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BRIX Determinación de Azúcar por Densidad y Refractometría

Hidrómetros, brixómetros o aerómetros

Existen diferentes azúcares, por ejemplo: sacarosa, azúcar de malta, glucosa, fructosa. Cuando se habla de Brix se entiende sólo el contenido de sacarosa pura en una solución.

Pero a menudo también el jarabe de maíz de alta fructosa (HFCS) se mide y se expresa en grados ˚Brix. Esta concentración de azúcar se puede medir con densímetros y refractómetros. Ambos instrumentos son capaces de convertir los datos experimentales medidos automáticamente en grados Brix o HFCS.

¿Qué es el Brix (°Brix)?
Brix es la medición en porcentaje por peso de sacarosa en una solución de agua pura. Esta designación de grados Brix es válida sólo para soluciones de sacarosa pura. La sacarosa pura se extrae de la caña de azúcar o de la remolacha azucarera.

¿Qué es HFCS (High Fructose Corn Syrup - Jarabe de maíz de alta fructuosa)?
El (HFCS) es un edulcorante líquido que se extrae a partir del almidón de maíz que contiene principalmente fructosa y D-glucosa. El HFCS se utiliza para sustituir la sacarosa en las industrias de bebidas y alimentos. El HFCS está disponible en tres diferentes niveles de fructosa HFCS 42%, 55% y 90% (por ciento en peso) y se utiliza principalmente en los EE.UU.

Dos Métodos para medir el HFCS y el Contenido de Azúcar
Es posible medir el contenido del azúcar/fructosa ya sea con un medidor de densidad ó un refractómetro. Ambos métodos darán el mismo resultado si se mide la sacarosa pura/HFCS contenida en una solución.


Los Hidrómetros Brix son ampliamente utilizados para la medición de Brix.

Tienen relativamente buena precisión ±0,05 en el jarabe y ±0,02 Brix en bebidas y están disponibles a precios razonables. Una desventaja de los hidrómetros es que debido a los distintos operadores que lo utilizan y su forma de trabajar, los resultados pueden diferir mucho. Los hidrómetros son de cristal y por lo tanto muy frágiles.

Los Picnómetros miden con una buena precisión, pero no son adecuados para el control de todos los días, ya que llevan unos 30 minutos para cada medición.

Los Densímetros y Refractómetros digitales como los modelos DM40 y RM40 de Mettler-Toledo permiten medir directamente grados Brix o HFCS%.

Ambos métodos de medición permiten la conversión automática de densidad e índice de refracción en grados Brix o HFCS%. Con ambos métodos los resultados obtenidos son idénticos en la medición de sacarosa pura o fructosa pura y se pueden comparar entre sí.


Tablas de valores de conversión entre índice de refracción y densidad a Brix a 20°C

Definición de Densidad
La densidad es el cociente de la masa m y el volumen V de una sustancia (densidad de masa). Como la densidad depende principalmente de la temperatura, esta última se debe especificar siempre:

d=m /V[kg/m3] o [g/cm3]

Más información se puede encontrar en: www.density.com

Hay una relación directa entre la densidad y el BRIX. La densidad medida se puede convertir directamente en porciento en peso de contenido de sacarosa (°Brix). Esta conversión se basa en la tabla 109 de NBS Circular 440.

Definición de Índice de Refracción
Si un rayo de luz viaja de un medio a otro ópticamente menos denso, este cambia de dirección. Con el aumento del ángulo de incidencia, este alcanza un valor crítico en el que la luz no se escapa del medio más denso. Si se supera este ángulo crítico se produce la reflexión total. El índice de refracción se calcula a partir de este ángulo crítico. Como la refracción depende de la longitud de onda de la luz incidente, el índice de refracción se mide a la longitud de onda de la línea D del sodio (589,3 nm) como estándar y simbolizado por nD. El índice de refracción no sólo depende de la longitud de onda utilizada para medir, sino que también de la temperatura de la solución que se está midiendo.

Más información se puede encontrar en: www.refractometry.com

Hay una relación directa entre el índice de refracción y el BRIX. El índice de refracción medido se convierte directamente en porciento de peso de contenido de sacarosa (° Brix). Esta conversión se basa en la 16 ª sesión del Congreso Internacional de la Comisión de ICUMSA 1974.

¿Dónde son medidos el Brix y el HFCS y porqué?
Para cualquier muestra que contiene sacarosa o fructosa la medición de Brix se puede hacer para obtener el componente sólido de azúcar. Brix se define como el porcentaje de peso que contiene en solución de sacarosa pura. Para otros azúcares distintos de la sacarosa, se llama "Brix aparente" y es siempre un valor relativo. Aunque la designación de Brix es estrictamente válida sólo para soluciones cuyos sólidos son totalmente sacarosa, la industria utiliza la medición libremente para referirse a cualquier sólido dulce en un producto.

Sin embargo, hay otros productos de azúcar como sacarosa que no pueden dar el valor Brix correcto. Ejemplo: cuando se determinan los grados Brix de:
  • Azúcar de malta
  • Glucosa
  • Miel
Los resultados obtenidos no son el verdadero grado Brix y son sólo valores relativos. Los valores de Brix obtenidos en una medición no sacarosa tanto con medidor de densidad o refractómetro no pueden ser comparados.

La siguiente tabla muestra los resultados de medición BRIX en diferentes muestras, medidos con un medidor de densidad y con un refractómetro. Los dos resultados son idénticos si sólo se miden soluciones de sacarosa puras; en todas las otras mediciones los resultados muestran valores diferentes con los dos métodos de ensayo.


Las mediciones Brix se hacen sobre todo en la industria de alimentos por razones de control de calidad y por la influencia que tiene en el precio el contenido de azúcar.

También tiene importancia en la época de la cosecha y la madurez de los frutos, pues el 90% del jugo fresco crudo es azúcar, por lo que la medición Brix es proporcional al contenido de azúcar.

Efectos de la Temperatura y la Concentración
La medición del contenido de Brix y el HFCS está influenciada por la temperatura. El coeficiente de corrección de la temperatura es dependiente de la concentración.

El valor Brix puede corregirse de acuerdo con la siguiente tabla


Corrección de la temperatura del índice de refracción con diferente concentración de una solución de sacarosa
Ver Tabla de dependencia de temperatura


Es claro que la corrección de la temperatura es dependiente de la concentración y por lo tanto, es necesario medir una solución siempre a la temperatura deseada. Los densímetros y refractómetros digitales portátiles tienen incorporado la compensación de temperatura para mediciones de Brix y de HFCS.

Nota: Estas compensaciones sólo son válidas para la sacarosa pura o soluciones HFCS. Darán compensaciones de temperatura incorrectas para otras muestras (por ejemplo: jugos de frutas).

Comparación de los métodos de densidad Antiguos con los Nuevos y Beneficios para los usuarios
Densidad


Paso 1: Calibración
Hidrómetro: Necesita Certificado de Calibración.
Picnómetro: No necesita calibración debido al método de test.
Densímetro Digital: Con aire y agua o estándares conocidos.

Beneficios de los medidores digitales de densidad:
• Es completamente automático con aire y agua.
• Es un método rápido y fácil.
• Tiene trazabilidad de acuerdo a GLP (impresión de datos de calibración).

Paso 2: Preparación de la muestra
Hidrómetro: Llenar la muestra dentro del vaso.
Picnómetro: Llenar la muestra dentro del picnómetro.
Densímetro Digital: Inyectar la muestra con jeringa o automáticamente.

Beneficios de los medidores digitales de densidad:
• Es un método rápido y fácil, especialmente comparado con el Picnómetro.
• Sin reajuste de volumen por cambio de temperatura.
• Requiere un pequeño volumen de muestra.
• La manipulación de muestras pegajosas y viscosas se reduce al mínimo.

Paso 3: Control de Temperatura
Hidrómetro: Unidad termostática Ex- terna.
Picnómetro: Unidad termostática Ex- terna.
Densímetro Digital: Termostato incorporado.

Beneficios de los medidores digitales de densidad:
• Es rápido y muy preciso debido a los pequeños volúmenes de las muestras.
• No requiere baños termostáticos.
• Productos sensibles (sin condensación de humedad, agua).
• Permite la eliminación de errores en el control de temperatura.
• La medición se realiza siempre a la temperatura deseada, no necesitando de corrección de temperatura.

Paso 4: Medición
Hidrómetro: Empuje (léase nivel de flotación).
Picnómetro: Pesada (Peso del picnómetro de un volumen conocido lleno de muestra).
Densímetro Digital: Oscilación (medidas de frecuencia de oscilación del tubo en U lleno de la muestra).

Beneficios de los medidores digitales de densidad:
• Solo con pulsar una tecla y luego es automático.
• Alta reproducibilidad (no depende del operador).
• Es rápido, fácil de operar y con alta precisión.
• Aguarda hasta que se estabilice la temperatura y el valor de medición.
• No hay errores de lectura visual.
• Medición de series muy rápidas con cambiador automático de muestra.
• Amplio rango Brix.

Paso 5: Resultados
Hidrómetro: Manual.
Picnómetro: Manual.
Densímetro Digutal: Impresión de Brix. Transparecia a PC o LIMS.

Beneficios de los medidores digitales de densidad:
• Conversión directa e impresión de BRIX (sin error manual propenso).
• Resultado de hasta 5 dígitos (±0.003%BRIX).
• Impresión de acuerdo a GLP.
• Transferencia a PC / LIMS.
• Los resultados no son afectados por el operador.

Beneficios Generales de los medidores digitales de densidad
• Mediciones precisas y muy rápidas.
• Fáciles de operar.
• Reducción de errores, posibilidad para ser operado por personas no calificadas.
• No hay posibilidad de rotura de vidrios.
• Calculo directo de BRIX.
• Menos muestra, menor gasto.
• Fácil de limpiar.
• Cambiador de muestras para medición en serie.
• Transferencia de datos a LIMS.

Refractometría


Paso 1: Calibración
Refractómetro Abbe Visual: Con vidrio certificado.
Refractómetro Digital: Con agua o 2 estándares conocidos.

Beneficios del refractómetro digital:
• Automático, de rápida y fácil calibración.
• Sin rotura de vidrio para calibrar como con el Abbe (muy caro debido a la alta precisión del vidrio).

Paso 2: Preparación de la muestra
Refractómetro Abbe Visual: Añadir la muestra al prisma.
Refractómetro Digital: Añadir la muestra al prisma.

Beneficios del refractómetro digital:
• Es un método fácil, porque se añade directamente la muestra al prisma, sin cerrar el mismo. Pues al cerrar el refractómetro Abbe se puede provocar errores si la muestra es expulsada en ese momento, siendo necesaria entonces una nueva adición.

Paso 3: Control de Temperatura
Refractómetro Abbe Visual: Unidad termostática Externa.
Refractómetro Digital: Termostato electrónico incorporado (Peltier).

Beneficios del refractómetro digital:
• Control muy preciso y automático de la temperatura.
• Tiempo corto de espera para el equilibrio de la temperatura.
• No necesita compensación de temperatura, mediciones a temperaturas deseadas.

Paso 4: Medición
Refractómetro Abbe Visual: Medición de lectura manual.
Refractómetro Digital: Medición de lectura Digital.

Beneficios del refractómetro digital:
• Rápido, fácil y de alta precisión.
• Arranque totalmente automático de la medición a la temperatura deseada y con resultados estables (ausencia del operador).
• Medición automática de BRIX.
• Sin errores, debido a lecturas de ojo humano.
• Medición de series muy rápidas con cambiador automático de muestras.

Paso 5: Resultados
Refractómetro Abbe Visual: Manual.
Refractómetro Digital: Impresión de BRIX. Transferencia a PC o LIMS.

Beneficios del refractómetro digital:
• Resultados no son afectados por la técnica individual del operador.
• Conversión directa e impresión de BRIX (sin error manual propenso).
• Impresión de acuerdo a GLP.
• Transferencia de datos a PC / LIMS.
• Medición automática con cambiador de muestra.

Conclusión
Densímetros y refractómetros digitales modernos ofrecen una forma flexible para cualquier medición de BRIX o concentración de fructosa. Ambos métodos dan resultados rápidos y altamente reproducibles. Los resultados son independientes del operador. El termostato incorporado hace superfluo el uso de un baño termostático adicional y permite mediciones rápidas y altamente precisas.
Estos instrumentos digitales pueden ser conectados a un cambiador de muestras para la medición de muestras en serie y a un ordenador o LIMS para la transferencia de datos.

Gracias a todas estas características, los instrumentos se pueden colocar en el laboratorio de control de calidad para mediciones rápidas y fáciles. Los medidores de densidad y refractómetros LiquiPhysics tienen una función de control de calidad integrado en el que compara el valor medido para un producto con los límites inferior y superior definidos para este producto.

Se encuentra disponible mayor información en:
www.density.com y www.refractometry.com


Para más información:
TEC INSTRUMENTAL S.A.
Tel.: (54-11) 5435-8840
info@tecinstrumental.com
www.tecinstrumental.com

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