DETERMINACIONES REFRACTOMETRICAS EN ALIMENTOS
I. OBJETIVOS. Conocer los fundamentos del uso de los instrumentos y sus aplicaciones en la dete determ rmin inac ació ión n del del índi índice ce de refr refrac acci ción ón,, co como mo un mé méto todo do de análisis en los alimentos el mismo que permitirá determinar el contenido de sólidos solubles, sólidos totales, establecer relaciones tabulares y graficas entre: gravedad especifica, grados brix, índice de refracción, sólidos solubles, etc.
II. FUNDAMENTOS DEL ÍNDICE DE REFRACCIÓN . (n) Cuando un rayo de luz pasa de un medio a otro de diferente densidad, el rayo sufre un cambio en su dirección, es decir este es desviado o refractado. El ángulo que forma el rayo incidente con la perpendicular en el punto de incidencia, se denomina ángulo de incidencia (i), mientras que el ángulo entre la perpendicular y el rayo refractado, se denomina ángu ángulo lo de refr refrac acci ción ón (r). (r). La rela relaci ción ón entr entre e el se seno no del del ángu ángulo lo de incidencia y el seno del ángulo de refracción, se denomina índice de refracción (n) . esta relación es siempre una cantidad constante para dos medida dadas, bajo condiciones de luz de la misma longitud de onda y a la misma temperatura de lectura. n = seno i = velocidad del rayo en el medio 1 seno r
velocidad del rayo en el medio 2
Con el objeto de representar los datos del índice de refracción, de forma que permite hacer comparaciones entre las lecturas, se ha procedido a
estandarizar los valores de los factores que afectan y se representa como : nd20 donde 20, indica la temperatura (ºC) a la que deberá realizarse la determinación, mientras que D indica la banda de luz monocromática del sodio a 589 nm.
Refractómetro Abbe
Refractómetro de mano
Refractómetro digital
III. Materiales y métodos: Materiales. -
Refractómetro abbe ( de mesa).
-
Refractómetro manual
- Termómetro -
Papel filtro
-
Embudos de 60 ml
-
Erlenmeyers de 250 ml
-
Vasos de pp. de 50 ml
-
Probetas
-
Agua destilada
- Telas de algodón -
Alcohol
Muestras. - jugo de naranja simple -
soluciones salinas a diferentes concentraciones
-
soluciones de sacarosa a diferentes concentraciones
-
ketchup de tomate.
IV. Procedimiento: 1. Chequear el instrumento con agua destilada, el índice de refracción debe ser 1,3330 a 20 ºC y 1,3328 a 22 ºC. 2. limpiar cuidadosamente el prisma, colocar una gota de sustancia problema,
la
misma
que
deberá
ser
lo
suficientemente
transparente para dejar pasar la luz, la medida será realizada a 20 ºC; si la temperatura es diferente, deberá hacerse las correcciones de acuerdo a tablas y productos especificados. 3. preparación de la muestra
a. Pulpa y ketchup de tomate. Los sólidos totales en tomate, pueden ser determinados a partir de secado en estufa al vacío (70 ºC), en estufa a presión atmosférica (100 – 105 ºC) ó calculados a partir de gravedad específica o índice de refracción del filtrado para los que se pueden establecer ecuaciones según los rangos de contenidos en sólidos totales, por ejemplo Bergeret estableció una fórmula para determinar el % de sólidos totales mediante el uso del refractómetro. ST (12 %) = 4 + 691 (IR –1.3382) + 1.029 (IR – 1.3382)2 Previamente las muestras serán filtradas utilizando un embudo y telas de algodón ( de sacos de harina ), limpias y secas de aprox 24 cm colocar la tela sobre el embudo y luego sobre ella la muestra, recibiendo el filtrado en un vaso de pp. En vez de filtrar se puede centrifugar la muestra y utilizar el sobrenadante. Tomar unas gotas y hacer las lecturas con los refractómetros de mesa y manual. Si la lectura se ha realizado a una temperatura diferente a 20 ºC hacer las correcciones añadiendo 0.0001 a la lectura por cada ºC sobre 20 ºC y sustrayendo cada cantidad para cada grado centígrado debajo de 20 ºC. Si se ha añadido sal a las muestras se debe conocer la cantidad para hacer las correcciones sustrayendo 0.0001 a la lectura cuando la sal añadida esta en el rango de 0,4 a 1,0 % ; 0.0002 para el rango de 1,0 a 1,4 % y, 0.0003 para el rango de 1,4 a 2,0 %.
Finalmente expresar los resultados según la escala del aparato y por medio de las ecuaciones y tablas determinar el contenido de sólidos totales de acuerdo a las siguientes ecuaciones: 1.- para rango de sólidos totales de 4 a 19,5 % ST = 701.51 (iR- 1.3000) – 22.378 2.- para rango de sólidos totales de 19,5 a 35,0 % ST = 577.72 (IR – 1.3000) – 14.977
b. Jugo de naranja: realizar la lectura según la metodología anterior y expresar los resultados en términos de IR y también como sólidos solubles, discutir y fundamentar los resultados.
c. Soluciones salinas: Determinar los índices de refracción y las concentraciones (%) de las soluciones salinas haciendo uso de la técnica empleada.
V. Resultados: Usando el refractómetro manual: Agua = 0 ºBrix Jugo de carambola = 8.8456 º Brix Con el refractómetro abbe: Agua : IR = 1.3330 SS = 0 Jugo de carambola : IR = 1,3520
SS = 10.3
Soluciones salinas: A
-
B
C
D
se toman 4 muestras a, b, c y d
usando el refractómetro manual se tiene la lectura de c/u de las muestas: muestra A = 4.4 º Brix muestra B = 9.1 º Brix muestra C = 13.6 ºBrix muestra D = 18.4 º Brix
usando el refractómetro abbe: se tomo las lecturas a una Tº de 21 ºC entonces se hace la correccion sumando el factor 0.07 a cada índice de SS: muestra A : IR = 1.3401 SS = 5.07 Aplicando la fórmula para sólidos totales: ST = 701.51 (1.3401 – 1.3000) – 22.378 ST = 5.7525 Muestra B : IR= 1.3460 SS = 10.05 ST = 701.51 (1.3460 – 1.3000) – 22.378 ST = 9.8914
Muestra C: IR = 1.3530 SS =13.27 ST = 701.51 (1.3530 – 1.3000) – 22.378 ST = 14.8020 Muestra D : IR = 1.3610 SS = 18.17 ST = 701.51 (1.3610 – 1.3000) – 22.378 ST = 20.4141
Cuadro 1. Obtenidos estos datos completamos el cuadro 01 para soluciones salinas: Muestra A B C D
IR. 1.3401 1.3460 1.3530 1.3610
SS. 5.07 10.05 13.27 18.17
ST. 5.7525 9.8914 14.8020 20.4141
Soluciones de Sacarosa: Al igual que para las soluciones salinas, preparamos 4 muestras de diferentes concentraciones.
Con el refractómetro manual: -
muestra A = 2.5 º Brix
-
muestra B = 3.8 º Brix
-
muestra C = 5.7 º Brix
-
muestra D = 7.8 º Brix
con el refractómetro Abbe: -
muestra A : IR = 1.3365 SS = 2.5
% ST = 701.51 (1.3365 – 1.3000) – 22.378 % ST = 3.22
-
muestra B : IR = 1.3392 SS = 4.4 + 0.07 ( por Tº 21 ºC ) = 4.47
% ST = 701.51 (1.3392 – 1.3000) – 22.378 % ST = 5.12
-
muestra C : IR = 1.3428 SS = 5.2 + 0.07 = 5.27
% ST = 701.51 (1.3428 – 1.3000) – 22.378 % ST = 7.64
-
muestra D : IR = 1.3450 SS = 8.1 + 0.07 = 8.17
% ST = 701.51 (1.3450 – 1.3000) – 22.378 % ST = 9.18
Cuadro 2. Completar la tabla de índice de refracción de soluciones de sacarosa. Utilizando la relación ST = SS + SI En sol. de sacarosa concentración (%) a 20 ºC CONCENTRACIÓN (%) 1 2 4 6 8 10 12 14 16
IR
SS
ST
SI
1.3344 1.3359 1.3388 1.3418 1.3448 1.3478 1.3509 1.3541 1.3573
1 2 4 6 8 10 12 14 16
1.75 2.80 4.84 6.94 9.04 11.15 13.32 15.57 17.81
0.75 0.80 0.84 0.94 1.04 1.15 1.32 1.57 1.81
Cuadro 3. Completar las constantes físicas de las soluciones de sacarosa realizadas en la practica. muestra A B C D
Concent. (%) 2.5 4.47 5.27 8.17
IR 1.3365 1.3392 1.3428 1.3450
ºBrix 2.5 3.8 5.7 7.8
A continuación el gráfico º Brix vs Índice de refracción
VI.CONCLUSIONES:
ST 3.22 5.12 7.64 9.18
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Los refractómetros que usan luz blanca, tienen mecanismos compensadores que hacen que la diferencia de 589 nm y la luz de incidencia sea mínima.
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El índice de refracción de soluciones de sacarosa es similar de la mayoría de azucares a la misma concentración.
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El índice de refracción de una solución se incrementa linealmente con la concentración solo cuando esta es expresada en términos de peso de soluto en unidad de volumen de solución.
VII. BIBLIOGRAFÍA.
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Pearson, D. Técnicas de laboratorio para el análisis de los alimentos, ed. Acribia, España, 1986.
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Biblioteca de Consulta Microsoft® Encarta® 2005. © 1993-2004 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.
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www.wikipedia.com
VIII. CUESTIONARIO. ¿ como varia el índice de refracción cuando se aumenta la temperatura?,¿qué esperaría encontrar si graficaría valores de índice de refracción vs. Temperatura, por que? El índice de refracción generalmente decrece con la temperatura, en el caso de líquidos la disminución es grande por eso se debe corregir utilizando tablas calibradas a 20 ºC, o ecuaciones en los cuales se toman en cuenta el coeficiente de variación por cada grado centígrado. La gráfica sería en forma descendente, parecida a una recta logarítmica, porque al aumentar la temperatura el índice de refracción va a ir decreciendo.
