parte da apostila de densidade

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PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS
Com o conhecimento sobre as formas de medida e de conversão de unidades de variáveis como temperatura e pressão, pode-se agora canalizar nossas atenções para as propriedades físico-químicas dos alimentos, visto que estes serão afetados por alterações nas variáveis citadas.
Os principais macroconstituintes dos alimentos são: água, carboidratos, proteína e lipídeos e, portanto, estas serão as principais substâncias puras a serem abordadas.
Cada uma destas substâncias possui propriedades características e a propriedade físico-química do alimento será dependente da sua composição, ou seja, em virtude da influência de cada uma das substancias no produto.
Entende-se por propriedades físico-químicas, aquelas propriedades mensuráveis que descrevam uma característica quantitativa da matéria. Dentre as propriedades físico-químicas que iremos abordar neste capitulo estão: densidade, viscosidade, tensão superficial, pressão de vapor.
Densidade
Toda substância possui uma propriedade física chamada de densidade.
A necessidade do conhecimento da densidade do alimento está vinculada, por exemplo, a detecção da sanidade e da qualidade da matéria prima ou mesmo do produto final, além de ser relevante para projetar e avaliar equipamentos de processamento como evaporadores, bombas, filtros e misturadores (Alvarado & Romero, 1989).
Densidade absoluta ou massa específica de um fluido é definida (equação 25) como a massa dividida por seu volume e tem unidade no SI de kg/m3.Outras unidades usuais são g/mL, lb/ft3
 (25)
Onde:
ρ: densidade da amostra (kg/m3)
m: massa da amostra (kg)
V: volume da amostra (m3)
Por se tratar de uma relação massa x volume, de modo geral, sólidos possuem densidade maior que líquidos, que por sua vez, maiores que de gases.
A tabela 7 exemplifica esta afirmação. A mesma tabela permite uma observação interessante sobre a água e o gelo: a água e o gelo, ambos a 0oC possuem densidade de 1000 e 916 kg/m3, respectivamente, o que contraria a afirmação da frase anterior. A justificativa para tal fato se deve ao arranjo organizacional molecular da água liquida e da água gelo, que pode ser visualizada na figura 22, demonstrando um maior espaço de vazios no gelo que na água liquida e consequentemente, menor densidade. A água é uma exceção e sofre uma diminuição na densidade quando submetida a temperaturas inferiores a 4oC. O padrão utilizado é a água destilada a 4°C, cuja densidade absoluta pode ser considerada como 1g/cm3. 
Tabela 7- Densidades de diversos materiais.
	Material
	Densidade (kg/m3)
	Densidade Bulk (kg/m3)
	Temperatura (oC)
	Alumínio
	2640
	-
	0
	Cobre
	8900
	–
	0
	Aço inox
	7950
	–
	20
	Concreto
	2000
	–
	20
	Uvas
	1067
	368
	–
	Tomates
	–
	672
	–
	Limão/laranja
	–
	768
	–
	Fruta fresca
	865 –1067
	––
	––
	Fruta congelada
	625–801
	–
	–
	Peixe fresco
	967
	–
	–
	Peixe congelado
	1056
	–
	–
	Água (0ºC)
	1000
	–
	0
	Gelo (0ºC)
	916
	–
	0
	Gelo (-10ºC)
	933
	–
	10
	Gelo (-20ºC)
	948
	–
	20
	Gordura
	900-950
	–
	20
	Sal
	2160
	960
	–
	Açúcar (granulado)
	1590
	800
	–
	Açúcar (pó)
	–
	480
	–
	Aveia
	1350–1378
	358–511
	-
	Arroz
	1358–1386
	561–591
	-
	Dióxido de Carbono
	1,98
	–
	0
	Dióxido de Carbono
	1,46
	–
	100
	Nitrogênio
	1,29
	–
	0
	Ar
	1,94
	–
	100
Adapted from data of Earle (1983), Lewis (1990), Milson and Kirk (1980), Peleg (1983) and Mohsenin (1970).
Figura 22 – Conformação estrutural da água liquida e solida (http://www.picstopin.com/713/-el-agua-l%C3%ADquida-y-en-hielo-estructura-ordenada-del-s%C3%B3lida/http:%7C%7Cwww*quimitube*com%7Cwp-content%7Cuploads%7C2012%7C11%7Cenlaces-de-hidrogeno-en-agua-liquida-y-solida-hielo*png/)
Ainda na tabela 7 vemos duas colunas referentes a densidade: densidade e densidade bulk. 
Medida da densidade de liquidos é de certa forma simples, no entanto, a densidade de sólidos não é tão facil. Rahman (2005) definiu diferentes formas de densidades, dependendo da aplicabilidade da mesma.
Quando se trata de alimentos é possível tratar de três tipos de densidade:
Densidade real ou verdadeira - é a razão entre a massa e o volume real do produto (Singh & Heldman, 2009). Usualmente os alimentos apresentam densidades reais da ordem de 1400 a 1600 kg/m3, exceto aqueles com alto teor de gordura (densidades menores) e sal (densidades maiores) (Peleg, 1993)
Densidade aparente – é a densidade não levando em conta a porosidade do material, ou seja, representa a massa da amostra por unidade de volume aparente da amostra, incluindo o volume interno de poros (N.N.Mohsenin, 1978). Este parâmetro é vital no projeto, modelagem e otimização de processos da indústria alimentícia, pois tem efeito direto nas propriedades físicas do alimento.
Densidade do leito ou bulk – é a densidade do material quando o mesmo se encontra em um leito (silo, armazenado) ou de alguma forma empacotada. Esta densidade depende da geometria, do tamanho e das propriedades superficiais individuais de cada partícula (Lewis, 1987), mas sempre será menor que a densidade da particula, uma vez que considera o volume vazio.
Duas expressões de densidade bulk são utilizadas:
A densidade bulk solta: medida colocando os sólidos em container de volume conhecido sem nenhuma vibração.
Densidade bulk empacotada: medida após vibração ou empacotamento dos sólidos do container.
A densidade bulk de um material depende da densidade do sólido e da geometria, conforme exemplos na tabela 8. A equação (38) mostra a maneira de calcular a densidade bulk:
 (26)
O valor desses diferentes tipos de densidade dependerá de como os espaços entre os poros serão considerados (Singh & Heldman, 2009). A tabela 8, extraída do livro Introdução a Engenharia de Alimentos (Singh & Heldman, 2009) demonstra valores de densidade bulk de diversos materiais.
Tabela 8 – Densidade bulk de alimentos sólidos (Fonte: Singh & Heldman, 2009)
	Material
	Densidade bulk (kg/m3)
	Feijão e soja inteiros
	800
	Café –grãos verdes
	673
	Café moído
	400
	Café – grãos torrado
	368
	Coco ralado
	320-352
	Espiga de milho
	448
	Grãos de milho
	720
	Leite em pó integral
	320
	Semente de mostarda
	720
	Amendoim descascado
	480-720
	Ervilhas desidratadas
	800
	Arroz descascado
	320
	Arroz limpo
	770
	Açúcar 
	800
	Farinha 
	770
A densidade aparente pode ser mensurada por diversos métodos, entre eles:
método da dimensão geométrica
A densidade aparente de um sistema com geometria regular pode ser determinada pelo volume calculado através das dimensões características e a sua massa.
Ainda são escassas informações sobre densidade de alimentos congelados. A tecnologia consiste em encontrar a massa da amostra congelada e conhecer o seu volume
densidade por deslocamento
Outra maneira de se expressar a densidade aparente é a razão entre a massa total (sem moagem) e o seu volume, excluindo os espaços intergranulares. Métodos de complementação de líquidos (tolueno, óleo de soja, água).
Passos:
Pesar o balão volumétrico de volume conhecido (P1).
Colocar o líquido até a marca de 10 ml; e pesar o conjunto (P2):
Ml = P2 - P1			Massa do líquido:(Ml)
e a massa específica do líquido (ρl) será de: 
ρl = Ml/10 mL (Volume);
Para saber a massa do produto sólido (Mp), coloque o produto no balão vazio e pesar (P3), onde: Mp=P3 - P1;
Acrescentar o líquido até a marca (10 mL) e pesar (P4), onde a massa do líquido (Ml) será de 
M1 = P4 - P3 
E o volume do líquido (Vl) será de: Vl = Ml/ρl 
E o volume do grão (Vg): Vg = V(10 mL) – Vl
A massa específica do grão (pg): pg = Mp/Vg.
Apesar dos valores constantes de densidade apresentados nas tabelas até o momento, a densidade de qualquer substancia não é constante,variando em função da temperatura e da pressão. Com o aumento da temperatura, a pressão constante, o volume tende a aumentar (dilatação), consequentemente, tende a diminuir a densidade. Já o aumento da pressão, provoca, a temperatura constante, uma diminuição no volume, aumento de densidade como pode ser observado na figura 23.
Figura 23- Gráfico da densidade da água pela temperatura a uma pressão atmosférica.(referencia)
As densidades da água e do gelo foram propostas por Choi e Okos, 1986, pelas equações (26 e 27):
ρ=997,18+3,1439 × 10−3.T – 3,7574 × 10−3.T2 (27)
ρ=916,98 – 1,3071 × 10−1.T2 (28) 
Onde
ρ: densidade da água (kg/m3)
T: temperatura (oC)
A equação (26) é valida na faixa de 0oC a 40oC.
A variação da densidade em função da temperatura é um efeito comum e observado também nos constituintes dos alimentos. Choi & Okos, 1986, revisaram as densidades dos principais constituintes e em função da temperatura, podendo visualizar a equações na tabela 9. 
Tabela 9 – Relação da densidade em função da temperatura (faixa de operação de 40oC a 150oC)
	Composição do alimento
	Equação para cálculo densidade (kg/m3) ( T em oC)
	Proteína
	1239,9 – 0,51840. T
	Gordura
	925,59-0,41757.T
	Carboidrato
	1599,1-0,31046. T
	Fibras
	1311,5-0,36589.T
	Cinzas
	2423,8-0,28063.T
Fonte: Choi, Y. and Okos, M.R. (1986) apud Fricke & Becker (2001)
É possível observar pelas equações da tabela 9, que a densidade diminui com o aumento da temperatura. Uma outra análise interessante, apresentada na tabela 10, é de que utilizando as equações apresentadas na tabela 9 a uma mesma temperatura, por exemplo a 25oC, é possível observar alimentos com maior teor lipídico tendem a ter uma densidade mais baixa, e que proteínas e fibras acabam que influenciando quase que igualitariamente no resultado da densidade e o conteúdo de matéria inorgânica (cinzas) no alimento implicará em elevação da densidade.
	Tabela 10 –Densidade dos constituintes a 25oC.
	Composição do alimento
	Equação para cálculo densidade (kg/m3)
	Proteína
	1226,94
	Gordura
	915,15
	Carboidrato
	1591,34
	Fibras
	1302,35
	Cinzas
	2416,78
A densidade do leite integral e desnatado em função da temperatura podem ser escritas pelas equações (28) e (29) respectivamente. (Short,1955):
 ρ= 1035,0+0,358.T +0,0049.T2+0,00010.T3 (29)
ρ = 1036,6+0,146.T +0,0023.T2+0,00016.T3 (30)
A água salgada apresenta uma densidade maior do que água doce, devido ao acréscimo do sal em água. Uma vez que a densidade do sal (2,165 g/cm3)- referencia, a 4oC, é maior que a da água destilada (1,0 g/cm3) , a densidade será a media ponderada dos componentes envolvidos.
Exercício de Fixação 1: Calcule a densidade da proteína, da gordura, do carboidrato e das fibras a 4oC e a 25oC.
Exercício de Fixação 2: Qual a densidade do mar morto, se o mesmo possui 30% de NaCl (v/v) em água?
A tabela 11 apresenta a densidade de uma solução de sacarose em diversas concentrações e temperaturas. É possível observar o aumento da densidade com o aumento da concentração (dados em colunas), uma vez que a densidade da sacarose pura é maior do que o da água. No entanto, em uma mesma concentração, por exemplo 10% em peso, a densidade vai diminuindo com o aumento da temperatura (dados em linha), sendo de 1,04016 g/cm3 a 10oC e 1,00881 g/cm3 a 90oC.
Tabela 11– Tabela de densidade de solução de sacarose. (densidade em g/cm3)
Fonte: 
Genericamente, os valores de densidades de soluções podem ser calculadas pela equação 30:
 (31)
Onde:
ρi= densidade da substancia i pura;
Vi= volume da substancia i pura;
V= volume total da solução;
xi= fração volumétrica ou fração mássica;
Esta equação é valida para qualquer solução de n componentes (considerando-a ideal*). *Solução ideal: solução na qual as substâncias envolvidas são semelhantes. Ex: benzeno e tolueno.
A partir da composição centesimal de um alimento, em posse destas equações de densidade para cada um dos constituintes é possível calcular a densidade do alimento através da equação (30).
	Densidade de líquidos
Medidas experimentais da densidade para líquidos ou soluções pode ser realizada em densímetros como os hidrômetros, balança hidrostática, balança de Mohr dentre outros. Os métodos mais utilizados são o do tipo hidrométrico e picnométrico (VALENTAS et al., 1997). 
Os hidrômetros são aparelhos que permitem a medida direta da densidade de certos líquidos, conforme figura 24, muito usados na medida da densidade do leite, para determinar sua pureza de um alimento ou mesmo o grau de açúcar de uma solução, seu principio de funcionamento de um hidrômetro é baseado no princípio de Archimedes e por esta razão é também conhecido como método da força de empuxo.
Figura 24– Modelo de um densímetro tipo hidrômetro
A metodologia de funcionamento em um mosto a 15oC por exemplo: mede-se o nível de flutuação na correspondente escala graduada do instrumento. O densímetro afundará mais na mistura se esta for menos densa. Quanto maior o teor alcoólico (mistura água + álcool) menor é a densidade. Isto se deve pelo fato da densidade da água e do etanol serem ρagua = 1g/cm3 (4oC) e ρetanol= 0,79 g/cm3 (4oC) respectivamente.
É importante explicitar que o densímetro não pode ser utilizado para mensurar concentração de forma genérica e sim densidade e assim como a adição de álcool em água diminui a densidade da solução, a adição de açucares aumenta a densidade.
Para se mensurar o teor alcoólico de uma bebida açucarada (que é na verdade uma mistura) com um alcoômetro que foi construído para se medir a densidade de uma mistura de álcool e água, ter-se-á uma leitura inteiramente falsa, por estar altamente influenciada pelo teor de açúcar da mistura, podendo até mesmo ocorrer erro de interpretação tão absurdos de classificar um licor com 0% de álcool (que na verdade chegam a apresentar 30%).
Os densímetros apresentam escala em massa específica e variam de acordo com o tipo de álcool analisado:
(a) álcool anidro com escala de 0,7500 a 0,8500 g/ml e;
(b) álcool hidratado com escala 0,8000 a 0,8500 g/ml.
Vale ressaltar que as especificações estabelecidas para esses tipos de álcool expressam tais resultados em kg/m3, logo os valores lidos no densímetro devem ser multiplicados por 1000 para converter o resultado nessa unidade. Uma vez que os valores da massa especifica devem ser referenciados a 20oC, se faz necessário determinar a temperatura da medida devido a influência da temperatura já discutida.
É importante reafirmar que densímetros não medem a concentração da solução e sim a densidade. Existem densímetros especiais destinados a determinar a concentração ou o teor alcoólico, alcoômetros, sendo padronizados para este único tipo de amostra. Aferidos de modo a fornecerem, por leitura direta, a percentagem de álcool de uma solução de água e álcool, são empregados na indústria de bebidas e no controle de qualidade do álcool combustível.
A analise da densidade via picnômetros: pequeno frasco de vidro com precisão volumétrica, para que o volume do fluido que contenha seja invariável. Possui abertura com tampa esmerilhada perfurada na forma de um fino tubo longitudinal. Muito utilizado para medir a densidade relativa (em relação á água) de um líquido.
Densidade relativa ou gravidade especifica é obtida pelo quociente entre a massa específica desse material e a massa específica de um padrão (um número adimensional, que pode ser encontrado dividindo a massa (densidade) de um líquido pela massa (densidade) da água pura na mesma temperatura), desde que no mesmo volume
 (32)
Onde
de: densidade específica (adimensional)
mliquido: massa daamostra a temperatura T
magua pura: massa da amostra padrão – água a 4oC,
Usando o picnômetro para se medir densidade de líquidos, faz-se a tara do picnometro e pesa-se o picnometro com agua e com a substancia em analise. Por exemplo, sendo:
m1: a massa do picnômetro vazio,
m2 :a massa do picnômetro cheio com o líquido cuja densidade relativa se deseja determinar
m3: a massa do picnômetro cheio de água pura (na prática, água destilada).
A densidade relativa do líquido é obtida a partir da equação (31) pode ser reescrita (32):
 (33)
Figura 25 – Picnometro com termometro (Synth) (fonte: http://www.lojasynth.com/loja/produto-243435-2459-picnometro_com_termometro__diversos)
Apesar de ser fundamentado para analise da densidade de líquidos, inúmeros produtos agrícolas e alimentícios tais como trigo, milho, cevada, arroz (KARIMI, 2009), amido e creme de leite (MOURA et al., 2001; CANSEE et al., 2008) foram determinados por esta técnica envolvendo deslocamento de diferentes líquidos em picnômetro, como por exemplo, tolueno e água. O método parece não ser recomendado para produtos que apresentem altas concentrações de sólidos solúveis (QUEIROZ, 2001). –dissertação da gabrielli http://www.posalim.ufpr.br/Pesquisa/pdf/dissertaGabrieli.pdf
O picnômetro pode ser utilizado para medir a densidade de sólidos, consisti num vaso de vidro graduado, capaz de medir com grande precisão o volume do líquido nele colocado. Um de seus modelos consta de um vaso de vidro com rolha oca, atravessada por funil especial. Em primeiro lugar, obtém-se separadamente o peso M do corpo sólido cuja densidade se quer medir e o do picnômetro cheio de água até seu nível de referência. Feito isso, coloca-se o corpo, reduzido a pó, dentro do picnômetro, deixando-se vazar a água até o nível de referência. Ao se pesar de novo o conjunto, verifica-se ser necessário colocar pesos para que o equilíbrio se restabeleça. A densidade será igual ao quociente da divisão do peso M do corpo pelo peso M' da água deslocada (o qual corresponde aos pesos adicionados).
Nesse tubo existe um traço para referência. Enche-se o aparelho com o líquido cuja densidade se quer medir até o traço de referência e pesa-se o conjunto. Faz-se o mesmo com água destilada e verifica-se ser necessário colocar pesos para que o equilíbrio se restabeleça. Para obter-se a densidade, basta dividir os dois pesos determinados.
Figura 26– Picnômetro para densidade de sólidos
UTILIZAÇÃO DO PICNÔMETRO
1 - Utilize um picnômetro de 25 ou 50 ml para determinar a densidade de cada líquido (solução de sacarose e shampoo) nas respectivas temperaturas em que foram feitas as determinações das viscosidades.
2 - Pese o picnômetro vazio. Depois de pesado, encha o picnômetro com o líquido-problema e pese-o novamente. Através da fórmula (d = m / v) você obtêm o valor da densidade do líquido naquela temperatura. (Não esqueça de descontar a massa do picnômetro vazio).
Embora detalhes deste procedimento possam ser obtidos na literatura (RAHMAN, 1995; VALENTAS et al., 1997), convém mencionar que as maiores incertezas decorrentes de sua aplicação são:
A troca de material sólido, líquido e gasoso entre a amostra e o líquido;
A flotação parcial da amostra. De qualquer forma, o método mais utilizado para determinação desta propriedade física é o de deslocamento de fluido. 
Existem ainda densímetros digitais (densimetro Anton Parr), conforme figura 26, que obedecem ao mesmo processo do densímetro comum. Nestes densímetros pode ser feito um controle mais acurado da temperatura da amostra, além de proporcionar um valor de densidade mais preciso e uma medida relativamente rápida com um volume menor de amostra (cerca de 1 mL). Sua maior desvantagem parece ser o preço (muito alto em relação ao densímetro comum, de leitura direta).
 
Figura 27– Densímetro digital portátil e de bancada. Fonte: (Parr, 2012)
Existem diversas unidades diferentes que se relacionam com o conceito de densidade.
Um exemplo é a escala graus Baumé (oBe), utilizada em mosto para calcular-se a proporção de açúcar. Mais fácil ainda é utilizar um mostímetro ou pesa-mostos, o qual, na realidade, é um densímetro que possui uma escala graduada em que se indica exatamente a percentagem de açúcares que há no mosto.
Assim como a escala de Baumé (oBe), existem outras unidades relativas utilizadas na indústria, como escala API (oAPI), oBRIX, oGL, INPM serão melhor comentadas a seguir.
Escalas de hidrômetros
A tabela 12 apresenta diversas escalas arbitrárias utilizadas em diferentes aplicações industriais.
Tabela 12- Escalas de hidrômetros
	Tipo de escala
	Definição
	Tipo de aplicação
	Brix
	% em peso de sacarose (carboidratos) na água
	Cerveja, fermentações.
	Cloreto de cálcio
	% em peso de CaCl2 em água
	Fluido de sistemas frigoríficos
	Lactômetro
	
	Indústria do leite
	Salímetro
	% da saturação de cloreto de sódio em água (100% =26,4% em massa de CaCl2 a 60F)
	Soluções salinas, indústria de alimentos.
	Gay Lussac
(Tralles) 
	% volumétrica de álcool
	Indústria alcooleira.
	INPM
	% em massa de álcool
	Idem (Brasil).
LEMBRE QUE É UMA ESCALA DE DENSIDADE E NÃO DE CONCENTRACAO
oBe (grau Baumé)
Escala criada por Antoine Baumé (1728 – 1804). A escala com seu nome, Baumé, é utilizada em hidrômetro que se utiliza de água pura e soluções de cloreto de sódio como pontos da escala.
A relação entre oBe e a densidade da solução pode ser feita através das equações (33) e (34), onde a equação (33) é utiliza para soluções mais densas que a água, e a (34), menos densas:
 (34)
 (35)
Sua aplicações são no processo de tratamento de caldo de cana (densidade superior ao da água) e para soluções voláteis (densidade inferior ao da água)
Na tabela 13, extraída da Sucrana, 2009, é possível visualizar a relação existente entre a % de CaO (óxido de cálcio) na solução, a densidade da solução e a concentração da solução com a escala Baumé.
Tabela 13 – Massa especifica e concentração do leite de cal. Fonte: (Sucrana, 2009)
	Graus Baumé 
	Densidade
	gramas de CaO/litro de leite de cal
	% CaO ( em peso )
	1
	1,007
	7,5
	16,5
	2
	1,014
	26
	36
	3
	1,022
	46
	56
	4
	1,029
	65
	75
	5
	1,037
	84
	94
	6
	1,045
	104
	115
	7
	1,052
	126
	137
	8
	1,060
	148
	159
	9
	1,067
	170
	181
	10
	1,075
	193
	206
	11
	1,083
	0,75
	1,65
	12
	1,091
	2,55
	3,50
	13
	1,100
	4,43
	5,36
	14
	1,108
	6,18
	7,08
	15
	1,116
	7,87
	8,74
	16
	1,125
	10,54
	11,45
	17
	1,134
	12,35
	13,26
	18
	1,142
	14,13
	15,00
	19
	1,152
	15,85
	16,75
	20
	1,162
	17,72
	
Escala Baumé também pode ser utilizada para medir a densidade de açúcar de um mosto ou do vinho. Um grau Baumé equivale a 1,8° Brix. 
Segundo (Cabral, 2009) esta escala pode ser utilizado até mesmo como parametro de fermentação e no caso do vinho do Porto, quando o mosto atingir 7° Be é o momento de se interromper a fermentação, adicionando-se uma aguardente vínica, assim, a doçura dos vinhos do Porto são originárias do açúcar natural do vinho.
GRAU BRIX (o BRIX)
Unidade de medida do conteúdo de sólidos solúveis em uma solução. Em frutas, por exemplo, a maior parte dos sólidos são açúcares, portanto o oBRIX faz referencia a doçura.
 (36) 
Por exemplo uma uva com 15 oBRIX possui 15 g de sólidos solúveis em cada 100 g de uva.
O modo mais prático e confiável para medir a quantidade de sólidos solúveis em uma amostra é utilizando o refratômetro. Assim como a densidade varia com a temperatura em uma dada substancia, o oBRIX também variará com a temperatura, como pode ser visto na tabela 12. A soluções padrões são estabelecidas a 20oC.
Tabela 14– oBRIX a diferentestemperaturas
Exercicios de Fixação 3: O morango apresentou, na medida do refratômetro o valor de 12oBrix a 20oC. Qual seria o valor se a temperatura de análise fosse 10oC.
A medida pode ser realizada por equipamentos que baseiam-se no princípio da refratometria, relacionando o índice de refração com a concentração da solução.
Um raio luminoso pode ser considerado como um segmento de uma seqüência de ondas luminosas, propagando-se numa direção em linha reta. Quando esse raio luminoso se depara com uma superfície refletora, temos o fenômeno de reflexão. Se este encontro ocorre com um meio transparente, passaremos a ter também o fenômeno da refração. Esses fenômenos são estudados na física através da óptica geométrica, que fornece um tratamento matemático pra explicá-los, estabelecendo leis que regem a reflexão e refração. Portando, para esclarecer a metodologia analítica da refratometria é necessário entender com detalhes esses fenômenos.
Reflexão e Refração
O fenômeno físico que explica o desvio de um raio luminoso, quando incide em uma superfície transparente, é chamado de refração. Esse desvio acontece porque um feixe de luz, que incide obliquamente, muda de direção ao passar para um outro meio transparente, mas que apresente uma diferente velocidade da luz 
Os equipamentos que medem o índice de refração são chamados de refratômetros. oBrix elaborou as tabelas que relacionam as concentrações das soluções açucaradas, expressas em porcentagem, com seus respectivos índices de refração. Existem vario modelos de refratômetros, entretanto os mais difundidos são os de laboratório e os de campo, ambos baseados no fenômeno da refração. Os equipamentos de laboratório são modernos e bastante precisos; neles as tabelas que relacionam o índice de refração com a concentração dos sólidos na solução já estão embutidos nos sistemas eletrônicos, sendo as leituras já correspondentes as porcentagens de sólidos dissolvidos, ou seja, Brix. Como vimos, assim como na densiometria, o índice de refração também é afetado pela temperatura, portanto, se o equipamento não fizer a correção automática, é necessário consultar tabelas que forneçam o fator de correção na temperatura que a medida foi realizada.
Os resultados do Brix refratométricos são bem mais próximos dos sólidos dissolvidos reais porque o índice de refração varia pouco com a adição de impurezas, e não é afetado pela tensão superficial dos líquidos. As principais vantagens da determinação refratométrica do Brix em relação ao hidrometro é a necessidade de pequeno volume de amostra, rapidez, facilidade e precisão.
oGL e INPM
São terminologias utilizadas para medidas de teor alcoólico em mistura água-álcool.
oGL=Gay Lussac, em homenagem a Louis Joseph Gay-Lussac, físico-quimico francês que contribuiu com a formulação da lei dos gases ideais, pela lei volumétrica, que afirma que nas mesmas condições de temperatura e pressão, os volumes dos gases participantes de uma reação tem entre si uma relação de números inteiros pequenos. Esta lei ocasionou na unidade de medida de volume para álcoois, utilizada para medir o volume de teor alcoólico das bebidas. Geralmente medida em graus. Ex.: 10°GL.
De forma simplista a termilogia de oGl se refere a uma porcentagem volumétrica e INPM, a uma porcentagem mássica, podendo ser visualizada nas equações (36) e (37) respectivamente.
 (37)
INPM: Instituto nacional de pesos e medidas
 (38)
De modo geral, o álcool utilizado é o etanol. Na tabela 15 consta um nomograma para a conversão do teor de etanol de volumétrico para mássico, ou vice versa. Esta tabela (nomograma) apresenta uma relação direta entre a medida em oGL e INPM, através das relações da densidade entre água e etanol.
Tabela 15- Nomograma para conversão de teor de etanol
A utilização da escala oGL, que é o porcentagem volume/volume de álcool absoluto, em uma utilização mais direcionada para os produtos intermediários na fabricação do álcool.
Exercicios de Fixação 4: Se a solução alcoólica apresenta-se com 20oGL a 15oC, qual será a % em INPM?
Exercicios de Fixação 5: Um whisky apresenta 43oGL, um vinho do porto 13,5oGL e um conhaque 40oGL. Admita que o copo para servir bebidas tem capacidade de 150 mL. Explique qual o numero de copos de cada bebida será necessário para a ingestão de 100 mL de etanol.
Lactômetro
A determinação da densidade do leite visa avaliar a qualidade do leite (lactômetro).
A densidade média do leite integral normalizado é 1,028 a 1,0320 g/mL a 15oC. Esta temperatura é a máxima permitida porque a partir disto a gordura não se encontra em seu estado físico próprio (liquida) e a gordura ---sólida: densidade maior que a gordura – Liquida: densidade menor.
A densidade abaixo do mínimo fornece uma indicação de adição de água no leite e, eventualmente, poderá indicar também problemas de saúde da vaca, ou mesmo problemas nutricionais. 
A densidade do leite é, em média, 1,032 g/mL, podendo variar entre 1,023 e 1,040 g/mL. A densidade da gordura do leite é aproximadamente 0,927 e a do leite desnatado, cerca de 1,035. Assim, um leite com 3,0% de gordura deverá ter uma densidade em torno de 1,0295, enquanto um com 4,5% deverá ter uma densidade de 1,0277 g/mL. A figura 26 apresenta estes resultados em função da temperatura, mostrando mais uma vez a influencia da temperatura na densidade.
Figura 28 – densidade da água e de leite com diferentes concentrações de gordura (material Unicamp)
A determinação da densidade é feita com um aparelho conhecido como termolactodensímetro. 
Na figura 27 percebe-se como era esperado, que o creme apresenta densidade menor que o da água destilada pelo fato da gordura possuir densidade menor. No entanto, diferente do esperado, o leite desnatado, padronizado e integral apresentam densidade superior ao da água. Contudo, a densidade depende além do conteúdo de gordura do conteúdo de sólidos não-gordurosos, porque a gordura do leite tem densidade menor que a da água, enquanto que os sólidos não-gordurosos têm densidade maior. O teste indicará claramente alteração da densidade somente quando mais que 5 a 10% de água for adicionada ao leite. Densidade acima do normal pode indicar que houve desnatamento ou, ainda, que qualquer outro produto corretivo foi adicionado. (EMBRAPA)
Exemplo 4: O conteúdo do ácido acético no vinagre é de aproximadamente 3% (massa). A densidade do vinagre é aproximadamente 1,0 g/mL. Determine a concentração do ácido acético no vinagre.