Refractómetros en el análisis de los alimentos

La refractrometría tiene variadas aplicaciones tanto desde el punto de vista cualitativo como cuantitativo. Por consiguiente, los refractómetros miden el índice de una sustancia, que es su característica óptica, y el número de partículas en ella. El índice de refracción es la relación entre la velocidad de la luz en el espacio vacío y la velocidad de la luz en una sustancia; cuando la luz pasa de un medio a otro. Generalmente, una muestra de baja concentración tiene un ángulo de refracción mayor que una muestra de alta concentración.

Los refractómetros se utilizan para determinar el contenido de sustancias en una muestra, para proporcionar lecturas unitarias de sustancias, incluidos grados Brix, salinidad y alcohol; como también para detectar impurezas químicas o para medir componentes de muestras como fluidos industriales. Los refractómetros se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones en las industrias culinaria de alimentos y bebidas, farmacéuticas, educativa, geológica, química, ecológica y automotriz, y para aplicaciones de análisis de agua. Debido a que existen numerosos usos los refractómetros se calibran con una o más escalas para adecuarse a las aplicaciones determinadas.
Las aplicaciones en la medición del índice de refracción en el análisis de los alimentos son para:

• 1.    Identificar o confirmar la identidad de una muestra comparando su índice de refracción con los valores reportados para esa muestra. Por ejemplo, en los aceites y grasas comestibles permiten corroborar su fuente de obtención y posibles adulteraciones.
• 2.    Determinar la pureza de una muestra comparando su índice de refracción con el valor para la sustancia pura. Un caso práctico es el etanol posee un índice de refracción de 1,36176 mientras que el metanol muestra un valor de 1,32920. De ahí que este parámetro sirve para diferenciar ambos alcoholes. De igual modo el índice de refracción puede emplearse para comprobar la pureza de los aditivos alimentarios (colorantes, edulcorantes, potenciadores del sabor, etc). 

 Cuando la composición de una sustancia cambia, también lo hace su índice de refracción. Así pues, una medida del índice de refracción puede dar información sobre la composición de una sustancia. Por ejemplo, cuando una sustancia se disuelve en un líquido, el índice de refracción aumenta.

•  3.    Determinar la concentración de un soluto en una solución comparando el índice de refracción de la solución con una curva patrón binaria (sal, azúcar, alcohol, etc)

Se puede conocer por ejemplo la concentración de metanol contaminante en una muestra de etanol, midiendo el índice de refracción de una mezcla de metanol y etanol.

Para lo cual se prepara una curva de calibrado a partir de etanol y metanol absolutos con concentraciones crecientes y exactamente conocidas del metanol en el rango de concentraciones en que se sospeche la presencia del metanol contaminante, y se lee el índice de refracción de cada una de las mezclas que forman la curva de calibración.

Debe señalarse que aun cuando la refractometría puede emplearse para estos fines, en la práctica el contenido de metanol y etanol en bebidas alcohólicas se realiza por cromatografía de gases, por ser un método mucho más potente, exacto, preciso y sensible.

Sin embargo, el uso más extendido de la refractometría en las industrias de alimentos y bebidas está en la medición de los grados Brix, que determina el porcentaje de azúcares o sólidos solubles totales.

Procedimiento para la medición:

1.    Abrir la caja prismática, calibrar con agua destilada. Limpiar y colocar algunas gotas (que para fines de calibración del aparato será agua destilada).

2.    Limpiar y colocar algunas gotas de la muestra en la superficie del prisma interior. Cerrar y asegurar la caja; ajustar el telescopio hasta lograr un enfoque correcto. Rotar los tornillos de ajuste hasta que la parte inferior del campo visual esté oscuro y la parte superior clara eliminando la franja coloreada entre las dos regiones.

3.    Mover primero el tornillo para ajuste grueso y luego el de ajuste fino hasta que la línea divisoria coincida con la intersección de las marcas internas del telescopio.

4.    Accionar el interruptor para iluminar la escala en el telescopio y leer directamente el índice de refracción referido al aire.

Consideraciones a tomar en cuenta para la selección de un refractómetro

 Al seleccionar un refractómetro, es importante tener en cuenta lo siguiente:

• La escala del refractómetro sea acorde con el alimento a analizar, por lo tanto, es importante conocer con anterioridad parámetros como por ejemplo los grados Brix, SG, temperatura, del alimento a analizar.
• La escala debe ser fácil de leer.
• Debe existir un buen contraste entre las porciones claras y oscuras del campo visual y las líneas de demarcación deben ser finas y distintivas.
• Poder calibrar el instrumento fácilmente y con precisión y que éste no se desajuste con facilidad.
• El instrumento debe ser robusto.

Tipos de refractómetros

Entre las características de los tipos de refractómetros se tienen:

• Los refractómetros pueden trabajar con luz natural, o con una fuente de alimentación externa como baterías o electricidad.
• Por lo genera, tienen una pantalla de lectura digital o analógica, aunque algunas unidades utilizan ambos tipos.
• Algunos refractómetros de pantalla analógica se pueden usar tanto para sólidos como para líquidos.
• Los refractómetros de pantalla digital se utilizan exclusivamente para líquidos
• Los tipos de refractómetros incluyen de mano, de mesa y en proceso
• Los refractómetros portátiles son alargados y con forma de telescopio, o más cortos y rectangulares.
• Las lecturas del refractómetro de mano analógico se obtienen mirando a través del ocular monocular y observando dónde se cruza la línea límite con la línea de memoria.
• Los modelos portátiles digitales proporcionan una lectura digital
• Los refractómetros de sobremesa suelen medir con un mayor grado de precisión que las unidades portátiles.
• Los refractómetros en proceso se utilizan para el monitoreo continuo de procesos y lecturas de datos, y generalmente se instalan en un sistema de tuberías para análisis continuos.

Los refractómetros automáticos digitales que se comercializan en la actualidad son: de sobremesa y portátiles. En la sección de Amazon de productos de laboratorios y ciencias, se pueden encontrar una amplia variedad de refractómetros, las marcas más destacadas son: Vee Gree Scientific, Atago, Milwaukee, Ade Advanced,Aichose, Tiaoyeer entre otras.

Calibración del refractómetro

Las lecturas del refractómetro se alteran ligeramente con los cambios de temperatura. El instrumento debe estar calibrado para ser utilizado a una temperatura estándar del alimento, por lo tanto, el instrumento y la fruta deben estar a esta temperatura. Sin embargo, los nuevos modelos de refractómetros tienen controles automáticos de temperatura.
Es importante seguir siempre los procedimientos del fabricante para calibrar el refractómetro. En general los pasos para calibrar un refractómetro portátil son:

• Coloque varias gotas de agua destilada sobre la superficie del prisma
• Cierre la cubierta del prisma, asegúrese que no hay burbujas de aire atrapadas en la película de agua, luego apunte el refractómetro hacia una fuente de luz. Un campo circular se observa a través de una mirilla que tiene una escala vertical en un lado con marcas, ejemplo de 0.2 o 0.5% de sólidos solubles (SS). Con el líquido en el prisma, el campo se dividirá en dos porciones: clara y oscura. El punto, en el cual la línea de demarcación entre estas dos porciones cruza la escala vertical, da la lectura de °B o el porcentaje (%) estimado de SST. Con agua destilada, esta lectura debería ser 0%. La línea puede ser ajustada en la escala vertical con tornillos debajo o por encima de la caja del prisma.
• Después de calibrar el refractómetro con agua destilada, es importante también revisar su precisión a rango mayor de la solución a estudiar como °Brix, utilizando soluciones frescas de la concentración conocida, por ejemplo, 12% p/v de sacarosa (12g de sacarosa en 88 ml de agua destilada).

Si la línea de demarcación en la escala del refractómetro no se distingue,esto podría haber sido debido a:

• Grandes burbujas de aire en la película del jugo. Una mayor cantidad de jugo puede ser necesaria para asegurar que la superficie del prisma esté bien cubierta.
• Humedad que penetró en el sistema óptico del refractómetro. Es necesario secar el refractómetro a 30-40°C.

Siempre limpie con cuidado la superficie del prisma del refractómetro con un papel tisú entre cada lectura. Después de usarlo, lave el prisma en agua destilada y séquese bien con un papel tisú suave y guarde en un lugar seguro.

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Refractómetro digital Milwaukee, modelo MA871. Grado Brix, rango 0-85%

Características técnicas

•  Resultados rápidos y precisos con lectura digital LCD de doble nivel. Fácil medición con solo 2-3 gotas de muestra necesarias y resultados en menos de 2 segundos.
• Calibración simple de un punto con agua destilada o desionizada.
• Fácil de limpiar, muestra bien de acero inoxidable con unidad clasificada como IP65 como "resistente al polvo" y protegida contra chorros de agua.
• Indicador de nivel de porcentaje de batería con apagado automático (pilas incluidas).
• Incluye batería de 9 V
• Se apaga automáticamente después de 3 minutos de no uso
• Ideal para enólogos, cerveceros, productores de frutas y verduras, productores de jarabe de arce y productores de alimentos.
• La técnica de medición y la compensación de temperatura emplean la metodología recomendada en el libro de métodos ICUMSA (cuerpo reconocido internacionalmente para análisis de azúcar).
• El producto será de color negro o verde y ambos son idénticos
• Compensación automática de temperatura, LED amarillo
• 0 a 85 % Brix, +/- 0,2 % de precisión, resolución del 0,1 % es adecuado para una amplia gama de aplicaciones profesionales.

 Ventajas: fácil de usar, precisión y excelente inversión. No es necesario hacer cálculos para corregir la temperatura. No necesita de muestras grandes para hacer las pruebas. Fácil lectura y rápida. Obtienes la misma lectura del lote (repetibilidad de lectura) 
Desventaja: se dificulta la limpieza rápida en algunos procedimientos para la toma de muestra, no es portátil.

Refractómetro digital de salinidad Milwaukee modelo MA887 

  

Características técnicas

• Compensación automática de temperatura, LED amarillo, 0 a 50 PSU
• Precisión de +/- 2 PSU
• Resolución de 1 PSU
• Tiene una serie de aplicaciones industriales
• Las muestras se miden después de una simple calibración del usuario con agua destilada o desionizada.
• En cuestión de segundos, el índice de refracción y la temperatura se miden y se convierten en una de las  tres unidades populares; unidades prácticas de salinidad (PSU), salinidad en partes por mil (PPT) o por gravedad específica (SG 20/20)

Ventajas: Una vez calibrado, el refractómetro permanece estable durante meses, es decir no se pierde la calibración después de apagarse, por lo que solo necesitará calibrar cuando haya un problema. Rápido y fácil de usar, excelente precisión, es resistente al agua. Las mediciones son fáciles y repetibles. Buen diseño y fácil de limpiar. El pequeño tamaño de la nuestra lo hace ideal para pruebas de campo.

Desventaja: mide la temperatura solo en grados Celsius, lo que puede ser algo incómodo para quienes usan el sistema Fahrenheit. Sensible a las caídas.

Refractómetro VEE Gee Scientific BX-1 Handheld, con escala de Brix, 0 – 32%, +/-0,2% de precisión, resolución de 0,2%

Características técnicas

• Handheld refractómetro portátil para Brix (0,0 a una medición 32,0%) de azúcar en contenido en fruta, zumos, refrescos, café y bebidas de cacao, bebidas, purés, sopas, en industria de líquidos, detergentes solubles en agua, láctico y espumas de formación de película.
• Compensación de temperatura manual y calibrado con agua destilada usando un anillo de calibración sin necesidad de herramientas.
• Se ilumina en la escala de luz ambiental, no se requiere fuente de alimentación adicional
• Metal resistente y carcasa exterior de goma con un telescope-shaped, diseño aerodinámico (40x40x165mm), agarre de goma para protegerlo del calor en la mano, soporte de non-roll para protección contra daños.
• Prisma de vidrio óptico montados en carcasa totalmente de metal para equilibrio de temperatura entre muestras y prisma.

Ventajas: buen material de construcción, muy preciso y fácil de usar, cuenta con calibración de fábrica y compensación de temperatura manual con una temperatura ambiente de 10 a 30 grados Celsius. Fácil de calibrar con agua destilada, soporte no rodante en superficie plana o en mesa, el refractómetro es para uso portátil.

Refractómetro Vee Gee Scientific STX-3, de mano, con escala de salinidad de 0 a 100, resolución de +/- 1.0 y precisión de 1.0

Características técnicas

• Handheld refractómetro portátil para la medición de la concentración de sal en partes por mil (PPT) de 0 a 100% y la gravedad específica (SG) de 1,000 a 1,070 de agua de mar en el rango de temperatura de 10 a 30 grados C.
• Automática de compensación de temperatura (ATC) para lecturas inmediatas y calibración de precisión, independientemente de la temperatura ambiente
• Se ilumina en la escala de luz ambiental; no se requiere fuente de alimentación adicional.
• Metal resistente y carcasa exterior de goma con un telescope-shaped, diseño aerodinámico (40 x 40x 185mm), un agarre de goma para proteger la mano del calor, y un soporte de non-roll para proteger contra daños.
• Prisma de vidrio óptico montados en carcasa totalmente de metal para equilibrio de temperatura entre muestras y prisma.
• Volumen de muestra menor a 0,1 ml
• Tiempo de medición instantánea

Ventajas: viene calibrado de fábrica, muy preciso en su lectura según el estándar de la sustancia y mantiene la calibración con el tiempo.

Desventajas: Costo alto.

Refractómetro Ade Advanced Optics BCBI9177 - mosto y vino (escala dual)    

Características técnicas

• El refractómetro Ade Advanced Optics-Dual Range mide el Brix y la gravedad específica del mosto o vino. Medidas Brix: 0 – 32% y gravedad específica: 1.000 – 1.120.
• Cuenta con ATC (compensación automática de temperatura) para lecturas precisas.
• Un refractómetro es más fácil y preciso que un hidrómetro para medir azúcares.
• Medidas Brix: 0 – 32% y gravedad específica: 1.000 – 1.120.
• 2 años de garantía.

El uso de este refractómetro es para medir el contenido de azúcar de la cerveza e incluye una compensación de temperatura automática de 10 a 30 grados centígrados.

Ventajas: Este refractómetro puede reemplazar su hidrómetro para mediciones más fáciles y precisas. Debido a la escala dual, no es necesario convertir a gravedad específica ya que la escala mide tanto Brix como SG. El proceso de calibración solo se requiere una vez con agua destilada o con mosto si conoce la gravedad específica (o sino utiliza un hidrómetro), en el caso de caída tiene que volver a calibrar.

Desventajas: no tiene escala de conversión para convertir SG (gravedad específica) a Brix. Por lo tanto, se recomienda para calibrar mediciones con mosto sin fermentar o fermentados de la cerveza, el uso de los procedimientos descritos en el software BeerSmith y así convertir Brix a gravedad específica.

Refractómetro digital Atago 3810 PAL-1 de mano, rango de medición 0.0 – 53.0%.

 

Características técnicas

• Solo requiere unas gotas de muestra (dos a tres gotas de muestra en la PRISM)
• Medición en 3 segundos
• Diseño ergonómico fácil, con una sola mano para operación
• Diseñado con un soporte de correa
• Altamente resistente al agua 

Este refractómetro de bolsillo es ligero y compacto ideal para determinar Brix en concentraciones en corte y bebidas de frutas, aceites, orgánicos y muestras.

Ventajas: las medidas son rápidas, precisas y consistentes. Fácil limpieza, el fabricante recomienda apagar el prisma de calibración, añadir agua y pulsar la tecla Zero. La visualización LCD de fácil lectura elimina la posibilidad de errores de interpretación.

Desventajas: Las instrucciones no vienen en español ni inglés. El manual del usuario no se encuentra con facilidad en sitios web.

Top de los más vendidos en refractómetros de laboratorio en Amazon (no disponible)

Refractómetro Aichose Brix - con ATC, doble escala, gravedad específica y Brix, hidrómetro en la elaboración de vino y cerveza

 Características técnica

• Está diseñado para probar el contenido suger y la gravedad específica del líquido.
• Ideal para elaboración de cerveza casera, vino, agricultura, jardinería y fines educativos.
• Lecturas consistentemente precisas de 0-32% Brix y 1.000-1.120 de gravedad específica.
• La compensación automática de temperatura hace que sea aún más fácil obtener resultados rápidos.
• Duradero y fácil de usar y transportar: la parte principal está hecha de cromo, es ligero pero duradero

Brix Refractómetro con ATC-Tiayoeer: Refractómetro digital de mano para cerveza y vino, gravedad específica de doble escala 1.000-1.130 y Brix 0-32%

 

Características técnicas

• Lecturas precisas: el refractómetro Brix puede medir brix entre 0-32%±0.2% y gravedad específica entre 1.000-1.130, precisión Brix: +/-0.2%.
• Tecnología de compensación automática avanzada de temperatura (ATC) (50.0 °F~ 86.0 °F): se ajusta automáticamente para compensar la temperatura, lo que hace que sea aún más fácil obtener resultados rápidos.
• Fácil de usar: utiliza el cuentagotas para tomar una muestra de mosto y ponerlo en el prisma. Luego sujeta el refractómetro hasta la luz y mira a través del ocular, más preciso para medir azúcares en verdad de melón, frutas o jugo.
• Amplio uso: el refractómetro Brix es ideal para elaboración casera, agricultura, jardinería y fines educativos, contenido de azúcar.
• Probador de contenido de azúcar portátil: fácil de usar, diseño resistente, compacto en tamaño y peso ligero, cómodo para mantenerse al día y llevar.