l uso de la refractometría endiversos procesos productivosse ha hecho cada vez más ne-cesaria debido a las exigencias

en las normativas de calidad vigentes,las cuales incluyen a toda la cadena deproducción desde el cultivo de las ma-terias primas, su recepción y la elabo-ración de productos finales en las indus-

trias del rubro químico, agroalimentarioy farmacéutico, entre otros.

La determinación del índice de refrac-ción (una propiedad física fundamentalde cualquier sustancia) se usa, por ejem-plo, para conocer la composición opureza de una muestra, a través de uninstrumento llamado refractómetro.

Por esto, el uso de los refractómetrosha cobrado gran interés en el área de lafabricación de bebidas y un claro ejem-plo está relacionado a la elaboración devinos. La presencia de azúcares es unode los parámetros fundamentales de laenología, debido a que esta familia decompuestos interviene prácticamenteen todo el proceso de elaboración que

E

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Refractometría

Otro parámetro que puede ser calculadoen función de los ºBrix obtenidos es elporcentaje de alcohol probable, funda-mental para conocer la calidad del pro-ducto a obtenerse, de acuerdo a la si-guiente ecuación:

Alcohol probable (%) = 0.55 * ºBrix

En la industria de alimentos y bebidasla refractometría tiene un amplio espec-tro de aplicaciones. Puntualmente sepuede mencionar a los productos deri-vados de frutas y hortalizas, como porejemplo, en los enlatados de frutas enalmíbar se realiza la denominada pruebade corte (cut-out), para determinar lahomogeneidad de un lote, midiendo elporcentaje de sólidos solubles totales(°Brix) en el líquido sobrenadante y lapulpa. En el caso de las hortalizas enconserva se determina el porcentaje decloruro de sodio expresado en °Be (losgrados Baumé también pueden ser equi-valentes en soluciones de sal siendo larelación 1°Be = 1% de NaCl) en lasalmuera y la hortaliza con el fin deobservar si al cabo de 48 horas se hallegado al equilibrio osmótico deseado,además de ver si el peso neto y el pesoescurrido del producto es el correctopara el lote en análisis.

Otra aplicación de la refractometría seve en la elaboración de mermeladas,existen tres parámetros fundamentalespara obtener un producto de calidad:la acidez, el porcentaje de azúcar y laconcentración del gelificante, en estecaso los grados Brix finales deberánencontrarse en el rango de 55 - 70°Brix para mantener su vida de ana-quel.

En el Cuadro 1 se presentan algunasconcentraciones típicas de productosen la industria de alimentos, que puedendar una pauta del instrumento a elegiren función de la actividad que se realice.

conduce desde la uva al vino determi-nando la calidad del producto final.

Para conocer la concentración deazúcares en los mostos naturales serecurre habitualmente a la determina-ción del índice de refracción, que pos-teriormente es transformado a una escalaque determina el porcentaje en peso deazúcares o sólidos solubles totales, co-nocida como grados Brix (°Bx). Sinembargo, existen otras escalas comolos grados Baumé (°Be) y los gradosOechle (°Oe) que también determinanla concentración de estos compuestosen una muestra y la relación entre lasdistintas escalas es la siguiente:

1,8°Bx = 1°Be 0,2°Bx = 1°Oe

Por otra parte, los dos principalesazúcares fermentables presentes en lasvacuolas de los granos de uva son laglucosa y la fructuosa (que provienende la hidrólisis enzimática de la sacarosadurante la asimilación clorofílica) ydurante la maduración la concentraciónde fructuosa se incrementa.

En los granos maduros las concentra-ciones máximas de ambos azúcaresoscilan en el rango de 150 y 350 g/Lde jugo, según las cepas; en este estadola relación glucosa/fructosa se encuentraalrededor de 1 y 0,95, mientras que enel vino esta relación debería disminuirconsiderablemente y estar comprendidaentre 0,2 y 0,4. Para controlar esto, sehace necesaria la medición y seguimien-to de los azúcares durante todo el pro-ceso fermentativo, generalmente en°Brix o su correspondiente en °Baumé,calculando la relación glucosa/fructosapor medio del equivalente de azucaresreductores obtenido de una tabla decomparación. Sin embargo, actualmenteexisten algunos instrumentos digitalesque son capaces de realizar esta conver-sión de manera automática.

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HI 96821 SalinidadHI 96822 Agua MarinaHI 96801 SacarosaHI 96802 FructosaHI 96803 GlucosaHI 96804 Azúcar invertidoHI 96811 Vino, escala brixHI 96812 Vino, escala BaumeHI 96813 Vino, V/V Alcohol Probable

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Por lo tanto, la importancia en la deter-minación del índice de refracción per-mite el aseguramiento de la calidad endiversos los productos productivos, locual incide directamente sobre las ca-racterísticas organolépticas aceptablespara el consumo humano.

El principio de funcionamiento de unrefractómetro se basa en la velocidadde la luz que depende del medio en elque viaja, si un rayo de luz atraviesasesgadamente desde un medio hacíaotro de diferente densidad, cambia sudirección cuando traspasa la superficie.Este cambio en la dirección se denominarefracción.

Por lo tanto, cuando la luz atraviesahacía un medio más denso, el haz seaproximará a la perpendicularidad tra-zada sobre la superficie divisoria en elpunto de incidencia como se observaen la Figura 1. Este fenómeno se debe

fundamentalmente a que la velocidadde la luz cambia, es decir, se hace máslenta cuanto más denso sea el medioque traspasa.

Se denomina ángulo de incidencia (i)al ángulo formado entre el rayo en elprimer medio y la perpendicular, mien-tras que el correspondiente ángulo enel segundo medio se denomina ángulode refracción (r).

Existen diversas leyes, que son capacesde determinar el índice de refracciónde diversas sustancias, como se men-

cionó anteriormente la velocidad de laluz depende del medio que atraviesa;la relación de velocidades de la luz enel vacío y en cualquier otra sustanciase conoce como índice de refracciónabsoluto. Sin embargo, para fines prác-ticos esta relación se sustituye por:

Donde:nl es el índice de refracción a una longitud de onda (l) determinada.vaire es la velocidad de la luz en el aire.vM es la velocidad de la luz en un medio M.

La ley de Snell plantea también que esposible demostrar que el índice de re-fracción podría determinarse en funciónde la siguiente relación:

Donde:nl es el índice de refracción a una longitud de onda (l) determinada.(i) aire es el ángulo de incidencia de la luz en el aire.(r) M es el ángulo de refracción de la luz en un medio M

Por otra parte, antes de realizar cualquiermedición de índice de refracción esnecesario controlar dos variables quepueden afectar el resultado:

• La longitud de onda (l); se deberádefinir si se trabajará en el espectrovisible, infrarrojo o ultravioleta.

• La temperatura, un incremento en estavariable permite una disminución dela densidad y por lo tanto que la luzviaje más rápidamente y en sentidoinverso cuando la temperatura dismi-nuye.

• Calibración del instrumento, que ha-bitualmente se realiza con agua desti-lada.

Existen diversos tipos de refractómetros,clasificados generalmente en instrumen-tos óptico-mecánicos y los actuales

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Cuadro 1

Concentraciones de Algunos ProductosExpresados en °Brix

nl =vairevM

nl =sen.(i)airesen.(r)M

Figura 1

Refracción de un Rayo de Luz al Pasar delAire hacia un Medio M

Aire

Medio

iAire

rM

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la medición se visualiza por medio ocu-lar obteniéndose el valor cuando ellímite hace intersección con la escala.

b) Instrumentos digitalesEn el caso de este tipo de instrumentosla luz que proviene desde un LED quepasa a través de un prisma en contactocon la muestra. Un sensor de imagendetermina el ángulo crítico en el cualla luz no es más refractada a través dela muestra. La mayoría de los instru-mentos aplican en forma automática lacompensación de temperatura a la me-dición y convierten el índice de refrac-ción de la muestra a una unidad demedida específica.

Además, pueden programarse escalasdistintas y el resultado se muestra enformato digital, brindando gran sim-

Milagros MoralesConsultor Comercial, Hanna Instruments Chile

milagros@hannachile.com

BIBLIOGRAFÍAAOAC. (2007). Official Methods of Analysis of the Association Official

Analytic Chemists. 18° Edition.BOSQUEZ, E. Y COLINA M.L. (1999). Fundamentos y aplicaciones delprocesamiento térmico de frutas y hortalizas. Universidad Autónoma

Metropolitana eds., México D.F., México.CONNORS (1980), Curso de análisis farmacéutico, Editorial Reverté,

Barcelona, España.Archivo Biblioteca Hanna Instruments USA-Italy

FLANCY, C (2003). Enología: Fundamentos científicos y tecnológicos,Editorial Mundi prensa, Madrid, España.

ICUMSA (2007), Libro de Métodos ICUMSA (International Comission forUniform Methods of Sugar Análisis)

Apuntes Química Inorgánica, Universidad de Salamanca, España

instrumentos digitales que brindan ma-yor precisión.

a) Instrumentos óptico-mecánicosSu diseño no ha variado notablementedesde el original planteado por Abbé(1874) y Pulfrich (1887).

Se basa en observar el reflejo de la luza través de una muestra colocada sobreun prisma, la refracción y el reflejointerno total de la luz en la interfase(el punto de contacto entre la muestray el prisma) permite que se genere unpunto de sombra que establece el valordel índice de refracción o su equivalenteen la escala en la cual se trabaja.

Este tipo de instrumento, puede entregarlecturas poco precisas ya que, esta sujetaa la apreciación de una persona, es decir,

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plicidad al proceso y ahorro de tiem-po en las conversiones.

En resumen, la refractometría tiene unaamplia gama de aplicaciones en diversasindustrias por lo que se deberá buscarinstrumentos capaces de ajustarse a losprocesos productivos en los cuales setrabaja.