refração pode ser utilizado para estabelecer a concentração das substâncias e a pureza de um composto.
Como o mel é constituído de uma mistura de vários compostos em solução, um raio de luz incidente sofrerá o fenômeno de refração, o qual está relacionado com a concentração dos sólidos presentes. Portanto, quando aumenta a concentração dos sólidos solúveis, o teor de umidade diminui e vice-versa.
O método mais recomendado é por refratometria a 20ºC e a interpretação é feita através da tabela de Chataway.
Procedimento
Ler o manual do refratômetro que deve ser seguido para leitura de qualquer amostra.
Abrir a janela do prisma e limpá-lo com algodão embebido na solução de limpeza (éter etílico e etanol 1:1), em seguida calibrar a escala usando água destilada.
Colocar 3 gotas de mel, espalhar nos prismas e focalizar.
Gire as manivelas 4 e 5. Percebe-se a presença de linhas cruzadas e observa a presença de uma linha horizontal.
Gire o controle de ajuste do índice de refração até que a linha horizontal permaneça nítida dividindo o campo visual em duas partes. Uma clara e outra escura. Neste ponto a imagem está ajustada para a leitura correta.
Proceda a leitura na escala inferior.
Depois da leitura, limpeos prismas com algodão embebido em água destilada, e por último com uma solução etanol/éter etílico. Só feche os prismas após a evaporação desta solução.
Anote a temperatura do termômetro. A leitura deve ser feita a 20°C, se a temperatura estiver acima de 20°C, deve-se corrigir ao valor lido, acrescentando-se 0,00023 para cada grau acima de 20°C.
Correção da temperatura:
(20 = (t + 0,00023 (t-20)
(20 = índice de refração expresso na temperatura a 20°C
(t = índice de refração lido no refratômetro.
t = temperatura no momento da leitura.
Com o valor do índice de refração corrigido na temperatura de 20°C, inicia-se a última etapa que é a conversão do índice de refração em percentagem de umidade, o que é feito com a utilização de tabela de Chataway
I-2.8 Determinação de Sólidos Solúveis – pelo refratômetro de Abbeé a com interpretação feita em tabela de Chataway.
Todos devem ser determinados pela utilização do Refratômetro de Abbé e com o auxílio da tabela de Chataway.
Abaixo está representada a tabela de Chataway que é utilizada para determinar a umidade e sólidos solúveis de mel, a partir do índice de refração do mesmo.
Tabela 03: Tabela de Chataway para determinação de umidade de mel.
Índice de refração a 20°C
Sólidos solúveis
Peso específico a 20°C
Umidade %
1,4844
79,0
1,3966
21,0
1,4849
79,2
1,3979
20,8
1,4853
79,4
1,3992
20,6
1,4858
79,6
1,4006
20,4
1,4862
79,8
1,4020
20,2
1,4866
80,0
1,4033
20,0
1,4871
80,2
1,4046
19,8
1,4876
80,4
1,4060
19,6
1,4880
80,6
1,4074
19,4
1,4885
80,8
1,4087
19,2
1,4890
81,0
1,4101
19,0
1,4895
81,2
1,4115
18,8
1,4900
81,4
1,4129
18,6
1,4905
81,6
1,4143
18,4
1,4910
81,8
1,4156
18,2
1,4915
82,0
1,4171
18,0
1,4920
82,2
1,4182
17,8
1,4925
82,4
1,4197
17,6
1,4930
82,6
1,4212
17,4
1,4935
82,8
1,4225
17,2
1,4940
83,0
1,4239
17,0
1,4945
83,2
1,4254
16,8
1,4950
83,4
1,4267
16,6
1,4955
83,6
1,4282
16,4
1,4960
83,8
1,4295
16,2
1,4965
84,0
1,4330
16,0
1,4970
84,2
1,4324
15,8
1,4975
84,4
1,4338
15,6
1,4980
84,6
1,4352
15,4
1,4985
84,8
1,4367
15,2
1,4990
85,0
1,4381
15,0
1,4995
85,2
1,4395
14,8
1,5000
85,4
1,4409
14,6
1,5005
85,6
1,4424
14,4
1,5010
85,8
1,4438
14,2
1,5015
86,0
1,4453
14,0
1,5020
86,2
1,4466
13,8
1,5025
86,4
1,4481
13,6
1,5030
86,6
1,4495
13,4
1,5035
86,8
1,4510
13,2
1,5041
87,0
1,4525
13,0
I-2.9 Determinação de Glicídios Redutores
Os métodos de determinação de glicídios estão baseados nas propriedades físicas das suas soluções ou no poder redutor dos glicídios mais simples. A glicose e a frutose são os principais monossacarídeos do mel perfazendo um total de 85-90% dos açúcares. A frutose predomina sobre a glicose e raramente acontece o inverso. Segundo alguns autores a relação frutose-glicose determina a tendência para a cristalização do mel.
A sacarose é encontrada no mel em baixa concentração (< 5%). Valores superiores fazem suspeitar de fraude.
A análise precisa dos açúcares individuais do mel, mesmo só considerando a frutose e a glicose, não é tão fácil assim, devido à complexidade desta composição. O ideal seria a separação dos açúcares e a sua identificação individual, pois o analista pode ser ludibriado com composições artificiais de açúcares hidrolisados via enzima e misturados ao mel.
Determinação pelo método de Lane-Eynon
O método baseia-se na redução de um volume conhecido do reagente de cobre alcalino (Fehling) a óxido cuproso. O ponto final é indicado pelo azul de metileno, que é reduzido a sua forma leuco por um pequeno excesso do açúcar redutor.
Preparo dos reagentes
Solução de Fehling A - Dissolver 34,639g de sulfato de cobre (CuSO4.5H2O) em água destilada e diluir a 500mL em balão volumétrico.
Solução de Fehling B – Dissolver 173g de tartarato duplo de sódio e potássio (Sal de Rochelle) e 50g de NaOH em água destilada e diluir a 500mL. Esta solução tem como função complexar o Cu2+, evitando precipitação do Cu(OH)2
Solução de azul de metileno 1% - Medir 0,5g de azul de metileno e diluir com água destilada para 50mL.
Solução de ferrocianeto de potássio a 15% - Dissolva 7,5g de ferrocianeto de potássio (K4Fe(CN)6 . 3H2O) e dilua a 50mL com água destilada.
Solução de acetato de zinco a 30% - Disolva 15g de acetato de zinco (Zn(OAc)2 . 2H2O) e dilua a 50mL com água destilada.
Solução padrão de glicose – Medir exatamente 1g de glicose, previamente seca em estufa a 105°C, durante 1 hora. Transferir para balão volumétrico de 100mL com auxílio de água destilada, dissolver bem e completar o volume. A solução padrão de glicose para titular a solução de Fehling tem que ser recentemente preparada.
Determinação do fator de correção ou Título da Solução de Fehling
Colocar na bureta a solução padrão de glicose. Pipetar volumetricamente, 5mL de cada uma das soluções de Fehling A e B para erlenmeyer de 250mL e completar com água para 100mL. Aquecer o erlenmeyer até a ebulição e ir juntando 1mL da solução da bureta até mais ou menos 3mL, quando o líquido sobrenadante torna-se amarronzado. Mantendo a ebulição adicionar 2 gotas de azul de metileno a 1% e continuar a titulação juntando 0,5mL a 0,5mL até 4mL. Juntar de 4 em 4 gotas até a descoloração do azul para vermelho.
Cálculo para o título da solução de Fehling
1g ...................100mL x = volume de solução de glicose gasto na titulação
A .....................x onde A = título da solução
I-2.9.1 Determinação da % de glicose
Procedimento
10g de amostra homogeneizada colocar em béquer de 100mL.
Adicionar 50mL de água destilada e homogeneizar com bastão de vidro.
Adicionar 10 gotas de ferrocianeto de potássio e 10 gotas de acetato de zinco e agitar bem. Estes têm a função de clarificar e precipitar os interferentes.
Adicionar 5 gotas de fenolftaleína.
Neutralizar com uma solução de hidróxido de sódio 1mol/L até coloração levemente rosa.
Transferir para balão volumétrico de 100mL.
Completar o volume.
Filtrar à vácuo.
Pipetar em pipeta volumétrica 10mL do filtrado do item anterior para um balão volumétrico de 100mL, e completar o volume com água destilada.
Colocar na bureta a solução diluída.
Pipetar volumetricamente 5mL de cada uma das soluções de Fehling A e B para erlenmeyer de 250mL e completar com água destilada para 100mL.
Aquecer o erlenmeyer até a ebulição e iniciar a titulação (na chapa, sem levantar o erlenmeyer da chapa) adicionando 1mL da solução da bureta até mais ou menos 3mL quando o líquido sobrenadante torna-se amarronzado.
Mantendo a ebulição adicionar 2 gotas da solução de azul de metileno a 1% (para melhorar a visualização do ponto final da titulação) e continuar a titulação adicionando 1mL a 1mL até 6mL.
Depois adicionar de 4 a 4 gotas até o final da descoloração do azul da solução para uma solução transparente com o precipitado vermelho.
OBS.:
A solução de coloração roxa indica a presença de cor azul e vermelho. Assim deve-se continuar a titulação.
A solução transparente só é observada quando retira o erlenmeyer da chapa e deixa o em repouso por um pequeno período, para que o precipitado vermelho possa decantar. Se ainda persistir o azul, continuar a titulação sempre em ebulição. Utilizar luvas na titulação para evitar queimaduras.
Cálculo
Açúcares red. glicose% = 100 x V(solução diluída (100mL)) Título / m ou v da amostra diluída(1g) V(gasto na titulação)
OBS.: A massa inicial da amostra foi de 10g, preparada em um balão de 100mL. Pipetou-se uma alíquota de 10mL para balão de 100mL, portanto a massatomada para a titulação foi de 1g.
I-2.9.2 Determinação de sacarose
Como os grupos redutores, aldeído e cetona não se encontram livres na sacarose, efetua-se uma hidrólise ácida, tendo como resultado duas moléculas de açúcares redutores, uma de glicose e uma de frutose que serão determinadas quantitativamente pelo método de Lane-Eynon.
Procedimento
Pipetar 10mL do filtrado obtido no preparo de amostra para determinação de açúcares, para um erlenmeyer de 125mL ou béquer de 100mL.
Adicionar 1mL de ácido clorídrico concentrado.
Adicionar 20mL de água destilada e levar ao banho-maria fervente por 30min.
Após esfriar, transferir para balão volumétrico de 100mL.
Lavar o erlenmeyer ou béquer com o mínimo de água destilada.
Neutralizar a solução com NaOH 1mol/L, usando fenolftaleína como indicador até a solução ficar levemente rosada.
Completar o volume com água destilada e homogeneizar.
Colocar na bureta a solução obtida no item anterior
Pipetar volumetricamente 5mL de cada uma das soluções de Fehling A e B para erlenmeyer de 250mL e completar com água destilada para 100mL.
Aquecer até ebulição e titular adicionando 1mL da solução da bureta até mais ou menos 3mL quando o líquido sobrenadante torna-se amarronzado.
Mantendo a ebulição adicionar 2 gotas de solução de azul de metileno a 1% e continuar a titulação adicionando 1mL a 1mL até 6mL.
Depois juntar de 4 a 4 gotas até o final da descoloração da solução azul para a solução transparente com precipitado vermelho.
Cálculo
% de glicídios não redutores (sacarose) = (açúcares totais – açúcares redutores) x 0,95
% açúcares totais = 100xV(sol. diluída 100mL) x Título /(m amostra diluída) x V(gasto na titulação)
Fator de conversão da sacarose
Sacarose glicose + frutose
MM = 360 (180) (180) 360 - 18 (água) = 342 ( 342 : 360 = 0,95
I-2.10 Características microscópicas
O exame microscópico deve ser realizado com o objetivo de distinguir os componentes presentes no mel, como pólen, restos de insetos, comprovando assim a sua origem e pureza.
Procedimento
Dissolver 2g de mel em 25mL de água destilada. Homogeneizar com bastão de vidro. Filtrar (filtração simples). Colocar o resíduo da filtração em uma lâmina de vidro e adicionar 1 gota de glicerina sobre os mesmos utilizando uma pipetar de Pasteur. Observar ao microscópio.
I-2.11 Outras análises que são exigidas pela legislação:
Quantificação do HMF pelo método espectrofotométrico
Determinação do teor de minerais - cinzas
Determinação de sólidos insolúveis em água
Índice de diastase – determina a destruição de enzimas quando o mel é submetido a aquecimento.
I-3 Informações adicionais
I-3.1 Ácidos presentes no mel
Tanto a acidez quanto a umidade do mel contribuem para a estabilidade contra o ataque microbiológico. A natureza dos ácidos presentes no mel tem sido sempre um assunto de controvérsia, devido as dificuldades de separação e identificação da mistura de ácidos orgânicos que ocorrem em pequenas quantidades. A acidez do mel pode ser provavelmente de ácidos do néctar colhido das flores pelas abelhas ou pode ser derivado da própria abelha.
Atualmente já foram identificados os seguintes ácidos nos diversos tipos de méis:
OBS.: - o ácido glucônico em equilíbrio com a gluconolactona é o principal ácido do mel. Ele é produzido pela ação da glicose-oxidase normal do mel. Essa reação é extremamente lenta em mel muito denso, mas rápida quando o mel é diluído. Tem-se sugerido que esse ácido seja produzido a partir da glicose do néctar durante a maturação do néctar a mel pela abelha. O efeito combinado da acidez e do peróxido de hidrogênio simultaneamente, está presente na preservação do néctar durante a maturação.
É notada a provável presença da lactona durante a troca iônica dos ácidos do mel.
Tabela 04 - Principais ácidos carboxílicos presentes no mel
Ácidos Carboxílicos
Ácido acético
Ácido benzóico
Ácido cótrico
Ácido propiônico
Ácido láctico
Ácido aspártico
Ácido butírico
Ácido palmítico
Ácido (-cetoglutárico
Ácido valérico
Ácido oléico
Ácido 6-gluco-fosfório
Ácido isovalécico
Ácido linoléico
Ácido 2 ou 3-fosforiglicérico
Ácido maléico
Ácido tartárico
Ácido ( ou (-glicerofosfórico
Ácido succínico
Ácido pirúvico
Lactona
Ácido málico
Ácido glutâmico
Ácidos inorgânicos e seus sais
Ácido cítrico
Ácido glicônico
Ácido oxálico
Ácido glicólico
I-3.2 Sais minerais presentes no mel
O conteúdo de minerais no mel varia muito conforme a fonte onde foi coletado o néctar. O mel de coloração escura é mais rico em sais minerais do que o de coloração mais clara. O elemento predominante é o K seguido do Na. Os minerais mais comuns de serem encontrados nas cinzas são:
Potássio, Sódio, Enxofre, Boro, Cloro, Chumbo, Iodo, Cálcio, Magnésio, Ferro, Manganês, Cobre, Fósforo, Silício, Níquel, Boro, Alumínio, Cromo, Zinco, Estanho, Bário, Berílio, Vanádio, Prata, Bismuto, Ouro, Germânio e Estrôncio. Através dos minerais pode-se posicionar quanto à origem geográfica do mel e a poluição ambiental da região.
I-3.3 Proteínas e aminoácidos presentes no mel
O mel apresenta uma composição muito complexa de substâncias nitrogenadas. As proteínas existentes no mel são: albuminas, globulinas, peptonas, histosinas, nucleproteínas. Os aminoácidos presentes no mel são: lisina, arginina, histidina, aspargina, ácido aspartico, ácido glutâmico, fenilalanina, serina, creonina, prolina, glicina, alanina, cistina, metionina, leucina, valina, tirosina, triptofano, treonima.
I-3. 4 Açúcares presentes no mel
O mel é composto, na sua maioria por açucares; os monossacarídeos frutose, glicose e levulose juntas perfazem um total de 70% do total.
Os dissacarídeos incluindo a sacarose somam talvez 10%, e a água na onde os açúcares estão dissolvidos, 17-20%.
Os dissacarídeos são expressos em maltose e constam dos seguintes açúcares: maltose, isomaltose, maltulose, nigeriose, turanose, kojibiose, gentiose, lamiraribose, isomaltulose e leucrose.
Os polissacarídeos são açúcares complexos e os principais encontrados no mel são: 1-cetose, melizitose, 6-(-glocosilsucrose, panose, maltotriose, isomaltotriose, erlose, 3-(-isomaltosilglucose, isomaltotetraose, isomaltopentalose e sentose.
I-3.5 Enzimas
O mel contém enzimas secretadas pelas abelhas, entre elas: Invertase, diastase, glicose-oxidade, catalase, fosfatase ácida.
I-3.6 A formação do HMF
O HMF (hidrometilfurfural) é formado pela reação de desidratação de açúcares, principalmente da frutose. A constatação da presença de HMF no mel tem sido, interpretada como indicador de fraude. A formação de HMF depende da temperatura. O mel mantido a 20°C, leva 360 dias para formar 3mg/100g de mel. Se mantido a 40°C, somente 40 dias, mas a 60°C somente 1 dia e se mantido a 80°C em 1hora forma 3mg/100g de HMF. A presença de HMF no mel indica que houve aquecimento ou estocagem em locais quentes.
I-3.7 Equilíbrio entre ácido glicônico e glicolactona
I-3.8 Equação da reação de Fehling
Nesta reação o sal de sódio que se forma com produto primário da oxidação do açúcar redutor sofre posterior oxidação, na seqüência da reação.
I-4 QUESTIONÁRIO
Qual é o ácido responsável pela acidez do mel?
Porque é difícil determinar a acidez do mel? Represente através da equação o equilíbrio químico
Quais os principais ácidos encontrados no mel. Dê osnomes e suas respectivas fórmulas estruturais.
Que substância presente no mel, tem sido interpretada como indicador de fraude.
Citar 2 processos físicos ou químicos que ocorrem no mel antes de sua maturação ou colheita.
Pode-se usar etanol no lugar do éter etílico na reação de Fiehe?
Defina índice de refração.
I-5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] MARQUES, Fátima Regina. Análise de Mel - Relatório Técnico Final. Belo Horizonte: CEFET-MG, 2002.
[2] JANDA, R. M. Análise de Mel - Trabalho Integrado. Belo Horizonte: CEFET- MG, 2000.
[3] MOREIRA, R. F. A; MARIA, C. A. B. Análise de Mel. Química Nova., v.24, n.4, p. 515, 2001.
[4] http;// www.agrobrasil.blogspot.com
[5] http://www.lapemim.ufba.br
[6] http://www.phisoluçoes.com.br/apiariobj/produtos.htm
[7] www.iea.sp.org.br
II - ANÁLISE DE LEITE
II-1. INTRODUÇÃO
O leite é um produto secretado pelas glândulas mamárias das fêmeas durante o período que se segue o parto para alimentar seus filhos. Existem tantos leites quantas espécies de mamíferos, todos, porém com sua composição centesimal variável. O leite normal é mais ou menos, opaco, de consistência homogênea, um pouco cremosa. A cor varia de branca fosca a branca amarelada. É doce e de sabor agradável. Tem um leve odor que varia com a fêmea que o produziu.
Classificação do Leite
Longa Vida
É o leite homogeneizado processado a elevadas temperaturas, 135°C a 150°C, 2 segundos a 4 segundos, e imediatamente resfriado. O resultado é a destruição de todos os microorganismos que possam desenvolver-se nesse alimento. Após o processamento, ele é acondicionado em embalagens estéreis. Esse é o UHT (ultra hight temperature) ou UAT (ultra-alta temperatura) ou leite longa vida. A ultrapasteurização e o envasamento asséptico asseguram ao leite longa vida um maior prazo de validade, sem que seja necessária a adição de qualquer tipo de conservante. Entretanto, a fim de assegurar a estabilidade química do produto, recomenda-se a adição de substâncias tamponantes especiais, tal como o citrato de sódio, que exerce a ação de estabilizante.
O citrato de sódio é um estabilizante (não um conservante) e não tem efeito negativo para a saúde humana. É um aditivo alimentar inóquo, de adição facultativa, e, se usado, deve ser adicionado antes da ultrapasteurização, sendo que a sua dosagem não deve ultrapassas a 0,1g/100mL do leite. O fundamento químico da adição de citrato reside no fato de que sendo o citrato de sódio, um sal oriundo de um ácido fraco, a dissociação iônica será regulada pela constante de ionização do ácido cítrico que, por conseqüência assegura a estabilidade do equilíbrio químico no seio da massa líquida do leite produzido, além de evitar a sedimentação do mesmo.
Além do citrato, outras substâncias químicas, com poderes estabilizantes são autorizadas. Estas podem ser o monofosfato de sódio, o difosfato e o trifosfato de sódio, todas com função idêntica à do citrato, e obedecendo ao mesmo princípio do equilíbrio químico, ditado pela constante de ionização do ácido fraco. No caso, do ácido fosfórico, a sua dosagem não deve ultrapassar a 0,1g/100mL expresso em termos equivalentes a P2O5
Outros tipos de leite longa vida: Leite com vitaminas, leite com ferro, leite com cálcio, leite com ômega, leite com baixo teor de lactose, leite com fibras e leite com diferentes teores de gordura (integral com 3% de gordura, semidesnatado com 2,9 a 0,6% de gordura e desnatado com 0,5% de gordura)
Leite Pasteurizado
A pasteurização do leite é o processamento a temperaturas mais baixas que a ultrapasteurização, por volta de 72°C, de 15 a 20 segundos, seguido de um rápido resfriamento. Este processo permite a inativação da fosfatase, reduz o número total de bactérias e destrói as bactérias patogênicas, como o bacilo tuberculoso, as salmonelas, as brucelas e os estreptococos, entre outras. Contudo, as formas esporuladas e as toxinas não são eliminadas. A fosfatase é uma enzima encontrada no leite não submetido a nenhum tratamento térmico, e é por isso que a sua dosagem é usada para avaliar a eficiência da pasteurização. Este processo melhora a qualidade microbiológica do leite e prolonga sua vida de prateleira, em relação ao leite cru. A pasteurização não modifica o sabor do leite.
Leite pasteurizado tipo A
É um leite de excelente qualidade microbiológica, podendo ser consumido, desde que resfriado e armazenado corretamente, de cinco a sete dias após a pasteurização. O leite tipo A é embalado na própria fazenda. A legislação brasileira só permite a produção do leite tipo A integral, ou seja, não é retirada nenhuma parte da gordura.
Leite pasteurizado tipo B
É um leite de boa qualidade, porém a contagem de microorganismos no momento da pasteurização atinge níveis elevados, devido a menor exigência na produção do leite e na sua refrigeração. Além disso, há um maior intervalo entre a ordenha e a pasteurização. O leite tipo B também pode ser encontrado na forma integral.
Leite pasteurizado tipo C
É um leite de baixa qualidade, apresentando, inclusive, modificação no sabor. A causa é a elevada concentração de bactérias antes de o leite ser pasteurizado, pois ele geralmente, é entregue na plataforma de laticínios em temperatura ambiente. E a conseqüência é uma vida de prateleira bastante curta – menos que 3 dias.
Leite modificado Moon Lait
Moon Lait é denominado leite modificado porque contém soro de leite em sua composição, o que contribui para uma melhor digestão, além de ter qualidade protéica e sabor. O soro é um derivado do leite, obtido durante a produção de queijo e que contém quase a metade dos nutrientes originais do leite. Além de acrescentar ao leite as proteínas de melhor qualidade, aumenta seu teor de cálcio e de vitaminas hidrossolúveis. O soro é rico em lactose proporcionando um sabor mais adocicado e gostoso em relação ao leite integral e desnatado. Novas pesquisas têm provado a importância e eficiência do soro na prevenção e tratamento de úlceras, prevenção de alguns câncer e diminuição de colesterol.
Leite em pó
O leite em pó é produzido a partir do leite pasteurizado e concentrado até obter um produto com 40 a 55% de matéria seca. A concentração do leite é precedida de aquecimento, que estabiliza as proteínas e inativa as lípases.
Uma desvantagem que o leite em pó apresenta é a reação de Maillard, que ocorre entre a lactose e o aminoácido lisina. O resultado é a diminuição da digestibilidade das proteínas e a menor quantidade de lisina disponível.
Leite Cru
É o leite que não sofre nenhum tipo de processamento e, normalmente, é fonte de bactérias patogênicas. Considerado impróprio para o consumo humano.
Leite esterilizado por autoclave
É o leite submetido a elevadas temperaturas para destruição de todos os microorganismos, inclusive as formas esporuladas e as toxinas.
Leite condensado
É o leite evaporado ao qual adiciona açúcar durante o processamento. Pode ser integral ou desnatado.
Leite evaporado ou leite condensado não açucarado
É o leite concentrado à metade de seu volume e com sabor modificado.
Leite integral
Este leite contém 3% de gordura e 14mg/100mL de colesterol
A gordura do leite tem tendência a coalescer na superfície e formar nata. Este processo torna-se acelerado com o aquecimento a 80ºC e a diminuição do pH.
O Programa Nacional de Melhoria da Qualidade do Leite (PNQL) quer mudar a forma de se produzir leite no Brasil. O objetivo é melhorar a qualidade do leite para que a população possa consumir produtos lácteos mais seguros, mais nutritivos e mais saborosos, além de proporcionar condições para aumentar o rendimento dos produtores.
O Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA) publicou, em 2002, a Instrução Normativa 51, tornando esta norma obrigatória: Esta Normativa nº 51 regulamenta a produção, identidade, qualidade,coleta e transporte do leite A, B, C, pasteurizado e cru refrigerado, entrou em vigor no dia 1º de julho de 2005 nas regiões Sul, Sudeste e Centro-Oeste. Nas regiões Norte e Nordeste, a nova regulamentação entrará em vigor em 1º de julho de 2007. Vários requisitos devem ser atendidos, como:
Equipamentos para refrigeração na propriedade rural
Transporte refrigerado
Uma vez por mês, amostras do leite de cada produtor deverão ser enviadas pela indústria para análise na Rede Brasileira de Laboratórios de Controle de Qualidade do Leite (RBQL)
Medidas de higiene
O tempo máximo de conservação do leite na propriedade é de 48 horas.
Controle a mastite
As vacas devem receber uma dieta equilibrada a base de alimentos volumosos (pastagens, fenos, silagens) de boa qualidade e uma suplementação com alimentos concentrados, de acordo com o seu potencial genético.
Finalmente os laboratórios da RBQL vão pesquisar se o leite vendido pelos produtores rurais no Brasil apresenta contaminação com resíduos antimicrobianos.
II-2. ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS DO LEITE
As análises físico-químicas do leite são de fundamental importância para se efetuar um eficiente controle de qualidade a fim de fiscalizar e detectar possíveis fraudes ou anormalidades do produto. Essas análises são necessárias não só pelo valor econômico, mas para a segurança da saúde pública.
Os componentes do leite são elaborados pelas glândulas mámarias (lactose, caseína, gordura) e por componentes que passam pelos vasos sanguíneos para o leite (albumina, globulina). O leite tem em sua composição média 87,5% de água e 12,5% outros constituintes, assim distribuídos: matéria gorda – 3,6%, caseína – 3,0%, albumina – 0,6%, lactose – 4,6% e sais minerais (cálcio, fósforo e ferro) – 0,7%.
A matéria gorda é formada pelos lipídios simples que são os ácidos butírico, capróico, caprílico, esteárico, olêico e palmítico e os glicerídios. A caseína é uma fosfoproteína. A albumina é a nata do leite após a fervura, podendo arrastar parte da gordura. Ela é uma proteína que por hidrólise, fornece apenas alfa-aminoácidos.
Para conhecer a composição de um produto e avaliar o seu valor intrínseco, precisa-se proceder a determinadas dosagens de seus principais elementos. Não se deve julgar um produto, como o leite, quanto ao seu valor total, riqueza de matéria gorda, estado de conservação, sem a ajuda preciosa das dosagens analíticas.
As principais falsificações no leite são:
Adição de água
Desnatamento – adicionar leite desnatado e retirar matéria gorda.
Conservadores - Adicionar substâncias alcalinas para prolongar a conservação e diminuir a acidez do leite. Como conservantes tem-se bicarbonato de sódio, formol, ácido bórico, bicromato de potássio e ácido salicílico.
Substâncias estranhas – são substâncias adicionadas, para encobrir a adição de água, para aumentar a densidade. Como substância estranha tem-se o amido (farinha de trigo) açúcar e urina.
Para as análises de rotina, são imprescindíveis as seguintes determinações:
Volume medido.
Densidade a 15°C.
Acidez titulável
Sólidos totais ou Extrato seco total.
Sólidos não gordurosos ou Extrato seco desengordurado.
Lipídios
Índice crioscópico ou DPC (depressão do ponto de congelamento).
Grau refratométrico
Peroxidase
Fosfatase.
Os resultados destas análises qualificam a integridade do leite, podendo partir para algumas pesquisas no intuito de verificar possíveis fraudes pela adição de substâncias “estranhas” ao leite. As pesquisas freqüentes em leite são:
Água oxigenada.
Cloreto (como NaCl)
Neutralizantes
Teste de alizarol
Soro de queijo
Álcool etílico
Amido
Conservantes (Ac. salicílico, formol, bicromato)
Sacarose
Análise sensorial
Análise microbiológica
II-2.1 Características organolépticas
Cor – observação direta
Cor branca a amarelada - A cor branca do leite resulta de dispersão da luz refletida pelos glóbulos de gordura e pelas partículas coloidais de caseínas e de fosfato de cálcio. A homogeneização torna o leite mais branco, pela maior dispersão da luz. A cor amarelada é devida ao pigmento caroteno, o qual é lipossolúvel.
Por outro lado, contaminações microbianas podem ser identificadas através da coloração do leite.
Cor avermelhada – presença de sangue – causado pelo microorganismo serratiae marcescens
Cor azulada – presença de água
Cor pardacenta – houve cozimento
Cor amarela - presença de gérmes ou adição de conservantes como o bicromato
Cor azul escura - indica a presença de gérmes causada pelo microorganismo Pseudomonas canogenes
Odor - característico e agradável ou azedo – acidez; estábulo – má higiene; queimado – carbonização da albumina; vários – poluição ambiental
Sabor – sui generis (fresco agradável, adocicado)
Aspecto – opaco devido à gordura emulsionada, à caseína, sais, etc.
Sedimento – nulo ou escasso (até 5mg/L) formado especialmente por leucócitos e glóbulos de graxa, etc. A
exame microscópico observam-se células mono e polinucleares que devem manter a relação de 1. Se houver sedimento pode ser devido a hemácias, pus ou linfócitos.
Consistência – fluida.
Grau de limpeza.
II-2.2 Determinação do volume medido
A determinação do volume medido á necessária para se conhecer a quantidade do produto contido no recipiente ou embalagem. Esta determinação nos indicará se o produto está ou não de acordo com sua embalagem e rótulo, respeitando o código de defesa do consumidor. As embalagens de leite deverão conter no rótulo a quantidade do produto contido (volume) que terá que ser, obrigatoriamente, o mesmo encontrado nesta determinação.
Procedimento:
Transferir, com o devido cuidado, todo conteúdo do leite contido na embalagem para dentro da proveta e anotar o volume medido. Comparar o volume encontrado com aquele designado no rótulo da embalagem. A precisão desta análise está na garantia da aferição da proveta utilizada.
II-2.3 Determinação da densidade a 15°C (1,028 a 1,034g/mL)
A densidade absoluta (peso específico absoluto) de um corpo é determinada diretamente partindo da massa e do volume. A densidade relativa é mais usada, e faz-se comparação com a água. Na determinação da densidade deve-se levar em conta a temperatura, pois ela tem influência notável no volume do corpo.
A densidade do leite oscila na faixa de 1,028 a 1,034g/mL devido à variação no teor de gordura: A densidade do leite é determinada em relação à da água destilada a 15°C, cujo peso específico nesta temperatura é de 1g/1cm3. Não sendo prático determinar a densidade pelo processo de pesagem, lança-se mão de aparelhos calibrados chamados densímetros, que tem por fim medir a densidade. Emprega-se para determinação da densidade do leite o termolactodensímetro. Este aparelho é formado de uma esfera com o flutuador e de uma coluna delgada, onde se encontra uma escala com graduações de temperatura e densidade relativa. A determinação é feita tomando-se uma amostra bem homogênea do leite, com temperatura compreendida entre 10 a 30°C.
Procedimento - Conferir a escala do termolactodensímetro antes de introduzi-lo na proveta
Coloca-se o leite em uma proveta limpa e seca de 500ml.
Mergulha-se o densímetro de modo que ele flutue livremente à altura da borda superior, sem ficar colado à parede da proveta. Por fim, faz-se a leitura na altura do nível do leite, anotando-se também a temperatura no mesmo instante.
OBS..: Corrigir a densidade lida para densidade a 15°C por meio da fórmula abaixo:
Dcorrigida = dlida + (T – 15) x K
D corrigida = correção da segunda casa decimal considerando a temperatura de 15°C
D15°C = densidade expressa a 15°C
Dlida densidade lida no termolactodensímetro (somente as duas últimas casas decinais)
T = temperatura lida no termômetroK = fator que apresenta os seguintes valores, de acordo com a temperatura da amostra.
K = 0,2 (temperatura até 25°C)
K = 0,25 (temperatura entre 25,1 e 30°C)
K = 0,3 (temperatura superior a 30,1°C)
Exemplo: Temperatura do leite 27°C - Densidade lida no termolactodensímentro = 26
D15°C = 26 + (27 – 15) x 0,25 D15°C = 29
Este número corresponde à correção da densidade na segunda casa decimal, portanto a densidade a 15°C é
D15°C = 1,029g/mL
Obs.: Para aferir o termolactodensímetro, fazer a leitura da densidade de uma solução de cloreto de sódio 44g/L à 20º. Calcular o fator de correção por meio da fórmula abaixo:
Fator de correção: 1,030 – densidade lida.
Fator de correção deve ser somado à densidade da amostra, após a correção para a temperatura a 15°C.
II-2.4 Determinação do pH (6,6 a 6,8)
Em leite em conjunto, o pH varia entre 6,6-6,8, com média 6,7 a 20°C ou 6,6 a 25°C. No caso de secreção após o parto (colostro), o pH varia de 6,25 no 1° dia até 6,43 no 3°dia. Leite proveniente de animais com infecção no úbere (mamite) apresenta comportamento alcalino, podendo atingir pH 7,5.
O leite apresenta considerável efeito tampão, especialmente em pH entre 5-6, em razão da presença de dióxido de carbono, proteínas, citratos, lactatos e fosfatos.
Procedimento
Neste procedimento foi utilizado um potenciômetro digital que foi aferido com solução tampão de pH 7,0 e 4,0.
Em um béquer de 100mL colocar 60mL de leite. Medir o pH no potenciômetro já calibrado. Observar a temperatura no pHmetro e anotar também a sua eficiência
Obs.: Verificar também o pH do leite com o papel universal.
II-2.5 Teste Dornic (teste qualitativo)
Determinação semi-quantitativa da acidez do leite, por meio da reação de neutralização dos compostos com caráter ácido, na presença de fenolftaleína.
Procedimento
Em um tubo de ensaio colocar 1,8mL de solução de hidróxido de sódio 0,1eqg/L (Dornic) e 5 gotas de fenolftaleína e 10mL de leite. Misturar cuidadosamente.
Interpretação
Branca – acidez maior que 18°D
Discretamente (ligeiramente) rósea – acidez de 18°D
Rósea – acidez entre 16 e 17°D
Róseo intenso – acidez igual ou inferior a 15°D (suspeito de fraude com alcalino ou água)
II-2.6 Acidez Titulável (15 a 20°D e 0,14 a 0,18% em p/v em ácido láctico)
Determina-se a acidez do leite para avaliar seu estado de conservação. O leite ao sair do úbere, é ligeiramente ácido. Sua acidez normalmente está compreendida entre 16° a 20°Dornic, ou seja, 1,6 a 2,00g de ácido láctico/L. A acidez superior à normal é proveniente da acidificação do leite pelo desdobramento da lactose, provocada pelos fermentos lácticos (germes), que estão se multiplicando no leite. A acidez tende a aumentar à medida que o leite vai envelhecendo, influindo consideravelmente a temperatura e a higiene empregada nas diversas manipulações.
O leite cuja acidez estiver fora do valor padrão será considerado anormal, em início de fermentação e impróprio para o consumo e industrialização. A conservação em baixa temperatura (4 a 6°C) paralisa o aumento da acidez sem, porém, diminuí-la. A pasteurização eficiente destrói os germes causadores da fermentação da acidez do leite.
Cada 0,1mL corresponde a 1°D e cada 1°D corresponde a 0,01% de acidez expressa em ácido lático
Procedimento (em duplicata)
Obs.: Devido a cor branca do leite, o ponto de viragem pode passar despercebido, assim, torna-se necessário preparar três amostras, onde duas são tituladas e a outra serve para comparar a cor na viragem.
Homogeneizar a amostra e pipetar 10mL para um erlenmeyer de 100mL. Adicionar 5 gotas de fenolftaleína (1% alcoólica) e titular com NaOH 0,1eqg/L padronizado. Titule até coloração levemente rósea, mas persistente por no mínimo 1 minuto.
Cálculos:
Aplicação direta da fórmula
Ácido láctico = CH3CH(OH)COOH eqg = 90,08
Acidez em ácido láctico = %p/v = V x fc x 0,9008
A
AmL = volume da amostra
fc = fator de correção da solução de NaOH
VmL = volume de NaOH
Por equivalência
Nº meqbase = Nº meqácido láctico ( Nbase x fc x V(mL) = Nácido x Vamostra ( Nácido = Y
1 eq — 90,08g X g — 1000mL
Yácido — X g ( Z g — 100mL Z g = ..... % p/v
Oficialmente a acidez é expressa em °D, portanto utiliza-se esta relação: 0,1 mL de NaOH = 1°D e corresponde a 0,01% de acidez expressa como ácido lático
II-2.7 Teste de álcool
Álcool na presença de ácido promove a precipitação da caseína
Estima a estabilidade térmica do leite por meio da reação com uma solução alcoólica. A graduação alcoólica empregada é proporcional ao rigor requerido no teste. A ocorrência de coagulação ocorre por efeito da elevada acidez ou de desequilíbrio salino, quando se promove desestabilização das micelas pelo álcool.
Procedimento
Transferir para um tubo de ensaio 2mL de leite e 2mL de álcool 68°GL.
Misturar cuidadosamente.
Interpretação
Coagulado – leite sem resistência térmica
Coagulação fina – leite com pequena resistência térmica
Sem coagulação – leite normal
II-2.8 Determinação de lipídios (gordura)
O método mais empregado para a determinação de lipídios no leite é o de Gerber, que se baseia no ataque seletivo da matéria orgânica quebrando a emulsão do leite, através da adição de ácido sulfúrico e álcool isoamílico ao mesmo, centrifugação e posterior determinação da gordura.
Procedimento
Colocar no butirômetro 10mL de ácido sulfúrico dens. 1,820. Adicionar 11mL da amostra de leite, deixando escorrer vagarosamente pelas paredes do butirômetro, com o cuidado para não misturar com o ácido. Adicione o álcool isoamílico. Enxugar com papel de filtro ou absorvente as bordas do butirômetro e fechar com a rolha apropriada. Agitar invertendo várias vezes o butirômetro de modo que os três líquidos se misturem bem ou com auxílio de um agitador automático. Cuidado, pois há um forte aquecimento durante a mistura; logo, deve-se segurar com um pano. Centrifugar durante 5 a 10minutos a 1000-1200rpm em centrífuga de Gerber. Levar ao banho-maria durante 3 a 5 minutos com a rolha para baixo. Retirar o butirômetro do banho, mantendo a rolha para baixo. A leitura deverá ser feita na parte inferior do menisco e dará diretamente a percentagem de gordura. Se a coluna não está bem delineada, homogeneizar novamente, centrifugar, levar ao banho-maria e fazer nova leitura.
II-2.9 Determinação de Sólidos Totais ou Extrato Seco Total ou Resíduo Fixo
O extrato seco total ou resíduo seco é obtido após a evaporação da água e substâncias voláteis. Os métodos mais utilizados são: gravimetria, Disco de Ackermann e fórmula de Fleishmann.
Método gravimétrico
Meça a massa de um cadinho de porcelana previamente aquecido em estufa e resfriado em dessecador. Medir, agora no cadinho, a massa de 5g de leite e leve ao banho-maria por 2horas. Depois leve à estufa a 105°C por mais 1 hora.
Meça a massa do resíduo. Repita as operações até peso constante.
Extrato seco %p/p = massa(g) de resíduo seco x 100
Massa (g) da amostra
II-2.10 Determinação de Sólidos não Gordurosos ou Extrato Seco Desengordurado
Consiste na determinação do extrato seco total, menos a gordura da amostra.
Procedimento
Calcule o resíduo ou extrato seco desengordurado por cento, p/v, subtraindo a massa do extrato seco total, p/v, da massa de lipídios %.
II-2.11 Provas de peroxidase e fosfatase
As provas qualitativas de peroxidases e fosfatase indicam se o leite sofreu deficiência em seu processo de pasteurização. Para os leites pasteurizados que seapresentam dentro dos padrões, as provas de peroxidases devem ser positivas e as provas de fosfatase negativa. Para os leites “in natura”, a fosfatase deverá ser positiva e a peroxidase também positiva. Para os leites esterilizados, tratamentos UHT, tanto a peroxidase quanto a fosfatase deverão apresentar resultados negativos.
II-2.11.1 Prova de peroxidase
Para a determinação aproximada da temperatura em que foi aquecido o leite, lança-se mão da pesquisa de peroxidase. A peroxidase é uma enzima presente no leite que é destruída quando este é aquecido acima de 75-80°C, por mais de 20 segundos. A ação da peroxidase sobre o peróxido de hidrogênio libera oxigênio nascente e água. O oxigênio nascente reage com o guaiacol ( 2-metoxi-fenol) transformando a sua forma leuco na forma corada (oxidada). A pasteurização, quando bem executada, não destrói a peroxidase.
Procedimento
Em um tubo de ensaio, colocar 2mL da amostra de leite. Aquecer em banho-maria a 39-40°C durante 10 minutos para ativar a enzima. Adicionar, pelas paredes do tubo, 2mL de solução alcoólica de guaiacol a 1% e 3 gotas de água oxigenada 10 volumes. Aguardar 5 minutos.
Interpretação:
Coloração branca - leite aquecido acima de 80°C(enzima inativa)
Coloração discretamente rórea - leite cru ou leite pasteurizado.
II-2.11 .2 Prova da fosfatase - Instrumental
A fosfatase alcalina é uma enzima hidrolítica presente no leite cru e produtos derivados, sendo sensível às temperaturas de pasteurização. A medida da fosfatase residual é, portanto, uma informação da eficiência da pasteurização. A verificação da atividade enzimática é feita mediante a adição da amostra no substrato, que é específico da enzima em condições ideais para sua atuação. A presença do indicador permite identificar a atividade enzimática pela reação colorimétrica com os produtos de degradação. A fosfatase reage com o fenil fosfato dissódico liberando uma quantidade de fenol que é proporcional à atividade da enzima. Esta reage com 2,6-dicloroquinona cloroimida, produzindo um indofenol de coloração azul que é medido espectrofotometricamente.
II-2.12 Índice Crioscópico ou Dpc (Depressão do ponto de congelamento) - Instrumental
Os crioscópicos são aparelhos utilizados para determinar, com extrema precisão, a concentração de soluções através de seu ponto de congelamento. Falando particularmente do leite, o Crioscópico permite determinar uma quantidade de solvente no soluto, neste caso, a quantidade de água contida em uma amostra de leite. O funcionamento deste aparelho consiste basicamente em um controle cuidadoso do resfriamento e congelamento de pequenas amostras de leite; e de sensores eletrônicos de temperatura extremamente sensíveis para a medida da temperatura dessas amostras, particularmente de seu ponto de congelamento único.
O índice crioscópico medido é a prova de precisão mais utilizada e recomendada para análise de leite. Pode-se detectar claramente a adição ilegal de água ao leite, localizando supostas fraudes. A legislação brasileira permite, para os leites de consumo, um índice crioscópico na faixa de -0,530 a –0,55°H (Graus Hortvet).
II-2.13 Grau Refratométrico (Soro Cúprico a 20°C) em Leites – Instrumental
O método baseia-se no princípio de que a adição de água ao leite dilui as substâncias dissolvidas em seu soro. Uma leitura abaixo de 37° Zeiss do soro cúprico, a 20°C, sugere adição de água ao leite.
ANÁLISE DE CONSERVANTES E RECONSTITUINTES
II-2.14 Pesquisa de Formol
O método é baseado na reação de Leach, a qual emprega cloreto férrico para a detecção do formol, evidenciando-se pela formação de coloração violácea.
Procedimento
Transfira 2mL da amostra para um tubo de ensaio e adicione 2mL de ácido clorídrico concentrado e 20gotas de cloreto férrico 2,5%. Agitar e aquecer à ebulição.
Interpretação: : Positiva – roxo-violácea
Negativa: amarela ou rósea
II-2.15 Pesquisa de Ácido Salicílico
O método se baseia na formação do complexo do ácido salicílico com o ferro.
Transferir 5mL da amostra de leite para um tubo de ensaio. Adicionar 5 gotas da solução de ácido acético a 25% e 5mL de água destilada. Filtrar (filtração simples), adicionar 5 gotas de FeCl3 a 2%. A adição da solução de cloreto férrico deve ser cuidadosa, pois um excesso do reativo faz desaparecer a cor violácea.
Interpretação:
Reação positiva: cor violácea
Reação negativa: cor amarela.
II-2.16 Prova do Alizarol
Esta análise tem por objetivo estimar a estabilidade térmica do leite na presença de solução alcoólica, cuja graduação empregada é proporcional ao rigor requerido no teste. A coagulação ocorre por efeito da elevada acidez ou de desequilíbrio salino, quando se promove desestabilização das micelas pelo álcool. A alizarina é um indicador, que permite estimar o pH da amostra, auxiliando na diferenciação entre o desequilíbrio salino e a acidez excessiva. A prova do alizarol mede a estabilidade da proteína do leite e o grau de acidez. Este teste é próprio para leite de rebanho e não para leite de conjunto. É geralmente realizado na fazenda antes de se misturar com o leite de outras fazendas. Como o leite pasteurizado é um leite de conjunto, onde são misturados leites de vários rebanhos para homogeneização e pasteurização, não pode considerar este parâmetro como oficial.
Preparação do reagente alizarol
Inicialmente dilui-se o álcool para 78°GL
O álcool comercial é 96°GL, portanto para preparar 1L de álcool 78°GL proceder da seguinte maneira:
96°GL – 78°GL = 18°GL
1000 x 78/96 = 812,5mL do álcool
1000 x 18/96 = 187,5mL de água
Preparar esta solução com 812,5mL de álcool comercial e 187,5 mL de água.
Aquecer em banho-maria e adicionar 5 gotas de fenolftaleína , neutralizar com hidróxido de sódio 0,1 eqg/L até ligeiramente rosa.
Dissolver 1g de alizarina em 1000mL de álcool etílico 78°GL neutralizada.
Procedimento
Colocar em um tubo de ensaio 2mL de leite e 2mL de reagente alizarol. Agitar lentamente observando a cor.
Interpretação:
Cor parda avermelhada (amarronzada) : leite normal
Cor violeta: leite alcalino (coagulação fina)
Cor amarela: leite ácido.
II-2.17 Pesquisa de Amido
A pesquisa de amido em leite é feita para a identificação do mesmo na amostra. O amido com o iodo livre forma um composto de absorção de coloração azul. O teste é realizado pela adição de iodo/iodeto de potássio (lugol). O aquecimento promove a abertura da cadeia helicoidal da molécula do amido, permitindo adsorção do iodo, com desenvolvimento da coloração característica após resfriamento. O amido age como espessante, corrigindo, portanto a densidade dos leites que sofreram adição de água.
Procedimento
Em um tubo de ensaio ferver 5mL da amostra e resfriar sob água corrente. Adicione 5 gotas de lugol e observe a coloração.
Interpretação
Cor laranja/mostarda/avermelhado/tijolo: reação negativa para amido
Cor azul: reação positiva para amido.
II-2.18 Pesquisa de Bicarbonato de Sódio
O ácido rosólico é um indicador de pH que tem faixa de viragem entre 6,8 e 8,0 sendo, portanto, utilizado na pesquisa de substâncias alcalinas, principalmente o bicarbonato de sódio no leite.
Procedimento
Obs.: O ácido rosólico deve ser preparado recentemente. Ácido rosólico a 2%p/v em álcool etílico.
Pipetar para um tubo de ensaio 5mL de leite. Adicionar 5mL de álcool etílico e homogeneizar lentamente. Filtrar em papel de filtro, recebendo o filtrado em outro tubo de ensaio. Adicionar 2 a 3 gotas de ácido rosólico. Fazer um prova em branco com o mesmo procedimento, mas sem amostra.
Interpretação:
Na presença de bicarbonato de sódio aparecerá uma coloração vermelho carmim.
II-2.19 Pesquisa de Bicromato de potássio
A função do bicromato adicionado ao leite é de conservação, porém sua adição não é permitida. O método se baseiana reação do bicromato de potássio com nitrato de prata formando o bicromato de prata de coloração vermelha tijolo, possibilitando sua pesquisa em amostras de leite.
Procedimento
Em um tubo de ensaio colocar quantidades 2mL de leite e 2mL de nitrato de prata.
Interpretação
O aparecimento da cor vermelha indica a presença de bicromato no leite.
II-2.20 Pesquisa de Urina
Procedimento
Em um tubo de ensaio adicionar 3mL da amostra, 3mL de ácido clorídrico, 3mL de álcool absoluto e 0,5mL de ácido nítrico.
Interpretação
Na presença de urina, aparecerá uma coloração rosa a violácea.
O aparecimento da cor amarela indica a ausência de urina no leite.
II-2.21 Pesquisa de Hipoclorito
O hipoclorito é utilizado para lavar latões que, ainda transportam o leite.
Esta técnica fundamenta-se na formação de iodo livre a partir do iodeto de potássio pela ação do cloro livre ou hipoclorito. Para as amostras de leite que se encontram dentro dos padrões, esta pesquisa deverá ser negativa.
Procedimento
Ao tubo de ensaio, colocar 2mL de leite e adicionar 2mL da solução de iodeto de potássio a 10%. Agitar. Observar a coloração do meio reacional.
Interpretação: Coloração alaranjada – indica presença de hipoclorito.
II-2.22 Pesquisa de Cloreto de Sódio
Este teste baseia-se na reação do nitrato de prata com o cloreto de sódio. E na ausência do cloreto de sódio, ocorre a reação entre nitrato de prata e cromato de potássio. Esta pesquisa tem o objetivo de identificar o cloreto de sódio usado como reconstituinte da densidade do leite cru vindo de animais com mastite (mamite).
Procedimento
Em um tubo de ensaio adicionar 2mL de leite, 2mL de cromato de potássio 5% e 2mL de nitrato de prata 10%. Agitar bastante.
Interpretação: Positivo: O resultado positivo de coloração amarela indica a presença de cloretos em quantidades superiores à faixa normal (0,08 a 0,1 %). Negativo: Vermelho tijolo.
II-3. COMPOSIÇÃO QUÍMICA MÉDIA DO LEITE.
Tabela 05 – Composição Química média do leite dos principais componentes:
Substâncias
Valores
Água
87,4g%
Gordura
3,6g%
Lactose
4,8g%
Proteína
3,4g%
Cálcio
125,0mg%
Fósforo
100,0mg%
Magnésio
10,0mg%
Tiamina
0,045mg%
Riboflaviana
0,0150mg%
Niacina
0,080mg%
Ácido pantotênico
0,300mg%
Inositol
18,00mg%
Vit. B12
0,003mg%
Vit. A
150UI
Substâncias Nitrogenadas
% de N2 total
Caseína
79,5
Albumina
8,0
Globilina
3,5
Proteose-peptose
3,0
N2 não protéico
5,5
Ácido graxo fixos
g%
Olêico
33,95
Palmítico
40,41
Esteárico
2,95
Mirístico
10,44
Láurico
2,50
Ácidos graxos voláteis
g%
Butírico
6,33
Caprólico
2,32
Caprílico
0,53
Cáprico
0,34
II.3.2 CARACTERÍSTICAS DO LEITE APTO PARA O CONSUMO EXIGIDO PELA LEGISLAÇÃO
A regulamentação do leite está no artigo 475 de 1962 que foi regulamentado em 1963. Atualmente as portarias 146 de 1996, 352 e 371 de 1997 compõem os regulamentos técnicos. O decreto Lei de 2.244 de 04 de junho de 1997 no seu artigo 519 define o leite UHT e fixa os parâmetros físico-químicos.
Tabela 06 – Valores de referência para o leite - Acima
PARÂMETROS
VALORES
Água
87 a 89%
Densidade a 15°C
1,028 a 1,034g/mL
pH
6,6 a 6,8
Gordura (mínimo)
3,0g%
Extrato Seco Total
11 a 13g%
Extrato seco desengordurado (mínimo)
8,25g%
Acidez Dornic
15 a 20°D
Acidez (g de ácido láctico/100mL)
0,15 – 0,18
Índice crioscópico (mínimo)
-0,530 a –0,550°H
Grau refratométrico (mínimo)
37°Zeiss
Proteínas leite cru(%)
3,0 a 3,2%
Proteínas leite pasteurizado
3,0%
Ponto de ebulição°C
100 a 101°C
Calor específico JK-1(leite integral)
3,93JK-1
Tensão superficial dyn/cm(leite integral)
55,3dyn/cm
Viscosidade(Centipoise)(leite integral)
1,6314 centipoise a 20°C
Lactose (mínimo)
4,3%
II.4 Questionário
Faça um levantamento das substâncias que constituem o leite e dê seus nomes e fórmulas estruturais quando possível.
Dê as equações que representam os testes positivos para todas as análises.
Quais as análises são realizadas para verificar fraude de água no leite. Justifique.
Explique qual é o método utilizado na determinação de cloreto de sódio no leite.
Compare os resultados encontrados com aqueles tabelados e emita um laudo técnico com o seu parecer.
II.5 Referências bibliográficas
{1} CARVALHO, Kely Michele. Análise de Leite. Relatório Técnico Final. Belo Horizonte: CEFET-MG,
2003
{2} SANTOS, Ana Maria. Análise de Leite. Relatório Técnico Final. Belo Horizonte: CEFET-MG, 2001.
{3} VELOSO, Ricardo Pereira. Análise de Leite. Belo Horizonte: FUNED.1999.
{4} http://www.leitbom.com.br/produtor.aspx
{5} http://www.faemg.org.br/arquivos/Cartilha%20IN%2051.pdf
{6} http://www.agais.com/normas/leite/leite_cruresfriado.htm
III- AGUARDENTE
III-1 INTRODUÇÃO
A aguardente é a segunda bebida alcoólica mais consumida no Brasil, perdendo apenas para a cerveja. O maior produtor de aguardente é São Paulo e Minas Gerais, apesar de ser o quinto produtor nacional, é o mais especializado e o maior na produção de aguardente artesanal.
De acordo com o decreto nº4851, de 02/10/2003, têm-se definições diferentes para aguardente e cachaça:
A aguardente de cana-de-açúcar, também conhecida como caninha, é por definição um produto, com graduação alcoólica entre 38-54°GL a 20ºC, obtida do destilado alcoólico simples de cana de açúcar ou pela destilação do mosto fermentado de cana de açúcar, podendo ser adicionada de açúcares de até 6g/L.
Cachaça é denominação típica e exclusiva da aguardente de cana produzida no Brasil, com graduação alcoólica de 38 a 48% em volume, a 20ºC, obtida pela destilação do mosto fermentado de cana-de-açúcar com características sensoriais peculiares, podendo ser adicionada de açúcares de até 6g/L expressos em sacarose..
O produto que contiver açúcar em quantidade superior a 0,6g/mL terá a sua denominação acrescida da expressão adoçada.
De prazer dionisíaco reservado inicialmente a escravos, a cachaça, com o aprimoramento da produção, atraiu outros consumidores e passou a ter importância no Brasil colônia. No século XIX, já era alto, no Brasil, o consumo de cachaça. Entre os aspectos do seu uso, começaram a propagar os de natureza medicinal, havendo receitas caseiras muito elaboradas de remédios à base de cana.
Nos últimos anos a aguardente brasileira começou a marcar sua presença no mercado internacional sendo atualmente um dos destilados mais vendidos no mundo. Apesar do grande potencial de exportação, acredita-se que, dos 2 bilhões de litros de aguardente produzidos por ano, menos de 1% deste total seja exportado por nossas indústrias.
Embora a legislação estabeleça certos requisitos físico-químicos para a aguardente, a mesma não propõe um procedimento padrão devido às dificuldades de se estabelecerem métodos operacionais, tendo em vista a enorme diversidade de composição entre as diferentes variedades de cana. Mesmo dentro da mesma variedade, as condições de solo influenciam nas mutações fisiológicas, as quais afetam os produtos secundários da fermentação.
Na cachaça não pode encontrar substâncias tóxicas, provenientes de processo de produção, estocagem, embalagem, transporte e comercialização.
A rigor, a única matéria-prima para a fabricação da aguardente é a cana-de-açúcar. Vários outros materiais, tanto de origem biológica (fubá, farinha de soja, farelo de arroz, etc), como inorgânicos (fosfatos, sulfatos, amônia, etc) são incorporados ao caldo da cana, geralmente como suplementos nutricionais para o fermento, podendo ser classificados comoaditivos coadjuvantes.
O caldo contém 65-75% de água, o restante sendo constituído de sólidos, que incluem, além dos açúcares (sacarose – 11-18% do caldo, glicose – 0,2-1,0 e a frutose – 0,0- 0,6% e várias outras substâncias orgânicas e inorgânicas).
A fermentação alcoólica do açúcar da cana consiste em uma série de reações de degradação. Simultaneamente à conversão do açúcar em etanol, ocorrem sempre outras transformações químicas, que levam à formação de inúmeras substâncias, referidas como produtos secundários da fermentação alcoólica. Na etapa da fermentação, o teor máximo de etanol situa-se em torno de 15%.. O açúcar não fermentado gera produtos indesejáveis na destilação. O caldo extraído possui uma contaminação natural constituída de bactérias e leveduras. A variedade
de contaminantes justifica medidas higiênicas rigorosas, desde a colheita da cana para evitar o favorecimento de sua proliferação.
O caldo é levado a uma coluna de destilação. A destilação deverá ser efetuada de forma que o destilado tenha aroma e o sabor dos elementos naturais voláteis contidos no mosto fermentado, derivados do processo fermentativo ou formados durante a destilação. A primeira fração destilada (destilado da cabeça a 70°GL) contém os compostos mais voláteis: aldeídos, ácidos, água e metanol. O metanol é um produto secundário e muito tóxico. A Segunda fração destilada (destilado de coração) que é a aguardente. Uma terceira fração possui maior teor de produtos menos voláteis (água fraca ou destilada de cauda). O resíduo remanescente na caldeira do alambique é chamado vinhoto.
Após a destilação, a aguardente é filtrada e para sua comercialização é necessário que ela passe por um período de maturação de aproximadamente 3 meses.
A cachaça poderá ainda passar por um processo de envelhecimento. No envelhecimento da cachaça pode ocorrer um aumento global no teor de componentes secundários devido a evaporação parcial do álcool e da água, que pode representar 1-3% do volume do ano precedente. Uma fração do álcool é oxidada a acetaldeído que, por sua vez, conduz ao ácido acético. O etanol e o ácido acético levam à formação de acetato de etila, éster que corresponde a cerca de 80% do total desta classe de aguardente. A acidez fixa varia pouco. Os teores de álcoois superiores mantêm-se praticamente estáveis. Os teores de aldeídos geralmente diminuem com o tempo. Em parte, a acentuação do aroma da aguardente, durante o envelhecimento, deve-se à oxidação de aldeídos a ácidos e a reação de esterificação. Durante o envelhecimento da cachaça em barris de madeira, observa-se um aumento progressivo no teor de extrato seco, em decorrência da incorporação de taninos e compostos fenólicos provenientes da lignina. No caso do carvalho, esses componentes chegam a cerca de 40% do extrato seco total. Entre outros compostos formados durante o envelhecimento destacam-se os ésteres de álcoois superiores, tais como o acetato de isobutila e o acetato de isoamila. O envelhecimento pode também levar à formação de metilcetonas a partir dos ácidos graxos livres, por oxidação seguida de uma descarboxilação.
O conhecimento da composição química da cachaça é de grande importância no controle de qualidade, avaliação do uso e de sua comercialização. A ocorrência de grupos aldeídicos, ácidos, álcoois superiores e ésteres são oriundos do processo de fermentação e de destilação. Destes os aldeídos possuem maior importância industrial, fazendo parte das fragrâncias de sabões, detergentes, cremes, loções e sendo usado como aditivos de alimentos. A toxicidade associada com os aldeídos é bem conhecida e sua presença em bebidas alcoólicas provoca náuseas, vômitos, inquietação e aumento de pressão. O teor destes constituintes especificamente dos aldeídos é um parâmetro de controle de qualidade de produtos acabados, tais como: suco de fruta, massas de tomate, cerveja e uísque, pois seu aumento indica o grau de deterioração dos mesmos. A técnica utilizada para a qualificação dos compostos orgânicos é cromatografia gasosa.
COMPOSIÇÃO DA CACHAÇA
Na aguardente estão presentes diversos compostos, que são formados durante as etapas de fermentação, destilação e envelhecimento. No processo de produção da aguardente dois ingredientes opcionais podem ser também incorporados à bebida, como:
Água – deve ser obrigatoriamente potável e apresentar as seguintes características: Fe (máx.) ....0,3mg/L; Mn (máx.)...0,1mg/L ; Dureza (carbonato de cálcio – máx.)....100,0mg/L; Oxigênio. Dissolvido ...2,0mg/L
Açúcares – a sacarose (açúcar refinado ou cristal) que poderá ser substituída total ou parcialmente por açúcar invertido e glicose.
A tabela abaixo apresenta algumas substâncias presentes na cachaça
Tabela 07: Principais compostos presentes na aguardente.
COMPOSTOS
Metanol
Aldeído fórmico
Ácido acético
Acetato de etila
Etanol
Aldeído acético
Ácido caprílico (C8)
*Acetato de isobutila
Propanol
Aldeído butírico
Ácido cáprico (C10)
*Acetato de isoamila
Álcool isobutílico
Aldeído valérico (C5)
Ácido láurico (C12)
Caprilato de etila
Álcool isoamílico
Benzaldeído
Ácido carbônico
Propionato de etila
Álcool butílico
Furfural
Ácido propiônico
Propionato de propila
Álcool amílico
Hidroximetilfurfural
Ácido butírico
Propionato de amila
Álcool hexílico
Aldeído enântico
Ácido enântico
Butirato de etila
Álcool heptílico
*Seringaldeído
Ácido pelargônico
Butirato de propila
Álcool octílico
Acetaldeído
Ácido mirístico
Butirato de amila
Acetona
Acroleína
Ácido palmítico
Isobutirato de etila
Polifenóis (taninos)
*Vanilina
Ácido láctico
Isobutirato de propila
*Protocatéquico
*Coniferaldeído
*Ácido gálico
Isobutirato de amila
*p-cumárico
*Sinapaldeído
*Ácidop-hidroxibenzóico
Enantilato de etila
Acetona
*1,1-dietoxiacetona
*Ácido vanílico
Octanoato de etila
Polifenóis (taninos)
Cobre
*Ácido sirígico
Decanoato de etila
*1,1-dietoxietano
2-feniletanol
Lactato de etila
Laurato de etila
*1,1-dietoximetanol
Succinato de etila
Hexanoato de etila
* Substâncias que caracterizam o envelhecimento de aguardente em barril de madeira.
De acordo com a Instrução Normativa nº 13, de 30/06/2005, os Padrões de Identidade e Qualidade (PIQ’s) para a aguardente de cana e cachaça, estabelecidos, foram definidos como descritos na tabela 7.
Tabela 08 – Padrões de Identidade da Aguardente de cana–de-açúcar e da cachaça.
Parâmetros
Unidade
Limite
Mínimo
Máximo
Teor alcoólico da aguardente
% em volume de álcool etílico a 20°C
38
54
Teor alcoólico da cachaça
% em volume de álcool etílico a 20°C
38
48
Sacarose, (açúcar refinado cristal, invertido ou glicose***
g/L
6,0
30,0
Acidez volátil, em ácido acético
mg/100 mL álcool anidro
-
150
Ésteres, em acetato de etila
mg/100 mL álcool anidro
-
200
Aldeídos, em aldeído acético
mg/100 mL álcool anidro
-
30
Furfural
mg/100 mL álcool anidro
-
5
Álcoois superiores*
mg/100 mL álcool anidro
-
360
Congêneres**
mg/100 mL álcool anidro
200
650
Álcool metílico
mg/100 mL álcool anidro
-
20
Cobre
mg/L
-
5,0
Extrato seco
g/L
-
6,0
Carbamato de etila
µg/L
150
Acroleína
mg/100 mL álcool anidro
5
Álcool séc-butílico
mg/100 mL álcool anidro
-
10
Álcool butílico
mg/100 mL álcool anidro
-
3
Chumbo
µg/L
-
200
Arsênio
µg/L
-
100
* Álcoois superiores (isobutílico + isoamílico + propílico) ; *** Aguardente de cana e cachaça “adoçada” = máximo de 30,0g/L
** Congêneres = (Acidez volátil +ésteres + aldeídos + furfural + álcoois superiores).
O controle de qualidade da aguardente envolve todas as etapas da sua produção, bem como do produto acabado.
III-2 ANÁLISES
As análises a seguir referem-se somente ao produto final, ou seja, aguardente de cana ou cachaça.
III-2.1 ANÁLISE SENSORIAL
O exame organoléptico é realizado observando a amostra contra um transluminador de luz branca. Os seguintes parâmetros são observados: aspecto, coloração, limpidez, presença de corpos estranhos e vazamentos.
Antes da abertura da embalagem, observar:
Aspecto, coloração, limpidez e presença de corpos estranhos.
Vazamentos, sistema de vedação.
Estufamento (gases), estado da embalagem.
No ato da abertura da embalagem, verificar:
imediatamente, o odor e a presença de gases (adicionados propositalmente ou devido a alguma anormalidade).
Por degustação: possível alteração da amostra. (não realizar no laboratório)
Após abertura da embalagem:
Para eliminar interferentes (álcool, acidez e outros), submeter a amostra à ebulição moderada.
Para isolar componentes específicos, realizar extrações com éter etílico (com meio ácido e neutro) e evaporar o solvente.
Características sensoriais de uma boa aguardente
Aparência límpida, transparente, incolor ou dourada clara.
Aroma agradável, que não arde nos olhos nem no nariz.
Após agitação, formem-se bolhas que se desfazem em 12-15 segundos
Ao escorrer pelas paredes do recipiente, deixa uma película aderente, oleosa, oriunda dos componentes secundários.
Deixa aroma agradável quando esfregada na mão.
Ao ser degustada, queima agradavelmente a boca, deixando uma sensação de prazer.
Não causa náuseas, vômitos e dor de cabeça.
III-2.2 ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS
As análises físico-químicas devem ser realizadas segundo metodologia estabelecida pelo MAPA (Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento)
OBS.: Algumas análises foram realizadas com pequenas alterações, devido ao tempo e infra-estrutura do laboratório.
III-2.2.1 Densidade a 20°C
( Pelo Picnômetro (utilizaremos o balão volumétrico de 5 ou 10mL em substituição ao picnômetro, porém seguiremos o procedimento descrito abaixo).
Medir a massa de um balão volumétrico vazio e com tampa.
Encher o balão com água destilada a 20°C e proceder a medida.
Lavar e secar o balão e proceder da mesma forma com a amostra.
bp = massa do balão vazio
bH2O = massa do balão com água destilada
bam = massa do balão com a amostra
( Pelo densímetro
Colocar a amostra em uma proveta de 500mL e medir a densidade com o densímetro
Verificar com o termômetro a temperatura da aguardente e anotar.
Comparar os 2 valores de densidade obtidos.
III-2.2.2 Grau Alcoólico ou Grau Alcoólico Real
O teor alcoólico é determinado por densimetria, sendo o resultado expresso em percentagem de volume. A amostras são redestiladas utilizando-se inicialmente 55mL de uma mistura 1:10 água/cachaça. Em seguida, 35mL do produto obtido é diluído com 30mL de água. O teor alcoólico será obtido a partir de medidas obtidas a 20°C, com o auxílio de um alcoômetro graduado em unidades GL (Gay Lussac).
ObS.: No laboratório este teste será feito sem a destilação da cachaça, o que poderá levar a uma pequena alteração no resultado.
Procedimento
Colocar a amostra em uma proveta de 500mL. Introduzir o alcoômetro e fazer a leitura do teor alcoólico. Introduzir posteriormente o termômetro e medir a temperatura da amostra.
III-2.2.3 Extrato Seco
A amostra é submetida a descarbonatação. Em um béquer de 100mL tarado e guardado em dessecador, colocar 10mL da amostra e medir a sua massa. Evaporar lentamente em banho-maria a 100°C durante 3horas consecutivas. Colocar na estufa a 100°C por 30 minutos. Resfriar, em dessecador e verificar a % de massa residual.
III-2.2.4 Acidez Total
Pipetar 10mL da amostra para erlenmayer de 250mL. Adicionar 100mL de água destilada e adicionar 2 gotas de fenolftaleína. Titular com solução de NaOH 0,01mol/L até a coloração rósea do indicador fenolftaleína.
Acidez total (g de ácido acético/100mL de álcool anidro) = VNaOH x N x fc x 60/ 10 x Vamostra(mL)
III-2.2.5 Acidez Fixa
Transfira 25mL da amostra para béquer e evapore em banho-maria até a secura. Aqueça em estufa a 100°C, por 30min. Dissolva o resíduo com 50mL de álcool neutro, de grau igual ao da amostra. Adicione 100mL de água previamente neutralizada. Adicione 5 gotas de fenolftaleína. Titule com NaOH 0,01mol/L até coloração rósea.
Acidez fixa = VNaOH x N x fc x 60/ 10 x Vamostra(mL)
III-2.1.5 Determinação de Cobre
O cobre é um elemento necessário na dieta humana em teores de 2,0 a 5,0mg/dia. O excesso na alimentação pode ser tóxico devido à afinidade com os grupos S-H das proteínas e enzimas, podendo causar epilepsia e artrite reumatóide.
A contaminação da aguardente brasileira por íons de cobre é considerada um entrave à exportação da bebida, pois causa turvação na mesma. A legislação brasileira permite um limite de até 5mg/L de cobre na cachaça. A
contaminação por este metal é devido ao uso de instrumentos contendo cobre na fabricação da cachaça. Na indústria, o cobre também é utilizado como catalisador na produção de acetaldeído a partir da desidrogenação do
etanol (redução), processo durante o qual ocorre a formação de material carbonáceo na superfície externa do metal. No processo de destilação da aguardente ocorre a formação de carbonato básico de cobre, o azinhavre, na superfície do metal. Este carbonato é solubilizado pelos vapores ácidos produzidos durante a destilação, e por arraste conduz à contaminação do produto final por íons de cobre. Apesar das indústrias de aguardente não encontrarem barreira fiscal para o excesso de cobre no mercado interno, o mesmo não ocorre quando se trata do mercado internacional. A legislação de alguns países não tolera mais que 2mg/L de cobre nos destilados alcoólicos. A utilização de carvão ativo ou resinas de troca iônica para a extração de íons cobre do destilado, foi uma tentativa fracassada, pois verificaram que a cachaça submetida a este processo não mais apresentava suas características típicas em virtude da retenção também dos compostos ditos secundários, os quais são fundamentais para o aroma e o sabor da bebida.
A utilização de aço inox, ao invés de cobre, na construção dos alambiques foi uma alternativa para contornar o problema. Esta substituição acabou por destacar a importância do cobre na qualidade sensorial das aguardentes. Os destilados obtidos em alambiques de aço inox apresentam o característico odor de sulfetos.
Considerando então que o uso de materiais de cobre torna-se importante no sabor da cachaça, utilizam-se resinas de troca iônica para remoção do cobre. Antes de a cachaça ir para o envase ela é passada em um leito de resina. Tal procedimento, ao remover o cobre, pode também remover outros compostos responsáveis por características organolépticas desejáveis, alterando um pouco o sabor original da aguardente; no entanto é essencial que seja feito, para que o produto obtido seja de qualidade e não ofereça riscos aos consumidores.
A AMPAQ – Associação Mineira de Produtos de Aguardente de Qualidade é o órgão do Estado que busca incentivar a obtenção de aguardente com teores de qualidade para exportação do produto.
III-2.2.6.1 Determinação qualitativa de Cobre
Pipetar 4,0mL de amostra para tubo de ensaio e adicionar 1,0mL de ácido oleio. Agitar. Adicionar 4,0mL água destilada e aquecer em banho-maria por 5 minutos. Na presença de cobre, a camada oleosa ficará verde.
As análises relacionadas abaixo são exigidas pela legislação, porém não iremos realizá-las.
III-2.2.6.2 Determinação quantitativa de Cobre
A determinação quantitativa de cobre na cachaça poderá ser realizada emespectrofotômetro a 540nm ou através de espectrofotometria de absorção atômica.
III-2.2.7 Álcoois Superiores
A análise é feita em espectrofotômetro a 540nm ou calorímetro (filtro verde)
III-2.2.8 Furfural
A análise é feita em espectrofotômetro a 520nm ou colorímetro.
III-2.2.9 Metanol
A análise é feita em espectrofotômetro a 575nm ou colorímetro (filtro verde)
III-2.1.10 Açúcares
A determinação de açúcares é feita pelo método de Lane-Eynon
III-2.2.11 Acide Volátil
A acidez volátil é determinada por meio da extração dos ácidos, utilizando-se técnicas de arraste por vapor de água, utilizando o aparelho Kazenave-Ferré. O extrato obtido será titulado por volumetria de neutralização.
III-2.2.12 Aldeídos
Os aldeídos são analisados utilizando-se métodos iodométricos, titulando-se o SO2 produzido durante a seqüência de reações.
III-2.2.13 Ésteres
Os ésteres são determinados pela titulação dos ácidos carboxílicos obtidos por transesterificação dos ésteres presentes nas bebidas.
III-3 Informações importantes:
As dextranas são um dos problemas encontrados na comercialização de aguardentes é o aparecimento de precipitado ou névoas denominados flocos os quais, embora atóxico, são indesejáveis do ponto de vista mercadológico. Suspeita-se que as dextranas, invariavelmente presentes no açúcar comercial, e cuja formação é devido à bactéria Leuconost Mensenteoides, sejam responsáveis pelo o aparecimento deste defeito em aguardentes.
A formação do metanol pode decorrer da decomposição de pectinas, principalmente se o caldo da cana for acrescido de bagaço ou suco de frutas, o que deve ser evitado.
A queima da cana de açúcar antes da colheita provoca degradação da sacarose e um aumento do teor de HMF(hidroximetilfurfural) e conseqüentemente o escurecimento do caldo de cana a ser usado na produção da cachaça. A queima de canaviais promove ainda a formação de hidrocarbonetos policíclicos (com atividade carcinagênica) como o benzo(a)pireno, benzo(a)antraceno, fenantreno e naftaleno (em conc. de 0,27 a 0,5ppb).
Quantidades elevadas de álcoois superiores diminuem o valor comercial e a qualidade das aguardentes. A concentração de álcoois superiores deve acompanhar proporcionalmente a dos ésteres numa aguardente de boa qualidade. Por isso a relação álcoois superiores/ésteres não deve afastar da unidade ( 0,9 a 1,1).
O ácido acético é produzido por bactérias acéticas e láticas através da oxidação do etanol. O ácido acético pode ser ainda produzido por reações de cannizaro sobre o aldeído acético.
Os aldeídos são formados pela reação de oxidação de álcoois, degradação de Strecker e autoxidação de ácidos graxos. Níveis mais altos de aldeídos são alcançados quando a atividade do fermento é mais vigorosa. O acetaldeído é formado pela descarboxilação do ácido pirúvico, originado da fermentação da hexose.
A acroleína (na cabeça) dá a aguardente um odor pungente e lacrimejante.
Os ésteres são formados na reação de esterificação. Esta reação pode ser catalisada por enzimas, como a esterease produzida pelas leveduras e bactérias.
A cachaça com mais de 10 anos de envelhecimento, apresenta diminuição do teor de metanol e aumento dos teores de acetato de etila, acetaldeído e 1,1-dietoximetanol. Cachaça envelhecida em tonel de carvalho mostra a presença de cumarinas como a escopaletina. O tipo de madeira afeta na cor, gosto, odor, brilho, adstringência e teor alcoólico.
III- 3 QUESTIONÁRIO
Dê os nomes e suas respectivas fórmulas estruturais dos constituintes da cachaça.
Como se dá a formação de ésteres presentes na cachaça?
Faça um paralelo entre uma cachaça nova e uma envelhecida com relação ao teor alcoólico e ésteres presentes.
Qual é a influência da madeira no sabor da cachaça? Lembre-se do envelhecimento em tonel da carvalho.
Represente todas as reações referentes aos testes realizados. Mesmo que o teste dê negativo para a sua amostra, represente a equação para o teste positivo.
III-4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] BRASIl. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Decreto 4.851, 2 out. 2003. Brasília. DF: Diário Oficial, 1990.
[2] CARVALHO, J. M.; SANTOS, Z. L.; SILA, V. L.; GONDIM, J. A. M. Constituintes secundários presentes nas cachaças nordestinas. Congresso Brasileiro de Química. São Luís, 1998.
[3] NASCIMENTO, R. F.; CARDOSO, R. R.; NETO, B. S. L.: FRANCO, D. W. Influência do material do alambique na composição química das aguardentes de cana-de-açúcar. Química Nova. São Paulo, v. 21, n. 6, p. 735-739, 1998.
[4] NETO, B.. S. L.; BEZERRA, C. W. B. ; POLASTRO, L. R. O cobre em aguardentes brasileira: sua quantificação e controle. Química Nova. São Paulo, v. 17, n. 3,. p. 220-223, 1994
[5] KUCHLER, I. L, SILVA, F. A. M. Método potenciométrico para determinação de cobre em cachaça. Química Nova. São Paulo, v.22, n. 3, p. 339-344, 1999.
[6] PEREZ, E. R.; CARDOSO, D. R.; FRANCO, D. W. Análise dos Álcoois, Ésteres e Compostos carbonílicos em amostras de óleo fúsel. Química Nova. São Paulom v. 24, n. 1, p. 10-12, 2001
[7] CARDOSO. Maria das Graças. Produção de Aguardente de Cana. 2. ed. Lavras: Editora UFLA. 2005. 203p.
[8]. http:/www.muca.com.br
[9] http:/www.cachaça.com.br
[10] http:/www.museudacachaça.com.br
[11] http:/www.armazemvieira.com.Br/aguardente.php3
IV - CERVEJA
IV-1 Introdução
A cerveja chegou ao Brasil em 1808 vindo da Europa pela família real portuguesa. Em 27 de outubro de 1836, no Rio de Janeiro é anunciada no Jornal do Comércio a notícia sobre a fabricação de cerveja no Brasil.
A cerveja é uma bebida não destilada obtida através de fermentação alcoólica de mosto de cereal maltado, geralmente malte de cevada.
Sob esta designação podem-se encontrar os mais diversos tipos de cerveja, obtidos por processos que vão da fabricação caseira até processos industriais de alta tecnologia.
A composição básica da cerveja é a seguinte: 91% de água, 4,4% de extrato de malte e lúpulo, 4,5% de álcool e 0,1% de outros componentes.
A cerveja pode receber nomes regionais conforme os locais onde o processo primordial de fabricação foi estabelecido, mas relacionando-se com os tipos mais comumente produzidos no Brasil podemos destacar dois grandes grupos: a do tipo Ale, entre as quais se encontram a Stout (caracu) e a Porter; e as do tipo Lager com a Pilsen (Brahma Chopp e Skol) e a Dortmunder.
Na fabricação da cerveja, o malte participa como produto fundamental, pois fornecem substâncias essênciais tais como:
Nutrientes para as leveduras (carbohidratos e aminoácidos).
Enzimas ((-amilase, (-amilase, dextrinase e proteinase).
Polifenóis.
Substâncias auxiliares de filtração (casca).
Para a fabricação de cervejas são utilizados dois tipos de malte:
o torrado – para cerveja tipo Stout, embalados em sacarias de 40Kg, de origem nacional.
E o claro (não-torrado), para cerveja tipo pilsen, condicionado à granel, proveniente de importação (Argentina, Canadá, Hungria, Turquia, Bélgica, Tchecoslováquia, Austrália).
A cevada, que origina estes maltes, é classificada de acordo com o número de fileiras presentes nas suas espigas:
dístico (duas fileiras) – casca mais fina, boa quantidade de amido, bom conteúdo enzimático.
Hexístico (seis fileiras) – casca mais grossa, menos amido, mais difícil para maltear.
No processo de fabricação da cerveja (fervura do mosto) são adicionados vários compostos, tais como:
o lúpulo (dá o amargor da cerveja) – flor da planta.
cloreto de cálcio, este sal facilita o processo de precipitação protéica e fornece sais que favorecem a etapa da fermentação.
Sulfato de zinco – favorece a fermentação sendo utilizado no metabolismo das leveduras.
Caramelo – adicionado durante a fervura para ajustara coloração do mosto.
Ácido láctico – corrige o pH do mosto (importante para o desenvolvimento das leveduras na fermentação).
No processo de maturação da cerveja ( que ocorre a 0°C), ou seja após o processo fermentativo, a maior parte dos açucares foi metabolizado sendo transformada em álcool etílico, gás carbônico, glicerol, ácido acético e álcoois superiores. Nesta etapa são formados ésteres, dando origem a aroma e sabor que caracterizam a cerveja madura. A formação de compostos sulfídricos, assim como de diacetil, é considerada indesejável por conferir sabor e aroma alterado à cerveja.
Todos componentes do mosto, os que foram metabolizados ou não pelas leveduras, assim como os subprodutos
deste metabolismo, irão formar os componentes responsáveis pela caracterização de aroma e paladar da cerveja.
Após a maturação vem o processo de filtração onde a água tratada é adicionada à cerveja. Também é neste processo que ocorre a carbonatação e a adição de aditivos.
Visando obter uma cerveja com características mais estáveis, são adicionados os seguintes aditivos:
COLLUPULIN – enzima semelhante a papaína, que tem a função de quebrar proteínas presentes diminuindo a formação do complexo tanino/proteína e favorecendo a estabilidade físico-química desta.
KELCOLOID – alginato de propileno glicol que proporciona uma maior estabilidade a espuma da cerveja, dando-lhe um aspecto mais cremoso e consistente.
ISONA D – composto de isoascorbato, hidrossulfito e bicarbonato de sódio que tem a função anti-oxidante devido a sua grande afinidade com moléculas de oxigênio livre, exercendo competição com as outras substâncias oxidáveis e proporcionando uma proteção contra a ação prejudicial desta molécula nas características organolépticas da cerveja.
A etapa seguinte é o envasamento (engarrafamento, enlatamento ou embarrilhamento). As garrafas são lavadas com solução de soda cáustica de 2,5 a 3,0%, aquecida e finalmente lavada com água morna. São feitos testes com algumas garrafas para verificar a eficiência da lavagem. Testa-se com fenolftaleína, e fucsina para verificar se existe proteína na garrafa. Após o enchimento são feitos o capsulamento e a pasteurização (almeja-se a morte/inviabilidade do desenvolvimento de microorganismo prejudicial à cerveja tornando-a biologicamente estável).
A cerveja embarrilada é denominada chopp. As principais diferenças entre os chopp e a cerveja são:
o chopp não é pasteurizado.
O teor de CO2 no chopp é menor.
O prazo para consumo do chopp é menor em função da não pasteurização (10 dias).
Na cerveja são adicionadas substâncias que estabilizam a espuma como o alginato de propileno glicol que tem a função de aumentar a tensão superficial, o que dificulta o escoamento da cerveja por entre as bolhas de CO2. Também é adicionada à cerveja substância que têm a ação antioxidante, como o metabissulfito de sódio, a isona-D (28% de ditionito de sódio + 72% isoascorbato de sódio)
IV-2 ANÁLISES
As análises durante o processo de produção e do produto acabado são de grande importância para a qualidade intrínseca do produto. Sendo assim deve-se assegurar a confiabilidade dos resultados através da elaboração de curvas de calibração, manutenção adequada e calibração dos equipamentos, bem como treinamento dos técnicos.
Nos últimos anos, na indústria competitiva de produtos e serviços, a qualidade vem se tornando uma grande arma para se obter vantagens no mercado. A meta de uma indústria competitiva em termos de qualidade deve ser a de fornecer um produto em que a qualidade seja estudada, entendida, elaborada, construída, mantida e comercializada ao custo mais econômico em que possibilite completa satisfação do comprador/consumidor. Um controle de qualidade deve-se entender como o conjunto de medidas ou ações realizadas durante a produção, processamento, armazenamento e comercialização do produto visando a manutenção da qualidade em níveis adequadamente aceitáveis pelo consumidor que satisfaçam as suas necessidades nutricionais e de risco a saúde procurando minimizar os custos.
O controle de qualidade de alimentos pode ser considerado sob três aspectos:
Controle de matéria-prima.
Controle de processo.
E inspeção de produto acabado.
O Laboratório de Controle de Qualidade deve assegurar a qualidade e padrão dos produtos fabricados pelas unidades da empresa através de controle periódico de matérias-primas, materiais de embalagens, fases dos processamentos e produtos acabados. Realizar uma análise criteriosa e cuidadosa de eventual deterioração ocorrida nos produtos acabados tentando detectar e corrigir sua causa bem como enviar resultados das análises diárias aos setores competentes e ainda elaborar e enviar consolidados das análises e observações efetuadas durante cada mês, também aos setores competentes.
O programa de análises físico-químicas e sensoriais de cervejas concorrentes é realizado com o intuito de avaliar do ponto de vista organoléptico e físico-químico as cervejas inter unidades e concorrentes acompanhando as mudanças no perfil das mesmas. Cabe ao laboratório enviar laudos e amostras de produto acabado e em processamento (cerveja e mosto) para o laboratório Central, fazendo parte do programa de análises de prova Padrão Linha Mercado. As amostras das principais concorrentes devem ser enviadas para o Laboratório Central e para a Administração Central para avaliação sensorial.
IV-2.1 Amostragem
O tempo entre a coleta de amostras e a análise deve ser o mínimo possível. A análise deve ser criteriosa obedecendo a padrões descritos para cada tipo de análise. As amostras para análise devem ser guardadas conforme o tipo e realizadas de acordo com as normas preestabelecidas pelos padrões técnicos.
IV-2.2 Características Organolépticas
Este exame é indispensável e deve ser feito imediatamente após a abertura da garrafa ou lata, observando-se cuidadosamente o aspecto da amostra, cheiro, cor, limpidez e a degustação que pela prova de paladar revelará a possível alteração da amostra.
IV-2.3 Tratamento Preliminar
Desgaseificação ou Descarbonatação
Colocar a amostra em um erlenmeyer com tampa de 250 ou 500mL. Agitar lentamente, no início e tirar a tampa para diminuir a pressão interna causada pelo gás. Repetir esta operação no mínimo 20 vezes. Filtrar (filtração simples) para a eliminação do gás carbônico.
IV-2.4 ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS
IV-2 4.1 Extrato Aparente
Influência do processo
Iniciada a fermentação, existe uma grande dificuldade de medir, com precisão a quantidade de extrato real existente, uma vez que o álcool produzido é menos denso que a água. Sendo assim o valor obtido será inferior ao extrato realmente presente. Esta análise é de grande valor durante o processo, visto que o cervejeiro sabe qual a leitura esperada para uma cerveja durante a fermentação. A presença de grande quantidade de açúcares não fermentáveis produzidas durante a sacarificação, pode gerar um extrato aparente maior que o desejável, assim como uma interrupção na fermentação. Se o tempo de sacarificação for suficiente também pode acontecer um valor mais alto no extrato aparente. Valores mais baixos de extrato aparente e álcool indicam que a cerveja pode ter sido diluída durante o processo. Se o extrato aparente está mais baixo que o esperado, porém o álcool mais elevado, uma maior formação de açúcares fermentáveis pode ter ocorrido durante a sacarificação.
Princípio da análise
Pode-se usar sacarômetro, densímetro ou um aparelho chamado de Beer Analyser. É a medida aparente da quantidade de extrato existente na amostra, após o início da fermentação visto que o álcool é menos denso que a água, causando uma falsa leitura. Ao utilizar o sacarômetro ou refratômetro a leitura será dada em teor de açúcares.
Cuidados especiais
Especial cuidado com o sacarômetro e com o refratômetro. Eles devem estar limpos livre de gorduras. Deve ser manuseado com cuidado,evitando ser tocado na parte que entrará em contato com o líquido.
Procedimento
A análise no refratômetro nos dá a leitura em °Brix.
Antes de começar o procedimento, ler atentamente o manual do refratômetro que deve ser seguido para leitura de qualquer amostra.
Abrir a janela do prisma e limpá-lo com algodão embebido em água, em seguida calibrar a escala usando água destilada.
Colocar 3 gotas de cerveja, espalhar nos prismas e focalizar.
Gire as manivelas 4 e 5. Percebe-se a presença de linhas cruzadas e observa a presença de uma linha horizontal.
Gire o controle de ajuste do índice de refração até que a linha horizontal permaneça nítida dividindo o campo visual em duas partes. Uma clara e outra escura. Neste ponto a imagem está ajustada para a leitura correta.
Proceda a leitura na escala superior.
Depois da leitura, limpe os prismas com algodão embebido em água destilada, etanol e por último com uma solução etanol/éter etílico.
Só feche os prismas após a evaporação desta solução.
Anote a temperatura do termômetro
IV-2 4.2 Determinação do pH
O pH é uma medida da acidez ou alcalinidade ativa. A acidez elevada da cerveja pode indicar infecção bacteriana no mosto ou na própria cerveja, devido a deficiência na estabilidade biológica do mosto e/ou uma fraca performance da levedura.
Cuidados da análise:
Calibrar o pHmetro. O resultado de pH é considerado correto após estabilização do mesmo no equipamento. A análise deve ser realizada assim que a amostra for descarbonatada para evitar que ocorra a oxidação da mesma e conseqüentemente a alteração do pH.
Método Analítico:
A cerveja deve ser totalmente descarbonatada.
Procedimento
Transferir a amostra descarbonatada para um béquer, imergir o eletrodo do pHmetro na amostra, homogeneizar e observar a leitura.
IV-2 4.3 Turvação ( o valor deve estar entre 1 e 2 EBC)
Existem vários tipos de turvação, todas igualmente prejudiciais ao produto acabado. A turvação metálica é ocasionada pela presença de metais como ferro, cobre, zinco e estanho. Estes metais turvam em presença de polipeptídios. A turvação pode ainda ser causada pela formação do complexo proteínas-polifenóis. Estes compostos se unem por ligações de hidrogênio formando complexo pouco solúvel. Outras reações que geralmente ocorrem são as reações de polimerização que levam a formação de polímeros insolúveis.
A turbidez é a medida da dificuldade de um feixe de luz atravessar uma mistura líquida. A turbidez é medida através do turbidímetro, onde se compara o espalhamento de um feixe de luz ao passar pela amostra com o espalhamento de um feixe de igual intensidade ao passar por uma suspensão padrão. Quanto maior o espalhamento maior será a turbidez. Os valores são expressos em Unidade Nefelométrica de Turbidez (UNT). A cor da mistura interfere negativamente na medida da turbidez devido à sua propriedade de absorver luz. A turbidez é causada por matérias sólidas em suspensão.
O método utilizado para determinar a turbidez é o do turbidímetro. O resultado é expresso em EBC.
Cuidados especiais
As cubetas antes de serem utilizadas devem ser limpas interna e externamente com sabão, para posteriormente serem enxaguados com água destilada, de preferência deionizada, e seca com pano limpo que não deixe película na superfície ou quaisquer outros resíduos. O aparelho é suficientemente sensível para alterar a leitura no caso de impressões digitais.
Todas as medidas de tubidez devem ser feitas com um volume de amostra de 25(1mL. Variações maiores de volume podem afetar a precisão das medidas.
Ao efetuar medições nas escalas mais baixas, deve-se tomar cuidado com a presença de bolhas de ar na amostra, pois a leitura será evidentemente afetada. Se for notada a existência de pequenas bolhas finamente divididas, a amostra deverá ser deixada em repouso por 5 a 10 minutos, para permitir uma leitura válida. A ocorrência de bolhas de ar em amostras viscosas poderá requerer o uso de uma centrífuga para eliminá-las. Em líquidos menos densos, as bolhas podem ser eliminadas rapidamente, mergulhando-se o tubo da amostra parcialmente num banho de limpeza ultrassônico.
Quando a medição for de líquidos de elevada turbidez, maior que 1000NTU, a amostra deverá ser diluída.
Não há necessidade de desligar o equipamento entre medições. O aparelho pode ficar ligado, preferivelmente na escala de 1000NTU e com a tampa superior fechada para evitar depósito de pó. Desta forma já estará condicionado por ocasião da próxima medição.
Em substâncias de elevada turbidez, verifica-se uma acentuada atenuação do feixe luminoso em função da distância por ele percorrida. Este fato traduz uma não linearidade que se acentua à medida que aumentamos a distância percorrida pelo feixe luminoso. Para reduzir essa não linearidade o equipamento foi concebido de tal forma que nas escalas mais altas (100 e 1000NTU) a célula da amostra seja elevada. Assim sendo, estas escalas requerem a utilização do “elevador de célula” para uma medição correta.
A lâmpada utilizada como fonte luminoso é uma lâmpada comum, com vida útil extremamente elevada quando for utilizada corretamente, uma vez que estará trabalhando abaixo de sua potência máxima.
Sempre que alguma amostra ou padrão for inserido ou retirado, gire o seletor para a escala de 1000NTU, para evitar que o ponteiro medidor se danifique.
Jamais gire o seletor para as escalas mais baixas sem padrão ou amostras no aparelho. Neste caso a luz dispersa é suficiente para sensibilizar a válvula fotomultiplicador e o ponteiro poderá se danificar
Na construção de qualquer banco ótico existe sempre a interferência da luz dispersa, cuja influência procura-se minimizar. Nas escalas mais baixas sugere-se subtrair o valor de 0,03NTU da medida efetuada.
Periodicamente, recomenda-se proceder ao processo de inicialização descrito no manual do equipamento.
Procedimento
Colocar a amostra de cerveja em banho termostático a 0°C por 24 horas. Retirar as amostras do banho cuidadosamente sem agitar. Lavar com água rapidamente. Abrir a garrafa fechada e efetuar a leitura imediatamente.
OBS: A amostra de cerveja é guardada em geladeira 0°C por 24 horas. Retirar a cerveja da geladeira e levá-la para o freezer. Deixar no freezer por 5 minutos. Retirar só na hora de fazer a leitura. A leitura é realizada no turbidímetro. A unidade lida é em NTU. Fazer a conversão para ECB.
1 ECB = 4 NTU
O aparelho deve ser ligado 2 horas antes da análise.
Colocar com o padrão de 1000NTU, com o elevador de célula.
Colocar o tubo de vedação.
Ajustar no painel para 1000..
Retirar o padrão de 1000 e retirar o elevador.
Introduzir o padrão de 10 e colocar o tubo de vedação.
O ponteiro deve marcar 10.
Voltar com o seletor para 1000 e retirar o padrão de 10.
Introduzir a cubeta com a amostra (25(1mL) e colocar o tubo de vedação.
Voltar com o seletor para 10 e fazer a leitura.
Voltar com o seletor para 1000 e retirar a amostra.
Colocar o tubo de vedação
IV-2 4.4 Teste de Pasteurização
Realiza-se esta análise quando houver suspeita de subpasteurização da cerveja. Este teste não se aplica a Cerveja Malzbier, Caracu nem shoop.
Procedimento
Descarbonatar a amostra a ser analisada.
Pipetar 5mL da amostra para tubo de ensaio.
Adicionar 1,00(0,20g de sacarose. Pode-se utilizar opcionalmente uma espátula para medir a quantidade de sacarose.
Agitar até completa dissolução.
Aguardar por 30(10 minutos.
Mergulhar a tira de glicofita no líquido.
Retirar a fita e aguardar no mínimo de 2 minutos.
Observar se houve mudança da cor da fita.
Apresentação do resultado:
Consultar a embalagem da glicofita para interpretar o resultado
Interpretação:
Se a cerveja foi pasteurizada não tem microorganismo presente capaz de hidrolisar a molécula de sacarose, portanto o resultado na glicofita é negativo. Se a pasteurizaçãonão foi efetiva, está presente o microorganismo que hidrolisa a sacarose, portanto a glicofita mede o teor de glicose proveniente da sacarose e o teste é positivo.
IV-2 4.5 ITT (Instântan Timer Test) – poder redutor da cerveja
A oxidação é um dos fatores mais importantes na aceleração da formação de turvação na cerveja. O fenômeno pode ser considerado sob três pontos de vista: O poder redutor da cerveja, oxigênio dissolvido durante o processo após a fermentação e oxigênio retido no espaço vazio da embalagem. Valores altos de ITT indicam que houve considerável oxidação durante o processo. O valor pode aumentar durante a filtração e operações de envasamento. O ITT mede o poder redutor da cerveja, medindo o tempo necessário, em segundos para descorar 80% do indicador padrão de oxi-redução (2,6-dicloro fenol indofenol - DCI). A análise é realizada qualitativamente e se positiva, analisa-se quantitativamente através do espectrofotômetro.
Método Analítico
A uma temperatura de 24ºC, descarbonatar a cerveja por agitação. Pipetar 2mL de cerveja para um tubo de ensaio e adicionar 1mL da solução de 2,6-dicloro fenol indofenol (DCI) 0,1%. Homogeneizar e aguardar por alguns segundos. Se estiver presente algum agente redutor, a coloração vermelha do indicador mudará imediatamente para âmbar.
Outras Análises Importantes, porém não serão realizadas neste Laboratório.
IV-2 4.6 Determinação da cor – método colorimétrico.
Uma alteração na cor pode indicar oxidação, uso de lúpulo velho com cor alterada, devido ao excessivo arraste de soda nas garrafas. Antocianogênicos oxidados ou combinados com ferro. Utiliza-se o método colorimétrico. A escala de cores criada com cor Bishop é adotada pela EBC. Mistura-se proporções diferentes de amarelo e vermelho de forma que os números da escala guardem proporcionalidade entre si.
Cuidados especiais:
A cerveja deve estar livre de turvação. A amostra deve ser descarbonatada e lida num curto intervalo de tempo, evitando assim aumento da cor por oxidação.
Procedimento
Encher a cubeta com a amostra descarbonatada. Posicionar a cubeta no comparador do aparelho ( colorímetro ) e, com luz branca acesa, usar o disco adequado, girando-o até encontrar a cor que mais se aproxima do valor da amostra.
A leitura é feita diretamente do disco Hellige de 2 a 6 EBC.
IV-2 4.7 Espuma
A espuma é muito importante na aceitação da cerveja pelo consumidor. A mesma constitui-se de proteínas de alto peso molecular, derivadas do malte e das isohumulonas. Uma espuma ruim pode ser resultado de contato da cerveja, durante o processo com agentes de limpeza ou lubrificantes. Filtração com materiais absorventes e tratamento excessivo com enzimas proteolíticas podem, também, acarretar perda na qualidade da espuma.
O método do Valor Sigma é um guia útil para a velocidade de colapso da espuma. É baseado no tempo e volume.
Cuidados com a análise:
O funil deve ser adequado ao uso, e devem ser checadas todas as medidas no recebimento. A limpeza deve ser perfeita, de modo que não haja gordura alguma. O álcool colocado durante a análise deve ser removido complemente com água quente e sabão antes de se usar o escovete. A amostra deve ser colocada no centro do funil com fluxo constante até a marcação de 800mL, quando então o cronômetro é acionado.
Método analítico:
Após a cerveja ter atingido a temperatura de 24ºC, proceder da seguinte maneira:
- despejar a cerveja no funil de maneira que o líquido caia no centro num fluido constante até que a espuma atinja a marca de 800mL e acionar o cronômetro.
- tampar o funil com o vidro de relógio.
- escoar os primeiros líquidos passados 30 segundos no erlenmeyer (desprezar) no intervalo de 30 segundos seguintes.
- esperar que “o cronômetro atinja 4’20”. O líquido deve ser escoado na proveta de 100mL
- “quando “o cronômetro marcar 4’45” até 4’50” a torneira deve ser fechada. (anotar o tempo em que a torneira foi fechada).
- anotar o volume atingido na proveta.
- pipetar 2 mL de álcool isopropílico e deixar escoar nas paredes do funil para quebrar a espuma.
- escoar o líquido restante numa proveta de 25 mL e anotar o volume.
- com os valores (volume e tempo) em mãos, fazer a verificação em tabela comparativa ou usar fórmula específica para cálculo da espuma em sigma.
IV-2 4.8 Determinação de Cálcio
A adição de CaCl2 é feita no início da mosturação. Os íons cálcio provenientes influenciam na ativação das enzimas, no pH da fervura e reagem com os íons oxalato presentes, precipitando-os na forma de oxalato de cálcio.
O método baseia-se na complexação do cálcio pelo EDTA, em meio básico, utilizando como indicador o ácido naftaleno carboxílico. A boa visualização do ponto de viragem depende da quantidade de indicador, podendo variar de cinza a azul.
Cuidados especiais
A análise deve ser realizada com agitação constante já que a complexação demora a acontecer. Deve-se colocar pouco indicador para melhor visualização do pondo de viragem.
Método Analítico
Pipetar 20mL de cerveja descarbonatada para um erlenmeyer de 200mL. Adicionar 100mL de água destilada, 0,5mL de NaOH 5mol/L e indicador ácido(calconcarboxílico). Titular com EDTA 0,003mol/L sob a agitação constante. Anotar o volume gasto. O cálculo é feito por uma fórmula específica para cálcio por mg/L.
IV-2 4.9 Isohumulonas – método espectrofotométrico – Espectrofotêmetro UV-VIS
As humulonas extraídas do lúpulo e são isomerizadas durante a fervura do mosto formando as isohumulonas, que conferem amargor à cerveja, contribuindo também para a espuma e assepsia do produto. O resultado de análise é expresso em BU (Biterness Units). Valores altos de BU favorecem a espuma no produto acabado, o inverso também é real. A determinação do amargor no mosto é de fundamental importância, uma vez que com este dado é possível prever o teor de isohumulonas no produto acabado.
O método utilizado é o espectrofotométrico. A isohumulona é extraída com isooctano, sob agitação em meio ácido. A fase orgânica é lida em 275nm em cubeta de 10nm. Não é feita curva de calibração, uma vez que o método apresenta fator teórico. Sendo assim, na calibração do equipamento, deve-se calcular o fator de correção, para este comprimento de onda, minimizando assim, o erro da análise.
Cuidados especiais
A amostra deve ser descarbonatada totalmente, sem perda de espuma. Deve-se esperar pelo total rebatimento da espuma. A agitação e centrifugação devem ser adequadas (não improvisadas).
Método analítico
Descarbonatar a amostra por agitação. Pipetar 0,5mL de ácido sulfúrico 6eqg/L e 10mL da amostra de cerveja totalmente descarbonatada e sem espuma. Adicionar 20mL de isooctano. Tampar os tubos e agitar na túrbula por 15 min. Centrifugar os tubos por 10 min e fazer a leitura da fase do isooctano a 275nm no espectrofotômetro.
IV-2 4.10 Antocianogênios - método espectrofotométrico – Espectrofotômetro UV-VIS
São polifenóis (taninos) presente na cerveja. Representam em média 80 a 90% dos polifenóis totais da cerveja. Influem diretamente na estabilidade coloidal do produto, complexando com proteínas, gerando turvação. Interferem ainda no sabor causando adstringência. Estes compostos combinam-se com matérias nitrogenadas
produzindo compostos de cor vermelho-marrom chamados flabafenos, infuenciando assim na cor da cerveja. Formam compostos escuros com sais de ferro. A qualidade da cerveja pode ser prejudicada se houver extração excessiva de polifenóis de bagaço durante a lavagem do mesmo. Isto ocorre, se a água utilizada neste procedimento for alcalina e a temperaturas altas. Esta análise é de fundamental importância, antes e depois do filtro de PVPP (polivinilpolipirrolidona, obtendo-se resultados da % de redução de antocianogênio, sendo possível assim, avaliar a eficiência do tratamento com Polyclar). O PVPP é um homopolímero insolúvel e ligado transversalmente em monômeros de polivinilpirrolidona(PVP).
A análise baseia-se na adsorção dos taninos, em especial dos antocianogênios em PVPP, sob agitação. Após o aquecimento, em meio ácido e sulfato ferroso são formadas as antocianidrinas dando à solução uma coloração rosa.
Método Analítico
Neste método adiciona-se um, polímero (polyclar), que tenha afinidade com o produto a ser pesquisado (antocianogênios), em contato com a cerveja durante alguns segundos sob agitação enérgica. Completar o volume com água destilada e o sistema é centrifugado. O sobrenadante é novamente desprezado e adicionado ao sistema o reagente de coloração. O sistema é colocado em água fervente num tempo suficiente a atingir uma coloração rosa, agitando com bastão de vidro. Adicionamos o butanol, filtramos com papel de filtro e fazemos a leitura em espectrofotômetro a 550nm. Anotamos a absorbância e calculamos por uma fórmula específica.
É feito em paralelo um ensaio em branco em que se utiliza água destilada ao invés de cerveja.
Cuidados especiais
Na agitação, o PVPP deve ficar totalmente em suspensão (extração/lavagem). A centrifugação ou filtração deve ser feita, para que não fique PVPP em suspensão na cubeta.
IV-2 4.11 Diacetil – Destilação/Espectrofotometria ou Cromatografia
O diacetil é formado durante a fermentação e transformado em butanodiol, que não interfere no sabor da cerveja, durante a fermentação, maturação e no produto acabado.
Valores altos de diacetil no produto acabado podem ser encontrados devido a abertura precoce do frio de fermentação, deficiência de nutrientes para a levedura ou curto período de tempo durante a maturação. Outra hipótese seria contaminação por Pediococus e Lactobacillus, porém outros organismos podem estar envolvidos. As dicetonas formadas são a 2,3-butanodiona e 2,3-pentanodiona. Que são formadas pelo metabolismo secundário e confere à cerveja um sabor rançoso. Destila-se a cerveja e acrescenta-se a ortofelinodiamina, que forma um composto de cor e faz-se a leitura no espectrofotômetro a 335nm. O limite de tolerância é de 0,10mg/L
Cuidados especiais
A amostra deve ser coletada em garrafa microbiológica gelada contendo CO2 e evitando assim a oxidação. A filtração da amostra, quando necessária, deve ser feita em atmosfera de CO2. A destilação deve ser feita de forma rápida, porém sem “queimar” o fundo do balão. Cuidar para que não haja vazamento na aparelhagem de destilação (perda).
Método Analítico
Feita a montagem para destilação, adicionamos a cerveja fria e carbonatada no balão de destilação. É recomendado o uso de um antiespumante.
Destilar rapidamente, sob corrente de CO2. Coletar o destilado em tubo mergulhado em banho de gelo. O destilado obtido deve ser mantido sob refrigeração, corresponde ao ensaio principal. É feito um ensaio em branco paralelo numa nova destilação. Tanto no ensaio principal quanto no ensaio em branco é adicionado à solução de ortofenilenodiamina. O sistema é deixado no escuro durante certo período de tempo. É adicionado ao sistema o ácido clorídrico 4mol/L e logo em seguida é efetuada a leitura à 335nm no espectrofotômetro. Anota-se a absorbância e calcula-se o diacetil em mg/L.
IV-2 4.12 Determinação de SO2 – Espectrofotometria
O SO2 pode ser formado o processo fermentativo ou quando da adição de antioxidantes (Isona D). Os níveis do anidrido sulfuroso diminuem durante a estocagem. Daí a importância da análise em diversos pontos: durante a maturação, no produto acabado e após dez dias. O método baseia-se na fixação do SO2 livre pelo tetramercurato de sódio na forma de dissulfito mercurato de sódio. O SO2 combinado é liberado do complexo com aldeído, através de hidrólise alcalina e posteriormente fixado de maneira análoga ao SO2 Com adição de hidrocloreto de para-rosanilina, há formação do ácido sulfuroso e de um composto colorido.
Cuidados especiais
A vidraria deve estar isenta de gordura, visto que em contato com o NaOH pode turvar, fornecendo resultados incorretos. A adição de NaOH deve ser sob agitação constante por se tratar de uma reação muito lenta. Deve-se determinar um fator de correção através da curva de calibração. O mesmo deve ser próximo ao valor teórico, aproximadamente 40.
Método Analítico
Coloca-se a solução estabilizadora de mercúrio num balão volumétrico de 100mL e em seguida a amostra de cerveja carbonatada e fria ( a espuma é quebrada com hexanol). Adicionar NaOH 0,1mol/L e agitar. Adicionar o ácido sulfúrico 0,1mol/L e completar o volume com água destilada. Transferir uma amostragem para um balão de 50mL e adicionar o reagente de coloração. Em seguida pipetar formaldeído, completar o volume com água destilada e aguardar alguns minutos. Efetuar a leitura a 550nm em espectrofotômetro. Anotar o valor da absorbância e calcular o valor de SO2 através de uma fórmula específica.
IV-2 4.13 Determinação de CO2
Depende da temperatura de maturação, da contra-pressão, da agitação da cerveja durante a operação de enchimento e também da quantidade introduzida artificialmente na cerveja.
O método utilizado é o de Zahn, onde o CO2 é neutralizado com NaOH 25% v/v
Cuidados especiais
A leitura do volume da bureta deve ser feita na altura dos olhos de modo a se obter maior confiabilidade. Não se deve deixar NaOH na bureta após a análise, evitando precipitação e ataque do vidro. Evitar trabalhar com soda muito turva e escura.
Método Analítico
Fazer fluir a soda dentro da bureta.
Furar a rolha metálica ou lata com dispositivo apropriado, abaixar o termômetro e agitar o conjunto até que seja constante a pressão do manômetro. Observar a pressão máxima e a temperatura no termômetro do aparelho (Aparelho medidor de ar e CO2). Para encontrar o valor da saturação de CO2 em % p/p, usa-se uma tabela de correção.
IV-2 5 Especificações segundo a legislação
A tabela abaixo apresenta os valores estabelecidos para alguns parâmetros
Tabela 09 - especificações para cerveja de alguns parâmetros.
PARÂMETROS
VALORES
pH (Brahma, Skol e Antártica)
3,50 – 4,50
Espuma
Acima de 125 Sigma
Isocompostos
10 a 14 BU (Biterness Units)
Antocianogênios
Abaixo de 15mg/L
Cálcio
45 a 60mg/L
Diacetil
0,05mg/L
ITT
Negativo
Cor
4 a 6 (depende do disco)
Turbidez
1 a 2 EBC (unidade Européia específica para bebidas)
FAN
150mg/L
Proteínas
5 a 18mg/L
Diacetil
0,1mg/L
Teor alcoólico (para cervejas não ligth)
Acima de 0,5% até 7%
IV-3 QUESTIONÁRIO
1) Quais os possíveis constituintes da cerveja? Dê os nomes e fórmulas estruturais quando possível.
Qual a função da sacarose no teste de pasteurização?
3) Quais substâncias interferem na turbidez?
4) Quais substâncias são adicionadas à cerveja com poder antioxidante?
IV-4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS
{1} PEREIRA, Regiane de Assis. Controle de qualidade de Cerveja. Relatório Técnico Final. Belo Horizonte: CEFET-MG, 2000.
{2} SCHIAVETO, Paulo. et al . Seminário de Cerveja. Estabilidade Organoléptica. Juatuba. AMBEV. 2002.
{3} INSTITUTO ADOLFO LUTZ – IAL. Normas analíticas do Instituto Adolfo Lutz: Métodos químicos e físicos para análise de alimento. 2. ed. São Paulo: Coordenadoria dos Serviços Técnicos Especializados, Secretaria de Estado da Saúde, 1976. 371p.
{3}http:/ www. Brahma.com.br
{4}http:/ www. Skol.com.br
{5}http:/ www.schincariol.com.br
{6}http:/ www.krug.com.br
{7} http://www.ambev.com.br
V- SABÃO
V-1 INTRODUÇÃO
O controle de qualidade de sabões e detergentes tem a finalidade de comprovar a eficiência dos mesmos. Para isso, são realizados testes qualitativos e quantitativos, que avaliam as propriedades químicas e físicas das matérias-primas e do produto final.
O controle de qualidade do sabão inclui, dentre as várias análises, a determinação de álcali livre, amido, talco, teor de água, bórax, cloreto de sódio ou potássio, silicato de sódio,determinação da matéria ativa aniônica, matérias voláteis a 100-105°C, insolúveis em água, ácidos graxos totais, gorduras não saponificadas e insaponificáveis, insolúveis em álcool, determinação do pH, viscosidade Brookfield, determinação de hipoclorito e cloro ativo, determinação do teor de peróxido de hidrogênio, determinação de amina livre, teste da biodegradabilidade dentre outras.
As análises de controle de qualidade são bastante variadas, pois existe uma variedade de sabões e de detergentes de acordo com as suas aplicações.
Os sabões feitos de matérias graxas são totalmente biodegradáveis e não interferem com a fauna e flora aquática. O uso de produtos de limpeza, nos quais os sabões feitos de gorduras e óleos animais ou vegetais constituem o surfatante ativo, que não traz qualquer inconveniente sob o aspecto ecológico. Os produtos formulados a partir de detergentes sintéticos que empregam ingredientes ativos aniônico como sais sódicos de alquibenzeno sulfonado ramificado ou linear são biodegradáveis desde que existem condições aeróbicas, ou seja, presença de oxigenação intensa de águas, tratamento aeróbico do esgoto, etc.
Na formulação do sabão o triglicerídeo (óleo) sofre hidrólise alcalina, esta transformação é denominada de reação de saponificação.
A equação abaixo representa genericamente a hidrólise alcalina de um óleo ou de uma gordura:
Firura 01: Reação de saponificação do óleo para obtenção do sabão de potássio. A segunda equação representa a hidrólise ácida do sabão de potássio seguida de saponificação para obter sabão de sódio.
A água, por si só, não remove certos tipos de sujeira, como, por exemplo, restos de gordura. Isso acontece porque as moléculas de água são polares e as de gordura, apolares. O sabão exerce um papel importante na limpeza porque a molécula possui as duas naturezas, no que diz respeito à polaridade. A parte apolar – cauda, que tem aversão à água (hidrofóbica) e a parte polar – cabeça, que é hidrofílica (afinidade por água).
Figura 02 Fórmula estrutural de uma molécula de sabão.
Os sabões são utilizados, em geral, para remover gorduras. Esse processo envolve a formação de micelas – aglomerados de moléculas de sabão, de gordura e de água, que interagem entre si. Normalmente, as micelas assemelham-se a esferas, em cuja superfície estão orientados os grupos carboxilato das moléculas de sabão, que interagem com a água. No interior das micelas, as moléculas de gordura interagem com a cadeia carbônica das moléculas de sabão.
Nesta figura abaixo está representada uma micela formada em meio aquoso. As moléculas de óleo se encontram “presas” no interior da micela, rodeadas pelas moléculas de sabão (parte apolar – cauda). A água se encontra na parte externa da micela, rodeando a molécula de sabão (parte polar - cabeça). Estas soluções contêm agregado de moléculas de sabão denominadas "micelas":
Figura 03: micela formada em meio aquoso
O sabão (em forma de barras, líquidos ou em pó) é um produto obtido de matérias graxas (gorduras de animais e óleos vegetais) que se apresenta no mercado com teores variáveis de material ativo (30 a 70% de ácidos graxos saponificados), teores variáveis de água (20 A 50%) e aditivos diversos. Além da matéria graxa, do hidróxido de sódio, diversas outras substâncias podem ser adicionadas no sabão conferindo-lhe uma boa qualidade. As demais substâncias são:
Reguladores de espuma e tensoativos – etanolamina láurica, alquibenzeno sulfonato e o sitema álcool láurico e sulfato de alquila.
Reforçadores – tripolifosfato de sódio, zeólita(subs. formadas por silicatos de sódio e alumínio)
Aditivos – Enzimas , polímeros, alvejantes, branqueadores óticos, aromatizantes coloríficos, etc. Ex.: Silicato de sódio, carboximetil celulose, a hidroximetilpropil celulose e os policarboxilatos, benzotriazol, 4(2H nafto[1,2-d]triazol-2-il) estilbeno-2-sulfonato de sódio e o 4,4´-bis(4-anilino-6-morfolino-S-triazin-2-ilamino)-2,2´- estilbeno-dissulfonato de dissódico, os peroxoboratos.
Aditivos diversos - talco, sal, sulfatos, barrilha, silicato de sódio, carbonato de sódio, caulim, talco, açúcar, caseína e bórax.
Corantes: os mais comuns são a clorofila, açafrão e anilinas.
Espessantes : NaCl e MgSO4.
V.2 ANÁLISES
V.2.1 - Amostragem
Recolher o material, quando em barra, reduzi-lo a fina lasca com o ralo de cozinha, se for pastoso deve ser amassado e homogeneizado e do mesmo modo acondicionado. Se for líquido deve ser bem mexido antes de se tirar amostras. Todo o material recolhido deve ser identificado com o lote, marca, data de validade, etc.
V.2.2 Matérias voláteis a 100-105°c (teor de água)-sabão comum
Em um béquer de 50mL previamente pesado, colocar a massa de 5g de sabão finamente ralado (peneirada). Medir novamente a massa do béquer com a massa da amostra. Anotar. Adicionar 10mL de álcool absoluto e evaporar em banho-maria desfazendo sempre os grumos. Manter em estufa a 100-105°C até peso constante. Resfriar o béquer em dessecador, anotar o peso e expressar o resultado em porcentagem.
V.2.3 Determinação do pH - análise para sabão comum
Para Sabão em pó (detergente) e sabão em barra preparar uma solução a 1%
Medir a massa de 1,0g da amostra (peneirada) em um béquer de 100mL. Adicionar 30mL de água destilada. Agitar, com auxílio de bastão de vidro até a completa dissolução da amostra. Transferir para balão volumétrico de 100mL lavando as paredes do béquer com água destilada. Preparada esta solução, transferir para um béquer uma quantidade suficiente para medir o pH em um pHmetro. Ajustar a temperatura em 25°C, e calibrar o aparelho com os tampões de 7 e 4. Medir o pH com pHmetro de eletrodo de vidro/calomelano.
OBS.: Verificar o pH utilizando também o papel universal nesta mesma solução de sabão a 1%.
V.2.4 Determinação Alcalinidade livre ou ácido livre – análise de sabão comum
A importância desta análise está na necessidade de controlar o processo de produção bem como manter o pH em níveis toleráveis para a pele. O controle do processo representa economia de reagente e conseqüentemente menor custo para o fabricante.
Procedimento – em duplicata
Medir cerca de 2,5g de amostra e colocá-la em erlenmeyer de 250mL.
Adicionar cerca de 75mL de álcool neutro e aquecer em banho-maria até dissolução completa do sabão.
Homogeneizar com bastão de vidro para dissolver os grumos. Cuidado para não quebrar o erlenmeyer! Tentar dissolver o máximo. Quando não tiver mais nenhum grumo, ou seja, quando tiver somente material (bastante fino) insolúvel, adicionar 5 gotas de fenoltaleína a esta solução. Se a solução ficar rósea, titular com HCl 0,01eqg/L. Se a solução permanecer incolor titular com NaOH 0,01eqg/L.
OBS.: Quando o sabão for colorido, após adição de fenolftaleína, verificar o pH com o papel universal para definir qual será o agente titulante a ser utilizado ( se HCl ou NaOH)
Para sabões que contenham silicatos, boratos, fosfatos ou outros sais cuja presença interfere com a análise, devem-se filtrar a solução antes da adição de fenolftaleína. Conferir na embalagem do sabão.
Cálculos:
Para a solução incolor ou da cor do sabão em barra
% de Acidez livre em ácido oléico = (V x N x fc x 28,2) / m
Para a solução que se tornou rosa ou que mudou de cor após a adição de fenolftaleína
% álcalinidade livre em NaOH = (V x N x f x 4) / m
onde: m = massa da amostra ;
N = concentração do ácido ou da base
V = volume do ácido ou da base gasto na titulação
OBS.: Estocar em um frasco indicado, a solução resultante da titulação para recuperar o etanol através de destilação.
V.2.5 Determinação qualitativa de Amido
Dissolver em um tubo de ensaio 1,5gde sabão 5mL de água quente, acidificar fracamente com ácido clorídrico 1mol/L, ou outra de concentração fraca. Ajustar, com papel indicador universal, para pH 5 ou 6. Logo em seguida adicionar 1mL uma solução de iodeto de potássio. 30%. Na presença de amido a solução ficará azul.
V-3 QUESTIONÁRIO
Se o pH do sabão é alcalino, como explicar o que pode ocorrer na determinação de alcalinidade livre ou ácido livre, quando se adiciona fenolftaleína e o meio apresentar-se ácido?
O que são grupos hidrofóbicos e hidrofólicos?
Como ocorre o processo de eliminação da "sujeira" (gordura)?
Como são formadas as espumas?
Como são formadas as micelas?
V-4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] BORSATO, D.; MOREIRA, I.; GALÃO, O. Fernandes. Detergentes Naturais e Sintéticos. Editora UEL. Londrina. 1999.
[2] MAIA, P.E; ROCHA, J. A, ;FILHO, J. G. F. M.; GOUVÊA, J. P. S.; Controle de Qualidade de Sabão. Relatório de Aulas Práticas. Belo Horizonte, CEFET-MG, 1998.
VI- DETERGENTE
VI-1. INTRODUÇÃO
Os sabões fazem parte de um subgrupo do detergente. Por isso, todo sabão é detergente, mas nem todo detergente é sabão. Sabões são sais de ácidos carboxílicos de cadeia longa, que são chamados de ácidos graxos enquanto os detergentes são sais de ácidos sulfônicos de cadeia longa. Os sabões atuam da mesma maneira que os detergentes, porém apresentam diferenças na estrutura da molécula.
Os detergentes são misturas complexas de várias substâncias (surfactante, emulsificante, estabilizante, espessante, aditivo, etc) cada qual com uma função particular durante a limpeza.
A parte hidrofílica dos sabões e detergentes é frequentemente um grupo iônico. Íons apresentam forte afinidade com a água, por causa da atração eletrostática entre os íons e os dipolos da água, e são capazes por isso de carregar consigo cadeias carbônicas bastante longas, provocando sua dissolução em água. Na realidade ocorre uma modificação da tensão superficial, portanto são chamados de tensoativos ou surfactantes.
Os surfactantes podem ser classificados quanto aos radicais hidrofílicos em: aniônicos, catiônicos, não-iônicos e anfóteros.
Tensoativos Aniônicos
Os tensoativos aniônicos são os mais comuns, ocorrem em formulações de detergentes domésticos, xampus automotivos, desinfetantes domésticos, limpa-vidros, limpa carpetes e outros.
Estes apresentam em sua constituição carga negativa, característica de ânions e constituem a parte ativa em água.
Aplicações
Cosméticos: - lauril sulfato de sódio
- lauril éter sulfato de sódio – fabricação de xampus
- Sais sódicos de álcoois graxos sulfatados
Produtos de limpeza – dodecil benzeno sulfonato de sódio – matéria ativa aniônica (LÃS)
Figura 04- Fórmulas estruturais de tensoativos aniônicos
Tensoativos Catiônicos
Estes apresentam em sua constituição carga positiva, características de cátions. Sua ação sobre a tensão superficial é devida a uma grande cadeia carbônica, lipofílica, unida a um grupo básico hidrofílico. Não são usados como detergentes domésticos porque apresentam um fraco poder detergente mas, são notáveis umectantes e de grande poder de dispersão. Devido a incompatibilidade são inativados ou precipitados por agentes aniônicos como o sabão.
Possuem a capacidade de se instalarem na superfície das fibras de tecidos devolvendo a maciez original, que é perdida após sucessivas lavagens com sabão em pó (detergentes). Agem, portanto como lubrificantes apresentando ainda o poder de eliminar a eletricidade estática. São exemplos de tensoativos catiônicos os quaternários de amônio.
Cloreto de fenil alquil dimetil amônio
Onde n = 8 a 18. Em amaciantes ou auxiliares têxteis o número de carbonos varia entre (n= 12 a 18).
Figura 05 – Fórmulas estruturais de tensoativos catiônicos
Tensoativos não-iônicos
Não apresentam nenhuma carga em suas moléculas, mas possuem uma parte lipofílica e outra hidrofílica que se solubiliza em água, ligando-se a esta através de pontes de hidrogênio. São empregados como emulsionante em cosméticos, inseticidas e auxiliares têxteis, formulações de xampus, pasta dental, etc. São exemplos de tensoativos não iônicos o alquil sorbitol (span), nonil fenol etoxilado.
Figura 06 – Fórmulas estruturais de tensoativos não-iônicos
VI-2 ANÁLISES
VI 2.1) Amostragem
Recolher o material, quando em pó, homogeneizá-lo e se for pastoso deve ser amassado e homogeneizado e do mesmo modo acondicionado, se for líquido deve ser bem homogeneizado antes de se tirar amostras. Todo o material recolhido deve ser identificado com o lote de origem, marca, data de validade, etc.
VI-2.2 Determinação do pH
para detergentes líquidos e sabões líquidos
Tomar, em um béquer, uma quantidade de amostra suficiente para cobrir o eletrodo do pHmetro. Ajustar a temperatura da amostra a 25(1°C e medir o pHmetro usando eletrodo combinado de vidro ou eletrodo de vidro/calomelano.
VI-2.3 Viscosidade
A viscosidade de um líquido é a medida da sua resistência ao escoamento. Ela é conseqüência do atrito interno gerado pelo deslizamento das moléculas do líquido, umas sobre as outras. Um líquido de viscosidade elevada como por exemplo o mel, apresenta grande resistência em escoar, já a água, que é um fluído de baixa viscosidade, escoa facilmente. A viscosidade varia inversamente com a temperatura, ou seja, quando se aumenta a temperatura de um líquido a sua viscosidade diminui, porém esta variação não é a mesma para todos os líquidos. Também a velocidade é inversamente proporcional à viscosidade. Os líquidos de maior viscosidade possuem maiores coeficientes de atrito interno. A viscosidade é uma grandeza física, portanto deve ser mensurada. Para tanto, utilizam-se instrumentos denominados viscosímetros. Um dos mais conhecidos é o viscosímetro SAYBOLT. Atualmente, o método mais utilizado para a medição da viscosidade é o método cinemático. A unidade de medida é o cSt (centistoke).
O viscosímetro que iremos utilizar nesta prática é denominado CUP FORD com orifício nº 4. Este viscosímetro destina-se á determinação da viscosidade cinemática a 25°C de tintas, vernizes, resinas, detergentes, e outros líquidos de escoamento entre 20s a 100s.
Procedimento
1) Escolher um local livre de correntes de ar.
2) Nivelar o viscosímetro através dos parafusos niveladores dos pés de sustentação.
3) Verificar a temperatura do detergente que deve estar a 25°C.
4) Homogeneizar a amostra.
5) Tapar o orifício do viscosímetro com o dedo e enchê-lo cuidadosamente (evitando formação de bolhas de ar) com o detergente, até que este comece a transbordar para a “ilha” do viscosímetro.
6) Passar um bastão de vidro sobre a superfície do líquido, para remover o excesso de detergente para a ilha.
7) Colocar um béquer abaixo para recolher o líquido.
8) Simultaneamente, retirar o dedo do orifício e disparar o cronômetro: o líquido irá escoar na forma de um fio contínuo.
9) Quando ocorrer a “quebra” do fio (fio de escoamento descontínuo, travar o cronômetro).
10) Anotar o tempo transcorrido em segundos. Observar a leitura no cromômetro.
11) Converter a viscosidade de “segundos para “Centistoke” = cSt, usar a equação abaixo
12) Realizar o ensaio, no mínimo, em duplicata.
13) Limpar o viscosímetro após cada determinação, dando atenção especial ao orifício de escoamento, utilizando solvente apropriado (aparelho fabricado em alumínio). Não utilizar materiais abrasivos na limpeza.
Interpretação dos resultados:
Caso os resultados obtidos não variem acima de 3%, a viscosidade será a média desses valores, expressa em s ou mm2/s.
A conversão de segundos para mm2/s é dada pela expressão:
Viscosidade cinemática (orifício nº4 = 3,846t - 17,300; t = tempo expresso em segundos).A unidade mm2/s = cSt
VI-2.4 Ponto de Turvação
Este procedimento tem como objetivo verificar o comportamento do detergente a baixas temperaturas. Como no Brasil o clima varia bastante de região para região é importante que o detergente apresente a mesma aparência na região nordeste e norte como na região sul, que é bastante fria.
Este procedimento é improvisado e, por isso, não fornece resultados de grande precisão.
Durante o teste pode acontecer do gelo fundir-se totalmente antes do ponto de turvação. Assim sendo, deve-se, naturalmente, repor o gelo.
Opcionalmente pode-se fazer o teste no freezer. Neste caso deve-se colocar o detergente 20min. Ler a temperatura e observar se houve turvação. Obviamente, este método alternativo não fornece o ponto de turvação, mas sim informa se o detergente vai turvar ou não à determinada temperatura.
Procedimento
Colocar cerca de 25mL de detergente em béquer de 50mL. Colocar o béquer no freezer por 20min. Homogeneizar suavemente o produto por 20segundos, retirar verificar se o detergente já turvou. Se permanecer límpido, voltar para o freezer por mais 5min. Se turvar anotar a temperatura de turvação.
VI-2.5 Teste de Espuma
Preparar 100mL de solução 1,0% p/p de detergente em água destilada.
Medir 50mL desta solução em proveta de 250mL com tampa, limpa e seca.
Agitar vigorosamente a proveta durante 20-30 segundos.
Colocar a proveta sobre a bancada (afastada de correntes de ar), e disparar o cronômetro e anotar o volume total inicial (líquido + espuma) = VI.
Transcorridos 5 minutos, anotar o volume total final (líquido + espuma) = VF.
Cálculos:
% Espuma Inicial (Instantânea) = %EI = VI - VS x 100
VS
% Espuma Inicial (Estabilizada) = %EI = VF - VS x 100
VS
VS = Volume da solução (no caso deste teste, igual a 50mL).
OBS.: Pode-se mudar a proveta e o VS do teste. É importante, porém, que se padronize a mesma proveta e o mesmo VS para todos os testes. Exemplos de alterações
* Proveta de 500mL - VS = 100mL
* Proveta de 250mL - VS = 50mL
* Proveta de 100mL - VS = 20mL
VI-2.6 Determinação de substâncias Ativas Aniônicas (LAS = Alquil sulfônico linear)
Essa norma prescreve o método de análise para a determinação do teor de tensoativos aniônicos em domissanitários e na matéria-prima. O LAS é a principal matéria-prima utilizada na fabricação de detergentes aniônicos comuns. Na forma neutralizada, é efetivo no abaixamento da tensão superficial, promovendo molhabilidade da superfície suja e o emulsionamento da sujeira, além de possuir elevado poder espumante.
No mercado os detergentes de baixo custo apresenta o teor de dodecilbenossulfonato de sódio na faixa de 4,5 a 5%. Porém aqueles de melhor qualidade trabalham na faixa de 6 a 8%.
A matéria-prima utilizada apresenta uma pureza de 95 a 97%. Pode-se utilizar o lauril éter sulfato de sódio juntamente com o dodocil reforçando assim o poder de detergência.
Procedimento - em duplicata
Medir em um béquer exatamente 25g de detergente de cozinha(odd, limpol, minuano, ypê, etc).
Dissolver a amostra com 100mL de água.
- Adicionar 5 gotas de fenolftaleína.
- Neutralizar a amostra com NaOH 1,0eqg/L até coloração ligeiramente rósea. Para detergente de maçã ou outro de cor rosa, ajustar o pH com papel universal. Para as outras cores, observar bem a cor inicial da solução e sua mudança após adição da base.
Transferir para balão volumétrico de 1000mL. Quando já estiver quase completando o volume, adicionar gotas de etanol para quebrar a espuma. Completar o volume com água.
Homogeneizar bem a solução
Pipetar volumetricamente 10mL da solução preparada para uma proveta de 100mL com tampa.
Adicionar 30mL de água destilada. (medir na própria proveta).
Adicionar 25mL de solução indicadora de azul de metileno. (medir na própria proveta).
Adicionar 15mL de clorofórmio. (Medir na própria proveta) e agitar.
Titular com solução de cloreto de benzalcônio 0,004eqg/L (padronizada).
Fechar a proveta após cada adição de volume e agitar.
Continuar a titulação, gota a gota, agitando após cada adição de titulante até a igualdade da cor das fases orgânica e aquosa (cor azul para as duas fases).
Cálculos:
% matéria ativa = VmL(cloreto benz.) x fcsol. cloreto benz. x Mmassa molar neutra348 x Ncloreto benz. x 10
mmassa inicial da amostra, em g
Repetibilidade
A diferença máxima entre duas determinações não pode exceder 1,5% do valor médio.
Reprodutibilidade
A diferença máxima entre dois resultados de dois laboratórios diferentes não pode exceder 3,0% do valor médio.
OBS.: Separar em um funil de decantação a fase clorofórmica e desprezar a fase aquosa. O clorofórmio será posteriormente destilado e reutilizado em outras análises.
VI-3 Preparo das Soluções Utilizadas nesta Análise
VI-3.1.Preparação da solução de cloreto de benzalcônio(0,004eqg/L)
Pesar 2,92g de cloreto de benzalcônio 50% ou massa correspondente a outra pureza, dissolver em béquer de 200mL e transferir para balão de 1000mL
Padronização.
Pipetar 25mL da solução de cloreto de benzalcônio para proveta de 100mL com tampa.
Adicionar 10mL de água destilada.
Adicionar 15mL de clorofórmio.
Pipetar volumetricamente 10mL de solução de azul de metileno.
Titular com a solução de lauril sulfato de sódio 0,004eqg/L
Fechar a proveta após cada adição de volume, e agitar.
Continuar a titulação gota à gota até o ponto final, quando a fase superior e a inferior estiverem da
mesma cor azul quase não se percebe a existência de duas fases.
Fc = (C1 x V1) / (C2 x V2)
onde C1 = Concentração da solução de lauril.
V1=volume da solução de lauril gasto na titulação.
C2 = Concentração da solução de cloreto de benzalcônio. V2=volume de cloreto adiconado ( 25 mL)
VI-3.2 Preparação da solução de azul de metileno (indicador)
Em um Béquer medir a massa de 0,1g de azul de metileno.
Dissolver em 50mL de água destilada.
Transferir para um balão volumétrico de 100mL e avolumar.
Desta solução estoque, transferir 30mL para um balão volumétrico de 1000mL, com auxílio de uma pipeta.
Adicionar 6,8mL de ácido sulfúrico concentrado e 50g de sulfato de sódio P.A.
Avolumar e homogeneizar a solução.
VI-3.3 Álcool neutro
Adicionar ao álcool em ebulição no banho maria, gotas de fenolftaleína e neutralizar lentamente com uma solução diluída de NaOH (90,1 até 1eqg/L) até o aparecimento de uma coloração rosa.
VI-3.4 Solução de fenolftaleína em meio alcoólico:
Dissolver 1g de fenolftaleína em 60mL de álcool e diluir com água destilada até 1000mL.
VI-3.5 Solução de hidróxido de sódio 1eqg/L
Dissolver 40g de NaOH em água e completar o volume para 1000mL.
VI-3.6 Solução de ácido súlfurico 1eqg/L
Diluir 30mL de H2SO4 conc. em água e levar a 1000mL.
Fórmulas estruturais de algumas substâncias utilizadas nesta análise.
Figura 07- Fórmulas estruturais do azul de metileno e do cloreto de benzalcônio
Reação de titulação
[Ind+](aq) + [An-](aq) ( [Ind+ An- ]org cor azul, solúvel na fase orgânica
[-Ind+ An-] org + [Cat+](aq) (excesso) ( [Cat+ An-]org) + [Ind+](aq) oloração azul na fase aquosa [Cat+]aq
Figura 08 – Equação que representa a reação de titulação
An- = ativo aniônico (ácido dodecilbenzenossulfônico) na fase aquosa
Cat+= ativo catiônico (cloreto de benzalcônio) na fase aquosa
[An-Cat+] = “composto” formado entre dodecil e cloreto de benzalcônio solúvel na fase orgânica.
Ind + = indicador (azul de metileno) na fase aquosa
[An- Ind+] = “composto” formado entre azul de metileno e dodecilbenzenossulfônico solúvel na fase
Orgânica e de cor azul
VI-4 QUESTIONÁRIO
1) Represente a equação da reação de titulação entre cloreto de benzalcônio e dodecilbenzenosulfonato de sódio. Represente as substâncias por fórmulas estruturais.
Qual a função do clorofórmio nesta titulação?
Porque no ponto final da titulação o azul de metileno migra para a fase aquosa?
Existe relação entre viscosidade e % de ativo no detergente?
A viscosidade pode ser modificada em função da temperatura? Justifique.
Qual a característica de uma substância surfactante.
O que é biodegradabilidade de detergente.
VI-5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] BORSATO, D.; MOREIRA, I.; GALÃO, O. Fernandes. Detergentes Naturais e Sintéticos. Editora UEL. Londrina. 1999.
[2] www.reaquil.com.br.
[3] www.oxiteno.com.br
[4] www.clariant.com.br
[5] www.aboissa.com.br
[6] www.deten.com.br
[7] www.anvisa.gov.br
VII- GASOLINA
VII-1. INTRODUÇÃO
É a segunda fração destilada do petróleo. Sua temperatura de destilação está na faixa de 40 a 200°C. Portanto é constituída por hidrocarbonetos de cadeias maiores. Nesta fração encontram-se hidrocarbonetos de C5 a C12.
Os hidrocarbonetos que compõem a gasolina (hidrocarbonetos aromáticos, olefínicos e saturados) são, em geral, mais “leves” do que aqueles que compõem o óleo diesel, pois são formadas por moléculas de cadeias carbônicas menores (normalmente cadeias de 5 a 12 átomos de carbono).
Além dos hidrocarbonetos, a gasolina contém compostos de enxofre, compostos de nitrogênio e compostos metálicos, todos eles em baixas concentrações. Durante o processo de produção, na refinaria, um composto antioxidante é incorporado à gasolina com a finalidade de melhorar a sua estabilidade durante a estocagem, retardando, assim, a sua deterioração.
Produzida a partir do refino do petróleo, a gasolina da REGAP é formulada através da mistura de nafta leve (produto obtido a partir da destilação direta do petróleo) e de nafta craqueada, que é obtida a partir da quebra de moléculas de hidrocarbonetos mais pesados (gasóleos). A proporção desses componentes varia de 50 a 100%, de nafta craqueada, e de 0 a 50% de nafta leve.
Quando produzida em outras refinarias de petróleo, a gasolina pode ter em sua composição outras correntes como nafta reformada, nafta alquilada e nafta isomerizada .
A gasolina atualmente disponibilizada para o consumidor final e que é comercializada nos postos de serviço (postos de gasolina) possui, além dos compostos anteriormente citados, o álcool etílico (etanol) em sua composição. Parte dessa gasolina, pode também conter corantes e aditivos. Em épocas de crise no abastecimento de álcool etílico, quando a produção da indústria alcooleira não é suficiente para atender a demanda de etanol anidro, outros compostos oxigenados como metil-tercbutil-éter (MTBE) e metanol (álcool metílico) poderão, após aprovação do Governo Federal, estar presentes na gasolina disponível aos consumidores.
Tipos de Gasolina
São definidas e especificadas, atualmente, pelo Departamento Nacional de Combustíveis – DNC, dois tipos de gasolina para uso em automóveis e embarcações aquáticas:
Tipo A e tipo C.
Gasolina Automotiva Tipo A:
É a gasolina produzida pelas refinarias de petróleo e entregue diretamente às companhias distribuidoras. Essa gasolina constitui-se, basicamente, de uma mistura de naftas.
Gasolina Automotiva Tipo C:
É a gasolina que se encontra disponível no mercado sendo comercializada nos postos revendedores e utilizada em automóveis, motos, embarcações aquáticas etc. É preparada pelas companhias distribuidoras que adicionam álcool etílico anidro (etanol anidro) à gasolina tipo A. A percentagem desse álcool na gasolina final atende à faixa de 23 a 25% em volume, conforme prevê a legislação atual. As companhias distribuidoras costumam adicionar à gasolina tipo A, além do álcool etílico, produtos (aditivos) que conferem à gasolina características especiais. Nesse caso, a gasolina tipo C passa a ser comercializada como GASOLINA C ADITIVADA, ou simplesmente GASOLINA ADITIVADA. Os aditivos adicionados possuem características detergentes e dispersantes e têm a finalidade de melhorar o desempenho do produto. Testes efetuados com a gasolina aditivada demonstraram que os aditivos contribuem para minimizar a formação de depósitos no carburador e nos bicos injetores, assim como no coletor e hastes das válvulas de admissão. Essa gasolina recebe um corante que lhe confere uma cor distinta daquela apresentada pela gasolina comum.
A gasolina comum e a aditivada possuem o mesmo valor de octanagem. A única diferença entre as duas é a presença, na gasolina aditivada, de um aditivo do tipo “detergente dispersante”. Em geral as gasolinas aditivadas possuem um nome para diferenciá-las mais facilmente das gasolinas comuns. Na Petrobras Distribuidora ela é denominada BR-SUPRA.
Gasolina automotiva premium:
Desde 1997 a Petrobras comercializa a Gasolina A Premium, que se diferencia da gasolina comum por possuir maior octanagem - medida da resistência da gasolina à detonação. A Premium produzida pela Petrobras possui octanagem semelhante à gasolina Premium disponível no mercado americano. Ela é destinada a veículos específicos, que normalmente trazem no Manual do Proprietário a sugestão de consumo deste combustível.
Gasolinas Especiais
As gasolinas especiais são utilizadas, em sua maioria, por montadoras e laboratórios para desenvolvimento de motores, testes de desempenho, de emissões e também como a primeira gasolina a abastecer os veículos que saem da linha de montagem. Estes combustíveis possuem características e propriedades que os diferem dos fornecidos ao mercado consumidor. São comercializados três tipos de gasolinas especiais:
Gasolina de referência para medição de consumo e emissões
Possui especificação determinada pela Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), e se destina à homologação de veículos nos ensaios de emissões.
Gasolinas para testes de desempenho
Feitas sob medida, de acordo com a especificação definida pelo cliente.
Gasolina de 1º enchimento
Produzida com diversas especificações para atender às montadoras. Destina-se ao abastecimento dos veículos quando saem da linha de montagem, permitindo a movimentação dos mesmos nos pátios das fábricas e nas revendas.
Gasolina Podium
A gasolina Petrobras Podium é a gasolina mais avançada do mundo e apropriada para qualquer veículo a gasolina. Algumas de suas características específicas são mais bem observadas quando ela é usada para abastecer veículos de alto desempenho. A Podium é a gasolina com mais alta octanagem entre todas comercializadas atualmente ao redor do mundo. A octanagem é a resistência que a gasolina tem à auto-ignição, o que pode levar à detonação localizada, causando perda de potência e sérios danos ao motor, dependendo de sua intensidade e persistência.
Octana é um dos principais componentes da gasolina. Um combustível com mais octanas (ou maior octanagem) tem melhor poder de combustão e resiste a altas pressões no interior dos cilindros, sem sofrer detonação (queima espontânea da mistura ar-gasolina), conhecida como "batida de pino", que é igual a um barulho metálico, prejudicial ao motor. Os projetistas de motores levam em conta a octanagem do combustível utilizado para determinar a taxa de compressão, curvas de avanço de ignição e tempo de injeção.
A octanagem da gasolina é determinada pelos métodos RON, MON, E IAD. O primeiro avalia a resistência docombustível à detonação, quando o motor trabalha com carga total em baixa rotação. O método MON avalia a resistência da gasolina à detonação com carga total em alta rotação. IAD é a média dos anteriores.
A gasolina Petrobras Podium possibilita um total aproveitamento da potência projetada pelo fabricante do motor, proporcionando a retomada de velocidade em menor tempo e, conseqüentemente, garantindo ultrapassagens mais seguras.
Por sua formulação e pelo pacote especial de aditivos do tipo “detergente dispersante”, a gasolina Petrobras Podium evita a formação de depósitos, assegurando a limpeza de todo o sistema de alimentação de combustível, proporcionando um melhor funcionamento e uma máxima proteção ao motor. Esta gasolina tem baixíssimos teores de benzeno e enxofre na sua composição, propiciando uma redução de até 42% de monóxido de carbono (CO) e, conseqüentemente, ajudando na preservação do meio ambiente. Ela foi elaborada com a mesma tecnologia usada no desenvolvimento da gasolina Petrobras utilizada pela equipe Williams de Fórmula 1.
Gasolinas para Competições Automotivas
Em 1998 a Petrobras firmou um contrato com a equipe Williams de Fórmula 1 para fornecimento de gasolina para seus carros de corrida. Na temporada de 2001, após quatro anos de evolução e melhorias sucessivas, esta parceria obteve a sua primeira vitória, no dia 15 de abril, no circuito de Imola, na Itália. Além de outros fatores, a nova gasolina desenvolvida pela Petrobras - feita em tempo recorde - foi um diferencial importantíssimo.
Combustíveis de Aviação
Atualmente no Brasil, somente a Petrobras produz combustíveis de aviação, que são vendidos às Companhias Distribuidoras para abastecer aeronaves.
Querosene de Aviação (QAV-1)
Produzido para aviões modernos com motores à turbina, este produto atende parâmetros de qualidade que equivalem às mais rígidas especificações internacionais.
Gasolina de Aviação
A Gasolina de Aviação apresenta propriedades, requisitos de desempenho e cuidados diferenciados das demais gasolinas para motores de combustão interna e é destinada a aviões de pequeno porte que possuem motores com ignição por centelha. Por ter em sua composição chumbo tetraetila, a gasolina de aviação não deve ser usada em automóveis equipados com conversores catalíticos. Estes equipamentos - usados nos veículos à gasolina e que visam à redução de emissões de escapamento – são atacados por esse composto a base de chumbo.
VII-2. ANÁLISES
VII-2.1 Características Organolépticas
VII-2.1.1 Aspecto
LIMS (límpido e isento de materiais em suspensão) – VISUAL
É um teste que permite que se tenha uma rápida indicação visual da qualidade e até mesmo identificar uma contaminação do produto. A gasolina deve apresentar-se límpido e isento de materiais em suspensão como poeira, ferrugem, água, etc. Estes quando presentes, podem reduzir a vida útil dos filtros de combustível dos veículos e prejudicar o funcionamento dos motores.
Procedimento
O teste é feito observando-se, contra a luz natural, uma amostra de 0,9L do produto contido em um recipiente de vidro transparente e com capacidade total de 1L (no próprio frasco quando for transparente ou em proveta de 500mL). Agita-se e observa-se a presença de bolhas, depois de alguns segundos. Não sendo observada a presença de água livre ou de materiais sólidos e estando o produto límpido, considera-se que o produto está aprovado neste teste.
OBS.: É comum a formação de bolhas após a agitação, porém se na gasolina tiver água, estas bolhas persistem depois de alguns segundos.
VII-2.1.2 Cor
Indica a tonalidade característica do produto. No caso da gasolina tipo A e tipo C, sem aditivo, a cor pode variar de incolor a amarela. Quando a gasolina é aditivada, ela recebe um corante para diferenciá-la das demais, podendo apresentar qualquer cor, exceto azul (reservada para a gasolina de aviação) e rosa (reservada para a mistura formada por metanol, etanol e gasolina-MEG). A gasolina aditivada comercializada pela PETROBRÁS DISTRIBUIDORA – BR apresenta cor verde. Alterações na cor da gasolina podem ocorrer devido à presença de contaminantes ou devido à oxidação de compostos instáveis nela presentes (olefinas e compostos nitrogenados).
Procedimento
O teste é visual, é feito observando-se o produto contido em um recipiente de vidro transparente ou quando frasco for escuro utilizar proveta e com capacidade total de 500mL.
De incolor a amarelada, isenta de corantes quando não aditivada.
Quando aditivada – é permitido o uso de corantes. Não pode apresentar cor azul ou rosada.
VII-2.2 Características Físicas
VII-2.2.1 Densidade
Faixa de densidade prevista - ( 0,7300 a 0,7600 g/mL)
( Densidade pelo Densímetro
É a relação entre a massa específica da gasolina a 20°C e a massa específica da água a 4°C. A densidade é uma característica da gasolina que pode ser relacionada ao seu potencial energético total, pois, quanto maior ela se apresenta, maior será a massa de combustível que estará sendo injetada no motor, para um mesmo volume considerado. Grandes variações na densidade levam a uma significativa variação na massa de combustível injetada, impossibilitando a obtenção de uma mistura de ar/combustível balanceada.
As gasolinas dos tipos A e C não possuem limites de densidade fixados pela especificação. Apesar disso, o teste é normalmente realizado pelas refinarias para todas as gasolinas liberadas para venda. O valor da densidade é utilizado para converter o volume do produto, medido a uma temperatura ambiente qualquer, para o volume a 20°C, e que é considerado para efeito de faturamento.
Existem aparelhos eletrônicos que, a partir de uma pequena quantidade da amostra, determinam o período de vibração de uma célula cheia com o produto (um tubo de vidro em forma de U) e, a partir daí calculam a sua densidade.
Procedimento
O teste é feito emergindo-se um densímetro de vidro em proveta de 500mL contendo amostra de gasolina. Neste caso o resultado é expresso como densidade à 20/4°C.
Coloque 500mL de gasolina em uma proveta
Coloque, cuidadosamente, o densímetro (com a faixa já específica) dentro da proveta.
Usando o termômetro, meça e anote a temperatura inicial da amostra.
Retire o termômetro e coloque em local seguro.
Faça a leitura do densímetro e anote-a com aproximação de 0,0001 (a quarta casa deve ser considerada). Para essa leitura, tome como referência o ponto no qual a superfície principal do líquido corta a escala do densímetro.
Logo após a leitura do densímetro, introduza o termômetro e anote novamente a temperatura. Se a temperatura lida diferir mais que 0,5°C daquela inicial, repetir todo o procedimento.
Corrija a densidade da temperatura observada para a temperatura de 20/4°C, utilizando as tabela de correção de densidade e volume dos produtos de petróleo, editada pelo CNP/INPM.
A densidade assim determinada é chamada de densidade relativa a 20/4°C e deve ser expressa com quatro casas decimais.
OBS.: A tabela de correção de densidade encontra-se no Laboratório de prestação de serviços LAB. 410) e será fornecida pela professora.
( Densidade pelo balão volumétrico
Medir a massa do balão volumétrico vazio e com tampa.
Medir a massa do balão com a gasolina e com tampa.
Calcular a densidade.
VII-2.2.2 Turbidez
A turbidez é causada por matérias sólidas em suspensão.
Valor padrão de 1 a 2
Procedimento
Se o frasco de vidro for transparente colocá-lo em frente a uma tabela contendo linhas. A 1ª linha é bastante suave a as demais vão aparecendo em negrito e mais espessas. Comparar a visualização das linhas e atribuir o número correspondente para a turbidez. A visualização das linhas se dará pela luz transmitida através da gasolina contida no frasco.
VII-2.3 Características Químicas
VII-2.3.1 Teor de Álcool na Gasolina
É uma indicaçãodo teor de álcool etílico (etanol) presente na gasolina automotiva. A avaliação dessa característica é de grande importância, pois quando adicionado em excesso, ou em teor menor do que o especificado compromete o bom funcionamento dos veículos que, no Brasil, são regulados para consumir uma gasolina com teor de álcool na faixa de 21 a 23%, em volume (outubro de 2006) (é necessário consultar a legislação, pois este valor tem mudado com freqüência). Essa adição de álcool contribui para a elevação da octanagem do combustível e para reduzir a emissão de CO pelo motor.
O consumo de uma gasolina com o teor de álcool etílico inferior ao mínimo especificado poderá levar o motor a apresentar problemas como detonação (batida de pino), formação de depósitos generalizados de fuligem e carbonização das velas de ignição, o que pode causar falhas no funcionamento do motor. Essas ocorrências se devem à insuficiência de ar para a queima completa do combustível, considerando que, com a redução do teor de álcool, menos oxigênio estará disponível para participar da queima da gasolina, desequilibrando a reação de combustão, e consequentemente provocando um aumento do teor de CO e outros poluentes como aldeídos e óxidos de nitrogênio. Por outro lado, o uso da gasolina com o teor de álcool superior ao especificado e para o qual o motor foi regulado, levará o veículo a apresentar perda de potência, devido ao menor poder energético do álcool, acompanhado de um aumento no consumo de combustível.
Procedimento
Em uma proveta de 100mL com tampa coloque exatamente 50mL de gasolina.
.Adicione na proveta exatamente 50mL de uma solução salina 10%, que irá completar o volume exato de 100mL.
Misture a solução com a amostra, fazendo de 5 a 10 inversões sucessivas da proveta. Evite agitação enérgica para não formarem bolhas, e segure firme a tampa de vidro, para evitar qualquer derramamento.
Anote e calcule o aumento do volume da camada inferior, em mililitros.
Calcule o percentual de álcool na gasolina.
VII-2.3.2 Resíduo de Combustão
Em uma cápsula de porcelana, previamente pesada, adicionar 1mL da amostra. Queimar na capela observando a chama e o resíduo. Pesar novamente para verificar a massa do resíduo.
VII-2.3.3 Destilação
A destilação é um dos testes que tem como objetivo avaliar as características de volatilidade da gasolina. O teste é feito tomando-se 100mL da amostra do produto que é colocado em um balão que, a seguir, é submetido a aquecimento para destilação em condições controladas.
Com esse aquecimento, o produto se vaporiza sendo, então condensado e recolhido em uma proveta imersa em um banho de gelo. Após essa operação, as temperaturas anotadas são corrigidas levando-se em conta as perdas que ocorrem por evaporação de pequena parte do produto e a pressão barométrica. Esse teste, além de ser usado no controle da produção da gasolina, pode ser utilizado para identificar a ocorrência de contaminação por derivados mais pesados como o óleo diesel, óleo lubrificante, querosene, etc.
OBS.: A gasolina deve estar no banho com temperatura de 13 a 18°C antes de iniciar a destilação. Nesta destilação deve-se ficar atento ao tempo que se leva para recolher determinado volume bem como na temperatura. A primeira gota do destilado deve sair até 4 minutos.
Após recolher 15mL, deve-se zerar o cromômetro e recolher 5mL a cada 1 min. O resíduo da destilação não poderá ultrapassar 2mL.
Destilação, 10% evaporado (70°c)
É o ponto da curva de destilação da gasolina que indica a temperatura na qual 10% do volume do produto é destilado. O controle deste ponto garante que a gasolina possua uma quantidade mínima de frações leves que se vaporizem e queimem, com facilidade, na temperatura de partida a frio do motor, facilitando o início do funcionamento do veículo. Ao mesmo tempo facilita a partida a frio, uma concentração muito alta de frações leves pode dificultar a partida a quente e prejudicar a dirigibilidade do veículo devido à geração de bolhas na linha de combustível.
Destilação, 50% evaporado (140°c)
É o ponto da curva de destilação da gasolina que indica a temperatura na qual 50% do volume do produto é destilado. O controle dessa característica também visa possibilitar a partida fácil do motor, mas sua principal influência se faz sentir no tempo necessário ao seu aquecimento. Essa característica reflete a concentração de componentes de temperatura de destilação intermediária, que apresentam queima relativamente fácil e propiciam uma quantidade de energia superior àquela fornecida pelas frações mais leves representadas pelos 10% inicialmente evaporados. Assim, é uma fração cujas características contribuem, diretamente, para que o motor entre em regime de operação uniforme.
Destilação, 90% evaporado (200°c)
É o ponto da curva de destilação que indica a temperatura em que 90% do volume do produto é destilado. A limitação dessa temperatura visa minimizar a formação de depósitos na câmara de combustão e nas velas de ignição, o que ocorre quando a temperatura é muito elevada. Quanto mais alta for a temperatura necessária para vaporizar as frações mais pesadas de uma gasolina, maior será a quantidade dela que sobrará na câmara de combustão sem queimar. Essa porção que não queima tende a vazar para o cárter do motor “lavando” o cilindro e contaminando o óleo lubrificante. Essa ocorrência prejudica a lubrificação e acelera o desgaste das camisas devido à remoção da película protetora formada pelo óleo lubrificante. Uma gasolina que exige alta temperatura para evaporação de suas frações finais tem maior contribuição para emissão de poluentes.
Destilação, ponto final de ebulição - pfe (220°c)
O ponto final de ebulição é a mais alta temperatura verificada durante a destilação da gasolina. O PFE pode ou não coincidir com a vaporização total do produto, tendo em vista que a parte final da gasolina pode sofrer decomposição térmica (craqueamento), fazendo com que se formem frações mais leves que reduzem a temperatura na fase final do teste. Não havendo decomposição da fração final da gasolina, o PFE corresponderá à temperatura em que se verifica a destilação de todo o volume da gasolina tomado para o teste. O controle do PFE da gasolina visa minimizar a formação de depósitos na câmara de combustão e nas velas de ignição. De um modo geral, um alto valor para o PFE apresenta influências semelhantes àquelas creditadas para altas temperaturas de destilação de 90% do volume. Valor do PFE fora da especificação pode indicar contaminação por óleo diesel, querosene ou lubrificante.
Resíduo da destilação - 2% volume
É a parte da gasolina que sobra após ter-se alcançado o PFE. A ocorrência de alta percentagem de resíduo pode estar relacionada com a proporção de compostos pesados presentes no produto e com a instabilidade térmica das frações finais, remanescentes após a destilação contínua do combustível. Um alto teor de resíduo, assim como um elevado PFE, indica um alto teor de frações pesadas advindas do processo de produção ou de contaminação da gasolina por produtos mais pesados como, por exemplo, com óleo diesel. O uso da gasolina com alto teor de resíduo contribui para maior formação de depósitos no motor e pode provocar carbonização das velas de ignição, o que leva o motor a funcionar precariamente.
OUTRAS ANÁLISES QUE SÃO DESENVOLVIDAS PELA REGAP
OBS.: Estas Análises não serão desenvolvidas em nossa aula prática.
VII-2.3.4 Percentagem de água e sedimentos
0,05% em volume
A água que aparece na gasolina pode ser proveniente da condensação da umidade nos tanques de armazenagem, da entrada de água da chuva, de ação de sabotagem, de manuseio inadequado, de contaminação acidental ou do próprio processo de produção.
A água, quando presente na gasolina, leva ao desenvolvimento e multiplicação de colônias de microorganismos (bactérias, fungos e leveduras) que se alimentam do diesel gerandoum material com aspecto de lama de cor marrom ou cor escura, a que se denomina de borra e que se constitui de colônias de bactérias e de produto de corrosão dos tanques. Além da borra são gerados ácidos orgânicos, álcoois e ésteres. A presença de água e sedimentos em níveis superiores àqueles pré-fixados, são altamente prejudiciais a qualidade da gasolina e acelera a corrosão do tanque de armazenagem e provoca a saturação prematura dos filtros de combustível. No caso da gasolina Padrão, esse contaminantes podem vir a influenciar nos resultados dos testes de emissões. Ao entrar em contato com a gasolina tipo C a água, mesmo em pequenas quantidades, poderá fazer com que o produto se separe em duas fases: a fase inferior será constituída de álcool hidratado e a fase superior de nafta. Nesse caso, a gasolina estará imprópria para consumo em qualquer tipo de motor ou veículo e deve ser providenciada a sua segregação.
Procedimento
O teste é feito centrifugando-se, em tubo de ensaio, 50mL da amostra misturada com quantidade igual de um solvente (tolueno). No final, lê-se a camada de água e de sedimentos presentes na parte inferior do tubo e a seguir calcula-se a percentagem de água e sedimentos em relação à amostra tomada.
VII-2.3.5 Teor de Enxofre
0,2 % em massa
É um indicativo da concentração desse elemento na gasolina. O enxofre é um elemento indesejável em qualquer combustível devido à ação corrosiva de seus compostos e à formação de gases tóxicos como SO2 e SO3, que ocorre durante a combustão do produto. Na presença de água, o trióxido de enxofre leva à formação de ácido sulfúrico (H2SO4) que é altamente corrosivo para as partes metálicas dos equipamentos, além de ser poluente. Nos veículos dotados de catalisador, quando a carga de material catalítico não é adequada ou quando não está devidamente dimensionada, o enxofre pode levar à formação de ácido sulfídrico (H2S) que é tóxico a apresenta odor desagradável.
Procedimento
O teste é feito queimando-se uma pequena quantidade de amostra (5 a 15g) em uma lamparina especial (Método da lâmpada). A queima acontece com a participação de uma atmosfera artificial composta por 30% de oxigênio e 70% de dióxido de carbono. Os óxidos gerados são absorvidos em uma solução de peróxido de hidrogênio onde são transformados em ácido sulfúrico. Finalmente esse ácido é dosado e, por cálculo, é feita a conversão para teor de enxofre. Outro método, de analisar enxofre consiste em incidir raios X em uma amostra do produto, colocada confinada em uma célula própria. Neste caso os átomos de enxofre absorvem energia de um comprimento de onda específico numa quantidade proporcional à concentração de enxofre presente na gasolina.
VII-2.3.6 Corrosividade ao Cobre
É uma avaliação do caráter corrosivo do produto. Este teste dá uma indicação do potencial de corrosividade da gasolina no que diz respeito a peças de cobre, ligas e outros metais presentes no sistema de combustível dos veículos e nas instalações de armazenamento. O caráter corrosivo da gasolina é normalmente associado à presença de enxofre elementar (S°) e gás sulfídrico (H2S). O teste é feito imergindo uma lâmina de cobre devidamente preparada numa amostra do produto mantida a 50°C, por 3 horas. Decorrido este tempo, a lâmina é retirada, lavada e sua coloração é comparada com lâminas-padrão da ASTM.
VII-2.3.7 Número de Octanos (octanagem)
A qualidade da gasolina é constantemente avaliada levando-se em conta o seu número de octanos ou o seu índice de octanagem. A octanagem de uma gasolina indica sua resistência à detonação, em comparação com uma mistura contendo iso-octano (2,2,4-trimetilpentano) ao qual é creditado um número de octanos igual a 100 heptano (número de octano igual a zero).
A avaliação da octanagem da gasolina é justificada pela necessidade de garantir que o produto atenda às exigências dos motores no tempo de compressão (aumento de pressão e de temperatura) sem entrar em auto-ignição antes do momento programado. Se a gasolina não corresponder a essa exigência, ela se inflamará espontaneamente, criando uma nova frente de chama que se propagará e se chocará com a frente de chama inicialmente gerada pela vela de ignição. Este choque gera um ruído semelhante ao de peças metálicas que se chocam, o que é denominado detonação ou batida de pino. Este fenômeno pode causar sérios danos aos motores como: desgaste, por erosão, do pistão, cabeçote e eletrodo das velas; avaria nos mancais etc. Além disto, o motor terá a sua potência prejudicada enquanto aumenta o consumo de combustível. Isto ocorre porque parte da energia liberada pela gasolina deixa de ser aproveitada para geração de força no motor e se perde como ondas de choque descontroladas.
Para a avaliação da octanagem das gasolinas automotivas, encontram-se disponíveis dois métodos:
Método MON (Motor Octane Number) ou Método MOTOR-ASTM D2700 - 80
Este método avalia a resistência da gasolina à detonação quando ela está sendo queimada em condições de funcionamento mais exigentes e em rotações mais elevadas, como acontece nas subidas de ladeira com marcha reduzida e velocidade alta e nas ultrapassagens. O teste é feito em motores especiais.
Método RON ( Research Octane Number) ) ou Método PESQUISA – ASTM D2699
É um método que avalia a resistência da gasolina à detonação sob condições mais suaves de trabalho e a uma rotação menor do que aquela avaliada pela octanagem MON, como ocorre, quando arranca-se o veículo em um sinal. O teste é feito em motores semelhantes àqueles utilizados para o teste da octanagem MON.
VII-2.3.8 Percentagem de Goma Atual
Representa a quantidade de goma presente na gasolina e que, devido à sua natureza química, não é facilmente evaporável e nem se queima com facilidade. A goma se constitui de moléculas de grandes cadeias carbônicas que tendem a se precipitar, separando do produto. A formação da goma (verniz) ocorre quando os compostos olefínicos presentes na gasolina sofrem reação de oxidação pelo oxigênio do ar ou reagem entre si, ou com outros hidrocarbonetos, na presença de luz ou calor. Normalmente a formação de goma é acompanhada por uma alteração na cor da gasolina que passa do amarelo claro para castanho-alaranjado. Logo após a produção da gasolina, a percentagem de goma nela presente é, relativamente, baixa (em torno de 1mg/100mL na gasolina tipo A). Este teor de goma pode ser aumentado durante a estocagem, período em que a gasolina passa a ter contato com o ar atmosférico e, consequentemente, com o oxigênio nele contido. O uso da gasolina com teor elevado de goma poderá provocar formação de grandes quantidades de depósitos nas hastes das válvulas de admissão e no carburador do veículo onde poderá haver estrangulamento do giclê e trancamento da borboleta do segundo corpo do carburador.
Para inibir a formação de goma e possibilitar que a gasolina chegue aos tanques dos veículos, para consumo, com um teor de goma aceitável e que não venha a causar danos aos motores, a REGAP acrescenta à gasolina, durante a fase de produção um composto oxidante que retarda o início das reações de degradação do produto. Mesmo assim, quando a gasolina é colocada em contato com cobre e suas ligas, muitas vezes presentes em válvulas, conexões e filtros das instalações de armazenamento e postos de revenda, a reação que leva à formação de goma é acelerada, provocando a degradação da qualidade do produto. O álcool etílico, que entra na composição da gasolina tipo C costuma apresentar cobre como contaminante. Caso o teor desse elemento seja elevado poderá catalisar a formação de goma. Devido a isto o teor de cobre no etanol anidro é limitado a, no máximo de 0,07mg/Kg. As Companhias Distribuidoras de gasolina adicionam à mesma um aditivo tipo “detergente – dispersante” que tem a função de limpar e manter limpo todo o sistema por onde passa a gasolina.
Procedimento
O teste de gomaé feito tomando-se 50mL do produto após esse ter sido filtrado em funil de vidro sinterizado, e colocando-o em bécker. O bécker é colocado em banho mantido a uma temperatura de 160 a 165°C. Uma corrente de ar quente é dirigida para o interior do poço do banho, onde o becker foi colocado, à razão de 1000( 150mL/s. Decorridos 30 minutos ele é removido, resfriado por duas horas em dessecador e, a seguir pesado. Continuando, adiciona-se 25mL de heptano ao becker que contém o resíduo a fim de remover aditivos e óleos não voláteis, se presentes. Depois da operação de lavagem, o recipiente com o resíduo remanescente é novamente colocado no banho evaporador para secar por 5 minutos. Após este tempo e resfriado por 2 horas, é feita a pesagem final e calculado o teor de goma atual para cada 100mL de amostra (mg/100mL). A filtração inicial e lavagem com heptano retém possíveis contaminantes por produto não-voláteis (óleo diesel, óleo lubrificante, etc) , aditivos e corantes incorporados à gasolina.
VII-2.3.9 Percentagem de Aromáticos
Expressa o teor de compostos aromáticos (compostos que possuem o anel benzênico, C6H6) presentes na gasolina. Estes compostos conferem à gasolina uma boa resistência à detonação apresentando, isoladamente, um
maior número de octanagem MON e RON do que os demais componentes deste combustível. Entre as substâncias aromáticas presentes na gasolina, encontram-se compostos como o benzeno, tolueno e xileno, que são tóxicos e prejudiciais à saúde e ao meio ambiente. Os aromáticos possuem a tendência de gerar mais fumaça e depósitos de carbono, durante a queima no motor, do que o verificado para os compostos saturados e olefínicos. Também é característica dos aromáticos a sua capacidade de promover o ataque aos componentes de material plástico e de borracha dos veículos: o que exige que estes materiais sejam especialmente especificados para que suportem o contato com a gasolina.
VII-2.3.10 Percentagem de Olefinas
Indica a concentração de hidrocarbonetos com dupla ligação C=C. Altos teores de olefinas são responsáveis pela instabilidade química da gasolina, pois apresenta a tendência de reagir entre si e com outros hidrocarbonetos, na presença de oxigênio, luz ou calor. Essas reações geram polímeros (goma) e alteram a cor do produto. A goma assim formada prejudica a qualidade da gasolina e provocar sérios danos aos motores. Altas concentrações de olefinas contribuem para maior nível de emissão de óxidos de nitrogênio, poluentes indesejáveis, devido aos problemas respiratórios que causam nos seres humanos.
VII-2.3.11 Percentagem de Saturados
Correspondem ao teor de hidrocarbonetos saturados, de cadeia carbônica linear ou cíclica (parafinas e naftênicas), presentes no produto. Esses compostos representam cerca de 40% da gasolina automotiva.
O teste que permite determinar a composição química da gasolina, classificando os compostos como aromáticos, olefínicos e saturados, é feito por cromatografia líquida de coluna aberta, usando-se a técnica de análise por Adsorção de Indicador Fluorescente (FIA) Esse teste usa uma coluna de vidro cheia com sílica gel especial e faz uso de uma mistura de corantes que funcionam como indicadores e que se dissolvem e se movem com a gasolina, quando essa é forçada a atravessar a coluna arrastada pelo álcool isopropílico, sob pressurização com nitrogênio. A movimentação da gasolina na coluna, separa em fases as diferentes substâncias: saturados, compostos aromáticos e compostos olefínicos, o que possibilita a sua quantificação.
A tabela 10 mostra as especificações da gasolina automotiva tipo C, conforme portaria do DNC Nº 43 de 17 de novembro de 1994 e resolução do DNC 01/89.
VII-3 QUESTIONÁRIO
Quais são os constituintes da gasolina. Represente-os pelos nomes e/ou funções e suas respectivas fórmulas estruturais.
Qual análise deve ser feita para garantir a segurança no transporte e na estocagem de uma gasolina. Em que se baseia esta análise?
Qual é a principal fraude de uma gasolina? Como identificar esta fraude.
Explique quimicamente porque o álcool se mistura na gasolina e é extraído da mesma por uma solução salina.
Explicar cada fração destilada da gasolina.
VII-4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] Produtos Petrobrás – Gasolina Automotiva – Setor de desenvolvimento de produtos e mercados
[2] ALVES, Gisele. Processo de Obtenção de Produtos Derivados do Petróleo. Relatório Técnico Final . Belo Horizonte: CEFET-MG, 2002..
[3] OLIVEIRA, Tatiana Carolina. Análise de Produtos Derivados do Petróleo. Relatório Técnico Final. Belo Horizonte: CEFET-MG, 2002.
[4] DUARTE, Tatiana. Análise de Derivados do Petróleo. Relatório Técnico Final. Belo Horizonte: CEFET-MG, 2001
[5] MAGALHÃES, Poliana. Análise de Derivados do Petróleo. Relatório Técnico Final. Belo Horizonte: CEFET-MG, 2001
[6] SANTOS, Miriam Stassun. Apostila Química Orgânica – Análise de alcanos - 3º ano. Belo Horizonte: CEFET-MG. 1999
Tabela 10: Especificações da gasolina automotiva tipo C
Características
Gasolina tabelado
Gasolina *Encontrado
Aspecto
LIMS
LIMS
Cor
Amarela
Amarela
Etanol, %vol.
23 – 25
24 – 25
Densidade, 20/4°C
0,735– 0,765
0,7495
Destilação,10% evaporado°C
65
59,2
Destilação,50% evaporado°C
80
73,4
Destilação,90% evaporado°C
190
167,2
Ponto final de ebulição °C
220
214,2
Resíduo da destilação, %vol.
2
1,05
N° de Octano (MON)
82 a 85 mín.
81,9
N° de Octano (RON)
93 a 98 mín.
93,6
Goma atual, (mg/100mL)
5
1,5
Corrosividade,50°C, 3horas
1
1
Enxofre, %massa
0,04
0,09
Olefinas, %vol.
20
32,7
Saturados, %vol.
40
37,8
Aromáticos, % vol.
40
29,5
* Benzeno, %vol.
0,52
* Tolueno, %vol.
3,60
*Xileno, %vol.
2,57
Carbono, %massa
76,7
Hidrogênio, %massa
13,6
Poder calórico superior, Kcal/Kg
9688
Poder calórico inferior, Kcal/Kg
8997
Chumbo
0,005g/L
Pressão de vapor
54-64 KPa a 37,8º
*Valores médios da gasolina produzida pela REGAP no período de março de 95 a fevereiro de 96.
VIII - ÓLEO DIESEL
VIII-1 INTRODUÇÃO
É a quarta fração do petróleo e destila entre 250°C e 400ºC. O óleo diesel é um combustível derivado do petróleo sendo constituído basicamente por hidrocarboneto. Alguns compostos presentes no diesel, além de apresentar carbono e hidrogênio apresentam também enxofre e nitrogênio. Normalmente o diesel é um combustível mais pesado do que a gasolina e apresenta-se com cadeia carbônica de 6 a 30 átomos de Carbonos, de hidrocarbonetos parafínicos, olefínicos e aromáticos.
Produzido a partir da refinação do petróleo, o óleo diesel é formado através da mistura de diversas correntes como gasóleos, nafta pesada, diesel leve e diesel pesado, provenientes das diversas etapas de processamento do petróleo bruto. As proporções deste componente no óleo diesel são aquelas que permitem enquadrar o produto final dentro das especificações previamente definidas e que são necessários ao desempenho do produto, minimizando o desgaste dos motores e componentes e mantendo a emissão de poluentes, gerados na queima desse combustível, em níveis aceitáveis. As aplicações dos motores diesel são bem conhecidas e variadas: caminhões, ônibus, tratores, centrais elétricas.
TIPOS DE DIESEL
Desde 1994, a Petrobras produz dois tipos de óleo diesel comum:
Diesel metropolitano com menor teor de enxofre, é consumido em regiões que necessitam de um óleo com menor emissão de material particulado e que produza ganho ambiental.
O diesel interior é consumido nas demais regiões do País.
Dentro desses dois tipos existem ainda os seguintes subtipos:
Óleo diesel aditivado
Óleo Diesel Inverno.
Óleo Diesel Aditivado – Extra Diesel
Comercializado pelas distribuidoras, o Extra Diesel se caracteriza por possuirum pacote de aditivos que lhe conferem características diferenciadas. Entre elas está a manutenção do sistema de alimentação de combustível e dos injetores livres de depósitos, devido ao aditivo detergente que é dispersante. Por isto, há maior facilidade na separação da água, proporcionada pelo aditivo emulsificante, não há formação de espuma durante o enchimento dos tanques (devido ao aditivo antiespumante) e os níveis de corrosão nos tanques e linhas de combustível são baixos (devido ao aditivo anticorrosivo).
A utilização continuada do Extra Diesel garante uma pulverização mais eficaz do combustível na câmara de combustão, permitindo uma mistura mais homogênea do combustível com o ar. Assim, melhora-se o rendimento do motor, evita-se o desperdício de óleo diesel e, ainda, há diminuição nas emissões.
Diesel Inverno
O Petrobras Diesel Inverno foi desenvolvido com tecnologia de ponta da Petrobras para alcançar o grau de desempenho necessário nas regiões do País com temperaturas ambientes de até 5ºC. Apropriado para veículos e equipamentos que necessitam operar em áreas onde há a ocorrência de temperaturas abaixo de zero grau Celsius, o Diesel Inverno proporciona partidas rápidas e dispensa o uso de quaisquer outros aditivos ou misturas que comprometam o seu bom funcionamento.
Lançado no inverno de 2004, o Petrobras Diesel Inverno é produzido na Refinaria Alberto Pasqualini (REFAP) e comercializado, inicialmente, no estado do Rio Grande do Sul, entre os meses de maio e setembro. A venda é realizada sob demanda para clientes corporativos e, a partir de 2006, será feita em alguns postos Petrobras certificados pelo Programa de Olho no Combustível.
Óleo Diesel Rodoviário Metropolitano
O Diesel Rodoviário Metropolitano comercializado atualmente possui, desde maio de 2006, um teor de enxofre de no máximo 0,05% (500ppm), visando reduzir ainda mais as emissões de material particulado. No primeiro semestre de 2005 a Petrobras antecipou-se à futura legislação e passou a fornecer o Óleo Diesel D 500 nas regiões metropolitanas dos estados do Rio de Janeiro, São Paulo e Minas Gerais.
Visando o rápido e fácil reconhecimento pelos consumidores, o óleo diesel metropolitano não é corado como acontece com o óleo diesel interior. Ele pode ser comercializado aditivado ou não. Ao ser aditivado ele passa a ter uma denominação específica, como o Extra Diesel, da Petrobras Distribuidora.
Óleo Diesel Rodoviário Interior (S2000)
Esse produto é comercializado nas regiões do país onde não há venda do diesel metropolitano. Para diferenciá-lo deste, o óleo diesel rodoviário interior recebe um corante de cor vermelha. O teor de enxofre desse produto, desde maio de 2006, é de no máximo 0,2% (2000ppm). Da mesma forma que o óleo diesel metropolitano, ele pode ser comercializado pelas distribuidoras aditivado ou não.
Óleo Diesel Marítimo
O óleo diesel marítimo se caracteriza pelo fato de possuir a propriedade denominada ponto de fulgor com o valor mínimo de 600C, enquanto o óleo diesel automotivo (Metropolitano e Interior) tem o valor mínimo de 38ºC para esta mesma propriedade. O óleo diesel marítimo possui teor de enxofre máximo de 1,0% (10000ppm). Seu uso destina-se a embarcações de pequeno e médio porte e aos motores denominados auxiliares, em embarcações de grande porte.
Óleo Diesel Podium
A Petrobrás está lançando o Diesel Podium, o único óleo diesel premium do mercado. O Diesel Podium oferece o melhor desempenho, a maior proteção ao motor e o menor nível de emissão de poluentes do mercado. Desenvolvido especialmente para pickups e veículos utilitários esportivos-SUVs, o diesel podium pode ser usado em todos os tipos de motores diesel que irão também se beneficiar com seu uso. Por enquanto somente nos estados do Rio de Janeiro e São Paulo estão comercializando este diesel.
O diesel podium oferece o maior número de cetano de todos os óleos diesel disponíveis no mercado, o que melhora a performance de seu veículo, reduzindo o tempo de retomada de velocidade. O número de cetano para o diesel podium é de 51, enquanto para os demais é de 42.
O diesel podium apresenta um menor teor de enxofre o que contribui para a redução de emissão de gases poluentes. Foi desenvolvido considerando também, em sua formulação, a adição de biodiesel, combustível renovável e menos agressivo ao meio ambiente. Desta forma atende aos requisitos mais exigentes de quem tem um forte espírito de aventura, aliado à consciência ecológica de preservação do meio ambiente e ao cuidado com a durabilidade de seu veículo. O teor de enxofre do diesel podium é de 200ppm enquanto que para os demais óleos diesel a concentração de enxofre varia de 500 a 2000ppm
O diesel podium possui uma composição diferenciada que mantém limpo todo o sistema de alimentação de combustíveis, devido a menor formação de depósitos nos bicos injetores. Isso significa maior durabilidade para o motor de seu carro, reduzindo a freqüência e os custos de manutenção.
Seu exclusivo pacote de aditivos garante a qualidade requerida pelas novas tecnologias de injeção de óleo diesel e mantém limpo o sistema de injeção, reduzindo substancialmente, os depósitos nos bico injetores.
A avançada tecnologia aplicada na aditivação do diesel podium também reduz a formação de espumas no abastecimento, possibilitando um enchimento completo em menor tempo.
VII-2 ANÁLISES
O óleo diesel é produzido de modo a atender requisitos definidos de qualidade. Tais requisitos visam garantir que o diesel apresente condições de suportar todas as exigências necessárias ao bom funcionamento dos motores inclusive a de manter a emissão de poluentes em níveis compatíveis, conforme prevê a legislação em vigor. As características de qualidade do óleo diesel, inclusive os seus valores limites, são aqueles que constam no quadro de especificação definido pelo DNC. Características previstas na especificação do óleo diesel, bem como seu significado e influência no funcionamento dos motores e no meio ambiente.
VIII-2.1 Características Organolépticas
VIII-2.1.1 Aspecto
LIMS (límpido e isento de material em suspensão)
É um teste que permite que se tenha uma rápida indicação visual da qualidade e até mesmo identificar uma contaminação do produto. O diesel deve apresentar-se límpido e isento de materiais em suspensão como poeira, ferrugem, água, etc. Estes contaminantes, quando presentes, podem reduzir a vida útil dos filtros e prejudicar o funcionamento dos motores.
Procedimento
O teste é feito observando-se, contra a luz natural, uma amostra de 0,9L do produto contido em um recipiente de vidro transparente e com capacidade total de 1L (o próprio frasco se for transparente ou em proveta de 500mL) Agita-se e observa-se a presença de bolhas, depois de alguns segundos.
Não sendo observada a presença de água livre ou de materiais sólidos e estando o produto límpido, considera-se que o produto está aprovado neste teste.
OBS.: É comum a formação de bolhas após a agitação, porém se no óleo tiver água, estas bolhas persistem depois de alguns segundos.
VIII-2.1.2 Cor
Valor máximo. = 3,0 - Método Colorimétrico.
É uma avaliação da cor característica do produto. Alteração na mesma pode ser um indicativo de problemas no processo produtivo, contaminação ou degradação do diesel (o que ocorre quando o diesel é estocado por períodos longos ou quando fica exposto a temperaturas acima do ambiente).
Procedimento
O teste é feito colocando-se uma amostra do óleo em uma cubeta (tubo de teste) e comparando sua cor com as cores dos discos padrões, que apresentam uma faixa de valores de 0,5 a 8,0. Neste ensaio utiliza-se uma fonte de luz padrão componente da aparelhagem de teste.
VIII- 2.2 Características Físico-Químicas
VIII-2.2.1 Densidade a 20/4°C
Faixa de densidade - 0,8200 a 0,8800 g/mL
( Densidade pelo Método do densímetro
É a relação entre a massa específicado diesel a 20°C e a massa específica da água a 4°C.
Os motores são projetados para operar com combustíveis em uma determinada faixa de densidade, tendo em vista que a bomba injetora dosa o volume injetado. Variação na densidade leva a uma significativa variação na massa de combustível injetada impossibilitando a obtenção de uma mistura de ar/combustível injetada balanceada. Assim, valores de densidade acima da faixa de regulagem levam à produção de uma mistura rica de ar/combustível o que aumenta a emissão de poluentes como hidrocarbonetos, monóxido de carbono e material particulado. Valores baixos para a densidade reduzem o desempenho dos motores pela formação de uma mistura pobre, o que leva a uma perda de potência do motor e a um aumento do consumo de combustível.
Procedimento
O teste é feito emergindo-se um densímetro de vidro em proveta de 500mL contendo amostra de óleo. Neste caso o resultado é expresso como densidade à 20/4°C. Existem equipamentos eletrônicos que são mais atuais e que, a partir de uma pequena quantidade da amostra, determinam o período de vibração de uma célula cheia com o produto (um tubo de vidro em forma de U) e a partir daí calculam a sua densidade.
Colete 500mL do óleo na proveta de vidro
Coloque, cuidadosamente, o densímetro dentro da proveta.
Usando o termômetro, meça e anote a temperatura inicial da amostra.
Retire o termômetro e coloque em local seguro.
Faça a leitura do densímetro e anote-a com aproximação de 0,0001 (a quarta casa deve ser considerada). Para essa leitura, tome como referência o ponto no qual a superfície principal do líquido corta a escala do densímetro.
Logo após a leitura do densímetro, introduza o termômetro e anote novamente a temperatura. Se a temperatura lida diferir mais que 0,5°C daquela inicial, repetir todo o procedimento.
Corrija a densidade da temperatura observada para a temperatura de 20/4°C, utilizando as tabelas de correção de densidades e volumes dos produtos de petróleo, editadas pelo CNP/INPM.
A densidade assim determinada é chamada de densidade relativa a 20/4°C e deve ser expressa com quatro casas decimais.
( Densidade pelo Método Balão volumétrico
Medir a massa do balão volumétrico vazio.
Medir a massa do balão agora com o óleo.
Calcular a densidade através da relação massa da amostra/volume da amostra.
VIII-2.2.2 Tubidez
Procedimento
Se o frasco de vidro for transparente coloca-lo em frente a uma tabela contendo linhas. A 1ª linha é bastante suave a as demais vão aparecendo em negrito e mais espessas. Comparar a visualização das linhas e atribuir o número correspondente para a turbidez. A visualização das linhas se dará pela luz transmitida através do diesel contido no frasco.
VIII-2.2.3 Ponto de Fulgor
O ponto de fulgor mínimo é de 38°C
É a menor temperatura na qual o produto gera uma quantidade de vapores que se inflamam momentaneamente (flash), na presença de ar, quando se dá a aplicação de uma chama, em condições controladas. Esta característica do diesel está ligada à sua inflamabilidade e serve como indicativo dos cuidados a serem adotados durante o manuseio, transporte, armazenamento e uso do produto.
O ponto de fulgor varia em função do teor de hidrocarbonetos leves existentes no diesel. Devido a isto, ele limita o ponto inicial de destilação do produto e, conseqüentemente, a sua produção. Por este motivo, esta característica não tem limite especificado para o óleo diesel dos tipos A, B e C. Nesses tipos de diesel, o ensaio do ponto de fulgor é realizado rotineiramente pelas refinarias da Petrobrás.
É importante diferenciar o ponto de fulgor do ponto de combustão (ou ponto de inflamação) que são parâmetros bastante parecidos. No ponto de combustão o óleo é aquecido nas mesmas condições do ponto de fulgor, só que na temperatura superior, assim os gases que se desprendem , se queima continuamente por 5 segundos no mínimo. O ponto de combustão é 22 a 28°C acima do ponto de fulgor.
O aparelho mais utilizado para a realização do teste de ponto de fulgor é o Cleveland de Vaso Aberto ou o de Vaso fechado.
A determinação do ponto de fulgor de um óleo é importante para um melhor controle de qualidade. Se este produto apresenta um ponto de fulgor muito acima ou muito abaixo do esperado, pode ter ocorrido contaminação com outra substância de maior ou menor ponto de fulgor.
Outro aspecto importante é o da segurança do produto em operação. É lógico que não se pode utilizar em determinado equipamento um óleo cujo ponto de fulgor seja inferior à temperatura de operação
Fundamento
O teste consiste em aplicar uma chama padrão em uma amostra do óleo colocada em um vaso fechado e submetido a aquecimento controlado, até que os vapores gerados se inflamem, o que é detectado por um rápido lampejo que se apaga logo após ter ocorrido. Este ensaio é feito usando-se equipamento específico para este fim mantendo-se sob controle fatores como velocidade de aquecimento, temperatura inicial do banho, tamanho da chama piloto, intervalo entre aplicações etc.
Procedimento
Colocar o óleo no recipiente que acompanha o aparelho até o menisco indicado correspondente a medida certa do óleo.
Prender o termômetro na haste ao cento do recipiente.
Ligar o bico de gás para aquecer o óleo. O aquecimento deve ser lentamente.
Aplicar a chama a cada 0,5°C de aquecimento.
O ponto de fulgor será determinado pela temperatura indicada no termômetro no exato momento da “explosão”
VIII-2.2.4 Viscosidade a 40°C
Valores limites: 2,50 a 5,50 cSt (cSt = centistoke)
A viscosidade de um líquido é a medida da sua resistência ao escoamento. Ela é conseqüência do atrito interno gerado pelo deslizamento das moléculas do líquido, umas sobre as outras. A viscosidade varia inversamente com a temperatura, ou seja, quando se aumenta a temperatura de um líquido a sua viscosidade diminui, e vice-versa. Além disso, essa variação não é a mesma para todos os líquidos. Por isso só podemos comparar valores de viscosidades medidas à mesma temperatura. A viscosidade, por ser uma grandeza física, tem que ser mensurada. Para tanto, utilizam-se instrumentos denominados viscosímetros. Existem diversas unidades de medida de viscosidade. A unidade pascal (pascal-segundo = Pa.s.) Outra unidade é o Poise, que é equivalente à força de um dina por centímetro de cisalhamento de um líquido sob uma taxa de um centímetro/segundo. A unidade comum de viscosidade absoluta é o centipoise (0,001 Pa. sec.). Também é bastante comum a unidade cente Stokes (sCt).
Os viscosímetros mais utilizados e conhecidos são: Viscosímetro Saybolt, Viscosímetros cinemáticos, Viscosímetros Brookfield, etc. As viscosidades mais freqüentemente adotadas para óleos são as medidas a 40°C e 100°C sob pressão atmosférica e baixa taxa de cisalhamento.
O método de medição mais utilizado para determinar a viscosidade é o ABNT NBR 10441 (ASTM D-445), que se refere à viscosidade cinemática e consiste na medição do tempo que um fluido leva para escoar por um tubo capilar, sob uma determinada temperatura, entre duas marcas de referência do tubo aferido (fatorado).
A viscosidade cinemática é a resultante do produto entre esse tempo, em segundos, e o fator do tubo. Estes viscosímetros dependem da força da gravidade sobre o fluido para fazê-lo passar por um capilar.
O controle deste parâmetro é de grande importância para óleos diesel. Valores baixos de viscosidade podem levar a desgastar as partes autolubrificadas do sistema de injeção, vazamento na bomba de combustível e danos ao pistão. Valores elevados podem levar a um aumento do trabalho da bomba de combustível, que trabalhará forçada e com maior desgaste, além de proporcionar má atomização do combustível com conseqüente combustão incompleta e aumento da emissão de fumaça.
Procedimento
Ligar o aparelho
Regular o termostato para 40°C.
Estabilizada a temperatura, colocar a amostradentro do tubo viscosímetro, tomando o cuidado com a quantidade, pois um excesso ou falta incidirão na exatidão da análise.
Acoplar o tubo no suporte e colocá-la no aparelho, esperar a temperatura da amostra se igualar com a do meio. O líquido utilizado no meio é o silicone.
Através de uma pêra de sucção elevar o óleo para os balões superiores.
Quando o óleo passar pela marca superior iniciar a cronometragem.
Anotar o tempo gasto para escoar todo o óleo até a marca inferior.
Repetir a medição até que a leitura seja constante.
As figuras abaixo mostram com proceder para colocar a amostra de diesel em um viscosímetro
Figura 09 – Viscosímetro para óleo diesel
Cálculos:
Visc. = C x T
Visc. = viscosidade em centistokes
C = fator do tubo capilar
T = tempo em segundos
A viscosidade assim determinada é conhecida como viscosidade cinemática sendo seu resultado expresso em centésimos de Stokes(cSt).
OBS.: C é uma constante do tubo capilar calculado em função de uma amostra padrão. Cada tubo tem uma faixa de viscosidade. Se a viscosidade achada com o tubo for muito grande ou muito pequena tendo como relação a faixa, deve-se proceder à troca do tubo.
O tubo de fator adequado para na determinação da viscosidade é aquele que confere um tempo ≥ 200 segundos de acordo com a norma ASTM.
Quanto maior for o tempo necessário ao escoamento, mais viscoso é o produto.
Conversão
Uma vez que existem vários métodos para medir a viscosidade torna-se necessária a conversão dos valores obtidos para outras unidades. A conversão é feita mediante uma tabela, a uma mesma temperatura.
VIII-2.2.5 Percentagem de Água e Sedimentos
Valores máximos - 0,05 % em volume
A água que aparece no diesel pode ser proveniente da condensação da umidade nos tanques de armazenagem, da entrada de água da chuva, de ação de sabotagem, de manuseio inadequado, de contaminação acidental ou do próprio processo de produção. A água, quando presente no óleo, leva ao desenvolvimento e multiplicação de colônias de microorganismos (bactérias, fungos e leveduras) que se alimentam do diesel gerando um material com aspecto de lama de cor marrom ou escura, a que denomina-se de borra e que se constitui de colônias de bactérias e de produto de corrosão dos tanques. Além da borra são gerados ácidos orgânicos, álcoois e ésteres. A presença de água e sedimentos em níveis superiores àqueles pré-fixados, é altamente prejudicial ao diesel, pois interferem na sua combustão além de acelerar a saturação dos filtros e provocar danos ao sistema de combustível.
Procedimento
O teste é feito centrifugando-se, em tubo de ensaio, 50mL da amostra misturada com quantidade igual de um solvente (tolueno). No final, lê-se a camada de água e de sedimentos presentes na parte inferior do tubo e a seguir calcula-se a percentagem de água e sedimentos em relação à amostra tomada.
VIII-2.2.6 Teor de Cinzas
Valores máximos – 0,002% em massa
É o teor de resíduos inorgânicos, não combustíveis, apurado após a queima de uma amostra do produto. Esta avaliação visa garantir que os sais ou óxidos metálicos, formados após a combustão do produto e que se apresentam como abrasivos, não venham a causar depósitos numa quantidade que prejudique os pistões, a câmara de combustão, etc.
Procedimento
O ensaio consiste em queimar uma determinada quantidade de amostra, seguida da calcinação do resíduo com sua posterior quantificação.
Medir a massa de um cadinho. Adicionar 2 g de óleo. Queimar em bico de gás até resíduo. Lavar em mufla por 30 minutos a 550°C. Esfriar por 40 minutos em dessecador. Calcular a % de C.
Outras Análises Importantes. (Estas análises serão realizadas pela Petrobrás quando solicitada pela ANP)
VIII-2.2.7 Número de Cetano
Valor mínomo: 40 ( hexadecano = 40 em volume)
O nº de cetano mede a qualidade de ignição de um combustível para máquina diesel e tem influência direta na partida do motor e no seu funcionamento sob carga. Fisicamente, o n° de Cetano se relaciona diretamente com o retardo de ignição do combustível no motor de modo que, quanto menor o nº de cetano maior será o retardo de ignição. Consequentemente, maior será a quantidade de combustível que permanecerá na câmara sem queimar no tempo certo. Isto leva a um mau funcionamento do motor, pois, quando a queima acontecer, gerará uma quantidade de energia superior àquela necessária. Este excesso de energia força o pistão a descer com velocidade superior àquela necessária ao sistema, o que provocará esforços anormais sobre o pistão.
Combustíveis com alto teor de parafinas apresentam alto n° de cetano enquanto produtos ricos em hidrocarbonetos aromáticos apresentam baixo n° de cetano, o que dificulta a partida a frio. Na determinação desta característica, o desempenho do diesel é comparado com o do hexadecano (C16H34), produto parafínico comercialmente conhecido como cetano ( ao qual é atribuído um número de cetano igual a 100) , e a um produto aromático ao qual é atribuído um número de cetano igual a zero ( costuma-se usar o alfa metil naftaleno). A determinação do nº de cetano requer o uso de um motor de teste padrão.
VIII-2.2.8 Teor de Enxofre
É um indicativo da concentração desse elemento no óleo. O enxofre é um elemento indesejável em qualquer combustível devido à ação corrosiva de seus compostos e à formação de gases tóxicos como SO2 e SO3, que ocorre durante a combustão do produto. Na presença de água, o trióxido de enxofre leva à formação de ácido sulfúrico (H2SO4) que é altamente corrosivo para as partes metálicas dos equipamentos, além de ser poluente.
Procedimento
O teste é feito queimando-se uma pequena quantidade de amostra em equipamento específico para este fim. Esta queima transforma o enxofre presente em óxidos que, após serem quantificados, fornecem a concentração de enxofre total no óleo. Estão também disponíveis equipamentos que fazem a análise incidindo raios X em uma amostra do produto, colocada confinada em uma célula própria. Neste caso os átomos de enxofre absorvem energia de um comprimento de onda específico numa quantidade proporcional à concentração de enxofre presente no diesel.
VIII-2.2.9 Ponto de Entupimento de Filtro
É definido como a maior temperatura na qual o combustível quando resfriado sob condições controladas, não escoará ou necessitará de mais de 60 segundos para passagem de 20mL do produto através de um filtro, ou ainda, não retorna complemente para o frasco de teste.
Na prática, o ponto de entupimento representa a temperatura ambiente na qual o diesel começa a causar entupimento de filtros, dificuldade de bombeio e de atomização para queima. Estes problemas são causados pela cristalização das parafinas (compostos presentes no diesel) e pela água, se presente no combustível mesmo em muito pequenas quantidades. O teste é feito em aparelho automático.
VIII-2.2.10 Temperatura da Destilação de 50% do Produto, Recuperado.
É a temperatura na qual 50% do volume do produto serão destilados. Esta análise visa controlar a relação entre o teor de frações leves e pesadas no produto. As características dessa fração do diesel têm influência na facilidade de partida dos motores, pois a ela está relacionada a facilidade de ignição desse combustível. O controle deste ponto da destilação contribui para um bom desempenho do motor quando o mesmo já se encontra em regime normal de funcionamento e nas retomadas de velocidade.
VIII-2.2.11 Temperatura da Destilação de 85% do Produto, Recuperado.
É a temperatura na qual 85% do volume do produto serão destilados. Esta análise visa controlar o teor de frações pesadas no óleo com o objetivo de minimizar a formação de depósitos no motor, as emissões gasosas de hidrocarbonetos não queimados, a emissão de fumaça preta e de óxidos de nitrogênio.
VIII-2.2.12 Corrosividade ao Cobre
É uma avaliação do carátercorrosivo do produto. Este teste dá uma indicação do potencial de corrosividade do diesel no que diz respeito a peças de cobre, ligas e outros metais presentes no sistema de combustível dos veículos e nas instalações de armazenamento. O caráter corrosivo do diesel é normalmente associado a presença de enxofre elementar (S°) e gás sulfídrico (H2S). O teste é feito imergindo uma lâmina de cobre devidamente preparada numa amostra do produto mantida a 50°C, por 3 horas. Decorrido este tempo, a lâmina é retirada, lavada e sua coloração é comparada com lâminas-padrão da ASTM.
VIII-2.2.13 Percentagem de Resíduo de Carbono
É o teor do resíduo obtido após a evaporação das frações voláteis do produto, submetido ao aquecimento sob condições controladas. Considerando-se o produto sem aditivos, a percentagem de resíduo de carbono correlaciona-se com a quantidade de depósitos que podem ser deixados pelo diesel na câmara de combustão. Valores altos de resíduo de carbono podem levar à formação de uma quantidade excessiva de resíduo na câmara de combustão, além de promover maior emissão de fumaça pela descarga e maior contaminação do óleo lubrificante por fuligem.
O teste consiste em aquecer uma amostra (tomada dos 10% finais da destilação), colocando-a em bulbo de vidro, a 550°C, por um tempo pré-determinado. O resíduo remanescente é calculado como fração percentual da amostra original.
A partir de 01/07/99 fica vetada a comercialização e a utilização na região de BH. os óleos combustíveis com teores de enxofre acima de 1,0% em massa.
A Tabela 11 mostra a especificação do óleo diesel metropolitano - Conforme portaria do DNC Nº 9 de 23 de março de 1996 e resolução do DNC 001/96
VIII-3 QUESTIONÁRIO
Quais são os constituintes do óleo diesel. Represente-os pelos nomes e/ou funções e suas respectivas
fórmulas estruturais.
Qual análise deve ser feita para garantir a segurança no transporte e na estocagem diesel.. Em que se baseia esta análise?
Que informação mostra a análise de viscosidade.
Tabela 11: Especificações do diesel metropolitano
Características
Diesel (B) interiorano
Diesel metropolitano
Aspecto
LIMS
LIMS
Cor
vermelha
3*
Densidade, 20/4°C g/mL
0,820– 0,880
0,820 – 0,865
Destilação,50% recuperado°C
245 a 310
245 a 310
Destilação,85% recupérado°C
370
360
Ponto de fulgor, mínimo °C
38
38
Viscosidade a 40°C, cSt
2,00 a 5,00
2,00 a 5,00
Ponto de entupimento de filtro a frio, °C
-2
Resíduo de Carbono Ramsbottom, nos 19% finais da destilação, % massa
0,25
0,25
Cinzas, % massa
0.010
0,010
Corrosividade ao cobre, 3 horas a 50°C
1
1
Enxofre, %massa mg/Kg
500
2000
N° de cetano
42
42
Ìndece de cetano calculado
45
48
Água e sedimentos, % vol.
0,05
0,05
Carbono, %massa
86,32
Hidrogênio, %massa
13,38
Xileno, mg/L
822,00
Benzeno, mg/L
45,21
Tolueno, mg/L
102,43
Poder calórico superior, Kcal/Kg
10.834,00
Poder calórico inferior, Kcal/Kg
10.156,00
Teor de biodiesel %v/v
2
2
Lubricidade micron
400
* quando não tiver corante
VIII-4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] Produtos Petrobrás – Óleo Diesel Setor de desenvolvimento de produtos e mercados
[2] ALVES, Gisele. Processo de Obtenção de Produtos Derivados do Petróleo. Relatório Técnico Final. Belo Horizonte: CEFET-MG, 2002..
[3] OLIVEIRA, Tatiana Carolina. Análise de Produtos Derivados do Petróleo. Relatório Técnico Final. Belo Horizonte: CEFET-MG, 2002.
[4] DUARTE, Tatiana. Análise de Derivados do Petróleo. Relatório Técnico Final. Belo Horizonte: CEFET-MG, 2001
[5] MAGALHÃES, Poliana. Análise de Derivados do Petróleo. Relatório Técnico Final. Belo Horizonte: CEFET-MG, 2001
[6] SANTOS, Miriam Stassun. Apostila Química Orgânica – Análise de alcanos - 3º ano. Belo Horizonte: CEFET-MG. 1999
[7] www.petrobras.com.br
[8] www.anp.gov.br
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� Vaitsman, Delmo S. e Bittencourt, Olymar A. Ensaios Químicos Qualitativos.1ª ed., Rio de Janeiro: Interciência, 1995.
2 3 4 5 6 7 Bernardes, Luiz e Stassun, Míriam. Apostila de Química Orgânica Aplicada I, Belo Horizonte: CEFET-MG, 2004.
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5 6 7 Bernardes, Luiz e Stassun, Míriam. Apostila de Química Orgânica Aplicada I, Belo Horizonte: CEFET-MG, 2004
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5 6 7 Bernardes, Luiz e Stassun, Míriam. Apostila de Química Orgânica Aplicada I, Belo Horizonte: CEFET-MG, 2004
� Vaitsman, Delmo S. e Bittencourt, Olymar A. Ensaios Químicos Qualitativos.1ª ed., Rio de Janeiro: Interciência, 1995.
� 3 4 5 6 Bernardes, Luiz e Stassun, Míriam. Apostila de Química Orgânica Aplicada I, Belo Horizonte: CEFET-MG, 2004.
� Bernardes, Luiz e Stassun, Míriam. Apostila de Química Orgânica Aplicada I, Belo Horizonte: CEFET-MG, 2004.
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Elaboração: Profas Ana Maria de Resende Machado e Míriam Stassun dos Santos
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