UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA “LUIZ DE QUEIROZ”

CONTROLE ANALÍTICO DE USINAS E DESTILARIAS

RELATÓRIO 1 – Determinação de BRIX e POL

JOAO PAULO PIERRI VAZMARSTON H. D. FRANCESCHINIHENRY FRANZ MONTAN

No. USP: 5152889No. USP: 5151867No. USP: 5152569

PIRACICABA-SP09/08/2006

I - Introdução:

O rendimento industrial é conseqüência do teor de sacarose da matéria prima. Portanto, determinar o estádio de maturação é muito importante para detectar o período em que há condições favoráveis para o processamento da cana-de-açúcar. Com esta finalidade utilizam-se os parâmetros brix, porcentagem de sólidos solúveis em massa, e pol , porcentagem de sacarose aparente em massa.Foram apresentados em aula métodos utilizados para quantificar estes parâmetros (brix e pol).

II- DETERMINAÇÃO DO BRIX

O brix é o teor de sólidos solúveis presentes no caldo extraído da cana-de-açúcar e pode ser determinado por dois métodos: a) densimétricob) refratométrico (incluindo aqui também o aparelho denominado refratômetro de campo)

A) Método Densimétrico

1) Fundamento do método:O método densimétrico baseia-se na densidade da solução.

2) MetodologiaDeve-se mergulhar um densímetro na solução do caldo extraído da cana e dependendo da densidade da solução o densímetro irá afundar mais ou menos dentro da solução, permitindo que se realize uma leitura na escala que o acompanha. Essa leitura corresponde ao valor do brix do caldo da cana.

3) ResultadosO caldo extraído da cana-de-açúcar utilizado no experimento apresentou um valor de brix igual a 20,2.

4) DiscussãoEsse método é pouco preciso, e demanda correção de temperatura quando esta não for igual a 20°C.

B) Método Refratométrico

1) Fundamento do método

O método refratométrico baseia-se no índice de refração da luz, ou seja, no desvio que sofre um feixe de luz quando o mesmo passa de um meio para outro, este desvio depende da velocidade da luz nos dois meios. A grandeza física que relaciona as velocidades nos dois meios é o índice de refração relativo (n21), que é definido como sendo a razão entre a velocidade da luz no primeiro meio (v1) e a velocidade da luz no segundo meio, salvo quando o meio 1 é o vácuo (v1 = c), situação na qual é definido o índice de refração absoluto (n).

A lei de Snell - Descartes relaciona os ângulos de incidência e refração com os índices de refração assim o índice de refração relativo pode ser determinado também pela razão entre o seno do ângulo de incidência da luz no caldo ( 1) e o seno do ângulo de refração da luz dentro do caldo ( 2).

sen 1 / sen 2

Figura 1. A lei de Snell - Descartes relaciona os ângulos de incidência e refração com os índices de refração

2) Metodologia Coloca-se uma gota do caldo-de-cana extraído sobre o prisma do aparelho (refratômetro) e aperta-se o botão referente ao pedido da leitura do brix.

3) ResultadosO refratômetro indicou que o valor do brix do caldo utilizado no experimento foi 20,6.

4) DiscussãoO método refratométrico apresenta maior precisão, uma vez que o índice de refração dos açúcares a uma mesma concentração são muito próximos.O índice de refração depende basicamente da concentração da solução, da temperatura, e da fonte luminosa, e se a temperatura e a fonte luminosa forem constantes pode-se dizer que quanto mais concentrada for a solução (quanto maior for o teor de sólidos solúveis) maior será o índice de refração.Existe um aparelho denominado refratômetro de campo, capaz de realizar as leituras diretamente no campo, apresentando portanto, uma maior praticidade, no entanto sua precisão é mais baixa, pois este não realiza a correção de temperatura quando necessária (diferente de 20ºC).

Figura 2. Refratômetro de Campo. Figura 3. Refratômetro Digital

III – DETERMINAÇÃO DA POL

A pol do caldo extraído da cana corresponde ao teor de sacarose aparente. Esse teor pode ser determinado pelo método da polarimetria.

1) Fundamento do métodoO método da polarimetria consiste na formação de um plano de luz polarizado,e para isso ocorrer, isola-se um feixe luminoso de uma lâmpada (obtendo um feixe de luz em uma única direção) e passa-se esse feixe por um polarizador. Desse modo, além de uma única direção, o feixe de luz apresentará também um único plano.Algumas substâncias apresentam a propriedade de desviar o plano da luz polarizada quando este incidir sobre elas. Esse desvio possui um certo ângulo ou grau, que é utilizado pelo aparelho de leitura, que fornece um certo valor que é utilizado no cálculo da pol. O caldo extraído da cana deve passar por um tratamento com um clarificante para que a solução se torne límpida e de coloração atenuada, pois caso o caldo esteja turvo impedirá a passagem do feixe de luz, inviabilizando a aferição pelo aparelho.

2) Metodologiaa) Com o clarificante subacetato de chumbo:Retira-se uma alíquota de 200 ml do caldo e acrescenta-se de 2,5 a 3,0g de subacetato de chumbo (um “cachimbo”), mistura-se bem e filtra-se a solução. Após a filtração realiza-se a leitura no aparelho.b)Com o clarificante Alca:Retira-se uma alíquota de 200 ml do caldo e acrescenta-se 4 g de cloreto de alumínio heptahidratado, 2g de hidróxido de cálcio e 8g de terra diatomácea. Mistura-se bem, filtra-se e realiza-se a leitura no aparelho.

3) ResultadosO cálculo da pol baseia-se na seguinte equação:

me

LX

×= 26,0

,na qual: X = pol;L = leitura obtida; me = massa específica;

A me é obtida pela seguinte fórmula: 99367,00043,0 +×= brixme .

Com base nisso, temos:

a) Com o clarificante subacetato de chumbo a leitura obtida foi L=78,77

99367,06,2000431,0 +×=me082456,1=me

082456,1

77,7826,0 ×=X

92,18=X

Desse modo, a pol determinada por esse método foi 18,92 e a pureza da

solução ( 100×brix

pol) é igual a 91,84% .

b) Com o clarificante Alca a leitura obtida foi L= 78,25

082456,1=me

082456,1

25,7826,0 ×=X

79,18=X

Desse modo, a pol determinada por esse foi 18,79 e a pureza da solução é igual a 91,21% .

4) DiscussãoA pol do caldo extraído da cana corresponde ao teor de sacarose aparente, pois o desvio do feixe de luz utilizado na aferição da pol é causado pelo poder rotatório específico dos diferentes açúcares (glicose, sacarose e frutose) presentes, em concomitância com sua concentração no caldo, essa média pode ser utilizada pois a concentração da sacarose no caldo é muito superior que a dos outros açúcares, e que por esse motivo pouco influem no resultado. A solução utilizada para a determinação da pol deve proporcionar um percurso ótico livre de interferências, para que a leitura seja correta e precisa. Para isso, deve ser realizada a clarificação da solução, a limpeza das lentes do tubo no qual o caldo será inserido, e evitar a formação de bolhas ,

de modo que o tubo seja completamente preenchido, e não hajam interferências na leitura.