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1de30 Ensaios Físico-Químicos e Análises Sensoriais: Colorimetria 16 e 17 de Outubro de 2006.

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1 1de30 Ensaios Físico-Químicos e Análises Sensoriais: Colorimetria 16 e 17 de Outubro de 2006

2 2de30 Dificuldades Inerentes às Análises Sensoriais Para realização de análises sensoriais, procura-se tornar reprodutíveis as condições de ensaio e usar metodologias que facilitem a avaliação sensorial e os tratamentos de resultados. Apesar disso, a avaliação sensorial é morosa, exige o envolvimento de muito pessoal e é subjectiva. Há vantagem em desenvolver métodos de ensaios físico-químicos que possam ser alternativa ou complemento dos exames organolépticos.

3 3de30 Aspecto O aspecto (visual) é muito importante na avaliação duma amostra. Por outro lado, a teoria e medição de cores está bastante estudada pelo que começaremos por estes temas. O aspecto é o conjunto das propriedades visíveis de uma substância ou produto e há que considerar: –Dimensões. –Formas. –Cores do objecto.

4 4de30 Alternativas às Análises Sensoriais: Aspecto Medição de dimensões em laboratório ou no controlo em linha. (ex.: medição de área em indústria de curtumes). Detecção de defeitos (exemplo: poros em filmes de plástico). As condições de operação devem ser bem escolhidas no sentido de não haver excesso de rejeições ou passagem não detectada de produtos defeituosos (exemplo: linhas de engarrafamento).

5 5de30 A Percepção pelo Cérebro Nesta altura, vale a pena fazer um comentário acerca da percepção pois a observação visual torna mais fácil a chamada de atenção para alguns mecanismos de percepção (tratamento de informação) pelo cérebro. –Atenção ao que está em primeiro plano ou em plano de fundo. –Adaptação sensorial –Compressão de informação e codificação Relativamente à percepção, deve notar-se que, na observação, há características notáveis do objecto observado que vão ser transmitidas ao cérebro. Na nossa interpretação vamos considerar uma visão de conjunto e estabelecer uma imagem com todas essas características. Como exemplo de distorção intencional de imagens pode considerar-se a representação em perspectiva. Por vezes, há ilusões e/ou dificuldades de interpretação. Ex.: o triângulo impossível

6 6de30 Apreciação Visual e Designações Além da subjectividade na apreciação visual de cores, há dificuldade de estabelecer designações comuns a muitos observadores especialmente quando a cor é designada com duas palavras (ex.: amarelo esverdeado ou verde amarelado). Na observação de líquidos há que ter em atenção o recipiente. Nos sólidos há grande influência do estado divisão e da superfície do objecto observado. Por exemplo, o brilho está relacionado com a reflexão de luz na superfície do objecto observado. Objecto: Transparente, translúcido ou opaco.

7 7de30 Cor Cor é a sensação produzida pela estimulação da retina por ondas luminosas de comprimento de onda variável. Neste curso, não se discutirá a apreciação de luz emitida embora haja aplicações importantes como as lâmpadas e os monitores de computador ou televisão. No entanto, será discutida a iluminação usada para observação visual pois para observar objectos é muito importante a iluminação utilizada (iluminante) para a observação visual de cores.

8 8de30 Espectros de Absorção Nos estudos de espectroscopia, são muito utilizados os espectros de absorção: –Espectros de absorção de soluções. –Espectros de reflectância difusa de sólidos. Estas representações gráficas de absorvência em função do comprimento de onda (ou número de ondas ou frequência) embora sejam rigorosas e objectivas, dificilmente se podem relacionar com as noções intuitivas que temos das cores.

9 9de30 Colorimetria Em Colorimetria vão ser feitos ensaios para uma avaliação tanto quanto posível objectiva das cores. Será de procurar definições quantitativas que correspondam às expressões intuitivas e correntes de cores e poderão usar-se como ferramentas: –Padrões para comparação que podem aplicar-se de modo simples (tipo paleta de cores) ou com aparelho que facilita a comparação (por exemplo o colorímetro Lovibond). –Colorímetros que permitem quantificação de cor. –Espectrofotómetros: permitem traçar espectro visível.

10 10de30 Teorias de Cores Antes de avançar para os tratamentos quantitativos das cores interessa referir: –Teoria tricromática de Young-Helmoltz: as cores podem obter-se a partir de 3 cores primárias (Componentes tricromáticas). –Teoria das cores opostas de Hering: a percepção de cores aponta para oposição de verde/vermelho, azul/amarelo e preto/branco. A existência de 3 tipos de cones e o mecanismo de transmissão via células ganglionares permitem explicar estas teorias.

11 11de30 Teoria Tricromática e Fisiologia Humana: Cones e Bastonetes Na retina existe uma camada de células sensíveis: bastonetes (visão no escuro) e cones (visão de cores). Na figura apresenta-se os segmentos dessas células que são sensíveis à radiação visível e é fácil perceber porque têm estas designações.

12 12de30 Reacções em Bastonetes e Cones O retinol é a vitamina A e retinal o respectivo aldeído. Cromoproteínas: - Nos bastonetes: Rodopsina = scotopsina (ou opsina) + cis-retinal - Nos cones: Iodopsina = fotopsinas + cis-retinal há fotopsinas diferentes para cones sensíveis a vermelho, verde e azul.

13 13de30 Espectros de Absorção dos Pigmentos da Retina O espectro de absorção da rodopsina (máximo a 505nm) é semelhante à curva de sensibilidade em situações de pouca iluminação (visão no escuro). Os pigmentos sensíveis a cor têm máximos de absorção a: 445, 535 e 570 nm.

14 14de30 Teoria de Hering (Cores Opostas) e Fisiologia Humana Quando uma célula ganglionar é excitada pelos três tipos de cones o sinal transmitido corresponde a branco. Mas há células ganglionares que são excitadas por um tipo de células e inibidas por outro sendo de referir: –Célula que é excitada por cone vermelho e inibida por cone verde (e vice-versa). –Célula que é excitada por cone azul e inibida por combinação de cones vermelho e verde (e vice-versa) dando uma oposição azul-amarelo. Asim, este mecanismo de contraste de cores começa a ocorrer na retina antes de ser processado no cérebro.

15 15de30 Ilustrando a Teoria de Hering (1de3) Olhar fixamente para figura: não há nesta imagem círculos cinzentos desenhados entre os rectângulos negros.

16 16de30 Ilustrando a Teoria de Hering (2de3) Olhar fixamente para um dos pássaros, contar até 20 e olhar para a gaiola. Fazer o mesmo para o outro pássaro.

17 17de30 Ilustrando a Teoria de Hering (3de3) Comparar os efeitos observados no diapositivo anterior com esta figura que foi obtida a partir da figura anterior mediante inversão das cores dos pássaros (em MS-Paint) e em que se vêem os pássaros azul turquesa e magenta.

18 18de30 Coordenadas Tricromáticas (CIE) Definições Sistema CIE (1931): –As componentes tricromáticas X, Y e Z são as quantidades das 3 cores primárias: vermelho (700 nm), verde (546,1 nm) e azul (435,8 nm) necessárias para reproduzir uma cor e tendo em conta a ponderação de acordo com observador padrão (estabelecido experimentalmente). –Coordenadas tricromáticas (x, y, z): x =X/(X+Y+Z), y =Y/(X+Y+Z) e z =Z/(X+Y+Z), pelo que x+y+z=1

19 19de30 Diagrama tricromático C.I.E. (1931) No diagrama de cromaticidade (x,y,Y), além de se ver a distribuição de cores, estão assinalados vários iluminantes: –A - lâmpada de filamento (temperatura de cor 2854 K) –B - luz directa do Sol (4874 K) –C - luz média do dia (6774 K) –D65 – representativa da luz do dia total (6500 K). x y

20 20de30

21 21de30 Outros Sistemas de Coordenadas Estas coordenadas x, y e Y não dão uma informação muito concordante com as noções intuitivas de cor até porque este espaço não é uniforme: as distâncias entre pontos neste espaço não representam bem as sensações das diferenças entre as cores correspondentes a esses pontos. Os sistemas L*a*b* e L*c*h* foram propostos para resolver esse problema mas deve notar-se que, de qualquer modo, os valores X,Y,Z são o ponto de partida para calcular estes novos valores.

22 22de30 Espaço L*a*b* (CIE1976) L* – Luminosidade (negro branco) em que Y n (bem como X n e Z n ) são factores de ponderação tabelados. a* – verde vermelho b* – azul amarelo

23 23de30 Representação da cor no espaço L*, a*, b*

24 24de30 Definições de Saturação e Tonalidade O uso de coordenadas cilíndricas pode ter vantagens. Assim, mantém-se L* e considera-se: C – pureza ou saturação (chroma) h – tonalidade (hue) C traduz a maior ou menor cromaticidade e h corresponde ao comprimento de onde dominante.

25 25de30 Exemplos: O meu Computador Tonalidade, saturação e luminosidade: Sugere-se experimentar variar os valores das coordenadas de cor nas formas (h, c, L*) ou (X, Y, Z).

26 26de30 Exemplos: e a minha Impressora A propósito do assunto meu computador que será muito parecido com aqueles que utilizam, falou-se do sistema RGB (Red, Green, Blue) usado para o monitor e CMYK (Cyano, Magenta, Yellow, blacK) e os tinteiros usados para a impressora. Discutiu-se também porque é que às vezes não são bem iguais as imagens vistas no monitor e impressas em papel branco. A propósito, a minha impressora também será muito semelhante àquelas que utilizam.

27 27de30 Aplicações Industriais Há aplicações importantes que incluem: –Produção de grandes quantidades de tintas para construção civil, pinturas de automóveis. –A fotografia e artes gráficas exigem produtos que permitem especialização e o maior rigor no controlo e na reprodução de cores (e não só no caso das notas). –Os produtos alimentares e cosméticos apontam para maiores preocupações com a saúde pública. –Os corante e produtos afins usados em têxteis e curtumes podem considerar-se intermédios.

28 28de30 Colorímetros e Espectrofotómetros Os espectrofotómetros estão muito vulgarizados sendo frequentemente utilizados para obter o espectros de absorção. Têm sido propostos métodos para converter as leituras espectrofotométricas em coordenadas colorimétricas. Para isso são estabelecidas correlações havendo métodos de cálculo propostos para sumos de frutas, vinhos brancos e vinhos tintos.

29 29de30 Exemplo: Indústrias Alimentares Os corantes utilizados em indústrias alimentares são em número relativamente pequeno e estão regulamentados. Tem que haver atenção aos estudos toxicológicos para um novo composto ser permitido pois não deve representar risco para a saúde humana. Os pigmentos naturais têm a vantagem de poder ser dispensados de alguns destes estudos. Além disso, os consumidores geralmente preferem produtos naturais.

30 30de30 Pigmentos Naturais Há muitos pigmentos que dão cores aos produtos naturais e são de natureza química variada. Dão-se exemplo de classes de compostos e ordens de grandeza dos números de compostos conhecidos: –Hemos (6) –Clorofilas (25); Carotenoides (450) –Antocianinas (150); proantocianidinas (20) –Flavonoides (800) –Quinonas (200); xantonas (20) –Betalainas(20).


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