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Refratometria Alunos: Alessandro Soares, André Braga, Clodoaldo Costa, Gerson e Silvio Silas.

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1 Refratometria Alunos: Alessandro Soares, André Braga, Clodoaldo Costa, Gerson e Silvio Silas.

2 A velocidade da luz depende do meio no qual esta se propaga, por exemplo, se um feixe de luz propagado por um equipamento atravessar a água, a velocidade da luz diminui e sua direção muda, diz-se então que a luz foi refratada, portanto a refratometria da luz nada mais é do que conhecer o quanto a luz que esta sendo propagada em um meio ao penetrar um novo meio foi desviada por este, é isto que chamamos de refração da luz.

3 Índice de Refração O índice de refração é uma propriedade física importante de sólidos, líquidos e gases e este varia de acordo com a concentração de uma substancia em um destes estados físicos. O índice de refração é útil na caracterização e identificação de líquidos ou para indicar a pureza destes liquidos. Este índice é definido como sendo a razão entre a velocidade da luz no vácuo e na substância analisada, ou seja, quando um feixe de luz se desloca em um meio homogêneo e incide sobre a superfície de outro meio, este será refratado e mudará de direção em relação à trajetória original. Este fenômeno é regido pela lei da refração onde a relação do seno do ângulo de incidência para o ângulo de refração é sempre uma constante.

4 n 1 sen i = n 2 sen r sen i = n 2 = N sen r n 1 Onde: i = ângulo de incidência r = ângulo de refração n1 = índice de refração do meio 1 n2 = índice de refração do meio 2 N = índice de refração relativa

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6 Variáveis que interferem na refração: O índice de refração varia de acordo com a temperatura, comprimento de onda e com o teor de sólidos dissolvidos. Quando o comprimento de onda não é especificado significa que a raia espectral D do sólido é 589,3 nm.

7 Aplicações gerais A aplicação da refratometria para medir o teor de sólidos solúveis de açucares, reside no fato de que para uma mesma concentração os índices de refração são aproximadamente iguais, permitindo então a determinação indireta. As tabelas relacionando Brix com o índice de refração foram normalizadas pelo ICUMSA em 1974 (Rosenbruch & Emmerich) e a equação usada é apresentada abaixo: Brix = 0, ,82353 (n 20 D – 1,3330) – 1801,9215 (n 20 D – 1,3330) ,422 (n 20 D – 1,3330) 3 – 6427,26 (n 20 D – 1,3330) 4 Onde: n 20 D = índice de refração da solução a 20ºC e no comprimento da raia D da luz de sódio. 1,3330 = índice de refração da água destilada a 20ºC.

8 Aplicação Prática O índice de refração de uma solução de sacarose é uma medida de teor de sacarose e o seu conceito é estendido para indicar sólidos solúveis ou Brix em soluções impuras este procedimento é denominado Brix refratométrico. A escala Brix é calibrada pelo número de gramas de açúcar contidos em 100 g de solução. As escalas em percentagem de Brix apresentam as concentrações percentuais dos sólidos solúveis contidos em uma amostra (solução com água). Os sólidos solúveis contidos em uma solução é o total de todos os sólidos dissolvidos na água, começando com açúcar, sais, proteínas, ácidos, etc.

9 Os resultados do Brix refratométrico são os mais próximos dos sólidos reais dissolvido, isto porque é menos afetado pelos sólidos suspensos no caldo ou méis do que o Brix areométrico, além do mais, o índice de refração varia pouco com a adição de impurezas e não é afetado pela tensão superficial. No entanto, para produtos que necessitam ser diluídos como massas cozidas e méis, existe o erro devido a contração de volume, de modo que para diferentes relações de diluição encontram-se resultados diferentes. O uso do refratômetro ótico ou com leitura digital para medida de Brix já é generalizado não só porque fornece resultados mais reais, como também a análise é mais simples e rápida que o Brix areométrico.

10 Exemplos: AMOSTRA FLUÍDA% BRIX Óleo0 a 8 Laranja4 a 13 Bebida gaseificada5 a 15 Maçãs11 a 18 Vinho de uva14 a 19 Suco concentrado42 a 68 Leite condensado52 a 68 Geleia e gelatina60 a 70

11 Equipamentos O instrumento empregado para a determinação do índice de refração ou diretamente Brix é chamado de refratômetro. O refratômetro é um instrumento simples que pode ser usado para medir concentrações de soluções aquosas, consumindo apenas umas poucas gotas da solução. Sua aplicação estende-se pelas áreas de alimentos, agricultura, química e em indústrias de manufaturados. Existem refratômetros para diversas finalidades, como refratômetros de campo, de laboratório e industrial, sendo todos baseados no mesmo princípio.

12 O refratômetro de laboratório admite vários modelos, como o tipo ABBE, sendo o mais utilizado o de precisão da BAUSCH & LOMB, o de imersão e os refratômetros automáticos digitais (Anacon, Schmidt & Haensch). Atualmente estão bastante difundidos os refratômetros do tipo ABBE com leitura digital. Os refratômetros são calibrados e padronizados para medições a 20ºC, existindo uma tabela de correção para outras temperaturas. O refratômetro de campo serve para determinação do índice de maturação da cana no campo. Na indústria, no setor de evaporação e cristalização utiliza-se o refratômetro industrial para o controle da concentração do xarope, do mel ou outro material de granagem, indicando a supersaturação.

13 A escala do tipo ABBE comum, abrange a faixa de 0 – 95º Brix, com precisão de 0,2º Brix entre 0 e o 50º Brix e 0,5º entre 50 e 95º Brix. A termos de conhecimento os refratômetros da BAUSCH & LOMB e de precisão, utilizam uma lâmpada de sódio e tem uma escala arbitrária com vemier, permitindo leituras de décimos da escala, que convertidos a Brix fornece uma precisão de 0,02º Brix. Os modelos automáticos empregam dois tipos de medidas: 1- O deslocamento lateral ou a dispersão do feixe incidente através do prisma; 2- O ângulo crítico, quando a luz incide através do prisma. A escala do tipo ABBE comum, abrange a faixa de 0 – 95º Brix, com precisão de 0,2º Brix entre 0 e o 50º Brix e 0,5º entre 50 e 95º Brix. A termos de conhecimento os refratômetros da BAUSCH & LOMB e de precisão, utilizam uma lâmpada de sódio e tem uma escala arbitrária com vemier, permitindo leituras de décimos da escala, que convertidos a Brix fornece uma precisão de 0,02º Brix. Os modelos automáticos empregam dois tipos de medidas: 1- O deslocamento lateral ou a dispersão do feixe incidente através do prisma; 2- O ângulo crítico, quando a luz incide através do prisma.

14 O primeiro princípio é provavelmente o mais preciso, no entanto, somente é adequado para soluções claras e sem material em suspensão. Os refratômetros que empregam o segundo princípio não são afetados pela cor da solução, turbidez e aeração da amostra. Tendências: A tendência futura é de que os refratômetros automáticos sejam cada vez mais empregados pelas usinas, porque existe a necessidade de se automatizar as operações industriais, eliminando ao máximo os erros decorrentes do fator humano.

15 Fotos do Preparo da amostra:

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17 Fotos de alguns refratômetros: Refratômetros de bancada:

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21 Refratômetros de campo:

22 Agradecemos sua atenção. Fim


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