apost 1 controle qualidade 2013

CONTROLE DE QUALIDADENuma abordagem analítica química e produtiva industrial

PROF. FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA

PARTE 1

Fonte da imagem: http://www.extrapolando.com. Acesso janeiro 2013.

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO - IFPE

CURSO: TÉCNICO EM QUÍMICA

RECIFE- 2013

http://www.extrapolando.com/

SUMÁRIO

Página

1. FUNDAMENTOS DO CONTROLE DE QUALIDADE............................................................................................. 04 INTRODUÇÃO

ABORDAGENS DO CONTROLE DE QUALIDADE

QUALIDADE NA ABORDAGEM ESTATÍSTICA

TAREFAS DO CONTROLE DE QUALIDADE

ESPECIFICAÇÃO DE QUALIDADE

TÉCNICAS DE AVALIAÇÃO DE QUALIDADE

TOLERÂNCIA EM QUALIDADE

CONFORMIDADE E CERTIFICAÇÃO DE PRODUTOS

FERRAMENTAS DA QUALIDADE

QUALIDADE EM LABORATÓRIOS

NOÇÕES BÁSICAS DE ESTATÍSTICA

ALGUNS CONCEITOS EM ESTATÍSTICA

TEORIA DOS ERROS

ASPECTOS DO CONTROLE DE QUALIDADE NA PRODUÇÃO

REFERÊNCIAS

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

2. AMOSTRAGEM: ASPECTOS TÉCNICOS E ANALÍTICOS...................................................................................... 28INTRODUÇÃO

PONTOS FUNDAMENTAIS DA AMOSTRAGEM

FATORES QUE INTERFEREM NA AMOSTRAGEM

PLANO OU PLANEJAMENTO DE AMOSTRAGEM

OBJETIVOS DO PLANO DE AMOSTRAGEM

ETAPAS DO PLANO DE AMOSTRAGEM

CLASSIFICAÇÃO DA AMOSTRAGEM

DETERMINAÇÃO DO TAMANHO DA AMOSTRA

ASPECTOS IMPORTANTES DO PLANEJAMENTO AMOSTRAL OU EXPERIMENTAL

TIPO DE AMOSTRAS

ASPECTOS PRINCIPAIS DE UM PROCEDIMENTO OPERACIONAL DE AMOSTRAGEM

AMOSTRAGEM E PREPARO DA AMOSTRA PARA ANÁLISE

AMOSTRAGEM E A QUÍMICA ANALÍTICA

APLICAÇÕES DA QUÍMICA ANALÍTICA

ETAPAS ENVOLVIDAS NUMA ANÁLISE QUÍMICA QUANTITATIVA

MÉTODOS UTILIZADOS EM ANÁLISE QUANTITATIVA

AVALIAÇÃO DOS DADOS OBTIDOS EM UMA ANÁLISE QUÍMICA QUANTITATIVA

TIPOS DE ERROS

CONSIDERAÇÕES SISTEMATIZADAS SOBRE AMOSTRAGEM, MANUSEIO E PREPARAÇÃO DE AMOSTRAS

PRÁTICAS DE AMOSTRAGEM

REFERÊNCIAS


Controle de Qualidade – Sávio Pereira – 2013 Página 2

3. CONTROLE EM ÁGUAS BRUTAS E RESIDUÁRIAS............................................................................................... 62INTRODUÇÃO

PROPRIEDADES DAS ÁGUAS NATURAIS

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS, QUÍMICAS E BIOLÓGICAS

QUALIDADE TOTAL DA ÁGUA

TRATAMENTOS DA ÁGUA PARA USO POTÁVEL E INDUSTRIAL

TRATAMENTOS DE EFLUENTES

ATIVIDADE EXPERIMENTAL: ANÁLISES FISICO-QUÍMICAS DE ÁGUAS BRUTAS E RESIDUÁRIAS

REFERÊNCIAS


4. CONTROLE NA PRODUÇÃO DE AÇÚCAR E ÁLCOOL........................................................................................... 95INTRODUÇÃO

CANA-DE-AÇÚCAR

AÇÚCAR

ÁLCOOL

TERMINOLOGIA DA INDÚSTRIA SUCROALCOOLEIRA

PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO AÇÚCAR E DO ÁLCOOL

CONTROLE DE QUALIDADE DO AÇÚCAR

CONTROLE DE QUALIDADE DO ÁLCOOL

ATIVIDADE PRÁTICA – CONTROLE DE QUALIDADE EM AÇÚCAR E ÁLCOOL


5. CONTROLE NA PRODUÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS..................................................................................... 123INTRODUÇÃO

COMPONENTES E CONSTITUINTES DOS LIPÍDEOS

PROPRIEDADES FÍSICAS DOS ÓLEOS E GORDURAS

PROPRIEDADES QUÍMICAS DOS ÓLEOS E GORDURAS

PRODUÇÃO DOS ÓLEOS E GORDURAS

REFINAÇÃO DOS ÓLEOS E GORDURAS

CONTROLE DE QUALIDADE DOS ÓLEOS E GORDURAS

ATIVIDADE PRÁTICA - CONTROLE DE QUALIDADE EM ÓLEOS E GORDURAS

REFERÊNCIAS



.........................................................................................................................................................

.....1........................ FUNDAMENTOS DO CONTROLE DE QUALIDADE ....................................

.........................................................................................................................................................

INTRODUÇÃO O termo "qualidade" engloba tanto a qualidade do produto (conformidade com os requisitos)

quanto à qualidade do processo (grau em que o processo garante a qualidade do produto). Sua

definição e aplicação, porém, se modifica em função do domínio no qual é tratada. Por esta

razão, não é fácil tratar todas as interpretações da qualidade, mesmo se restringindo a um

domínio específico.

Para que a qualidade seja mais que um mero acaso, torna-se necessário incorporar métodos

que aumentem as chances de sucesso do produto e conceitos como "planejamento", "controle"

e "garantia" da qualidade.

O "Planejamento da Qualidade" define as atividades de avaliação da qualidade que serão

executadas ao longo do projeto, visando desenvolver produtos e processos para atender às

necessidades dos clientes. Inclui inicialmente entender essas necessidades, desenvolver

características de produto a elas alinhadas e identificar processos e padrões capazes de

produzi-las. Este planejamento inclui todas as atividades de avaliação da qualidade de um

projeto, que por sua vez devem especificar não apenas “o que” será avaliado, mas também

“quando”, “como” e “por quem”. Para concretizar o planejado, é necessário realizar atividades

de "garantia" e de "controle" da qualidade.

A "Garantia da Qualidade" visa avaliar a aderência das atividades executadas e dos produtos

de trabalho gerados a padrões, processos, procedimentos e requisitos estabelecidos e

aplicáveis. Fornece uma visão objetiva e independente, tanto para atividades de processo

quanto de produto, em relação a desvios e pontos de melhoria, de forma a assegurar que a

qualidade planejada não será comprometida. Além de verificar se o processo está adequado,

sendo seguido e trabalhando a favor da organização (evitando retrabalho, melhorando custos e

prazos), busca-se identificar desvios o quanto antes e acompanhar a sua resolução até que

sejam concluídos. Ferramentas e técnicas utilizadas pela garantia da qualidade incluem

auditorias (de produtos ou processos) e avaliações.

O "Controle da Qualidade" pode ser entendido como um método interativo de comparação do

produto em construção com os seus requisitos e tomada de ações caso existam diferenças.

Visa verificar a qualidade dos produtos de trabalho gerados durante o ciclo de vida

(intermediários e finais), determinando se estes estão dentro de níveis de tolerância aceitáveis.

Ferramentas e técnicas usadas para o controle da qualidade incluem revisões por pares

(inspeção e walkthrough = passo a passo) e diferentes níveis e tipos de teste, que são

estabelecidos pelos processos Verificação e Validação. Um conjunto bem definido de


atividades de controle da qualidade fornece consistência e força aos esforços em busca de

produtos com maior qualidade.

A distinção correta entre estes termos é importante para auxiliar as organizações na

determinação do conteúdo e direcionamento de seus programas de melhoria. Apesar de

possuírem propósitos distintos, muitas pessoas e organizações confundem e empregam

erroneamente estes conceitos – por exemplo, possuem áreas denominadas “garantia da

qualidade” que realizam basicamente testes em seus produtos. Visando elucidar estes dois

conceitos, a tabela seguinte apresenta as principais diferenças entre “garantia” e “controle” da

qualidade.

Diferenças entre “garantia” e “controle”

da qualidade

Garantia da Qualidade Controle da Qualidade

FocoGarantir que o projeto emprega todos os processos e padrões necessários

para atender aos requisitos

Descobrir defeitos em produtos de trabalho gerados ao longo do projeto e eliminar suas causas

Forma mais usualAuditorias de processo e de produto,

orientadas por check-listsTestes diversos e revisões por

pares (simples, inspeção, walkthrough)

Metodologia Utilizam métodos, procedimentos e

padrões para comparar previsto com realizado

Utilizam casos de teste, check-lists e revisões para comparar o

esperado com o obtido

ExpectativaAssegura que o processo empregado

é definido e apropriadoAssegura que os produtos de

trabalho gerados estão consistentes e alinhados

OrientaçãoÉ orientada a processo, visando à

prevenção de defeitosÉ orientado a produto, visando à detecção e correção de defeitos

Monitoramento Cuida da monitoração e melhoria dos processos e padrões empregados

Cuida da monitoração e da consistência dos produtos em

relação aos requisitos e à utilização

CertificaçãoAssegura que se faz da maneira

correta (diz o que faz e faz o que diz)Assegura que se fazem as coisas certas (faz certo o que atende a necessidades e uso pretendido)

A garantia da qualidade fornece suporte ao controle da qualidade por meio de evidência e

confiança na habilidade do processo empregado em produzir um produto que atenda aos

requisitos especificados. Desta forma, a realização de testes é parte do processo de controle

da qualidade, enquanto a verificação da aderência ao processo documentado de teste é de

responsabilidade da garantia da qualidade.


ABORDAGENS DO CONTROLE DE QUALIDADEO controle da qualidade tem pelo menos 3 abordagens: TÉCNICA, GESTÃO e ESTATÍSTICA.A abordagem técnica dedica-se à:

Ensaios: avaliam características e desempenho de materiais e artefatos;

• Ensaios destrutivos: duração de lâmpadas, tração de vergalhões etc.;

• Ensaios não destrutivos: ultrasom, líquidos penetrantes etc.;

Análises: Análise de falhas de artefatos em serviço.

A abordagem de gestão é coberta através de sistemas tais como:

• TQC (Total Quality Control = Controle da Qualidade Total);

• 6σ (Six Sigma);

• Lean Manufacturing (Manufatura Enxuta);

• Normas ISO 9000:2000;

• ABC: Ação Baseada na Compreensão.

A abordagem de gestão dedica-se à:

• Estruturação de ações para escolha e desenvolvimento de atividades adequadas para

alcançar os resultados desejados (TQC, 6σ, LEAN MANUFACTURING, ABC).

• Estruturação de organizações visando garantir resultados desejados (ISO 9000);

TQC (Total Quality Control)• Baseada em princípios desenvolvidos nos Estados Unidos (Shewhart, Juran, Deming)

• Desenvolvida no Japão, no pós-guerra (JUSE, Ishikawa) e utilizada como modelo pela

Toyota.

• Focalizada no Brasil através da FCO (Fundação Christiano Ottoni), FDG (Fundação de

Desenvolvimento Gerencial) e INDG (Instituto de Desenvolvimento Gerencial), através do Prof.

V. Falconi.

Normas ISO 9000:2000NBR ISO 9000:2000: Sistemas de gestão da qualidade – fundamentos e vocabulário

NBR ISO 9001:2000: Sistemas de gestão da qualidade – requisitos

NBR ISO 9004:2000: Sistemas de gestão da qualidade – diretrizes para melhoria de

desempenho

NBR ISO/TR 10014:2000: Diretrizes para gestão de aspectos econômicos da qualidade

NBR ISO 10017:2000: Guias de técnicas estatísticas para NBR ISO 9001:1994

Gestão e Controle da Qualidade na ISO 9000:2000Gestão da qualidade - Atividades coordenadas para dirigir e controlar uma organização, no que

diz respeito à qualidade

Controle da qualidade - Parte da gestão da qualidade focada no atendimento dos requisitos da

qualidade


Qualidade na ISO 9000:2000Qualidade - Grau no qual um conjunto de características inerentes satisfaz a requisitos

(Qualidade pode ser usado com adjetivos tais como má, boa ou excelente; “Inerente”, ao

contrário de “atribuído” significa a existência de alguma coisa, especialmente como uma

característica permanente).

Características - Propriedade diferenciadora (pode ser inerente ou atribuída, qualitativa ou

quantitativa, e podem ser de vários tipos, tais como: físicas (mecânicas, elétricas, etc.),

sensoriais (odor, aspecto, tato, paladar, etc.), comportamentais (cortesia, honestidade,

veracidade, etc.), temporais (pontualidade, confiabilidade, disponibilidade, etc.), ergonômicas

(ligadas à segurança humana), funcionais (velocidade máxima de um avião, etc.)

Requisitos - Necessidade ou expectativa que é expressa, geralmente, de forma implícita ou

obrigatória. (Implícito significa que é prática costumeira ou usual para a organização, seus

clientes e outras partes interessadas).

ABC (Ação Baseada na Compreensão)INTRODUÇÃO: A ação humana

A PRÁTICA DA ABC – AÇÃO BASEADA NA COMPREENSÃO

A seqüência de atividades

A compreensão da situação

• Resultados desejados

• Processos, produtos e organizações

• Modelos

• A escolha e o planejamento das ações

As ações, os Resultados Obtidos e sua Compreensão e a Decisão

A DIMENSÃO HUMANA DA ABC: A compreensão e a sabedoria.

A abordagem estatística dedica-se à:

• Controle estatístico da qualidade (CEQ):

Técnicas de amostragem

Tratamento de grandes volumes de dados.

• Projeto de experimentos

• Testes de hipóteses

• Inferências estatísticas

QUALIDADE NA ABORDAGEM ESTATÍSTICAGraças ao crescimento incessante do parque industrial, à concorrência – cada vez maior de

outras empresas similares, à procura e a melhor condição do poder aquisitivo, surgiu entre os

dirigentes das indústrias, a preocupação em desenvolver novos métodos, em dividir e

racionalizar o trabalho a fim de obter maior produtividade sem, contudo afetar a qualidade do

produto. O aumento da produção, pensamento geral, iria causar problemas muito sérios à

qualidade. Era preciso desenvolver algum processo que substituísse a inspeção tradicional, até


então utilizada satisfatoriamente. A partir de 1920, procurando resolver o problema iniciou-se a

revolução industrial no sentido de aprimorar os métodos de inspeção utilizados. A mudança

sobre controle de qualidade devia ser radical. Desenvolveram-se técnicas de prevenção de

defeitos e a estatística, que passaram a funcionar como as principais armas na detenção e

prevenção de defeitos.

O controle estatístico de qualidade é tido como o melhor meio até agora encontrado para um

trabalho racional de prevenção de defeitos.

O que é Qualidade? – A definição mais moderna de Qualidade é apresentada pela

“Organização Européia para Controle de Qualidade”.

“Qualidade de um material é a condição necessária de aptidão para a finalidade a que se

destina”.

Exigir de um produto, qualidade além da necessária, é encarecê-lo; exigir menos é prejudicar o

nome do fabricante diante do público consumidor.

Inspeção e Controle Estatístico de Qualidade – é de fundamental importância à

diferenciação de conceitos entre Inspeção e Controle Estatístico de Qualidade:

Inspeção de Qualidade – é uma operação de verificação realizada após o produto ter sido

totalmente processado, e na qual classificado em duas categorias: Aceito e Rejeitado.

É feita com o objetivo de verificar se a qualidade das partidas apresentadas atende às

especificações de fornecimento ou de recebimento, utilizando-se tábuas de amostragem.

As principais características da inspeção são:

• Cada unidade do produto deve ter suas características comparadas com padrões e

especificações.

• Deverá ser tomada uma decisão definitiva em aceitar ou rejeitar o produto, se este não

estiver de acordo com as especificações.

• A inspeção não adiciona nada ao valor do produto nem diminui o número de rejeições,

uma vez que não envolve nenhuma ação corretiva sobre as operações.

• A inspeção 100% garante ao cliente e ao fornecedor a boa qualidade do produto.

• A boa reputação do fornecedor sem um adequado sistema de Controle de Qualidade é

conseguida a custo de elevados índices de rejeições e conseqüente alto custo de

fabricação.

Controle Estatístico de Qualidade – é um sistema amplo e complexo que tem por finalidade a

inspeção, a análise e a ação corretiva aplicados a um processo produtivo. A inspeção de uma

pequena porção dos produtos leva a uma análise de sua qualidade, o que determinará a ação

a ser adotada de modo a manter o nível de qualidade.

É exercido pelo produtor durante o processo produtivo. O processo estará sob controle quando

a variação da qualidade estiver dentro dos limites de especificação do produto. Os


instrumentos principais utilizados para o controle estatístico de qualidade são os gráficos de

controle.

O diagrama seguinte esquematiza um sistema de aplicação do Controle de Qualidade:

A atividade de análise é fundamental no ciclo de controle, pois estabelece o relacionamento

entre o produto sob controle e os parâmetros de inspeção, conforme demonstrado na figura

seguinte:

As principais características do Controle Estatístico de Qualidade são:

• Divulgação rápida por utilizar apenas amostras dos resultados, permitindo uma

correção imediata.

• Os produtos produzidos em uma operação onde se aplicou a técnica correta de C.Q.

podem ser aceitos sem inspeção adicional.

• Melhoria da qualidade na própria linha de produção diminuindo as rejeições.

• Redução dos custos de fabricação, pois a qualidade é melhorada na própria operação

de manufatura.

• Aumento da moral dos supervisores de produção, pois a qualidade será produzida na

linha, eliminando-se as discussões após uma inspeção final, que não levam a nenhum

resultado.


TAREFAS DO CONTROLE DE QUALIDADEDevido a seu necessário relacionamento com todas as fases do processo criativo de um

produto, o Controle de Qualidade tem influência em todas, sendo fator determinante na

qualidade final.

Um bom produto, com elevado conceito de qualidade tem seu controle exercido

necessariamente:

• No estudo do projeto do produto e das suas especificações;

• Na análise da matéria-prima e do material auxiliar a ser utilizado na produção;

• No controle durante a execução do produto;

• Na inspeção do produto acabado;

• Na análise das falhas de campo ou de uso.

ESPECIFICAÇÃO DE QUALIDADEComo a idéia de qualidade implica na comparação do produto com parâmetros previamente

estabelecidos ou expectativa de características, as especificações são fundamentais na análise

da qualidade. Alguns aspectos devem ser ponderados nas especificações de um produto:

Especificações Verbais – Causam confusões e erros de interpretação.

Especificações Através da Amostra do Produto – Dependem da complexidade do produto.

Especificações NuméricasDimensões exatas – São impraticáveis, pois para uma peça é possível mantê-las, mas para um

bom lote nunca ocorre repetitivamente.

Dimensões com tolerâncias – Permitem trabalhar com folgas permissíveis.

Características de Qualidade – São parâmetros componentes de uma especificação. Podem

ser:

• Propriedades físicas (Ex.: resistências a tração, viscosidade, densidade etc.)

• Propriedades químicas (Ex.: composição do material, pH, íons específicos etc.)

• Dimensões

• Temperatura

• Pressão etc.

Conteúdos das Especificações – São incluídas no texto das especificações somente as

características de qualidade. Estas podem ser: Especificação de materiais, Especificação de

fabricação e Especificação de produtos finais.

Especificação de Materiais : São elementos essenciais na especialização e devem conter no

mínimo as seguintes informações:

• Tipo de unidade de medida do material: Servem para caracterizar o objeto em análise.

• Identificação dos Lotes: A falta de identificação pode acarretar rejeições ou aprovações

de vários lotes por mera confusão.


• Requisitos de Qualidade do Material: Englobam todos os parâmetros que avaliam a

operabilidade do produto.

• Métodos de Ensaio do Lote: Indicam de que forma e com quais equipamentos vão se

inspecionar o lote.

• Embalagem, Manuseio, Armazenagem: Deve-se indicar como os produtos serão

fornecidos ou recebidos.

Especificação de Fabricação : A especificação de fabricação e seu acompanhamento pelo

controle de qualidade reduzirão substancialmente o custo de fabricação diminuindo o número

de rejeições e as necessidades de inspeção final. Os elementos essenciais das especificações

de fabricação são:

• Lista de Materiais: Inclui todos os materiais utilizados no processo de fabricação.

• Equipamento: Descrição do equipamento: máquinas, ferramentas, etc., usados no

processo produtivo.

• Folhas de Operações: Resumem as informações necessárias para execução da

operação, tais como: Denominação da operação, Tempo de execução etc.

• Ensaios de Controle de Fabricação: Indicam as características a serem analisadas:

Medições necessárias; Tolerâncias etc.

Especificação de Produtos Finais: São especificações que fazem com que o produto final

atenda às exigências do consumidor. São os objetivos a serem atingidos pelas especificações

de fabricação.

TÉCNICAS DE AVALIAÇÃO DE QUALIDADEAtributos e Variáveis – Em virtude de ser impraticável e desnecessário avaliar todos os

requisitos de qualidade de um produto, as especificações se restringem apenas aos mais

importantes e significativos. As características para avaliação são classificáveis em dois

grandes grupos:

Controle por Atributos – É a avaliação de características de qualidade de valores não

mensuráveis. É a forma mais comum e mais econômica para avaliarmos os requisitos de

qualidade. O julgamento sobre a qualidade de um produto por seus atributos independe do

conhecimento de suas dimensões, mas apenas dos conceitos “bom” e “ruim”.

Assim, a seleção de um lote de eixos usando um calibrador do tipo “passa não passa”, de um

lote de lâmpadas sob o critério “acende” ou “não acende” ou de um lote de óleo incolor ou

amarelado “atende” ou “não atende”, caracteriza o uso de atributos.

Controle de Variáveis – É a avaliação de características de qualidade através de valores

mensuráveis, as quais podem corresponder a leituras em escalas ou parâmetros analíticos

medidos

TOLERÂNCIA EM QUALIDADEDefinimos tolerância como a faixa de variação aceitável por um determinado requisito de

qualidade.


É impraticável em um processo de produção obter uma dimensão exata para um requisito de

qualidade, devido à variação constante das condições de trabalho. Esse caso gera a

necessidade de estipular um intervalo de variação no qual a característica de qualidade é

aceitável, ou seja, atende os objetivos do projeto. As tolerâncias podem ser: dimensional, de

forma, de partida, de faixa de variação etc.

CONFORMIDADE E CERTIFICAÇÃO DE PRODUTOSA busca por maior eficiência e produtividade tem sido uma constante nas empresas nas últimas

décadas. Em função disto, a qualidade tem recebido mais do que nunca uma atenção especial

por parte da direção das empresas, pois qualidade, em todos os níveis e setores da

organização, é o fator que vai garantir uma eficiência maior de toda a estrutura, bem como a

manutenção e aumento no número de clientes. Desta forma, a certificação de conformidade

tornou-se uma das ferramentas mais importantes dentro da nova realidade mundial.

A avaliação de conformidade é definida como sendo “uma forma sistematizada de avaliar se

um produto, serviço, processo ou profissional atende a requisitos de normas ou regulamentos

técnicos preestabelecidos pra a obtenção da certificação.” Esta avaliação pode ser feita pelo

fabricante ou fornecedor (Primeira); feita pelo comprador (Segunda); ou feita por uma

instituição independente em relação ao fornecedor e ao cliente (Terceira), que não tenha

interesse na comercialização dos produtos avaliados.

Existem cinco modalidades de avaliação de conformidade: certificação, declaração do

fornecedor, inspeção, etiquetagem, e ensaios.

Existem várias modalidades de certificação de produtos. As mais utilizadas são:

• Ensaio de tipo (o mais simples de todos);

• Ensaio de tipo seguido de verificação através de ensaio de amostras retiradas no comércio;

• Ensaio de tipo seguido de verificação através de ensaio de amostras retiradas no fabricante;

• Ensaio de tipo seguido de verificação através de ensaio de amostras retiradas no comércio e no

fabricante;

• Ensaio de tipo, avaliação e aprovação do sistema de qualidade do fabricante e ensaio de

amostras retiradas no comércio e no fabricante;

• Avaliação e aprovação do sistema da qualidade do fabricante;

• Ensaio do lote;

• Ensaio 100%.

A certificação é feita por Organismos de Certificação Credenciados (OCC) no Sistema

Brasileiro de Certificação.

As empresas cujos produtos são certificados oferecem benefícios aos consumidores,

auxiliando-os na identificação de produtos que atendem a normas específicas, o que

conseqüentemente estabelece parâmetros para decisão de compra. Isto, por sua vez, reverte

em benefícios para a empresa, que tem a garantia de que seus produtos terão total aceitação

no mercado, aumentando muito a sua competitividade, inclusive em mercados mundiais.


FERRAMENTAS DA QUALIDADEAs empresas cada vez mais necessitam certificar através de política e ações. Fazer qualidade

é procurar a satisfação dos clientes em primeiro lugar. A verificação deste princípio fez com

que muitas empresas de sucesso dominassem o mercado de produto e serviço nos últimos

anos. As ferramentas analisadas a seguir são as mais utilizadas no TQC, mas não são as

únicas. Essas ferramentas são usadas por todos em uma organização e são extremamente

úteis no estudo associado às etapas ao fazer rodar o ciclo. As ferramentas sempre devem ser

encaradas como um MEIO para atingir as METAS ou objetivos. Meios são as ferramentas que

podem ser usadas para identificar e melhorar a qualidade, enquanto a meta é onde queremos

chegar (fim).

A qualidade não pode estar separada das ferramentas básicas usadas no controle, melhoria e

planejamento da qualidade, visto estas fornecerem dados que ajudam a compreender a razão

dos problemas e determinam soluções para eliminá-los.

As sete ferramentas da qualidade estudadas aqui são:

• Diagrama de Pareto

• Histograma

• Diagrama de Causa e Efeito

• Folha de Verificação

• Gráficos de Controle

• Fluxogramas

• Cartas de Controle

Cada ferramenta tem uma função, sendo que não há uma indicação adequada para saber qual

a ferramenta a utilizar em cada fase dos trabalhos estatísticos. Tudo depende do problema

envolvido, das informações adquiridas, dos dados históricos disponíveis e do conhecimento do

processo em questão.

Utilização das principais ferramentas para o controle estatístico da qualidadeFERRAMENTAS O QUE É? UTILIZAÇÃO

Diagrama de Pareto Diagrama de barra que ordena as ocorrências da maior para a menor.

Priorizar as poucas, mas vitais.

Histograma Diagrama de barras que representa a distribuição da ferramenta de uma

população.

Verificar o comportamento de um processo em relação à

especificação.

Diagrama de Causa e Efeito Método que expressa à série de causas de um efeito (problema).

Ampliar a quantidade de causas potenciais a serem analisadas.

Folha de Verificação Planilha para colheita de dados. Facilitar a colheita de dados referente um problema.

Gráficos de Controle Gráfico com limite de controle que permite o monitoramento dos processos.

Verificar se o processo está sob controle.

Fluxogramas Representação pictórica do processo; normalização do processo.

Esquema passo a passo do processo com análise, discussão e

comunicação; melhoria do processo.

Cartas de Controle Processo mais usual para monitorar um processo.

Verificar se o processo está sob controle.


QUALIDADE EM LABORATÓRIOSEm uma escala de valores, qualidade permite avaliar e, conseqüentemente, aprovar, aceitar ou

recusar qualquer coisa. Na prática, quase sempre existe uma relação entre o preço e a

qualidade do produto. Entretanto, em química analítica esta definição deve ser expandida.

Assim, deve-se perguntar por que você quer a análise e o que você quer fazer com ela para

então decidir como você vai realizá-la.

Qualidade em laboratórios analíticos implica em resultados que:

• alcançam as necessidades específicas do cliente e para isso, deve existir uma

discussão prévia à análise e, neste momento, deve-se ver o cliente como mais um membro do

laboratório;

• atraem a confiança do cliente e de todos os que fazem uso dos resultados;

• representa valor e não custo.

Segurança da Qualidade - O principal objetivo da GLP (GOOD LABORATORY PRACTICE) é

submeter dados confiáveis/seguros às autoridades que avaliam estes dados, evitando sempre

que possíveis experimentos desnecessários com animais e recomendando metodologias

adequadas para:

• controle de pessoal e organização do laboratório;

• programa de garantia da qualidade;

• instalações, equipamentos, materiais e reagentes;

• sistemática dos experimentos (protocolos);

• registros adequados de amostras experimentais e padrões de referência;

• procedimentos de operação padronizados, incluindo precauções em relação a

segurança e saúde;

• descrição completa dos experimentos e justificativa da escolha do método;

• relatório dos resultados; e

• estocagem e manutenção de registros e materiais.

É um sistema de Boas Condutas no Laboratório, GLPs - GOOD LABORATORY PRACTICE,

projetado com diferentes planos de atividades para assegurar que o programa de controle de

qualidade seja efetivo.

Esta preocupação iniciou há várias décadas e deu origem no início dos anos 70 a publicação

pela Food and Drug Administration, FDA/USA, do texto "Principles for Good Laboratory

Practice". Na Comunidade Européia, por mais de 30 anos que se deseja expressar um padrão

uniforme para avaliar a qualidade das pesquisas, sendo que em 1981 foi publicada oficialmente

e reconhecida pelos estados membros da OECD, Organization for Economic Cooperation and

Development, o texto "OECD Principles of Good Laboratory Practice" cujas diretrizes foram

adotadas a partir de 1987.

De fato adotar o sistema de Boas Condutas no Laboratório, GLPs é o início do processo de

garantia de segurança de qualidade dos dados analíticos, e está preocupado, essencialmente,

com o processo organizacional e as condições nas quais os estudos laboratoriais são

planejados, realizados, monitorados, registrados e com relação à apresentação dos relatórios.


Controle de Qualidade - É um sistema projetado para proporcionar um produto com

qualidade. Os fatores considerados mais relevantes para obterem-se resultados com qualidade

assegurada, em relação a análises e materiais específicos para o controle da qualidade do

trabalho são:

• conhecimento preciso das necessidades do cliente;

• Qual é o nível de incerteza aceitável;

• método correto de amostragem (representatividade da amostra);

• método analítico apropriado (validado anteriormente para a matriz da amostra em

estudo);

• as determinações devem estar propriamente arquivadas (evitando alguma possibilidade

de erro, ou de que as determinações sejam perdidas, ou de que a amostra tenha sido

identificada de forma incorreta);

• procedimento experimental completo deve ser arquivado (deve permitir que outra

pessoa possa repetir o trabalho no futuro);

• informe claro para o cliente (o cliente deve ser capaz de compreender a linguagem

científica).

Ainda, qualidade somente pode ser alcançada se as análises forem realizadas por um

laboratório, o qual adota uma gestão completa da qualidade, com SISTEMAS apropriados para

assegurá-la, citam-se como exemplos:

• manutenção e inspeção dos equipamentos (p.ex.: quando as balanças foram

calibradas?);

• metodologia adequada para gravar os resultados (não devem ser guardados

como notas em folhas avulsas);

• gestão profissional dos materiais de laboratório (por quanto tempo

determinados reagentes devem permanecerem estocados?);

• a equipe deve ser competente para realizar o trabalho e sempre seguir os

princípios da Boa Conduta em Laboratório (GLP - Good Laboratory Practice).

Para que o sistema de qualidade esteja completo e que os erros sistemáticos também sejam

identificados, além dos eventuais, existe a necessidade de que o laboratório seja avaliado por

verificação externa (Accreditation and Quality Assurance in Analytical Chemistry). Assim, os

resultados obtidos estariam sujeitos a comparação periódica com aqueles obtidos em outro

laboratório autorizado oficialmente.

NOÇÕES BÁSICAS DE ESTATÍSTICAEstatística - É uma parte da matemática aplicada que fornece métodos para coleta,

organização, descrição, análise e interpretação de dados e para a utilização dos mesmos na

tomada de decisões.

A coleta, a organização, a descrição dos dados, o cálculo e a interpretação de coeficientes

pertencem à ESTATÍSTICA DESCRITIVA, enquanto a análise e a interpretação dos dados,

associado a uma margem de incerteza, ficam a cargo da ESTATÍSTICA INDUTIVA ou


INFERENCIAL, também chamada como a medida da incerteza ou métodos que se

fundamentam na teoria da probabilidade.

ALGUNS CONCEITOS EM ESTATÍSTICA População ou Universo - É o conjunto de todos os elementos existentes ou possíveis de

existir no processo de fabricação.

Lote ou Partida - É o conjunto de todos os elementos extraídos de um processo de fabricação,

num intervalo de tempo. O Lote: Pode ser a produção horária, produção diária ou ainda a

produção programada. Tamanho do Lote: É a quantidade de elementos existentes no lote.

Amostra - É o conjunto de todos os elementos extraídos parcialmente do processo de

fabricação ou de um lote. Amostra ao Acaso (Casual): É o conjunto de todos os elementos

tirados ao acaso de uma produção. Tamanho da Amostra: É a quantidade de elementos

existentes na amostra.

Análise Exploratória de Dados - Após a coleta e a digitação de dados em um banco de

dados apropriado, o próximo passo é a análise descritiva. Esta etapa é fundamental, pois uma

análise descritiva detalhada permite ao pesquisador familiarizar-se com os dados, organizá-los

e sintetizá-los de forma a obter as informações necessárias do conjunto de dados para

responder as questões que estão sendo investigadas. Tradicionalmente, a análise descritiva

limitava-se a calcular algumas medidas de posição e variabilidade. No final da década de 70,

Tukey criou uma nova corrente de análise. Utilizando principalmente técnicas visuais, buscando

descrever quase sem utilizar cálculos, alguma forma de regularidade ou padrão nos dados, em

oposição aos resumos numéricos. Nessa etapa, são mostrados tabelas, gráficos e medidas

resumo que descrevem a tendência dos dados, quantificam a sua variabilidade, permitem a

detecção de estruturas interessantes e valores atípicos no banco de dados.

Tipo de variáveis - Cada uma das características de interesse observadas ou medidas durante

o estudo é denominada de variável. As variáveis que assumem valores numéricos são

denominadas quantitativas, enquanto que as não numéricas, qualitativas.

Uma variável é qualitativa quando seus valores são atributos ou qualidades (por ex: sexo, raça,

classe social). Se tais variáveis possuem uma ordenação natural, indicando intensidades

crescentes de realização, são classificadas de qualitativas ordinais (por ex: classe social -

baixa, média ou alta). Se não for possível estabelecer uma ordem natural entre seus valores,

são classificadas como qualitativas nominais (por ex: Sexo - masculino ou feminino).

As variáveis quantitativas podem ser classificadas ainda em discretas ou contínuas. Variáveis

discretas podem ser vistas como resultantes de contagens, e assumem, em geral, valores

inteiros (por ex: Número de filhos). Variáveis contínuas podem assumir qualquer valor dentro

de um intervalo especificado e são, geralmente, resultados de uma mensuração (por ex: Peso,

em kg; Altura, em metros).

Descrição dos dados - É importante conhecer e saber construir os principais tipos de tabelas,

gráficos e medidas resumo para realizar uma boa análise descritiva dos dados. É preciso

entender como os dados se distribuem, onde estão centrados, quais observações são mais


freqüentes, como é a variabilidade etc., tendo em vista responder às principais questões do

estudo. Cada ferramenta fornece um tipo de informação e o seu uso depende, em geral, do tipo

de variável que está sendo investigada. De uma maneira simplificada pode-se utilizar as duas

abordagens sugeridas no quadro:

Tabela de frequências - Como o nome indica, conterá os valores da variável e suas

respectivas contagens, as quais são denominadas frequências absolutas ou simplesmente,

frequências. No caso de variáveis qualitativas ou quantitativas discretas, a tabela de frequência

consiste em listar os valores possíveis da variável, numéricos ou não, e fazer a contagem na

tabela de dados brutos do número de suas ocorrências. A frequência do valor i será

representada por ni, a frequência total por n e a frequência relativa por fi = ni/n.

Para variáveis cujos valores possuem ordenação natural (qualitativas ordinais e quantitativas

em geral), faz sentido incluir também uma coluna contendo as frequências acumuladas fac,

obtidas pela soma das frequências de todos os valores da variável, menores ou iguais ao valor

considerado.

No caso das variáveis quantitativas contínuas, que podem assumir infinitos valores diferentes,

é inviável construir a tabela de freqüência nos mesmos moldes do caso anterior, pois se obtém

praticamente os valores originais da tabela de dados brutos. Para resolver este problema,

determinam-se classes ou faixas de valores e contam-se o número de ocorrências em cada

faixa. Por ex., no caso da variável peso de adultos, poderia se adotar as seguintes faixas: 30 |

— 40 kg, 40 |— 50 kg, 50 |— 60, 60 |— 70, e assim por diante. Apesar de não se adotar

nenhuma regra formal para estabelecer as faixas, procura-se utilizar, em geral, de 5 a 8 faixas

com mesma amplitude.

Eventualmente, faixas de tamanho desigual podem ser convenientes para representar valores

nas extremidades da tabela.

Exs.:


Gráfico de barras - Para construir um gráfico de barras, representam-se os valores da variável

no eixo das abscissas e suas as frequências ou porcentagens no eixo das ordenadas. Para

cada valor da variável desenha-se uma barra com altura correspondendo à sua frequência ou

porcentagem. Este tipo de gráfico é interessante para as variáveis qualitativas ordinais ou

quantitativas discretas, pois permite investigar a presença de tendência nos dados.

Ex.:

Diagrama Circular - Para construir um diagrama circular ou gráfico de pizza, reparte-se um

disco em setores circulares correspondentes às porcentagens de cada valor (calculadas

multiplicando-se a freqüência relativa por 100). Este tipo de gráfico adapta-se muito bem para

as variáveis qualitativas nominais.

Ex.:

Histograma - Consiste em retângulos contíguos com base nas faixas de valores da variável e

com área igual à freqüência relativa da respectiva faixa. Desta forma, a altura de cada

retângulo é denominada densidade de freqüência ou simplesmente densidade definida pelo

quociente da área pela amplitude da faixa. Alguns autores utilizam a freqüência absoluta ou a

porcentagem na construção do histograma, o que pode ocasionar distorções (e,

conseqüentemente, más interpretações) quando amplitudes diferentes são utilizadas nas

faixas.


Ex.:

Medidas de posição (tendência central) - São medidas que visam localizar o centro de um

conjunto de dados, isto é, identificar um valor em torno do qual os dados tendem a se agrupar.

As medidas de posição ou de tendências centrais mais utilizadas são: média aritmética,

mediana e moda.

Média aritmética: é a soma de todas as observações dividida pelo número de observações.

Ex.: média aritmética de 3, 4, 7, 8 e 8.

Mediana: valor que ocupa a posição central dos dados ordenados; é o valor que deixa metade

dos dados abaixo e metade acima dele. Se o número de observações for par, a mediana será a

média aritmética dos dois valores centrais.

Ex.: mediana de

a) 3, 4, 7, 8 e 8 ? Md=7

b) 3, 4, 7, 8, 8 e 9 ?

Moda: é o valor mais freqüente no conjunto de dados. Ex.: Número de filhos por funcionário de

certa empresa:

Medidas de dispersão - As medidas de tendência central fornecem informações valiosas,

mas, em geral, não são suficientes para descrever e discriminar diferentes conjuntos de dados.

As medidas de dispersão ou variabilidade permitem visualizar a maneira como os dados

espalham-se (ou concentram-se) em torno do valor central. Para mensurarmos esta

variabilidade podemos utilizar as seguintes estatísticas: amplitude total; distância

interquartílica; desvio médio; variância; desvio padrão e coeficiente de variação.

Amplitude total: é a diferença entre o maior e o menor valor do conjunto de dados.

Ex.: dados: 3, 4, 7, 8 e 8. Amplitude total = 8 – 3 = 5

Distância interquartílica: é a diferença entre o terceiro e o primeiro quartil de um conjunto de

dados. O primeiro quartil é o valor que deixa um quarto dos valores abaixo e três quartos acima


dele. O terceiro quartil é o valor que deixa três quartos dos dados abaixo e um quarto acima

dele. O segundo quartil é a mediana. (O primeiro e o terceiro quartis fazem o mesmo que a

mediana para as duas metades demarcadas pela mediana.) Ex.: quando se discutir o boxplot.

Desvio médio: é a diferença entre o valor observado e a medida de tendência central do

conjunto de dados.

Variância: é uma medida que expressa um desvio quadrático médio do conjunto de dados, e

sua unidade é o quadrado da unidade dos dados.

Desvio Padrão: é raiz quadrada da variância e sua unidade de medida é a mesma que a do

conjunto de dados.

Coeficiente de variação: é uma medida de variabilidade relativa, definida como a razão

percentual entre o desvio padrão e a média, e assim sendo uma medida adimensional

expressa em percentual.

Boxplot - Tanto a média como o desvio padrão podem não ser medidas adequadas para

representar um conjunto de valores, uma vez que são afetados, de forma exagerada, por

valores extremos. Além disso, apenas com estas duas medidas não temos idéia da assimetria

da distribuição dos valores.

Para solucionar esses problemas, podemos utilizar o Boxplot. Para construí-lo, desenhamos

uma "caixa" com o nível superior dado pelo terceiro quartil (Q3) e o nível inferior pelo primeiro

quartil (Q1). A mediana (Q2) é representada por um traço no interior da caixa e segmentos de

reta são colocados da caixa até os valores máximo e mínimo, que não sejam observações

discrepantes. O critério para decidir se uma observação é discrepante pode variar; por ora,

chamaremos de discrepante os valores maiores do que Q3+1.5*(Q3-Q1) ou menores do que Q1-

1.5*(Q3-Q1).


O Boxplot fornece informações sobre posição, dispersão, assimetria, caudas e valores

discrepantes.

Gráfico de linha ou sequência - Adequados para apresentar observações medidas ao longo

do tempo, enfatizando sua tendência ou periodicidade.

Ex.:

Polígono de freqüências - Semelhante ao histograma, mas construído a partir dos pontos

médios das classes.

Ex.:

Gráfico de ogiva - Apresenta uma distribuição de freqüências acumuladas, utiliza uma

poligonal ascendente utilizando os pontos extremos.

Ex.:

Diagrama de dispersão - Adequado para descrever o comportamento conjunto de duas

variáveis quantitativas. Cada ponto do gráfico representa um par de valores observados.

Ex:


TEORIA DOS ERROSA medida de uma quantidade física envolve sempre 3 elementos:

• o sistema em estudo;

• o instrumental usado na realização da medida;

• o observador.

Mesmo quando estes 3 elementos são idênticos, os resultados obtidos nas sucessivas medidas

diferirão, em maior ou menor extensão, do valor verdadeiro, de uma parte, e também entre si,

de outra parte.

• Exatidão = fidelidade = concordância entre o valor obtido e o valor verdadeiro.

• Precisão = reprodutibilidade

Exemplo:

Erros Determinados:

• Erros de método: referem-se ao método analítico propriamente dito. Ex.: uso

inadequado do indicador, precipitado parcial (solúvel), reação incompleta, co-

precipitação, reações paralelas, volatilização do precipitado numa calcinação etc.

• Erros operacionais: são relacionados com a capacidade técnica do analista. A

inexperiência e a falta de cuidado podem ocasionar vários erros como, por exemplo, o

chamado erro de preconceito.

• Erros instrumentais: são relacionados com imperfeições e limitações do

equipamento. Ex.: peso analítico mal calibrado, vidraria volumétrica mal calibrada,

ataque de reagentes sobre a vidraria etc.

• Erros aditivos: independem da quantidade do constituinte. Ex.: perda de peso

de um cadinho no qual se calcina um precipitado e erros nos pesos.


• Erros proporcionais: dependem da quantidade do constituinte. Ex.: impureza

em uma substância padrão.

Erros Indeterminados ou Acidentais:

• São de causa desconhecida, não se consegue prevê-los nem eliminá-los. O

resultado pode ser alterado nos dois sentidos.

Minimização dos Erros Determinados:Os erros determinados podem ser minimizados por um dos seguintes métodos:

• calibração do aparelho e aplicação de correções;

• corrida de prova em branco;

• corrida de uma determinação de controle (ex.: liga padrão);

• uso de métodos independentes de análise;

• corrida de determinações em paralelo (precisão);

• uso do método da adição de padrão;

• uso de padrões internos;

• métodos de amplificação - faz-se reagir o constituinte de modo a produzir duas

ou mais moléculas de um outro material mensurável;

• diluição isotópica - mistura-se à amostra uma quantidade conhecida do

elemento a ser determinado, contendo um isótopo radioativo, e o elemento é, depois,

isolado numa forma pura (usualmente sob a forma de um composto) que é pesada ou

determinada de alguma outra maneira. A radioatividade do elemento isolado é medida

e comparada com a do elemento adicionado.

Minimização dos Erros Indeterminados:

• Os erros indeterminados podem ter seus efeitos minimizados através de um

tratamento estatístico dos dados experimentais.

ASPECTOS DO CONTROLE DE QUALIDADE NA PRODUÇÃOComo o próprio nome diz, Controle de Qualidade na Produção é o setor responsável pela

qualidade do que se produz. O Controle de Qualidade é responsável então por todos os outros

setores e controla desde a matéria-prima até o produto final.

Fundamentalmente devido ao fator de competição no mercado, é muito grande a importância

do Controle de Qualidade daquilo que se produz. Além disso, são os pontos de vista sob os

quais devemos observar e analisar este nos dias de hoje.

Primeiramente não devemos considerar o controle de qualidade como um fato isolado no

contexto da “história” de um produto.


Num processo produtivo devemos analisar os três elementos de sua qualidade, ou seja, a

matéria-prima, o maquinário e a mão-de-obra, bem como os testes e cálculos efetuados

para determinação de parâmetros e expressão dos seus resultados.

Influência da Matéria-Prima - Para fabricação de um produto de interesse as matérias-primas

devem possuir certas características quantificadas ou qualificadas. Domínio do processo

proporcionará um melhor controle da produção.

Caberá ao Controle de Qualidade detectar a origem de problemas de qualquer natureza que

contribua negativamente para o processo produtivo.

Assim, o trabalho do Controle de Qualidade se inicia pela verificação da escolha das matérias-

primas adequadas para a fabricação do produto final, tipo de equipamentos ou outros insumos

necessários.

Sob o ponto de vista da qualidade, devemos considerar que a matéria-prima possui um peso

bastante elevado no resultado final. Em nenhuma circunstância, nem mesmo com um

excelente equipamento, poderemos alcançar bons resultados, em termos de qualidade final,

usando matéria-prima de qualidade ruim.

Nem todas as empresas de fabricação têm condições de testar satisfatoriamente a qualidade

da matéria-prima que recebe de seu fornecedor. Nesse caso, o aconselhável é que o

responsável pela aquisição procure, junto ao fornecedor, obter as informações pertinentes de

interesse para o processamento minimizando problemas de qualidade no produto final de

interesse.

Essa atitude pura e simplesmente poderá provocar uma preocupação do fornecedor de fazer

bem feito, atuando sob a forma de pressão psicológica, pois ao perceber que o cliente se

preocupa os detalhes serão observados na fabricação.

Mesmo assim, o ideal é que cada empresa fabricante possa fazer seus próprios testes de

laboratório, checando a cada partida de material, pelo menos alguns parâmetros

indispensáveis.

Influência do Maquinário - Se considerarmos que a influência do maquinário sobre a

qualidade final do produto está diretamente ligada à qualidade da mão-de-obra que o manipula,

podemos ter a falsa impressão de que esse elemento não possui um peso relevante na

qualidade final. No entanto estaremos sempre na dependência de um maquinário em boas

condições de uso e com recursos suficientes para o desenvolvimento de um bom trabalho. A

limitação das máquinas tem seu aspecto negativo no que se refere à montagem de uma planta

industrial, pois a aplicação de capital será onerada na medida em que haja necessidade de se

fabricar novas estruturas e assim, novas máquinas tenham que ser adquiridas.

Muito importante, do ponto de vista da qualidade, é o estabelecimento de um bom plano de

manutenção preventiva do maquinário, deixando-o sempre em condições de executar o

trabalho de produção dentro dos níveis de qualidade exigidos. Para isso, é importante

observar, sempre com muito rigor, as determinações do fabricante ou, no caso das máquinas


mais antigas, seguir a orientação de especialistas no assunto. A manutenção pode ser:

corretiva, preventiva e preditiva.

Manutenção corretiva - É uma técnica de gerência reativa que espera pela falha da máquina ou

equipamento, antes que seja tomada qualquer ação de manutenção. Também é o método mais

caro de gerência de manutenção. Os maiores custos associados com este tipo de gerência de

manutenção são: altos custos de estoques de peças sobressalentes, altos custos de trabalho

extra, elevado tempo de paralisação da máquina e baixa disponibilidade de produção.

Manutenção preventiva - A implementação da manutenção preventiva real varia bastante.

Alguns programas são extremamente limitados e consistem de lubrificação e ajustes menores.

Os programas mais abrangentes de manutenção preventiva programam reparos, lubrificação,

ajustes, e recondicionamentos de máquinas para toda a maquinaria crítica na planta industrial.

O denominador comum para todos estes programas de manutenção preventiva é o

planejamento da manutenção x tempo. Todos os programas de gerência de manutenção

preventiva assumem que as máquinas degradarão com um quadro de tempo típico de sua

classificação em particular.

Manutenção preditiva. - Um meio de se melhorar a produtividade, a qualidade do produto, o

lucro e a efetividade global das plantas industriais de manufatura e de produção. A

manutenção preditiva não é meramente monitoramento de vibração ou análise de óleo

lubrificante ou de imagens térmicas ou qualquer das outras técnicas de teste não destrutivo que

tem sido marcada como ferramentas de manutenção preditiva. A manutenção preditiva utiliza-

se de ferramentas com um menor custo para obter a condição real de sistemas críticos da

planta industrial e, baseando-se nestes dados reais, todas as atividades de manutenção são

programadas numa certa base conforme necessário. A fim de minimizar ou prevenir os

problemas deve-se fazer manutenção preventiva, ou seja, detectar os problemas antes que

eles ocorram e também para diminuir os problemas comuns. Deve-se conhecer e compreender

os problemas existentes na fábrica e não pensar que já os conhece e contar com o apoio de

alguém de dentro na prevenção ou detecção desses problemas. Precisa-se estar consciente

das técnicas especializadas do Controle Estatístico de Processos (C.E.P.), tal como a Análise

de Pareto, que pode ajudar a controlar processos de importância para a sua operação, bem

como estar ciente das verdadeiras necessidades e desejos dos clientes. Deve-se trabalhar de

comum acordo com o fornecedor da matéria-prima a fim de assegurar o recebimento das

partidas que estejam de acordo com as suas especificações. E talvez o principal deva ser

organizar, supervisionar e observar as especificações internas do produto. Devem-se envolver

todos os que lidam com o problema dentro e fora da fábrica.

Influência da Mão-de-obra - Pode-se afirmar que tão importante quanto à qualidade da

matéria-prima, é a qualidade da mão-de-obra na obtenção de um bom produto. Se uma

empresa possui recursos e estrutura suficientes, o mais indicado é que ela tenha seu próprio

departamento para treinamento desta mão-de-obra, somente colocando em funções definitivas,

elementos devidamente treinados para execução do trabalho. Assim estará a empresa se


assegurando de que além de capacitado para a obtenção de um bom nível de qualidade, o seu

colaborador estará em condições de manter o equipamento em boas condições de

funcionamento. Conscientização e treinamento são armas indispensáveis num colaborador.

Conscientização - A influência do maquinário sobre a qualidade do produto está diretamente

ligada à qualidade da mão-de-obra que o manipula, por isso a importância de uma

conscientização eficiente dos colaboradores, pois destes vai depender o bom funcionamento

da máquina não só no que se refere à boa programação, mas de eventuais paradas com

problemas ocorridos. A conscientização deve abranger não só aos operadores que estão

envolvidos na produção, mas aqueles que participam da empresa.

Treinamento - É essencial que o encarregado da produção e seus colaboradores sejam

treinados periodicamente para identificar os defeitos que possam ocorrer antes, durante e após

o processo do produto.

Tendo assim enumerado os agentes que influem sobre a qualidade final do produto é definido

que um bom resultado de qualidade se consegue mediante a conjugação dos três fatores,

considerados fundamentais: uma boa matéria-prima, um maquinário em condições de uso e

uma mão-de-obra devidamente treinada.

A falha de qualquer um destes fatores impossibilitará a obtenção de resultados dos níveis

almejados.

REFERÊNCIAS

ANDRADE, Estevão et all. Ferramentas da Qualidade. Controlo de Qualidade. Universidade da Madeira. s/d. Disponível na web. Acesso 03/02/2012.

CETLIN, Paulo. O Controle da Qualidade.. Dept. de Enga. Metalúrgica e de Materiais – UFMG. Apresentação de aula. Disponível na web. s/d. Acesso 03/02/2012.

CONCEIÇÃO, Gleice Margarete de Souza; ALENCAR, Airlane Pereira; ALENCAR, Gizelton Pereira. Noções básicas de estatística. Curso de Capacitação em Epidemiologia Básica e Análise da Situação de Saúde. Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde. s/d. (Apostila). Disponível na web. Acesso 03/02/2012.

MAGALHÃES, Ana Liddy Cenni de Castro. A Importância do Controle da Qualidade na Melhoria de Processos de Software. S W Quality Consultoria e Sistemas. Disponível na web. s/d. Acesso 03/02/2012.

PAGANI, Regina Negri et all. Uma análise do controle de qualidade utilizado pelas empresas do setor de Móveis de Metal e Sistemas de Armazenagem e Logística de Ponta Grossa, PR. XXVI ENEGEP - Fortaleza, CE, Brasil, 9 a 11 de Outubro de 2006. Disponível na web. Acesso em 03/02/2012.

PEREIRA, Gislaine de Souza. Controle de Qualidade na Malharia. IFSC, Campus Araranguá, 2010. (Apostila). Disponível na web. Acesso 03/02/2012.



1. O controle de qualidade pode ser estudado sob três abordagens: técnica, gestão e estatística. Baseando-se neste pré-requisito, exemplifique numa situação preferencialmente envolvendo a química, estas três abordagens de forma vinculadas num produto ou processo industrial.

2. O controle estatístico de qualidade apresenta algumas características principais com as palavras-chaves: Divulgação, Melhoria, Redução e Aumento. Aplique-as adequadamente numa situação produtiva. Explique e exemplifique.

3. Cite as principais tarefas do controle de qualidade. Dê um exemplo aplicado de, pelo menos, uma dessas tarefas.

4. O que são especificações de qualidade? Quais os tipos mais comuns? Comente sobre os aspectos positivos e negativos desses tipos num exemplo aplicado.

5. Quais as técnicas mais comuns de avaliação da qualidade? Comente resumidamente cada caso e dê um exemplo aplicado em química analítica.

6. O que são ferramentas da qualidade? Qual sua importância no cotidiano produtivo? Ilustre, pelo menos duas, aplicadas num processo químico industrial.

7. A estatística é uma ferramenta essencial no estudo do controle da qualidade em qualquer área. Ela possui alguns termos básicos como: lote, amostra, análise exploratória de dados, variáveis, descrição dos dados e gráficos. Crie uma situação analítica química de controle de qualidade de forma a aplicar estes termos. Explique resumidamente cada termo quando da sua exemplificação.

8. Do ponto de vista estatístico, quais as principais medidas de posição central e de dispersão? Exemplifique estas informações numa aplicação de química analítica de controle de qualidade de um processo industrial.

9. Mesmo com todos os cuidados envolvidos num procedimento analítico de qualidade é impossível descartar a presença de erros. Diante destes fatos surge a chamada teoria dos erros. No foco desta teoria, responda: (a) Quais os elementos associados aos erros? (b) Quais os tipos desses erros? (c) Qual a distinção entre precisão e exatidão? Exemplifique as três letras numa situação cotidiana analítica química.

10. Comente resumidamente sobre os principais aspectos do controle de qualidade na produção. Exemplifique numa situação produtiva de seu domínio de conhecimento.


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.....2......................... AMOSTRAGEM: ASPECTOS TÉCNICOS E ANALÍTICOS ........................

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INTRODUÇÃO A importância da amostragem é ressaltada principalmente quando envolve o controle de

processos em laboratório e indústria e a comercialização dos produtos. Portanto, uma

amostragem mal conduzida pode resultar em prejuízos vultosos ou em distorção dos

resultados, de consequências técnicas imprevisíveis.

Pode-se definir amostragem como sendo uma sequência de operações com o objetivo de

retirar uma parte representativa (densidade, teor, distribuição granulométrica, constituintes

minerais etc.) de seu universo (população, substância, material ou produto) para a variável ou

variáveis analisadas. Esta parte representativa é denominada de amostra primária ou global.

Desta, pode-se retirar fração (ou frações) destinada(s) a análise ou ensaios de laboratório. Esta

fração é chamada amostra final ou reduzida, que deve ser representativa da amostra global e,

portanto, de toda a população.

Incrementos são as frações de material retiradas de um todo (universo), a fim de constituírem a

amostra global ou final. Cada incremento deve possuir, aproximadamente, a mesma massa e

ser distribuído em relação ao todo, devendo ainda ser tomado o maior número possível de

incrementos, para que se tenha uma amostra mais representativa (lei das médias).

O esquema seguinte mostra, de forma simplificada, a interligação da amostragem com a

química analítica e a estatística:

Esquema simplificado do processo de amostragem e suas vinculações


Os resultados obtidos por análise química de uma amostra são desprovidos de significado ou

mesmo inúteis se a recolha da amostra não for convenientemente efetuada.

Assim, durante a amostragem devem ser tomadas todas as precauções para assegurar que as

amostras não sofrem alterações entre a coleta e a análise.

As questões relacionadas com a coleta, acondicionamento e conservação das amostras são

muito importantes, dado que constituem os motivos mais frequentes para a falta de

representatividade da amostra submetida à análise química.

As etapas da preparação física e química das amostras são também muito importantes, no

âmbito da análise química de alguns materiais. Exemplo: materiais geológicos, pois podem

limitar drasticamente a qualidade analítica dos resultados.

Ao se executar uma amostragem, é improvável que seja obtida uma amostra com as mesmas

características do material de onde foi retirada. Isto se prende ao fato de, no decorrer das

operações, haver erros de amostragem, tais como:

• Erro de operação: Está ligado ao operador. Exemplo: falta de atenção, contaminação

etc.

• Erro de segregação: Quando a amostra é constituída por minerais com significativas

diferenças de densidade. Exemplo: os minerais pesados tendem a separar-se dos

menos densos.

• Erro de integração de incrementos: Devido à coleta de incrementos em fluxos variáveis.

Exemplo: em um incremento, comete-se erro de segregação.

• Erro fundamental: Devido à massa da amostra tomada. Teoricamente a massa ideal

seria aquela que englobasse todo o seu universo. Como é tomada apenas a parte

desse todo, decorre-se em erro.

Excetuando-se o erro fundamental, os demais erros poderão ser evitados, pelo menos

minimizados, através do uso de amostradores automáticos para a retirada de frações da

amostra primária e Homogeneizador/Divisor para reduzir a amostra primária a uma amostra

final, com o objetivo de conseguir menor quantidade de massa, mas que seja a mais

representativa do universo.

PONTOS FUNDAMENTAIS DA AMOSTRAGEMA integridade da amostra deve ser mantida até ser analisada.

As condições de coleta, transporte e armazenamento devem garantir a não alteração da

amostra.

As propriedades do(s) parâmetro(s) a analisar devem ser levadas em conta quando se planeja

a amostragem.

Os parâmetros podem ser: biológicos, microbiológicos, orgânicos, inorgânicos ou mistos.

As amostras podem ser obtidas de matrizes como: Ar, água, sedimento, biota, minérios ou de

produtos comerciais, matérias primas etc.


FATORES QUE INTERFEREM NA AMOSTRAGEMFinalidade da inspeção: aceitação ou rejeição, avaliação da qualidade média, determinação da

uniformidade;

Natureza do lote: tamanho, divisão em sublotes, granel ou embalado;

Natureza do material em teste: homogeneidade, tamanho unitário, história prévia e custo;

Procedimentos de teste: significância, procedimento destrutivo ou não, tempo e custo da

análise.

PLANO OU PLANEJAMENTO DE AMOSTRAGEMDeve ser um documento bem escrito, pois poderá servir para:

• Estimular sugestões e críticas;

• Evitar más interpretações e problemas se houver mudança de técnicos de

amostragem;

• Fornecer diretrizes e procedimentos para os técnicos de amostragem;

• Fornecer elementos para a Garantia da Qualidade.

OBJETIVOS DO PLANO DE AMOSTRAGEM

Para testar a validade dos objetivos há necessidade de se responder a questões chaves como:

• O que queremos saber?

• Porque precisamos desta informação?

• Para que servirão os resultados obtidos?

• Quais as ações que se seguirão?

• Quais as decisões que serão tomadas após se concluir a amostragem e o

trabalho analítico?

ETAPAS DO PLANO DE AMOSTRAGEM

Na execução do planejamento de amostragem deve-se estabelecer o cronograma das

diferentes atividades. Para se obter o máximo de rendimento e evitar atropelos no

desenvolvimento dos trabalhos. Nesse sentido, podem-se minimizar os custos, com

levantamentos de subsídios disponíveis em outras fontes de informação, desde que isto não

influencie a qualidade dos serviços.

O planejamento ou plano é a elaboração de um roteiro para realização de determinada tarefa.

Ao coletar, deve-se realizar um planejamento para obter uma amostra representativa e com

resultados satisfatórios, dentro da realidade da amostragem. Um bom planejamento de

amostragem inclui:

• Definição de objetivos e metas;

• Seleção de parâmetros e métodos analíticos;

• Seleção dos locais (pontos de amostragem) de coleta (ações de

reconhecimento/triagem);


• Tempo de coleta;

• Equipamentos necessários;

• Coletor bem treinado;

• Número e tipo de amostras (simples ou composta);

• Método de amostragem (metodologia de coleta);

• Preparação do material (check-list/conferência/ verificação);

• Conservação (preservação) e transporte;

• Armazenamento em laboratório.

CLASSIFICAÇÃO DA AMOSTRAGEM A escolha do tipo de amostragem, que irá selecionar unidades representativas a serem

medidas, depende, além dos objetivos do estudo, dos padrões de variabilidade da população

sobre a qual se deseja inferir e do fator custo-benefício de planos alternativos. Considerações

como conveniência, acessibilidade e disponibilidade do local de amostragem, equipamento de

amostragem, considerações políticas são critérios finais para o estabelecimento do plano de

amostragem.

QUANTO AO TIPO: DISCRETA/PONTUAL, COMPOSTA e INTEGRADA.

Amostra Pontual ou Discreta - É colhida da origem num determinado instante e é mantida

como uma entidade independente num recipiente próprio É representativa das características

da origem no instante exato da recolha. Pode ser Manual ou Automática.

Amostra Composta - É uma mistura de várias amostras simples colhidas no mesmo ponto de

amostragem durante um período de tempo pré estabelecido. É representativa das

características médias da origem amostrada durante esse período. Pode ser Manual ou

Automática

Amostra Integrada - É uma mistura de amostras simples colhidas o mais simultaneamente

possível em diferentes locais. Úteis para efetuar a avaliação da composição média de uma

massa de água cujas características variam no perfil vertical e/ou horizontal. Pode ser manual

ou com equipamento específico.

QUANTO AO MODO: COLETA MANUAL OU AUTOMÁTICA

Depende de:

• Estratificação/existência de partículas em suspensão, pH, temperatura;

• Tipo de análises;

• Disponibilidade de meios e recursos humanos;

• Dificuldade de acesso ao local;

• Duração da coleta;

• Existência de corrente elétrica;


• Condições adversas

• Etc.

QUANTO AO MÉTODO: CASUAL, SUBJETIVA, ESTATÍSTICA E DE BUSCA

Existem fundamentalmente quatro tipos de amostragem, que o analista pode escolher:

Amostragem Casual – baseia-se no princípio de que qualquer ponto de amostragem é válido,

o que significa que qualquer localização/tempo é válida para coletar uma amostra.

Evidentemente, este tipo de amostragem conduz a estimativas distorcidas das características

da população. A amostragem casual é apropriada se a população-alvo é completamente

homogênea.

Amostragem Subjetiva – seleção subjetiva de unidades de população. Este tipo de

amostragem pode ser usado para populações, onde o analista pode ver todas as unidades de

população e selecionar aquelas que lhe parecem serem as representativas das condições

médias. A população-alvo tem de estar perfeitamente definida, homogênea e completamente

acessível.

Amostragem Estatística – refere-se ao uso de métodos específicos de seleção aleatória.

• O método mais básico é a amostragem aleatória simples, onde cada uma das “N”

unidades da população tem igual oportunidade de ser tomada como amostra e a

escolha de uma amostra não influencia na escolha de outra;

• A amostragem aleatória estratificada é usada quando a população-alvo é heterogênea

e tem de ser considerada em partes (estratos) internamente homogêneas. As amostras

são selecionadas de cada um dos estratos por amostragem aleatória simples;

• A amostragem multi-estágio pressupõe a existência de vários níveis de subamostras;

• A amostragem em “clusters” é útil quando as unidades de população formam grupos e

todas as unidades em cada grupo selecionado aleatoriamente podem ser medidas;

• A amostragem sistemática é o método mais apropriado, quando se pretende estudar

padrões de qualidade ao longo do espaço ou tempo. As amostras são obtidas de

acordo com um padrão temporal ou espacial, por exemplo, locais eqüidistantes numa

linha, ou intervalos de tempo iguais;

• A amostragem dupla é útil quando há uma forte relação linear entre a variável de

estudo e uma outra, cuja medição seja mais barata e mais facilmente medida.

Amostragem de Busca - é utilizada para localizar fontes de poluição ou encontrar locais de

elevada contaminação. É útil quando existe informação histórica, conhecimento do local, ou

amostras anteriores que indicam onde o objeto da busca pode ser encontrado.

DETERMINAÇÃO DO TAMANHO DA AMOSTRAA determinação do tamanho da amostra (1<n<N) é um dos problemas cruciais em

amostragem, pois o número de indivíduos ou objetos a serem observados é mais importante do

que a porcentagem da população.


O tamanho da amostra depende de inúmeros fatores, quer impostos pelo coletor das amostras,

quer impostos pela população de estudo. Assim, fatores como os custos envolvidos na coleta e

medições das amostras, a disponibilidade e a acessibilidade que o coletor tem aos locais de

amostragem, bem como o grau de precisão e de confiança desejado, são determinantes para a

decisão sobre o tamanho da amostra.

O objetivo que se tem para o estudo bem como o conhecimento sobre a população a amostrar

e sobre o comportamento da variável que se pretende medir são igualmente fatores

determinantes para o cálculo do tamanho da amostra.

ASPECTOS IMPORTANTES DO PLANEJAMENTO AMOSTRAL OU EXPERIMENTAL1. É extremamente útil, antes de iniciar o levantamento de dados, definirem como estes serão

registrados (codificação, elaboração de tabelas, os casos de falta de informação ou

impossibilidade de efetuar a medida).

2. Amostra piloto: é o estudo preliminar sobre a forma de coleta de dados. Visa revelar as

dificuldades dos métodos de apuração dos dados. É uma simulação do estudo observacional

ou experimento propriamente dito.

3. Um experimento é dito planejado quando estão definidos: a) unidade experimental b) a

variável ou variáveis em análise e a forma como será ou serão medidas c) os tratamentos em

comparação d) a forma como os tratamentos serão designados às unidades experimentais.

4. Explicitação dos objetivos com bastante clareza, a fim de evitar dúvidas posteriores

5. Especificação do grau de precisão desejado.

6. Escolha dos instrumentos de medida e da forma de amostragem.

7. Em caso de aplicação de questionários, tomar cuidado com questionários longos, pois eles

costumam diminuir a qualidade da resposta. Também é recomendável evitar questões onde o

respondente pode assinalar mais de uma alternativa como resposta.

8. O esquema abaixo sintetiza alguns passos importantes da abordagem estatística para

análise de dados.


TIPO DE AMOSTRASAMOSTRA SELETIVA – Coleta das áreas onde é mais provável encontrar o analito pretendido

(definido com os objetivos).

AMOSTRA PROTOCOLO - Coleta de acordo com procedimento previamente acordado:

regulamentações governamentais.

AMOSTRA ALEATÓRIA – Coleta selecionada ao acaso para eliminar os erros de seleção.

AMOSTRA SISTEMÁTICA - Coleta de acordo com plano sistemático - efeitos sistemáticos

(tempo, temperatura).

AMOSTRA REPRESENTATIVA - Simula o mais possível a composição e propriedades de todo

o material. Pode ser: Individual ou Composta (dois ou mais incrementos). Esta AMOSTRA

REPRESENTATIVA deve manter intacta todas as características do sistema global.

Preferencialmente deve-se efetuar coleta direta e ter atenção a:

• Seleção do local

• Matriz/Parâmetro

• Tipo de recipiente

• Condições de Transporte

• Condições de armazenamento

• Tempo de permanência

ASPECTOS PRINCIPAIS DE UM PROCEDIMENTO OPERACIONAL DE AMOSTRAGEM

• Recolher amostras QUANDO, ONDE E COMO;

• Equipamento de amostragem; incluindo a sua manutenção e calibração;

• Recipientes; incluindo limpeza, conservação e armazenamento;

• Critério para rejeição de materiais indesejáveis;

• Procedimento de tratamento de amostras como: secagem, mistura/homogeneização,

manuseamento ates das medições;

• Procedimentos de subamostragem;

• Conservação de registros das amostras como: etiquetagem, registros e informação

auxiliar;

• Requisitos de rastreabilidade.

AMOSTRAGEM E PREPARO DA AMOSTRA PARA ANÁLISEPodemos começar a explicar esta área traduzindo o termo “bulk system” do inglês. O termo se

refere ao “sistema total” ou “sistema completo”. Ou seja, toda a área de onde será retirada a

amostra e este sistema não deve ser confundida com matriz.

Portanto quando existe a necessidade de realizar uma análise química é impossível trabalhar

com o sistema completo e, por isso, é necessário realizar uma etapa do procedimento analítico

chamada de Amostragem. Esta etapa envolve a coleta de porções ou alíquotas denominadas

Amostras, as quais precisam representar o sistema como um todo (representativa) e

conservar todas as suas características em relação a presença e quantidade do analito em


investigação. De maneira sintética: Amostra é uma porção limitada do material tomada do

conjunto (universo) selecionada de maneira a possuir as características essenciais do conjunto.

A amostra homogênea minimiza os erros. Ex: amostra heterogênea: caminhão de laranjas;

amostra homogênea: lote de suco de laranja.

A etapa de amostragem implica na necessidade de um plano previamente traçado para não

culminar em perda de capital e tempo por parte do analista. É necessário ter em mente o que

será necessário nos processos de identificação e quantificação dos analitos no laboratório, ou

seja, uma Estratégia analítica.

AMOSTRAGEM E A QUÍMICA ANALÍTICAA química analítica quantitativa, junto com a química analítica qualitativa, fazem parte da

análise química que está associada ao conjunto de procedimentos utilizados para a

identificação e/ou quantificação de uma substância, ou os componentes de uma solução ou

mistura.

APLICAÇÕES DA QUÍMICA ANALÍTICA:

• Determinar e controlar a qualidade e/ou nível da poluição ambiental através da análise

do ar, água e solos;

• Controlar a qualidade de matérias-primas (como óleo cru, minérios) e de produtos

(medicamentos, alimentos, materiais etc.);

• Monitorar o processo industrial;

• Desenvolver novos produtos;

• Diagnosticar doenças e controlar as condições dos pacientes através da análise

química de materiais biológicos;

• Analisar quimicamente os solos para verificar a natureza e as quantidades de

fertilizantes e nutrientes básicos (N,P,K) e traços de outros elementos necessários para

o bom desenvolvimento dos mesmos;

• Determinar a composição das rochas através de mapeamentos geológicos;

• Caracterizar a forma com que os elementos estão distribuídos na natureza (especiação

química).

ETAPAS ENVOLVIDAS NUMA ANÁLISE QUÍMICA QUANTITATIVA

De um modo geral o esquema seguinte mostra os passos mais importantes de uma análise

química quantitativa típica, a modificação desse esquema dependerá do tipo de amostra que

será analisada. Amostras líquidas de uma forma geral não apresentam problemas, algumas

etapas do esquema poderão ser excluídas. Se a concentração do analito na amostra pesada

for inferior ao limite de detecção do método escolhido será necessário acrescentar uma etapa

de pré-concentração (extração por solventes, resina de troca iônica etc.).


1. Estudo do problema:Os principais aspectos a serem considerados são:

• a natureza da informação procurada;

• a quantidade de amostra disponível e a percentagem do constituinte a ser determinado;

• a faixa de concentração a ser medida;

• a utilização dos resultados da análise;

• a disponibilidade de instrumentos;

• o tempo analítico (controle de qualidade);

• o número de amostras a ser analisada;

• a necessidade de utilizar métodos não destrutivos para a análise;

• as condições na qual cada método é confiável;

• as possíveis interferências que podem mascarar os resultados e saber como resolvê-

las.

2. Coleta e amostragemDeverá ser realizada por pessoa experiente e a quantidade de amostra coletada deverá

verdadeiramente ser representativa de um todo. Como existe uma série infindável de amostras,

o analista precisa ter conhecimento dos processos normais de amostragem padrão

empregados para os diferentes tipos de materiais.

Esta etapa normalmente leva a erros mais expressivos na análise, principalmente se os

seguintes pontos não forem considerados:


• O tipo e a técnica da coleta de amostra necessariamente têm de ser apropriados para o

método analítico escolhido na etapa de desenvolvimento da estratégia de ensaio;

• A coleta necessariamente precisa estar livre de contaminações; é impossível perceber

no laboratório as contaminações ocasionadas na coleta. Elas podem ser a causa de

uma análise totalmente errada, embora a medição tenha sido absolutamente correta;

• A amostra tem que ser representativa para o conjunto a ser analisado. Isso quer dizer

que o técnico responsável pela coleta da amostra deve ter conhecimentos profundos

sobre o comportamento da substância teste no ambiente (em relação ao local, à hora,

ao dia, à estação, etc.);

• Se a amostra não for analisada no local, ela não deve alterar-se durante o transporte e

o armazenamento, (em relação a contaminações, perdas, reações químicas ou

biológicas, etc.). Assim, o técnico também precisa dispor de conhecimentos sobre a

preservação apropriada da amostra em relação a todo o parâmetro a ser analisado.

3. Preparação de uma amostraDe uma maneira geral esta etapa envolve a redução do tamanho das partículas, secagem,

trituração, peneiramento etc., visando à homogeneização da amostra.

O pré-tratamento e o preparo da amostra representam mais um passo que pode causar

alterações graves da amostra. Antes de qualquer procedimento é necessário que a amostra

seja homogeneizada para que ela não sofra alterações relativas ao teor das substâncias a

serem analisadas no quarteamento, na moagem ou na redução da quantidade. Depois de

qualquer tratamento, a amostra final ainda deve ser representativa.

Os objetivos do preparo são:

• Transformar a substância teste em uma forma apropriada para a leitura;

• Tornar quantificável os teores muito baixos da substância teste através de processos

de enriquecimento;

• Separar as substâncias testes e os componentes da matriz para evitar interferências na

medição;

• Facilitar a resposta às perguntas analíticas do cliente (por exemplo, o teor de uma

substância em relação à extração ou digestão - o segundo método representa o teor

total, enquanto o primeiro exprime as informações como, por exemplo, sobre o teor

disponível às plantas).

Estes objetivos podem ser alcançados com as diferentes técnicas e métodos: solução,

extração, digestão, análise somente com pré-tratamento físico (secar, peneirar, quartear, moer)

ou até sem preparo.

No caso de amostras sólidas, estas podem ser trituradas no laboratório e depois

convenientemente estocadas para que não ocorra contaminação. A amostra de laboratório,

alíquota da amostra maior que será utilizada para a análise pode ser tratada para evitar

absorção ou adsorção e perda de água, a qual pode atrapalhar na hora da pesagem e

comprometer os resultados. Da mesma forma, amostras líquidas se deixadas em ambientes


inadequados em recipientes abertos podem perder parte do solvente e alterar a concentração

do analito.

Preparação física das amostras - Os critérios e procedimentos a serem observados para essa

preparação, em geral para amostras sólidas, são: secagem natural ou em estufa, moagem,

trituração e pulverização, peneiramento adequado, homogeneização e quarteamento.

Preparação química das amostras - A escolha de uma técnica de preparação química de

amostras envolve uma série de fatores que devem ser criteriosamente ponderados, como:

• a dissolução da amostra deve ser completa;

• a perda de elementos durante a digestão deve ser avaliada e ponderada;

• a solução final deve ser adequada ao método analítico escolhido, isto é, deve-se ter em

atenção o tipo de matriz, os sólidos dissolvidos totais e as possíveis interferências;

• a exatidão e a precisão dos resultados obtidos para os elementos analisados devem

ser adequadas ao método analítico escolhido, não devendo ser afetadas pela técnica

de preparação;

• o tempo necessário para a preparação química da amostra não deve ser longo;

• o custo financeiro do procedimento.

4. Dissolução da amostraAtravés de procedimentos adequados (exemplos: tratamento ácido ou com solventes) permite

a solubilização dos analitos de interesse para sua posterior quantificação.

A maior parte das técnicas analíticas existentes necessita de uma etapa de solubilização das

amostras para que o analito seja disponibilizado e possa ser analisado. Amostras de solo,

sedimento, frutas, vegetais e objetos metálicos necessitam desta etapa, a qual provoca a

destruição ou decomposição da matriz. O procedimento mais comum é o que envolve a

utilização de recipientes abertos, mistura ácida digestora e elevadas temperaturas. Este

procedimento é demorado e pode ocorrer perda do analito além de exigir um grande volume de

reagentes (pode ocorrer contaminação proveniente do próprio reagente). Atualmente

procedimentos mais sofisticados são aplicados para esta finalidade com a utilização de fornos

de microondas específicos, os quais fazem uso de recipientes fechados minimizando as perdas

e contaminação. Neste tipo de equipamento pouco tempo é exigido para o procedimento, pois

o recipiente fechado possibilita uma elevada pressão acelerando o processo de destruição da

matriz. Devido à variedade das matrizes existem diferentes procedimentos, utilizando ácidos

com diferentes poderes de oxidação.

5. Remoção de interferentesPropriedades químicas e físicas de importância em análises químicas são representativas de

um grupo de elementos ou compostos, por este motivo é comum que mais de um elemento

apresente reações semelhantes quando se efetua uma análise química usando reagentes não

específicos. Espécies que afetam a medida final que não sejam o analito são chamadas

interferentes e deverão ser eliminadas da solução. Os métodos de separação como filtração,


extração com solventes, cromatografia, resinas etc., ou agentes complexantes e outros são

usados para este fim. Ex: Co2+ reage com SCN- produzindo uma coloração azul. O Fe3+

também reage com o SCN- produzindo coloração vermelha, ou seja, a coloração produzida

pelo Fe(SCN)63- irá mascarar a observação da cor azul produzida pelo Co(SCN)4

2-, ou seja, os

íons Fe3+ interferem na identificação do Co2+.

6. Quantificação das amostras (leitura/medição):Para a quantificação de uma amostra é importante a escolha do método adequado e

dependendo do método (clássico ou instrumental) é necessário validá-lo dento das condições

do laboratório que se está efetuado as análises. A padronização do método, a calibração

instrumental, a otimização dos melhores resultados, e a escolha da medida de resposta (por

exemplo. absorbância, sinal de emissão, potencial, corrente) são parâmetros decisivos nesta

etapa do processo.

A etapa que está sendo mais desenvolvida e de maior perfeição na análise nos últimos anos é

a leitura com ajuda de aparelhos analíticos sofisticados. Vários métodos e procedimentos foram

(em parte recentemente) desenvolvidos usando-se toda a gama de instrumentação que está à

disposição do analista:

• espectrofotometria de raios X, UV-VIS e IV em absorção, emissão ou fluorescência;

• espectrofotometria atômica (em emissão e absorção);

• espectrometria de massas (átomos e moléculas);

• cromatografia gasosa e líquida;

• eletroforese capilar;

• métodos eletroquímicos;

• métodos imunoquímicos;

• quimio e biossensores;

• acoplagem de diferentes métodos para responder algumas perguntas analíticas

específicas (como por exemplo, GC-MS, CE-MS, HPLC-ICP-MS, etc.).

Atualmente não só importa conhecer o teor total de uma substância ou de um elemento, mas

especialmente a combinação de substâncias para avaliar o potencial essencial ao ser humano

ou o potencial (eco-)toxicológico - a chamada “especificação”.

7. Resultados:Para uma melhor interpretação dos resultados deve-se utilizar a análise estatística dos dados.

Se vários parâmetros foram investigados em uma determinada análise é importante se utilizar a

análise estatística multivariada. A análise multivariada refere-se a todos os métodos analíticos

que analisam simultaneamente múltiplas medidas em cada indivíduo ou objeto sob

investigação.


MÉTODOS UTILIZADOS EM ANÁLISE QUANTITATIVA

Métodos clássicos ou tradicionais: baseiam-se no acompanhamento quantitativo de reações

químicas.

Exemplos:

• Gravimetria por precipitação química: a substância a ser determinada é convertida em

um precipitado insolúvel que é isolado e pesado.

• Volumetria: reage-se a substância a ser determinada com um reagente adequado e

padronizado. Exemplos: reações de neutralização, complexação, precipitação e óxido-

redução.

• Volatilização ou desprendimento: mede-se o volume de gás desprendido ou absorvido

em uma reação química.

Métodos instrumentais: são aqueles que requerem um instrumento para medir a propriedade de interesse (exemplos: elétrica, absorção, emissão etc.).

Métodos elétricos (voltametria, coulometria e potenciometria): compreendem a medida da

variação da corrente, da voltagem ou da resistência em função da concentração de certas

espécies em solução.

Métodos espectrométricos (visível ou colorimetria, ultravioleta, infravermelho, espectrometria de

absorção e emissão atômica): dependem da quantidade de energia radiante que é absorvida

ou emitida pela amostra em determinado comprimento de onda sob determinadas condições.

MÉTODOS TRADICIONAIS X MÉTODOS INSTRUMENTAIS:

VANTAGENS E DESVANTAGENS

CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS QUANTO A QUANTIDADE DE AMOSTRA


AVALIAÇÃO DOS DADOS OBTIDOS EM UMA ANÁLISE QUÍMICA QUANTITATIVA

É de grande importância que um analista tenha conhecimento sobre as regras de utilização dos

algarismos significativos e os erros cometidos durante a execução de uma metodologia

analítica para melhor avaliar os dados obtidos em uma análise química quantitativa.

TIPOS DE ERROS

Toda medida possui certa incerteza, a qual é chamada de erro experimental. Conclusões

podem ser expressas com um alto ou baixo grau de confiança, mas nunca com completa

certeza.

A execução de uma analise química quantitativa compreende sempre uma série de operações

e medidas todas sujeitas a erros capazes de afetar ou mais ou menos seriamente os

resultados. Os erros que acompanham uma medida podem ser classificados em duas

categorias:

Erros determinados ou sistemáticos: Aparecem de uma falha no projeto de um experimento

ou em uma falha de um equipamento. Possuem causas definidas e, pelo menos em principio,

podem ser descobertos e corrigidos, e computados no resultado final. Em relação aos erros

determinados tem-se que considerar os seguintes aspectos:

• Erro do método: Quando se realiza uma analise costuma-se seguir ou adaptar um

procedimento ou método retirado da literatura. Entretanto, a realização de análise

segundo um determinado método pode induzir a erros, inerentes ao próprio método,

não importando quão cuidadosamente se trabalhe. Em volumetria, cita-se o uso

impróprio de indicadores e a aplicação do método a concentração inadequada. Por

exemplo, quando faz uma análise volumétrica usando-se um indicador inadequado

comete-se um erro. Esse erro só será corrigido trocando-se o indicador usado. Os

erros inerentes a um método são provavelmente os mais sérios dos erros

determinados, pois são os mais difíceis de serem detectados. Em gravimetria os erros

de método mais comuns são aqueles devidos à solubilidade dos precipitados, à

coprecipitação e pós-precipitação e à decomposição ou higroscopicidade da forma da

pesagem.

• Erros operacionais: São erros relacionados com as manipulações feitas durante a

realização das análises. Eles não dependem das propriedades químicas e físicas do

sistema, nem dos instrumentos utilizados, mas somente da capacidade técnica do

analista. Alguns exemplos de erros operacionais em análises gravimétricas e

volumétricas são: deixar um béquer destampado, permitindo a introdução de poeira na

solução; deixar um líquido contido em um frasco sob forte aquecimento sem cobrir com

um vidro de relógio; quando da filtração em uma análise gravimétrica, não remover o

precipitado completamente; verter inadvertidamente líquidos ou sólidos dos frascos que

os contêm; usar pipetas e buretas sujas; lavar em excesso ou insuficientemente um

precipitado; calcinar precipitados durante um tempo insuficiente, pesar cadinhos ou


pesa-filtros antes de estarem completamente frios; deixar o cadinho ou outro material

esfriar fora do dessecador, antes de ser pesado etc.

• Erros pessoais: Esses erros provêm da inaptidão de algumas pessoas em fazer

certas observações, corretamente. Por exemplo, alguns indivíduos têm dificuldades em

observar corretamente a mudança de cor de indicadores (ex: observam a viragem do

indicador após o ponto final da titulação); aferir balões volumétricos e pipetas. Outro

erro, muito grave, classificado como erro pessoal, é o chamado erro de pré-julgamento

ou de preconceito. Este erro ocorre quando o analista, após fazer uma determinação,

força os resultados de determinações subseqüentes da mesma amostra, de modo a

obter resultados concordantes entre si.

• Erros instrumentais e de reagentes: São erros relacionados com as imperfeições dos

instrumentos, aparelhos volumétricos e reagentes. A existência de pesos e aparelhos

volumétricos, tais como buretas, pipetas e balões volumétricos, mal calibrados, é fonte

de erros em uma análise quantitativa. As impurezas presentes nos reagentes podem

também interferir em uma análise. Por exemplo, o uso de ácido clorídrico contendo

impurezas de ferro ou a existência de uma substância no hidróxido de amônio (agente

precipitado) que reagisse com Fe(III) e impedisse sua precipitação quantitativa, seriam

causas gravíssimas de erro (erro devido a impurezas nos reagentes) numa análise

gravimétrica de ferro (III)).

Erros indeterminados e aleatórios: Resultam dos efeitos de variáveis descontroladas (e

possivelmente incontroláveis) nas medidas. Não possuem valor definido, não podem ser

localizadas e, portanto, corrigidos, flutuam de um modo aleatório. Mesmo na ausência de erros

determinados, se uma mesma pessoa faz uma mesma análise, haverá pequenas variações nos

resultados. Isto é conseqüência dos chamados erros indeterminados, os quais não podem ser

localizados e corrigidos. No entanto, estes erros podem ser submetidos a um tratamento

estatístico que permite saber qual o valor mais provável e também a precisão de uma serie de

medidas.

CONSIDERAÇÕES SISTEMATIZADAS SOBRE AMOSTRAGEM, MANUSEIO E PREPARAÇÃO DE AMOSTRAS

1. Ensaios analíticos podem ser requeridos por uma variedade de motivos, incluindo o

estabelecimento do teor médio do analito em um material, estabelecimento do perfil de

concentração do analito em um material, ou determinação da contaminação local em um

material. Em alguns casos, por exemplo, na análise forense, pode ser apropriado examinar

todo o material. Em outros, é apropriado coletar uma determinada quantidade de amostra.

Claramente a maneira com que as amostras são obtidas irá depender do objetivo da análise.

2. A importância da fase de amostragem não pode deixar de ser exaustivamente enfatizada. Se

a porção ensaiada (amostra) não for representativa do material original, não será possível

relacionar o resultado analítico medido àquele no material original, não importando a qualidade

do método analítico, nem o cuidado na condução da análise. Planos de amostragem podem ser

aleatórios, sistemáticos ou sequenciais, e podem ser empregados para obtenção de


informações quantitativas ou qualitativas, ou para determinar a conformidade ou não-

conformidade com uma especificação.

3. A amostragem sempre contribui para a incerteza de medição. Conforme a metodologia

analítica é aprimorada e os métodos permitam ou requeiram o uso de porções menores de

amostra para o ensaio, as incertezas associadas à amostragem se tornam cada vez mais

importantes e podem elevar a incerteza total do processo de medição. A incerteza de medição

associada à subamostragem etc., deve ser sempre incluída na incerteza de medição do

resultado do ensaio, mas a incerteza de medição associada ao processo básico de

amostragem é normalmente tratada em separado.

4. Em muitas áreas de ensaios químicos os problemas associados à amostragem têm sido

abordados e métodos têm sido validados e publicados. Os analistas também devem se referir

às normas nacionais ou setoriais, conforme apropriado. Quando métodos específicos não

estiverem disponíveis, o analista deve depender da experiência ou adaptar métodos a partir de

aplicações similares. Quando em dúvida, o material de interesse e quaisquer amostras dele

obtidas devem sempre ser tratados como heterogêneos.

5. A seleção de uma amostra ou amostras apropriadas, a partir de uma grande quantidade de

material, é um estágio muito importante na análise química. Raramente ele é direto.

Idealmente, se os resultados finais produzidos tiverem que ser de algum valor prático, os

estágios da amostragem devem ser realizados por um amostrador capacitado com

conhecimento do contexto global da análise, ou sob a direção deste. Possivelmente, tal pessoa

poderá ser um analista experiente, ou alguém especificamente treinado em amostragem.

Quando não for prático utilizar tal pessoa capacitada na obtenção das amostras, o laboratório é

encorajado a interagir com o cliente para fornecer assessoria e possivelmente assistência

prática, a fim de assegurar que a amostragem seja a mais apropriada possível. Uma

“armadilha” muito comum é subestimar a importância do procedimento de amostragem

delegando-o a um empregado inexperiente e sem treinamento.

6. A terminologia usada em amostragem é complicada e pode ser desconcertante. Também, os

termos usados podem não ser consistentes entre uma aplicação e outra. Ao documentar um

procedimento de amostragem é importante assegurar que todos os termos utilizados sejam

claramente definidos, a fim de que o procedimento fique claro para outros usuários. Da mesma

forma, é importante assegurar, ao se comparar dois procedimentos distintos, que a

terminologia usada seja consistente. Por exemplo, deve se tomar cuidado no uso da palavra

“bulk” (granel), visto que esta pode se referir à combinação de amostras individuais, ou a uma

massa indiferenciada.

7. Um dos melhores tratamentos da terminologia de amostragem é apresentado nas

recomendações publicadas pela IUPAC (Ref. E7), que descreve os termos usados na

amostragem de mercadorias embaladas ou de mercadorias a granel. Neste exemplo, o

procedimento de amostragem reduz a partida original, através de lotes ou bateladas, incrementos, amostras primárias ou brutas, amostras compostas ou agregadas, subamostras ou amostras secundárias, para uma amostra de laboratório. A amostra de


laboratório, se heterogênea, pode ser mais adiante preparada para produzir a amostra de ensaio. A amostra de laboratório, ou a amostra de ensaio, é considerada como sendo o

final do procedimento de amostragem. É possível que as operações dentro desse

procedimento estejam sujeitas a incertezas de amostragem.

8. Para o propósito da orientação dada abaixo foram usadas as seguintes definições, conforme

propostas pela IUPAC:

Amostra: Uma parcela do material selecionada para representar um corpo maior do material.

Manuseio de amostra: Se refere à manipulação a que as amostras são expostas durante o

processo de amostragem, desde sua seleção a partir do material original até o descarte de

todas as amostras e porções de ensaio.

Subamostra: Se refere a uma parcela da amostra obtida por seleção ou divisão; uma unidade

individual do lote aceita como parte da amostra ou; a unidade final da amostragem multifásica.

Amostra de laboratório: Material primário entregue ao laboratório.

Amostra de ensaio: A amostra preparada a partir da amostra de laboratório.

Preparação da amostra: Isto descreve os procedimentos seguidos para selecionar a porção

de ensaio a partir da amostra (ou subamostra) e inclui: processamento no laboratório; mistura

(homogeneização); redução; coning & quartering; riffling; moagem e trituração.

Porção de ensaio: Se refere ao material efetivo, pesado ou medido para a análise.

9. Uma vez recebida no laboratório, a(s) amostra(s) de laboratório pode(m) necessitar de

posterior tratamento, tal como subdivisão e/ou moagem e trituração, antes da análise.

10. A menos que especificado de outra forma, a porção de ensaio colhida para análise deve ser

representativa da amostra de laboratório. Para garantir que a porção de ensaio seja

homogênea, pode ser necessário reduzir o tamanho das partículas por trituração ou moagem.

Se a amostra de laboratório for grande, pode ser necessário subdividi-la antes da trituração ou

moagem. Cuidados devem se tomados para garantir que uma segregação não ocorra durante

a subdivisão. Em alguns casos será necessário moer ou triturar grosseiramente a amostra

antes da subdivisão em amostras de ensaio. A amostra pode ser subdividida por uma

variedade de mecanismos, incluindo coning & quartering, riffling, ou por meio de um divisor

rotativo de amostra ou de um divisor centrífugo. A etapa de redução do tamanho das partículas

pode ser executada manualmente (almofariz/gral e pistilo) ou mecanicamente usando-se

moinhos ou trituradores. Cuidados devem ser tomados para evitar a contaminação cruzada de

amostras, assegurando-se de que o equipamento não contamine a amostra (p. ex. metais) e

que a composição da amostra não seja alterada (p. ex. perda de umidade) durante a moagem

ou trituração. Muitos métodos padronizados de análise contêm uma seção que detalha a

preparação da amostra de laboratório, antes da retirada da porção de ensaio para análise. Em

outros casos, a legislação lida com este aspecto como uma questão genérica.

11. As operações analíticas começam com a medição de uma porção de ensaio a partir da

amostra de laboratório ou da amostra de ensaio, e prosseguem por meio de várias operações

até a medição final.


12. Existem regras importantes a serem seguidas ao se planejar, adaptar, ou seguir uma

estratégia de amostragem:

12.1 O problema que necessita de tomada de amostras e da análise subseqüente deve ser

compreendido, e o procedimento de amostragem elaborado de acordo. A estratégia de

amostragem usada irá depender da natureza do problema, p. ex.:

a) determinar a concentração média de analito no material;

b) conhecer o perfil da distribuição do analito no material;

c) o material é suspeito de contaminação por um analito particular;

d) o contaminante está distribuído de modo heterogêneo (ocorre em pontos distintos) no

material;

e) podem existir outros fatores não-analíticos a serem considerados, incluindo a natureza da

área sob exame.

12.2 Deve se tomar cuidado ao se presumir que o material seja homogêneo, mesmo quando

ele parece ser. Quando o material se encontra claramente em duas ou mais fases físicas, a

distribuição do analito pode variar dentro de cada fase. Neste caso, pode ser apropriado

separar as fases e tratá-las como amostras distintas. Da mesma maneira, pode ser apropriado

combinar e homogeneizar as fases para formar uma amostra única. Em sólidos, pode haver

uma variação considerável na concentração do analito se a distribuição do tamanho de

partícula do material principal variar significativamente e, durante um período de tempo, o

material puder acomodar-se. Antes da amostragem pode ser apropriado, se praticável,

homogeneizar o material para assegurar uma distribuição do tamanho da partícula

representativa. Similarmente, a concentração do analito pode variar dentro de um sólido onde

diferentes partes do material estiveram sujeitas a diferentes esforços (stresses). Por exemplo,

considerar a medição do monômero de cloreto de vinila (VCM) na estrutura de um frasco de

PVC. A concentração do VCM varia significativamente dependendo de se ela é medida no

gargalo do frasco, nas curvaturas (ombro), nos lados ou na base.

12.3 As propriedades do(s) analito(s) de interesse devem ser levadas em conta. Volatilidade,

sensibilidade à luz, instabilidade térmica e reatividade química podem ser considerações

importantes no planejamento da estratégia de amostragem e escolha do equipamento,

embalagem e condições de armazenamento. Equipamentos utilizados para amostragem,

subamostragem, manuseio de amostra, preparação e/ ou extração de amostra devem ser

selecionados de modo a evitar alterações indesejadas na natureza da amostra, que possam

influenciar os resultados finais. A significância de erros gravimétricos ou volumétricos que

possam ocorrer durante a amostragem deve ser considerada, e todos os equipamentos críticos

devem estar calibrados. Pode ser apropriada a adição de produtos químicos à amostra, tais

como ácidos ou antioxidantes, para estabilizá-la. Isto é de particular importância na análise

residual, onde existe o risco da adsorção do analito na superfície do recipiente de

armazenagem.

12.4 Pode ser necessário considerar o uso e o valor do restante do material original, após uma

amostra ter sido retirada para análise. Uma amostragem feita com pouco cuidado,


especialmente se destrutiva, pode tornar toda a partida/carregamento do material inoperante ou

sem valor.

12.5. Qualquer que seja a estratégia usada para a amostragem, é de vital importância que o

amostrador mantenha um registro claro dos procedimentos seguidos, a fim de que o processo

de amostragem possa ser exatamente repetido.

12.6. Quando mais de uma amostra for retirada do material original pode ser útil incluir um

diagrama como parte integrante da documentação, para indicar o padrão da amostragem. Isto

deverá tornar mais fácil a repetição da amostragem numa data futura, podendo também auxiliar

na obtenção de conclusões a partir dos resultados do ensaio. Uma aplicação típica, onde um

esquema deste será útil, é na amostragem de solos sobre uma ampla área para monitorar

sedimentos das emissões de chaminés.

12.7. Quando o laboratório não tiver sido responsável pela fase de amostragem, ele deve

declarar no relatório que as amostras foram analisadas como recebidas. Se o laboratório tiver

conduzido ou dirigido a fase de amostragem, ele deve informar sobre os procedimentos

utilizados e comentar acerca de quaisquer limitações decorrentes impostas aos resultados.

13. A embalagem da amostra e os instrumentos usados para manipulação da amostra devem

ser selecionados de forma que todas as superfícies em contato com a amostra sejam

essencialmente inertes. Atenção particular deve ser dedicada à possível contaminação das

amostras por metais ou plastificantes lixiviados (migrados) do recipiente, ou de sua tampa, para

a amostra. A embalagem deve também garantir que a amostra possa ser manipulada sem

ocasionar um risco químico, microbiológico, ou outro qualquer.

14. O fechamento da embalagem deve ser adequado, de forma a garantir que não haja

vazamento da amostra, e que a própria amostra não seja contaminada. Em algumas

circunstâncias, por exemplo, quando amostras tiverem sido coletadas para fins legais, a

amostra deve ser lacrada de forma que o acesso a ela somente seja possível pela ruptura do

lacre. A confirmação do estado satisfatório dos lacres irá então, normalmente, fazer parte do

relatório analítico.

15. O rótulo da amostra é um importante aspecto da documentação e deve identificá-la, sem

ambiguidade, a planos ou notas relacionadas. A rotulagem é particularmente importante, mais

adiante no processo analítico, quando a amostra possa ter sido dividida, subamostrada, ou

modificada de alguma forma. Em tais circunstâncias, informações adicionais podem ser

apropriadas, tais como referências à amostra principal, e a quaisquer processos usados para

extrair ou subamostrar a amostra. A rotulagem deve ser firmemente afixada na embalagem da

amostra e, quando apropriado, ser resistente ao desbotamento, autoclavação, derramamento

de reagentes ou da própria amostra, e a variações razoáveis de temperatura e umidade.

16. Algumas amostras, por exemplo, aquelas envolvidas em litígio, podem ter requisitos

especiais para rotulagem e documentação. Pode ser necessário que os rótulos identifiquem

todos aqueles indivíduos que estiveram envolvidos com a amostra, incluindo a pessoa que

coletou a amostra e os analistas envolvidos nos ensaios. Isto pode ser suportado por recibos,

para atestar que um signatário (conforme identificado no rótulo) entregou a amostra para o


próximo signatário, comprovando assim que a continuidade da amostra foi mantida. Isto é

normalmente conhecido como “cadeia de custódia”.

17. As amostras devem ser guardadas a uma temperatura apropriada e de tal modo que não

haja riscos ao pessoal do laboratório, e a integridade das amostras seja preservada. As áreas

de armazenagem devem ser mantidas limpas e organizadas, a fim de que não haja risco de

contaminação ou de contaminação cruzada, ou de danos à embalagem ou a quaisquer lacres

pertinentes. Condições ambientais extremas (p.ex. temperatura, umidade), que possam alterar

a composição da amostra devem ser evitadas, já que isto pode levar à perda de analito por

degradação ou adsorção, ou a um aumento na concentração do analito (micotoxinas). Se

necessário, deve ser empregado monitoramento ambiental. Um nível de segurança apropriado

deve ser exercido a fim de restringir o acesso não autorizado às amostras.

18. Todo o pessoal envolvido na administração do sistema de manuseio da amostra deve ser

corretamente treinado. O laboratório deve ter uma política documentada para a retenção e

descarte de amostras. O procedimento de descarte deve levar em conta as orientações acima

citadas.

19. Para avaliar integralmente um resultado analítico para avaliação de conformidade, ou para

outros fins, é importante ter conhecimento do plano de amostragem e de sua base estatística.

Procedimentos de amostragem para inspeção por variáveis presumem que a característica

sendo inspecionada é mensurável e segue a distribuição normal. Visto que a amostragem para

inspeção por atributos é um método pelo qual a unidade de produto é classificada como

conforme ou não-conforme, ou o número de não conformidades na unidade de produto é

contado com relação a um determinado conjunto de requisitos. Na inspeção por atributos, o

risco associado com a aceitação/rejeição de não-conformidades é pré-determinado pelo nível

de qualidade aceitável (NQA) ou a qualidade limite (QL).

PRÁTICAS DE AMOSTRAGEMColeta de amostra de água de torneiraPrimeiramente, deve-se realizar a coleta de amostra para as análises bacteriológicas, como se

segue.

Para a coleta usa-se um frasco de vidro borossilicato devidamente lavado, com detergente

biodegradável que não deixa resíduo, e posteriormente esterilizado em autoclave, e vedado.

Caso a amostra a ser coletada apresente cloro residual, deve-se adicionar ao frasco três gotas

de sulfato de magnésio, para evitar tal interferência.

Na seqüência, a tampa do frasco é protegida com papel alumínio. E no frasco inteiro é utilizado

papel comum, de espessura grossa.

Finalmente, o frasco é levado à autoclave para esterilização, por 20 minutos, e após alcançar a

temperatura ambiente, estará pronto para a coleta.

Os recipientes de coleta de amostras devem ser previamente marcados com etiquetas, ou no

próprio frasco, com os dados referentes à amostra, tais como: local, natureza da amostra, data,

hora, temperatura, condições do tempo, etc.


No caso da água de torneira, devem-se seguir os seguintes passos para a coleta:

1. Verificar se o ponto de coleta recebe água diretamente do sistema de distribuição e não de

caixas, reservatórios ou cisternas;

2. A torneira não deverá ter aeradores ou filtros, nem apresentar vazamentos de água;

3. Limpe a torneira para remover qualquer tipo de sujeira aderido a ela;

4. Inicialmente abrir a torneira e deixar escoar a água por 2 a 3 minutos, ou o tempo suficiente

para eliminar impurezas e água acumulada na canalização;

5. Caso seja necessário, utilizar uma solução de hipoclorito para eliminar qualquer tipo de

contaminação externa ou pode flambar por alguns segundos, utilizando um algodão

encharcado com álcool;

6. Remover completamente o hipoclorito antes da coleta se for utilizado;

7. Abrir à torneira a meia seção (fluxo pequeno e sem respingos) por 2 minutos;

8. Remover a tampa do frasco conjuntamente com o papel protetor, com todos os cuidados de

assepsia, evitando contaminação da amostra pelos dedos, luvas ou outro material;

9. Segurar o frasco verticalmente, próximo à base e efetuar o enchimento, deixando um espaço

vazio de aproximadamente 2,5 a 5,0 centímetros do topo, possibilitando a homogeneização;

10. Fechar o frasco imediatamente após a coleta, fixando bem o papel protetor ao redor do

gargalo e trazer ao laboratório sob refrigeração.

Após a coleta para a bacteriologia, pode ser realizada a coleta para outros parâmetros de

potabilidade, como dureza, alcalinidade, turbidez, etc... Os parâmetros serão indicados pelo

instrutor da aula prática.

Coleta de amostra em poço piezométrico1) Primeiramente será realizada a escolha dos parâmetros a serem coletados de acordo com o

objetivo do monitoramento.

A coleta será em poço piezométrico com localização a ser definida pelo instrutor da aula

prática, seguindo os critérios aqui propostos. Os poços devem ser devidamente identificados

com suas coordenadas através do uso do GPS, juntamente com a identificação de todas as

amostras coletadas.

2) Antes da coleta será realizado o esgotamento do poço com o objetivo de renovar a água

antes de realizar a coleta.

O poço deve ser esgotado com um volume = 3 x volume (poço + pré-filtro), com a finalidade de

assegurar que toda a água que por ventura esteja estagnada no poço seja removida,

possibilitando a coleta de uma amostra representativa de água. Esta purga deve ser realizada

de forma uniforme e em vazões compatíveis com a capacidade do poço em repor água. O

objetivo é que este trabalho seja realizado sem causar grande rebaixamento do nível de água

no interior do poço, evitando o efeito cascata que pode ocorrer na seção filtrante nesta situação

e, conseqüentemente, a aeração das amostras e perda de compostos orgânicos voláteis. Esta

purga também deve ser feita de forma a evitar a criação de fluxo turbulento na área de recarga

do poço (pré-filtro), evitando o arraste de sedimento para o seu interior. O bailer empregado na


coleta de amostras deve ser distinto daquele eventualmente utilizado na purga. As válvulas de

pé não devem ser empregadas na amostragem.

3) Após a renovação da água no poço será realizado a coleta utilizando o método convencional

com o amostrador bailer.

Primeiramente deve ser medido o nível de água dentro do poço.

A coleta deve ser realizada no máximo até 3 horas após o procedimento de esgotamento.

A água bombeada deve ser armazenada em tambores ou baldes para disposição final.

Deve ser utilizado se possível, um bailer descartável para cada poço.

Os equipamentos devem ser limpos entre os pontos de amostragem, evitando assim

contaminação de um poço para o outro.

Para a amostragem deve ser seguida a ordem de coleta dos poços, caso sejam mais de um:

• Deve começar a coleta dos poços de montante para os de jusante;

• A ordem deve ser dos menos contaminados para os mais contaminados;

• A ordem de coleta no poço deve ser decrescente à susceptibilidade de volatilização.

Coleta de amostra de água em lago1) Primeira etapa

Definir o tipo de amostragem a ser usada e o objetivo da amostragem, determinando os

parâmetros a serem amostrados juntamente com os equipamentos necessários, como

amostradores e vidrarias.

2) Segunda etapa

Realizar o levantamento da área, para encontrar os locais de acesso. Pode ser usados mapas,

imagens de satélite ou até mesmo através dos residentes das proximidades que possam

informar ou até mesmo servir de guia até o local de acesso.

A partir das informações obtidas, será traçado o plano de amostragem, com a definição dos

pontos de coleta e a seleção dos equipamentos necessários para dar suporte à amostragem.

3) Terceira etapa

Definir o volume de amostras e a metodologia de amostragem. A amostragem será integrada

na vertical, nos locais indicados com alíquotas nas profundidades de 20% e 80% da lâmina

d’água quando a profundidade no local for superior a 2 metros. Se a profundidade for inferior a

2 metros será coletado a meia profundidade (50%).

O volume de amostras necessário será definido em laboratório conforme a orientação do

instrutor da aula de campo, quando selecionado os parâmetros de análises. Serão

selecionados os frascos de coleta, que serão devidamente etiquetados e, quando necessário,

serão adicionados os preservantes adequados.

4) Quarta etapa

Realizar a coleta das amostras no lago. Para tanto, será necessário o manuseio do GPS, de

acordo com as recomendações do instrutor. Depois de inserido as coordenadas no GPS, o

mesmo pode indicar a direção dos pontos através da ativação do modo “NAVEGAÇÃO”,

dependendo do modelo.


Alguns cuidados devem ser seguidos na coleta:

• O uso de colete salva-vidas é importante e obrigatório, portanto, todos na embarcação

devem estar portando o colete salva-vidas;

• A profundidade pode ser medida com a própria corda da âncora da embarcação e uma

trena;

• No uso do coletor horizontal (Van Dorn), a extremidade da corda guia deve ser

amarrada à embarcação, por motivo de segurança. O mesmo deve ser feito para o

disco de Secchi;

• A mistura das alíquotas, quando coletado em mais de uma profundidade na amostra

integrada, deve ser realizada de forma a não introduzir oxigênio na amostra. O frasco

de mistura juntamente com o amostrador deve ser lavado com a água do ponto a ser

amostrado, antes de cada coleta.

• Na ficha de coleta deve ser anotada a indicação do ponto, com as coordenadas e o

horário da coleta;

• Se a embarcação for motorizada, a coleta deve ser feita com o motor desligado e se

possível do lado oposto ao do motor.

Coleta de amostra de efluente doméstico em ETE1) Determinar os pontos de amostragem:

• Efluente bruto;

• Efluente tratado.

A amostragem será composta, por volume fixo. O volume de amostra a ser coletado depende

dos parâmetros a serem analisados.

2) Determinar os parâmetros de interesse para cada ponto de amostragem

Observação: As análises microbiológicas não podem ser amostradas de forma composta. Mas

são parâmetros importantes para este tipo de efluente.

3) Estabelecer o tempo total de amostragem desejado, ou possível de ser realizado

Tempo de amostragem de 5 horas, 8 horas, 12 horas, ou até mesmo 24 horas.

4) Estabelecer o intervalo para as coletas

Realização da coleta de amostras a cada 1hora, por exemplo.

5) Coletar dados de vazão a cada intervalo de tempo estabelecido para a coleta

Dados a serem adquiridos na ETE, e que serão utilizados no final da amostragem e análise,

para se determinar as concentrações e cargas dos poluentes. A vazão a ser adotada nos

cálculos será proveniente da média aritmética das vazões horárias, convertida em m³.dia-1.

6) Determinar o volume total de amostra a ser coletada

Os volumes estipulados para cada parâmetro devem ser adotados com margem de segurança

para a realização de triplicatas, e para o caso da necessidade de repetição de análises.

7) Determinar o volume das amostras pontuais a serem coletadas a cada intervalo

Divide-se o volume total pela quantidade de intervalos definidos para cada coleta pontual.

8) Organizar os frascos de coleta


Quando se colhem amostras compostas de pequenas frações individuais de amostras, o frasco

de coleta deve ter boca larga e capacidade mínima de 120 mL.

As amostras que devem ser preservadas precisam de frascos separados conforme o tipo de

preservante a ser utilizado.

9) Recomendações para se proceder a coleta

• As amostras compostas são coletadas sempre em mesmo lugar;

• Não esquecer do preenchimento das fichas de coleta;

• Para a maioria das coletas, pode ser utilizado um amostrador simples, como um tubo

de PVC de alguns centímetros de comprimento com um CAP em uma de suas

extremidades;

• Adotar um método específico para preservação e armazenamento de amostras, com a

finalidade de evitar contaminação e/ou perda dos constituintes a serem examinados

(manter as amostras devidamente resfriadas).

• Transportar as amostras adequadamente para o laboratório, ao final do período de

coleta o mais rápido possível.

Coleta de amostra de soloEm qualquer implantação de culturas para produção vegetal, sejam elas com fins agrícolas

(lavouras) ou com fins forrageiros (pastagens, capineiras, campos de feno, etc.), a etapa mais

importante do processo é a amostragem do solo. Prática simples, de baixo custo, porém

ignorada por grande parte dos produtores agropecuários brasileiros, ela é, sem dúvida, a etapa

que define a produtividade de determinado sistema e sua chance de sucesso e

sustentabilidade ao longo do tempo. Além disso, é a partir dos dados gerados pela amostragem

dos solos que começamos a ter noção do montante de recursos que teremos que investir para

a instalação do empreendimento agropecuário.

Nas andanças pelos campos brasileiros, em todas as regiões do país, temos visto uma

infinidade de métodos para a coleta de amostras de solo para fins de análise química e física

que, muitas vezes, beiram a bizarrice. A coleta de poucos pontos em grandes áreas ou em

locais inadequados são os mais básicos. Presenciamos ainda a colocação em prática de regras

inventadas por amadores que acabam virando verdade absoluta e que, de fato, são

assassinatos agronômicos. O maior exemplo é a coleta em quatro pontos (normalmente nos

vértices de determinada área) que representariam a média de fertilidade daquele solo em

questão! Outra situação se refere a coleta de um único ponto como representador de uma área

enorme. Coletas perto ou mesmo em cima de área de esterco (mangueirões, mangas, etc.), de

depósitos de corretivos e fertilizantes e de áreas de cochos de sal mineral são comuns e

interferem diretamente na qualidade da análise e nos resultados obtidos.

Amostragens mal realizadas proporcionam resultados analíticos que fornecem uma falsa idéia

de como o solo está. Assim passamos a contar com uma condição que não é real e as

frustrações em termos produtivos são muito freqüentes. É bastante comum, nestes casos,


efetuar correções e fertilizações (adubações) muito aquém do que o solo e as plantas

precisariam para possibilitar boas produções, colocando todo o investimento em risco.

As ferramentas que podem ser usadas para a coleta adequada de amostras de solo são

muitas, desde pás, enxadões, cavadeiras até mesmo trados e sondas específicas fazem o

trabalho de forma profissional, limpa e organizada.

De forma geral não devemos realizar coletas de amostras de solo próximas de formigueiros,

cupinzeiros, trilha de gado, caminhos, estradas, locais onde foram depositadas substâncias

químicas, fezes (de animais domésticos, animais silvestres ou humanos), poços, fossas e

erosões. A profundidade da coleta varia em função do que se quer analisar e de qual cultura

iremos trabalhar. A maioria das amostragens se refere à profundidade de 0 a 20 centímetros,

porém em casos específicos é interessante também coletar o solo da camada de 20 a 40

centímetros, a exemplo da cultura da cana-de-açúcar, que tem raízes que exploram um perfil

mais profundo do solo.

Sequência para uma correta amostragem de solos

Abaixo enumeramos uma seqüência para um correto trabalho de coletas de amostras de solo

para fins de implantação de projetos agropecuários que operam com produção intensiva de

pecuária de corte.

1º) Dividir a área em glebas homogêneas, de mesmas características de relevo e solo e com

manejo agropecuário semelhante (tipo de vegetação, lavoura, floresta, pastagem, adubação,

etc.), não importando o tamanho;

2º) Fazer uma amostra de cada gleba, considerando que cada amostra será composta de, no mínimo, 20 sub-amostras. O número de sub-amostras pode e deve ser maior, mas nunca

inferior a 20;

3º) A coleta das sub-amostras pode ser feita com enxadão, pá, cavadeira, trados ou sondas

específicas para tal (ver fotos anexas);

4º) As ferramentas utilizadas devem estar limpas. Portanto, antes do uso, é interessante que

elas sejam lavadas com água corrente e secas com pano limpo;

5º) A localização de cada sub-amostra é totalmente aleatória, porém é interessante tentar

abranger o mais representativamente possível toda a área que se deseja analisar;

6º) Para realizar a coleta de uma sub-amostra, primeiro limpamos a superfície do chão com as

mãos ou com as próprias ferramentas, tirando folhas, mato, pedras e demais sujeiras. Depois,

com as ferramentas disponíveis, retiramos uma porção do solo na profundidade de 0 a 20

centímetros, de modo que isto pese por volta de 80 a 100 gramas;

7º) Após o solo ser coletado (ainda nas sub-amostras) ele deve ser colocado em recipiente

limpo e seco, junto com as demais sub-amostras da mesma gleba que se deseja analisar.

Nunca colocar as sub-amostras em sacos de fertilizantes, sal mineral, cimento, alimentos, etc.,

que as contaminariam;

8º) Depois que todas as sub-amostras daquela gleba foram retiradas, misturamos todas elas,

com o objetivo de obter uma porção de terra, que será a amostra, pesando cerca de 400 a 600


gramas. Este volume deve ser colocado em saco plástico, identificado e enviado para análise

em laboratório idôneo.

Exemplificando uma correta amostragem

Nas fotos abaixo é ilustrada como funciona uma amostragem realizada com sonda na cultura

do café. Nas demais culturas, a metodologia é a mesma. O trabalho com a sonda permite

grande velocidade operacional e é de simples execução. As amostras não entram em contato

com as mãos do operador e retiram uma porção (quantidade e peso) ideal para envio ao

laboratório.


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ATIVIDADE PRÁTICA - AMOSTRAGEM DE SOLO E ALGUMAS ANÁLISES TREINAMENTO EM INSTRUMENTOS DE LABORATÓRIO:

PEAGÂMETRO, CONDUTIVÍMETRO, TURBIDÍMETRO, TITULADOR AUTOMÁTICO.........................................................................................................................................................

AMOSTRAGEM DE SOLO PARA ANÁLISE QUÍMICA

(de fertilidade, de manejo e de contaminação )

IntroduçãoÉ necessário avaliar a fertilidade do solo para caracterizar sua capacidade em fornecer

nutrientes para as plantas, identificar a presença de acidez e elementos tóxicos, orientar

programas de adubação e correção do solo e escolher espécies ou variedades mais adaptadas

ao cultivo em uma determinada área. Para fazê-la, podem ser utilizados métodos químicos,

biológicos, plantas nativas indicadoras, desenvolvimento das plantas, coloração do solo etc. O

método de análise química é o mais abrangente e econômico.

A análise química do solo é feita em várias etapas: coleta da amostra no campo,

encaminhamento ao laboratório, preparo, extrações e determinações analíticas. Embora seja a

mais simples, a amostragem é a operação mais importante, pois uma pequena quantidade de

solo recolhida deve representar as características de uma grande área. Vejamos o exemplo: é

encaminhada ao laboratório uma amostra de 500 g de terra, representando 5 ha, da qual são

tomados 10 g para análise. Ora, considerando que a camada de 0-20 cm de 1 ha pesa

aproximadamente 2.000 t (tomando-se uma densidade de 1,0 g/cm³), conclui-se que a amostra

final efetivamente analisada corresponde a 1 bilionésimo da área amostrada.

Portanto, os procedimentos para a amostragem devem ser rigorosos, pois as análises

laboratoriais — etapa mais sofisticada, do ponto de vista operacional e instrumental — não

corrigem as falhas de uma coleta deficiente no campo. Salienta-se, ainda, que uma

amostragem mal executada pode induzir a posteriores erros na interpretação do resultado da

análise, com o consequente comprometimento técnico e econômico de um programa de

adubação e correção do solo.

Materiais Para a amostragem de solo são necessários os seguintes materiais: trado ou pá reta ou

enxadão, balde plástico e saco plástico (Figura 1). Dos trados utilizados, os tipos mais comuns

são o holandês, de rosca e tubo.


Figura 1 – Materiais utilizados para coleta de amostras de solo: a) trado holandês, b) trado de rosca c) trado meia-lua d) marreta e) trado tubular

f) pá reta g) enxada h) balde i) saco plástico.

Seleção e identificação da área a ser amostradaInúmeros fatores contribuem para as variações no nível de fertilidade do solo de uma área a

ser amostrada. O princípio básico para delimitação de uma área é a uniformidade dentro da

unidade. Assim, a área a ser amostrada deverá ser subdividida em talhões (subáreas) que

apresentem a maior homogeneidade possível quanto à topografia, vegetação, espécie

cultivada, sistemas de cultivo e manejo do solo, características físicas (textura), cor,

profundidade do solo, drenagem etc.

Local e execução de amostragemOs locais para obtenção das amostras de solo nas glebas homogêneas não superiores a 10 ha

são determinados aleatoriamente em um caminhamento ziguezague, conforme Figura 2.

Outros tipos de percurso serão detalhados para cultivos específicos. Recomenda-se coletar

amostras simples em número de 10 a 20 pontos limpando-se em cada local a superfície do

terreno, retirando-se as folhagens e outros restos de plantas, resíduos orgânicos etc., sem,

contudo raspar a terra. Deve-se evitar que esses pontos estejam em locais erodidos, ou onde o

solo tenha sido modificado por formigas ou cupins, utilizado como depósito de corretivos,

adubos, estercos, passagem de máquinas, animais etc.

Figura 2 – Percurso em ziguezague para retirada de amostras simples em uma gleba homogênea


As amostras simples deverão ser reunidas em um balde plástico limpo e bem misturadas,

formando uma amostra composta. Após homogeneização, retirar aproximadamente 500 g de

terra, transferir para saco plástico sem uso, identificar pelo número correspondente da área e

especificar informações complementares.

Profundidade de amostragemA profundidade de amostragem é determinada principalmente pela camada de solo ocupada

pela maior densidade de raízes e características do perfil de solo natural ou modificado pelo

manejo.

Frequência de amostragemA frequência de amostragem do solo é dependente da intensidade de uso da área e dos

sistemas de cultivo adotados, principalmente com relação aos critérios usados para correção

da acidez e adubação do solo. Contudo, devido as pequenas variações que ocorrem no solo

decorrente do cultivo rotineiro, as amostragens do solo podem ser realizadas em intervalos de

3 a 5 anos. Essa frequência pode ser reduzida quando for observado algum comportamento

diferencial no desenvolvimento da cultura ou quando forem empregados novos critérios de

adubação das culturas ou correção do solo indicados pelos órgãos de pesquisa ou assistência

técnica.

Encaminhamento da amostraAs amostras, contendo aproximadamente 500 g, identificadas e acondicionadas em sacos

plásticos são encaminhadas para os laboratórios.

ANÀLISES QUÍMICAS DO SOLO

1. pH (H20, KCl e CaCl2)1.1. PrincípioMedição do potencial eletronicamente por meio de eletrodo combinado imerso em suspensão

solo:líquido (água, KCl ou CaCl2 ), 1:2,5

1.2. ReagentesSolução de KCl 1 mol/L (1N) - dissolver 74,5 g de KCl em água e elevar a 1L.

Solução padrão de CaCl2 1 mol/L (1M) - pesar 147g de CaCl2.2H2O para 1L de solução. Agitar,

deixar esfriar e completar o volume.

Solução de CaCl2 0,01 mol/L (0,01 M) - diluir 10mL do padrão para cada litro de solução. Medir

a condutividade elétrica desta solução, que deve ser da ordem de 2,3 mS/cm.

Soluções padrão pH 4,00 e pH 7,00 - diluir ampolas padrão.

1.3. EquipamentoPotenciômetro com eletrodo combinado.


1.4. Procedimento

• Colocar 10 mL de solo em copo plástico de 100 mL numerado.

• Adicionar 25 mL de líquido (água, KCl 1N ou CaCl2 0,01 M).

• Agitar a amostra com bastão de vidro individual e deixar em repouso uma hora.

• Agitar cada amostra com bastão de vidro, introduzir os eletrodos na suspensão

homogeneizada e proceder a leitura do pH.

Observação:Ligar o potenciômetro 30 minutos antes de começar a ser usado.

Aferir o potenciômetro com as soluções padrão pH 4,00 e pH 7,00.

Trabalhando em série, não é necessário lavar os eletrodos entre uma e outra amostra, mas é

indispensável antes e depois de aferir o aparelho com as soluções padrão. Para horizonte

sulfúrico ou material sulfídrico (Solo Tiomórfico) usar a suspensão, solo:água 1:1.

Referências: EMBRAPA (1979); Fassbender (1975); Jackson (1958); Peech (1965); Schofield & Taylor (1955); Vettori

(1969).

2. SAIS SOLÚVEIS (SALINIDADE OU CONDUTIVIDADE ELÉTRICA)2.1. PrincípioDeterminação dos sais solúveis nos solos pela medição de cátions e ânions no extrato aquoso.

O procedimento descrito é o do extrato obtido na pasta de saturação. A salinidade do solo é

estimada pela condutividade elétrica do extrato.

2.2. ReagenteSolução de cloreto de potássio 0,01 N - pesar 0,7456g do sal previamente seco em estufa a

110oC, dissolver em água e completar o volume para 1 litro. A condutividade elétrica dessa

solução é de 1,4 mS/cm.

2.3. EquipamentosFunil buchner.

Bomba a vácuo.

Condutivímetro.

2.4. Preparação do extrato de saturação - procedimento

• Pesar 100 a 200g de solo e colocar em béquer de plástico de 400 mL.

• Adicionar água contida em proveta de 50 mL, em quantidade inicial de 25 mL para

solos arenosos e 50 mL para os demais.

• Amassar a amostra com espátula de aço inoxidável e continuar a adição de água,

pouco a pouco, de preferência por meio de bureta de 50 mL.

• Dar como concluída essa operação quando a massa do solo apresentar aspecto

brilhante ou espelhante, ou quando uma pequena quantidade de água adicionada já

não é mais absorvida pela massa do solo, ou ainda, quando a pasta deslizar

suavemente na espátula.


• Anotar a quantidade de água utilizada e deixar a amostra em repouso durante 4 horas

ou uma noite.

• Decorrido esse tempo, verificar se a massa do solo apresenta excesso ou falta de

água; no primeiro caso adicionar mais 50g de terra fina e repetir a operação de

saturação; no segundo caso adicionar mais água até completar a saturação.

Determina-se então a percentagem de saturação:

• Transferir a pasta saturada para um funil de Buchner contendo papel de filtro e

adaptado a um kitassato de 500 mL.

• Aplicar a sucção e coletar o filtrado.

• Transferir o extrato para depósito de plástico com tampa e anotar o número da

amostra.

Observação:Adicionar 1 gota de solução de hexametafosfato de sódio a 1% para cada 25mL de extrato,

quando se vai determinar os íons carbonatos e bicarbonatos, para evitar a precipitação do

carbonato de cálcio durante o repouso da amostra. A quantidade de solo a ser usada depende

das determinações a serem feitas, entretanto, para solos de textura média, 250g são

suficientes para se obter uma quantidade de extrato razoável. A pasta não deve acumular água

na superfície, perder seu brilho ou endurecer durante o repouso; especial cuidado se deve ter

quando se trata de Solos Orgânicos, muito argilosos ou sódicos.Referências: Blakemore et al. (1981); EMBRAPA (1979); Richards (1954); Vettori (1969).

2.5. Condutividade elétrica - procedimento

• Utilizar o extrato de saturação obtido e um condutivímetro de leitura direta.

• Medir a temperatura do extrato e ajustar o aparelho para essa temperatura; ligar o

aparelho com certa antecedência e aferir a leitura do mesmo com solução de KCl 0,01

N (condutividade de 1,4 mS/cm ).

• Lavar a célula de condutividade com água 2 a 3 vezes e encher a mesma com o

extrato de saturação.

• Fazer a leitura direta de mS/cm.

Observação:Lavar bem a célula com água destilada depois de cada determinação para evitar interferência

nos resultados.

Quando necessário (solos com predominância de argilo-expansivos), recorrer ao seguinte

procedimento indireto utilizando o solo e o extrato aquoso de 1:1 por filtração simples:

• Pesar 50g de solo para erlenmeyer de 100 mL e adicionar 50 mL de água;

• Agitar esporadicamente e deixar em repouso durante uma noite;

• Filtrar em papel de filtro comum;


• Utilizar o filtrado, mesmo sendo turvo e medir a condutividade elétrica expressa em

mS/cm;

• A percentagem de água na pasta saturada é obtida conforme especificado no item

23.2.1.

2.6. Turbidez (Referências: Blakemore et al. (1981); EMBRAPA (1979); Vettori (1969); Richards (1954).)

Procedimento

• Utilizar o extrato de saturação obtido e um turbidímetro de leitura direta.

• Medir a temperatura do extrato e ajustar o aparelho para essa temperatura; ligar o

aparelho com certa antecedência e aferir a leitura do mesmo com água destilada.

• Lavar a cuba com água 2 a 3 vezes e encher a mesma com o extrato de saturação.

• Encher a cuba com o extrato de saturação e fazer a leitura direta.

3. EQUIVALENTE DE CARBONATO DE CÁLCIO3.1. PrincípioAtaque da amostra com excesso de solução padrão de HCl e titulação do excesso de ácido

com solução de NaOH padrão. A diferença entre os cmolc/L adicionados e os titulados

representa o percentual de CaCO3 na amostra.

3.2. ReagentesSolução de HCl 0,5 N (padronizada) - preparar a partir de solução normal do ácido.

Solução de NaOH 0,25 N - preparar a partir de solução normal de NaOH e determinar sua

normalidade exata com o ácido.

Fenolftaleína 1% - dissolver 1g do indicador em 100 mL de álcool etílico 95%.

3.3. Equipamento

Bureta digital ou titulador automático.3.4. Procedimento

• Pesar 5 a 25g de solo, colocar em cápsula de porcelana de 200 mL e adicionar

50 mL de HCl 0,5 N por meio de pipeta.

• Aquecer por 5 minutos ou colocar em banho-maria durante 15 minutos.

• Deixar esfriar, adicionar um pouco de água e 3 gotas de fenolftaleína.

• Titular com solução de NaOH 0,25 N.

Observação:A quantidade de amostra a pesar é definida em função do grau de efervescência que a amostra

apresenta quando é umedecida com HCl 30%. A reação pode ser fraca, moderada ou forte.

Caso haja dificuldade na titulação da solução com a amostra de solo, filtrar, lavar e proceder à

titulação no total ou numa alíquota. Esta determinação inclui também outros carbonatos.


3.5. Cálculo

CaCO3 (g/ kg) = ( a x 2 - b ) x 12,5 p

a = mL de HCl 0,5 N

b = mL de NaOH 0,25 N

p= solo em gramas

Referências: AOAC (1970); EMBRAPA (1979); Metson (1956); Richards (1954).

REFERÊNCIAS

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CARLOS NOBUYOSHI IDE. KEILA ROBERTA FERREIRA DE OLIVEIRA. LEONARDO PINHEIRO BEZERRA . Sistema de Esgotamento Sanitário – Coleta de amostras de água e esgoto. Guia do profissional em treinamento – Recesa. s/d. Disponível na web. Acesso em março de 2012.

EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos (Rio de Janeiro, RJ). Manual de métodos de análise de solo / Centro Nacional de Pesquisa de Solos. – 2. ed. rev. atual. – Rio de Janeiro, 1997. 212p. : il. (EMBRAPA-CNPS. Documentos; 1). Disponível na web. Acesso em 12/03/2013.

Equipamentos para amostragem. Boletim 1-104. Engendrar Tecnologia produzindo soluções. Disponível em <http://www.engendrar.com.br/arquivos/boletim/amostragem_1-104.pdf> Acesso em março de 2012.

Formas de amostragem. Referência: NETO, Pedro L. C. Estatística. Ed. Blucher Ltda, 1977. Disponível na web. Acesso em março de 2012.

Guia para Qualidade em Química Analítica. Uma Assistência à Habilitação. Brasília, 2005. Disponível em <Disponível em <http://www.anvisa.gov.br/divulga/public/series/laboratorios.pdf>. Acesso em março de 2012.

Instituto Agronômico do Paraná, Londrina, PR. Amostragem de solo para análise química: plantio direto e convencional, culturas perenes, várzeas, pastagens e capineiras. Londrina, 1996. 28p. (IAPAR. Circular, 90). Disponível na web. Acesso em 12/03/2013.

ISABEL MOURA. Amostragem Ecoriver. Instituto do Ambiente, 2005. Disponível na web. Acesso em março de 2012.

Livro Química Analítica Teórica Universidade Federal do Pará.. Disponível em <http://www2.ufpa.br/quimdist/livros_bloco_5/quimica_analitica_teorica/Livro_QA_Teorica_FINAL.pdf>. Acesso em março de 2012.

MARIA ALICE C. DE GÓES; ADÃO BENVINDO DA LUZ; MARIO VALENTE POSSA. Amostragem. Tratamento de Minérios 4a Edição – CETEM. Disponível em <http://www.cetem.gov.br/publicacao/CTs/CT2004-180-00.pdf>. Rio de Janeiro. Dezembro/2004. Acesso em março de 2012.

PAULO ARARIPE. Como fazer uma correta amostragem de solo. PROJEPEC. São Paulo. s/d. Disponível na web. Acesso em março de 2012.

TÂNIA MARIA LEITE DA SILVEIRA. Amostragem. UNI-BH. Centro Universitário. s/d. Disponível na web. Acesso em março de 2012.

THOMAS SCHILLING. Análise de sólidos, líquidos e gases - uma visão geral da instrumentação analítica. 19o

Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. ABES. s/d. Disponível na web. Acesso em março de 2012.


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http://www.cetesb.sp.gov.br/solo/areas_as/anexos/download.pdf


1. O que é amostragem sob o aspecto analítico químico de qualidade? Exemplifique numa situação afim.

2. A figura seguinte representa um esquema simplificado do processo de amostragem com algumas vinculações. Exemplifique cada termo associado em cada retângulo no processo produtivo do cimento portland. Explique cada caso focando o controle de qualidade envolvido. Dados adicionais: Operações unitárias do cimento – Extração e Britagem / Estocagem e Dosagem / Moagem e Homogeneização / Clinquerização / Resfriamento e Armazenamento / Mistura e Moagem / Armazenamento e Expedição.

3. Comente resumidamente sobre os termos associados a amostragem: (a) Erros (b) Pontos fundamentais (c) Fatores interferentes (d) Plano ou planejamento (e) Classificação (f) Tamanho da amostra.

4. A química analítica está intimamente ligada ao processo de amostragem e inclui etapas fundamentais clássicas. Cite-as, comente sucintamente cada etapa aplicando-as a uma situação cotidiana analítica industrial.


.........................................................................................................................................................

.....3............................................ ÁGUAS BRUTAS E RESIDUÁRIAS .........................................

.........................................................................................................................................................

INTRODUÇÃOAs características físicas, químicas e biológicas da água estão associadas a uma série de processos que

ocorrem no corpo hídrico e em sua bacia de drenagem. Ao se abordar a questão da qualidade da água, e

fundamental ter em mente que o meio líquido apresenta duas características marcantes, que condicionam

de maneira absoluta a conformação desta qualidade: capacidade de dissolução e capacidade de

transporte.

Constata-se assim que a água, além de ser formada pelos elementos hidrogênio e oxigênio na proporção

de dois para um, também pode dissolver uma ampla variedade de substancias, as quais conferem a

mesma suas características peculiares.

Alem disso, as substancias dissolvidas e as partículas presentes no seio da massa líquida são

transportadas pelos cursos d’água, mudando continuamente de posição e estabelecendo um caráter

fortemente dinâmico para a questão da sua qualidade. Nesse aspecto, é bastante esclarecedora a

afirmativa do filosofo grego Heráclito de que “nunca se cruza o mesmo rio duas vezes”. Na segunda vez

não e o mesmo rio que cruzamos, já que as características da água, em maior ou menor grau, serão

seguramente distintas. A conjunção das capacidades de dissolução e de transporte conduz ao fato de que

a qualidade de uma água é resultante dos processos que ocorrem na massa liquida e na bacia de

drenagem do corpo hídrico.

Verifica-se, assim, que o sistema aquático não é formado unicamente pelo rio ou pelo lago, mas inclui

obrigatoriamente a bacia de contribuição, exatamente onde ocorrem os fenômenos que irão, em ultima

escala, conferir a água suas características de qualidade.

Outro aspecto bastante relevante refere-se às comunidades de organismos que habitam o ambiente

aquático. Em sua atividade metabólica, alguns organismos provocam alterações físicas e químicas na

água, enquanto outros sofrem os efeitos dessas alterações. Dessa forma, observa-se a ocorrência de

processos interativos dos organismos com seu meio ambiente, fato este que constitui a base da ciência

denominada Ecologia.

PROPRIEDADES DAS ÁGUAS NATURAISMASSA ESPECÍFICA

A massa especifica ou densidade absoluta indica a relação entre a massa e o volume de uma

determinada substância. Ao contrário de todos os outros líquidos, que apresentam a densidade máxima

na temperatura de congelamento, no caso da água ela ocorre a 4°C, quando atinge o valor unitário. Isso

significa que a água nessa temperatura, por ser mais densa, ocupa as camadas profundas de rios e

lagos.

Em países de clima frio, essa característica especial, conhecida como anomalia térmica da água, tem

importância vital para a ecologia aquática em períodos de inverno. Sendo a água a 4°C mais densa que a

0°C (ponto de congelamento), os rios e os lagos no inverno congelam-se apenas na superfície, ficando a

temperatura do fundo sempre acima da temperatura do ponto de congelamento. Dessa forma, é

possibilitada à sobrevivência de peixes e outras espécies aquáticas, que obviamente morreriam se o

corpo d’água se congelasse integralmente.


Em épocas mais frias do ano ocorre uma gradativa diminuição da temperatura superficial, até que essa

camada atinja valores próximos aos do fundo. Nessa situação, a coluna d’água apresenta densidade

aproximadamente uniforme no perfil, o que acaba com a estabilidade anteriormente existente. Se houver

um agente externo de energia (vento, por exemplo), o corpo d’água pode circular completamente, com as

camadas inferiores indo até a superfície e vice-versa. E o fenômeno conhecido como virada, circulação ou

turn over do lago ou represa. Quando a temperatura da superfície volta a subir, o corpo d’água vai

gradativamente reassumindo sua condição de estratificação. Como as diferenças de densidade são

maiores sob temperaturas mais elevadas, lagos situados em regiões de clima quente, como e o caso do

nosso país, apresentam estabilidades de estratificação superiores aquelas encontradas em regiões de

clima frio, onde as diferenças de densidade entre camadas de água não são marcantes. Evidentemente,

isto traz consequências para a vida aquática e para a distribuição de substâncias no corpo d’água, já que,

em lagos estratificados, a comunicação entre camadas e restrita.

VISCOSIDADE

A viscosidade de um líquido caracteriza a sua resistência ao escoamento. Essa grandeza é inversamente

proporcional a temperatura, o que significa que uma água quente é menos viscosa que uma água fria. Tal

fato traz naturalmente consequências para a vida aquática: os pequenos organismos, que não possuem

movimentação própria, tendem a ir mais rapidamente para o fundo do corpo d’água em períodos mais

quentes do ano, quando a viscosidade é menor. O mesmo ocorre com partículas em suspensão, que se

sedimentam mais intensamente no caso de ambientes aquáticos tropicais. Para muitos organismos, o fato

de atingirem o fundo significa a sua morte, em razão da pouca disponibilidade de oxigênio e luz. Por essa

razão, muitos deles desenvolvem mecanismos para retardar sua precipitação, o que pode ser observado

principalmente com as microalgas. Tais mecanismos estão relacionados à produção de bolhas de gás,

excreção de reservas de óleo e até mesmo alterações morfológicas, assumindo às vezes formas

semelhantes a guarda-chuvas ou pára-quedas, tudo isso com o intuito de retardar ao máximo sua

sedimentação. No caso das alterações morfológicas, elas podem ocorrer de forma cíclica, sempre que a

temperatura da água aumentar (períodos de verão, por exemplo), sendo esse fenômeno conhecido por

ciclomorfose.

TENSÃO SUPERFICIAL

Na interface que separa o meio líquido e o meio atmosférico, ou seja, na camada superficial micrométrica

de um corpo d’água, há uma forte coesão entre as moléculas, fenômeno este denominado tensão

superficial. Às vezes, essa coesão é tão forte que pode ser observada a olho nu em um recipiente de

água, ao se tocar levemente sua superfície com o dedo. Essa fina camada de aparência gelatinosa serve

de substrato para a vida de pequenos organismos, que podem habitar tanto a parte superior quanto a

inferior da película. A coesão molecular na superfície é afetada por alguns fatores físicos e químicos,

como, por exemplo, a temperatura e a presença de substancias orgânicas dissolvidas. Quanto maior a

temperatura, menor e a tensão superficial.

Quando há lançamento de esgotos industriais em rios e lagos, ocorre um aumento na concentração de

substâncias orgânicas dissolvidas, o que também leva a uma diminuição da tensão superficial. Em casos

extremos, como, por exemplo, quando da forte presença de sabões e detergentes, a tensão superficial

praticamente acaba trazendo prejuízos a comunidade que vive na interface água–ar e que desempenha

importante papel na cadeia alimentar do corpo d’água.


CALOR ESPECÍFICO

Define-se calor especifico como a quantidade de energia requerida, por unidade de massa, para elevar a

temperatura de um determinado material. A energia necessária para elevar em 1°C (de 14,5 a 15,5 °C) a

temperatura de um grama de água foi definida como sendo uma caloria (1 cal), ficando, pois, estabelecido

o calor especifico da água pura como igual a 1,0 cal/g oC. O calor especifico da água e elevadíssimo,

superado, dentre os líquidos, apenas pelo amoníaco e pelo hidrogênio líquido.

Isso significa que são necessárias grandes quantidades de energia para promover alterações de

temperatura na água ou, de outra forma, que a água pode absorver grandes quantidades de calor sem

apresentar fortes mudanças de temperatura. Em razão do alto calor especifico da água, ambientes

aquáticos são bastante estáveis com relação à temperatura. Isso fica evidente no caso de pequenas ilhas

situadas nos oceanos, as quais apresentam temperaturas medias uniformes durante todo o ano, em

função da estabilidade térmica da água que as circunda.

CONDUTIVIDADE TÉRMICA

Ao contrário do calor específico, a condutividade térmica da água é extremamente baixa. Se um corpo

d’água permanecesse imóvel, sem turbulência, a difusão do calor seria tão lenta que seu fundo só seria

aquecido apos vários séculos. Na prática, isso não ocorre porque o transporte de calor também se dá por

convecção, ou seja, por movimentos que ocorrem em razão de gradientes de densidade na água

(circulação ou turn over).

DISSOLUÇÃO DE GASES

A água apresenta a capacidade de dissolução de gases, alguns dos quais bastante importantes para a

ecologia do ambiente hídrico. O gás de maior relevância para o meio aquático e, sem duvida alguma, o

oxigênio, já que dele dependem todos os organismos aeróbios que habitam o corpo d’água. Sabe-se que

a biota (conjunto de seres vivos) aquática pode ser formada por organismos aeróbios e/ou anaeróbios.

Enquanto os primeiros utilizam o oxigênio dissolvido para sua respiração, os últimos respiram utilizando o

oxigênio contido em moléculas de diversos compostos, como nitratos (NO3-), sulfatos (SO4

2-) e outros.

Para o ser humano, o predomínio de uma condição aeróbia no corpo d’água e fundamental, já que a

maioria dos usos da água exige condições de qualidade só encontradas em ambientes aeróbios. No

entanto, do ponto de vista ecológico, os ambientes anaeróbios, como pântanos, por exemplo, também

apresentam relevância, muito embora não se prestem para a utilização humana. Alem disso, muitos

sistemas aquáticos anaeróbios são resultantes de antigos sistemas aeróbios que sofreram uma forte

degradação de sua qualidade, como, por exemplo, por meio do lançamento de esgotos. Sabe-se ainda

que as condições anaeróbias favorecem a proliferação de gases com maus odores, o que naturalmente e

indesejável para o ser humano.

A concentração dos gases na água depende da chamada pressão parcial do gás e da temperatura. Sabe-

se que, na atmosfera terrestre, os principais gases estão distribuídos aproximadamente na seguinte

proporção:

• Nitrogênio (N2): 78%;

• Oxigênio (O2): 21%; e

• Gás carbônico (CO2): 0,03%

A solubilidade química absoluta dos gases na água, a temperatura de 20°C, é a seguinte:

• CO2: 1.700 mg/L;


• O2: 43 mg/L;

• N2: 18 mg/L.

Multiplicando-se essas concentrações absolutas pela pressão parcial dos gases obtém a concentração de

saturação dos gases, isto e, os valores máximos de concentração que podem ser atingidos no meio. Na

água, essa concentração de saturação é diretamente proporcional a pressão e indiretamente proporcional

a temperatura e ao teor salino. Isso significa que, em condições naturais, as águas de clima tropical são

menos ricas em oxigênio que aquelas de clima temperado; os corpos d’água situados próximos ao nível

do mar (maior pressão atmosférica) possuem mais oxigênio que os localizados nas montanhas; a água do

mar (maior teor salino) apresenta menores teores de oxigênio que a água doce. Um corpo de água doce

submetido a pressão de uma atmosfera e com a temperatura de 20°C possui aproximadamente as

seguintes concentrações de saturação para os principais gases:

• O2: 9 mg/L;

• N2: 14 mg/L;

• CO2: 0,5 mg/L

Em geral, é mais conveniente expressar as concentrações de gases em percentuais de saturação, o que

e muito mais elucidativo do que o fornecimento de concentrações absolutas. Por exemplo, a concentração

de oxigênio de 7 mg/L pode ser um valor bastante satisfatório para rios e lagos em climas quentes, mas

será um teor baixo se ela se referir a águas de regiões frias. A ausência de oxigênio em um ambiente

aquático é designada pelo termo anoxia, enquanto o predomínio de baixas concentrações é expresso por

hipoxia.

O aumento da concentração de oxigênio, em solução, no meio liquido ocorre, fundamentalmente, por

meio de dois fenômenos: aeração atmosférica e atividade fotossintética das plantas aquáticas. Enquanto

em rios a fonte principal de oxigênio e a atmosfera, mediante a existência de turbulência em suas águas,

no caso de lagos há a dominância da fotossíntese, em decorrência do maior crescimento de microalgas e

plantas aquáticas. É interessante observar que, por meio da atividade de fotossíntese, podem ser obtidas

temporariamente concentrações de oxigênio superiores ao valor de saturação. Tal fato é designado como

supersaturação do ambiente aquático.

Torna-se importante ressaltar que a supersaturação da água apenas ocorre em decorrência da

fotossíntese e nunca da aeração atmosférica.

A diminuição da concentração de oxigênio, em solução, no meio líquido é conseqüência dos seguintes

processos: perdas para a atmosfera (desorçao atmosférica), respiração dos organismos, mineralização da

matéria orgânica e oxidação de íons.

Em função das entradas e saídas de oxigênio, pode-se avaliar o balanço desse gás no ambiente hídrico.

Existe a possibilidade de utilização de modelos, mediante o emprego de coeficientes para reaeração

atmosférica, fotossíntese, respiração e mineralização da matéria orgânica. Esses modelos são muito úteis

para o estabelecimento de prognósticos relativos a qualidade da água em decorrência da maior ou menor

presença de oxigênio.

Alem do oxigênio, outros gases são também relevantes para o estudo da qualidade da água. Dentre eles,

podem ser citados o gás metano (CH4), o gás sulfídrico (H2S), ambos decorrentes de processos de

respiração anaeróbia, e o gás carbônico (CO2), matéria-prima para a fotossíntese e produto final da

respiração (na atividade fotossintética há absorção de CO2 e liberação de O2, enquanto na respiração

ocorre exatamente o contrário).


DISSOLUÇÃO DE SUBSTÂNCIAS

Além de gases, a água tem a capacidade de dissolver outras substâncias químicas, as quais apresentam

relevância na determinação de sua qualidade. A solubilidade dessas substâncias está vinculada ao pH do

meio, havendo geralmente um acréscimo da solubilidade com a redução do pH. O aumento da

temperatura também favorece a solubilidade das diversas substancias químicas.

A influência do pH e da temperatura pode ser observada na distribuição de substâncias dissolvidas em

rios e lagos. Principalmente nestes últimos, ocorre um gradiente acentuado de pH, com a obtenção de

valores elevados na superfície como decorrência da atividade fotossintética (absorção de acido carbônico

→ aumento de pH), e teores mais baixos no fundo, em função do predomínio de processos respiratórios

(liberação de gás carbônico → diminuição de pH). Dessa forma, e frequente a ocorrência de altas

concentrações de substâncias dissolvidas em lagos e represas, fenômeno este que é reforçado pelos

baixos teores de oxigênio encontrados naquela região.

Quando acontece a circulação do corpo d’água, toda essa massa de substâncias dissolvidas, dentre elas

vários nutrientes, sobe ate a superfície, o que pode favorecer o crescimento excessivo de algas e plantas

(fenômeno da eutrofização).

Entre os compostos dissolvidos na água, merecem destaque:

• nutrientes responsáveis pela eutrofização: compostos de nitrogênio (amônia, nitrito, nitrato) e de fósforo

(fosfato);

• compostos de ferro e manganês: tais compostos podem passar pelas estações de tratamento de água

na forma dissolvida (reduzida quimicamente), vindo posteriormente a precipitar-se, por meio de oxidação

química, na rede de distribuição, provocando o surgimento de água com coloração avermelhada ou

amarronzada;

• compostos orgânicos;

• metais pesados; e

• alguns cátions (sódio, potássio, cálcio, magnésio) e ânions (carbonatos, bicarbonatos, sulfatos, cloretos).

Estas são as principais substâncias dissolvidas utilizadas para a avaliação da qualidade de uma amostra

de água.

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS, QUÍMICAS E BIOLÓGICASApós a apresentação feita anteriormente, descrevendo a estrutura da água e do ambiente aquático do

ponto de vista ecológico, parte-se agora para o conhecimento das principais características físicas,

químicas e biológicas da água, as quais, em seu conjunto, permitem a avaliação da sua qualidade. Como

tais características podem ser expressas por meio de concentrações ou outros valores numéricos, elas

passarão a ser designadas como parâmetros, alguns destes referenciados como propriedades

organolépticas no padrão de potabilidade vigente.

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

a) Temperatura

A temperatura expressa à energia cinética das moléculas de um corpo, sendo seu gradiente o fenômeno

responsável pela transferência de calor em um meio.

A alteração da temperatura da água pode ser causada por fontes naturais (principalmente energia solar)

ou antropogênicas (despejos industriais e águas de resfriamento de máquinas). A temperatura exerce

influencia marcante na velocidade das reações químicas, nas atividades metabólicas dos organismos e

na solubilidade de substâncias.


Os ambientes aquáticos brasileiros apresentam em geral temperaturas na faixa de 20 °C a 30 °C.

Entretanto, em regiões mais frias, como no Sul do país, a temperatura da água em períodos de inverno

pode baixar a valores entre 5 °C e 15 °C, atingindo, em alguns casos, até o ponto de congelamento.

Em relação as águas para consumo humano, temperaturas elevadas aumentam as perspectivas de

rejeição ao uso. Águas subterrâneas captadas a grandes profundidades frequentemente necessitam de

unidades de resfriamento a fim de adequá-las ao abastecimento.

b) Sabor e odor

A conceituação de sabor envolve uma interação de gosto (salgado, doce, azedo e amargo) com o odor.

No entanto, genericamente usa-se a expressão conjunta: sabor e odor. Sua origem esta associada tanto

a presença de substâncias químicas ou gases dissolvidos, quanto a atuação de alguns microorganismos,

notadamente algas. Neste último caso são obtidos odores que podem até mesmo ser agradáveis (odor de

gerânio e de terra molhada, etc.), alem daqueles considerados repulsivos (odor de ovo podre, por

exemplo). Despejos industriais que contem fenol, mesmo em pequenas concentrações, apresentam

odores bem característicos. Vale destacar que substâncias altamente deletérias aos organismos

aquáticos, como metais pesados e alguns compostos organossintéticos, não conferem nenhum sabor ou

odor a água. Para consumo humano e usos mais nobres, o padrão de potabilidade exige que a água seja

completamente inodora.

c) Cor

A cor da água e produzida pela reflexão da luz em partículas minúsculas de dimensões inferiores a 1 μm

– denominadas colóides – finamente dispersas, de origem orgânica (ácidos húmicos e fúlvicos) ou mineral

(resíduos industriais, compostos de ferro e manganês). Corpos d’água de cores naturalmente escuras são

encontrados em regiões ricas em vegetação, em decorrência da maior produção de ácidos húmicos. Um

exemplo internacionalmente conhecido e o do Rio Negro, afluente do Rio Amazonas, cujo nome faz

referência a sua cor escura, causada pela presença de produtos de decomposição da vegetação e

pigmentos de origem bacteriana (Chromobacterium violaceum).

A determinação da intensidade da cor da água é feita comparando-se a amostra com um padrão de

cobalto-platina, sendo o resultado fornecido em unidades de cor, também chamadas uH (unidade Hazen).

As águas naturais apresentam, em geral, intensidades de cor variando de 0 a 200 unidades. Valores

inferiores a 10 unidades são dificilmente perceptíveis.

A cloração de águas coloridas com a finalidade de abastecimento doméstico pode gerar produtos

potencialmente cancerígenos (trihalometanos), derivados da complexarão do cloro com a matéria

orgânica em solução.

Para efeito de caracterização de águas para abastecimento, distingue-se a cor aparente, na qual se

consideram as partículas suspensas, da cor verdadeira. A determinação da segunda realiza-se após

centrifugação da amostra. Para atender ao padrão de potabilidade, a água deve apresentar intensidade

de cor aparente inferior a cinco unidades.

d) Turbidez

A turbidez pode ser definida como uma medida do grau de interferência a passagem da luz através do

liquido. A alteração a penetração da luz na água decorre da presença de material em suspensão, sendo

expressa por meio de unidades de turbidez (também denominadas unidades de Jackson ou

nefelométricas).


A turbidez dos corpos d’água é particularmente alta em regiões com solos erodíveis, onde a precipitação

pluviométrica pode carrear partículas de argila, silte, areia, fragmentos de rocha e óxidos metálicos do

solo. Grande parte das águas de rios brasileiros é naturalmente turva em decorrência das características

geológicas das bacias de drenagem, ocorrência de altos índices pluviométricos e uso de práticas

agrícolas muitas vezes inadequadas. Ao contrário da cor, que é causada por substâncias dissolvidas, a

turbidez é provocada por partículas em suspensão, sendo, portanto, reduzida por sedimentação.

Em lagos e represas, onde a velocidade de escoamento da água é menor, a turbidez pode ser bastante

baixa. Além da ocorrência de origem natural, a turbidez da água pode também ser causada por

lançamentos de esgotos domésticos ou industriais.

A turbidez natural das águas está, geralmente, compreendida na faixa de 3 a 500 unidades. Para fins de

potabilidade, a turbidez deve ser inferior a uma unidade. Tal restrição fundamenta-se na influência da

turbidez nos processos usuais de desinfecção, atuando como escudo aos microorganismos patogênicos e

assim minimizando a ação do desinfetante.

Outro parâmetro diretamente associado à turbidez é a transparência da água, a qual é usada

principalmente no caso de lagos e represas. A transparência é medida mergulhando-se na água um disco

de aproximadamente 20 cm de diâmetro (disco de Secchi, em homenagem a seu inventor, um naturalista

italiano) e anotando-se a profundidade de desaparecimento. Lagos turvos apresentam transparências

reduzidas, da ordem de poucos centímetros até um metro, enquanto em lagos cristalinos a transparência

pode atingir algumas dezenas de metros.

e) Sólidos

A presença de sólidos na água é comentada neste tópico relativo aos parâmetros físicos, muito embora

os sólidos possam também estar associados a características químicas ou biológicas. Os sólidos

presentes na água podem estar distribuídos da seguinte forma:

Sólidos em suspensão podem ser definidos como as partículas passiveis de retenção por processos de

filtração. Sólidos dissolvidos são constituídos por partículas de diâmetro inferior a 10-3 μm e que

permanecem em solução mesmo após a filtração.

A entrada de sólidos na água pode ocorrer de forma natural (processos erosivos, organismos e detritos

orgânicos) ou antropogênica (lançamento de lixo e esgotos).

Muito embora os parâmetros turbidez e sólidos totais estejam associados, eles não são absolutamente

equivalentes. Uma pedra, por exemplo, colocada em um copo de água limpa confere aquele meio uma

elevada concentração de sólidos totais, mas sua turbidez pode ser praticamente nula. O padrão de

potabilidade refere-se apenas aos sólidos totais dissolvidos (limite: 1000 mg/L), já que essa parcela reflete

a influência de lançamento de esgotos, além de afetar a qualidade organoléptica da água.

f) Condutividade elétrica

A condutividade elétrica da água indica sua capacidade de transmitir à corrente elétrica em função da

presença de substâncias dissolvidas que se dissociam em ânions e cátions. Quanto maior a concentração

iônica da solução, maior é a oportunidade para a ação eletrolítica e, portanto, maior a capacidade em

conduzir corrente elétrica. Muito embora não se possa esperar uma relação direta entre condutividade e

concentração de sólidos totais dissolvidos, já que as águas naturais não são soluções simples, tal


correlação é possível para águas de determinadas regiões onde exista a predominância bem definida de

um determinado íon em solução.

A condutividade elétrica da água deve ser expressa em unidades de resistência (mho ou S) por unidade

de comprimento (geralmente cm ou m). Até algum tempo atrás, a unidade mais usual para expressao da

resistência elétrica da água era o mho (inverso de ohm), mas atualmente é recomendável a utilização da

unidade “S” (Siemens). Enquanto as águas naturais apresentam teores de condutividade na faixa de 10 a

100 μS/cm, em ambientes poluidos por esgotos domésticos ou industriais os valores podem chegar ate

1.000 μS/cm.

CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS

a) pH

O potencial hidrogeniônico (pH) representa a intensidade das condições ácidas ou alcalinas do meio

liquido por meio da medição da presença de íons hidrogênio (H+).

É calculado em escala antilogarítmica, abrangendo a faixa de 0 a 14 (inferior a 7: condições ácidas;

superior a 7: condições alcalinas). O valor do pH influi na distribuição das formas livre e ionizada de

diversos compostos químicos, além de contribuir para um maior ou menor grau de solubilidade das

substâncias e de definir o potencial de toxicidade de vários elementos.

As alterações de pH podem ter origem natural (dissolução de rochas, fotossíntese) ou antropogênica

(despejos domésticos e industriais). Em águas de abastecimento, baixos valores de pH podem contribuir

para sua corrosividade e agressividade, enquanto valores elevados aumentam a possibilidade de

incrustações. Para a adequada manutenção da vida aquática, o pH deve situar-se geralmente na faixa de

6 a 9. Existem, no entanto, várias exceções a essa recomendação, provocadas por influências naturais,

como é o caso de rios de cores intensas, em decorrência da presença de ácidos húmicos provenientes da

decomposicao de vegetação. Nessa situacao, o pH das águas é sempre ácido (valores de 4 a 6), como

pode ser observado em alguns cursos d’água na planície amazônica. A acidificação das águas pode ser

também um fenômeno derivado da poluição atmosférica, mediante complexação de gases poluentes com

o vapor d’agua, provocando o predomínio de precipitações ácidas. Podem também existir ambientes

aquáticos naturalmente alcalinos em função da composição química de suas águas, como é o exemplo de

alguns lagos africanos nos quais o pH chega a ultrapassar o valor de 10.

O intervalo de pH para águas de abastecimento é estabelecido pela Portaria n. PORTARIA N. 2.914, DE

12 DE DEZEMBRO DE 2011 entre 6,5 e 9,0. Esse parâmetro objetiva minimizar os problemas de

incrustação e corrosão das redes de distribuição.

b) Alcalinidade

A alcalinidade indica a quantidade de íons na água que reagem para neutralizar os íons hidrogênio.

Constitui, portanto, uma medição da capacidade da água de neutralizar os ácidos, servindo assim para

expressar a capacidade de tamponamento da água, isto e, sua condição de resistir a mudanças do pH.

Ambientes aquáticos com altos valores de alcalinidade podem, desta forma, manter aproximadamente os

mesmos teores de pH, mesmo com o recebimento de contribuições fortemente ácidas ou alcalinas.

Os principais constituintes da alcalinidade são os bicarbonatos (HCO3-), carbonatos (CO3

2-) e hidróxidos

(OH-). Outros ânions, como cloretos, nitratos e sulfatos, não contribuem para a alcalinidade. A distribuição

entre as três formas de alcalinidade na água (bicarbonatos, carbonatos, hidróxidos) é função do seu pH:

pH > 9,4 (hidróxidos e carbonatos); pH entre 8,3 e 9,4 (carbonatos e bicarbonatos); pH entre 4,4 e 8,3

(apenas bicarbonatos). Verifica-se assim que, na maior parte dos ambientes aquáticos, a alcalinidade

deve-se exclusivamente a presença de bicarbonatos. Valores elevados de alcalinidade estão associados


a processos de decomposição da matéria orgânica e a alta taxa respiratória de microrganismos, com

liberação e dissolução do gás carbônico (CO2) na água. A maioria das águas naturais apresenta valores

de alcalinidade na faixa de 30 a 500 mg/L de CaCO3.

c) Acidez

A acidez, em contraposição a alcalinidade, mede a capacidade da água em resistir as mudanças de pH

causadas pelas bases. Ela decorre, fundamentalmente, da presença de gás carbônico livre na água.

A origem da acidez tanto pode ser natural (CO2 absorvido da atmosfera ou resultante da decomposição

de matéria orgânica, presença de H2S – gás sulfídrico) ou antropogênica (despejos industriais, passagem

da água por minas abandonadas). De maneira semelhante à alcalinidade, a distribuição das formas de

acidez também é função do pH da água: pH > 8.2 CO2 livre ausente; pH entre 4,5 e 8,2 acidez

carbônica; pH < 4,5 acidez por ácidos minerais fortes, geralmente resultantes de despejos industriais.

Águas com acidez mineral são desagradáveis ao paladar, sendo, portanto desaconselhadas para

abastecimento doméstico.

d) Dureza

A dureza indica a concentração de cátions multivalentes em solução na água. Os cátions mais

frequentemente associados à dureza são os de cálcio e magnésio (Ca2+, Mg2+) e, em menor escala, ferro

(Fe2+), manganês (Mn2+), estrôncio (Sr2+) e alumínio (Al3+).

A dureza pode ser classificada como dureza carbonato ou dureza não carbonato, dependendo do ânion

com o qual ela esta associada. A primeira corresponde a alcalinidade, estando, portanto em condições de

indicar a capacidade de tamponamento de uma amostra de água. A dureza não carbonato refere-se a

associacao com os demais ânions, a exceção do cálcio e do magnésio. A origem da dureza das águas

pode ser natural (por exemplo, dissolução de rochas calcáreas, ricas em cálcio e magnésio) ou

antropogênica (lançamento de efluentes industriais).

A dureza da água é expressa em mg/L de equivalente em carbonato de cálcio (CaCO3) e pode ser

classificada em:

• mole ou branda: < 50 mg/L de CaCO3;

• dureza moderada: entre 50 mg/L e 150 mg/L de CaCO3;

• dura: entre 150 mg/L e 300 mg/L de CaCO3; e

• muito dura: > 300 mg/L de CaCO3.

Águas de elevada dureza reduzem a formação de espuma, o que implica um maior consumo de sabões e

xampus, além de provocar incrustações nas tubulações de água quente, caldeiras e aquecedores, em

função da precipitação dos cátions em altas temperaturas. Existem evidências de que a ingestão de

águas duras contribui para uma menor incidência de doenças cardiovasculares. Em corpos d’água de

reduzida dureza, a biota é mais sensivel a presença de substâncias tóxicas, já que a toxicidade é

inversamente proporcional ao grau de dureza da água.

Para águas de abastecimento, o padrão de potabilidade estabelece o limite de 500 mg/L CaCO3. Valores

dessa magnitude usualmente não são encontrados em águas superficiais no Brasil, podendo ocorrer, em

menor escala, em aquíferos subterrâneos.

e) Oxigênio dissolvido

Trata-se de um dos parâmetros mais significativos para expressar a qualidade de um ambiente aquático.

Conforme já comentado anteriormente, a dissolução de gases na água sofre a influência de distintos

fatores ambientais (temperatura, pressao, salinidade).


As variações nos teores de oxigênio dissolvido estão associadas aos processos físicos, químicos e

biológicos que ocorrem nos corpos d’água. Para a manutenção da vida aquática aeróbia são necessários

teores mínimos de oxigênio dissolvido de 2 mg/L a 5 mg/L, de acordo com o grau de exigência de cada

organismo. A concentração de oxigênio disponível mínima necessária para a sobrevivência das espécies

piscícolas é de 4 mg/L para a maioria dos peixes e de 5 mg/L para trutas. Em condições de anaerobiose

(ausência de oxigênio dissolvido), os compostos químicos são encontrados na sua forma reduzida (isto é,

nao oxidada), a qual é geralmente solúvel no meio líquido, disponibilizando portanto as substâncias para

assimilação pelos organismos que sobrevivem no ambiente. À medida que cresce a concentração de

oxigênio dissolvido, os compostos vão se precipitando, ficando armazenados no fundo dos corpos d’água.

f) Demandas química e bioquímica de oxigênio

Os parâmetros DBO (Demanda Bioquimica de Oxigênio) e DQO (Demanda Química de Oxigênio) são

utilizados para indicar a presença de matéria orgânica na água. Sabe-se que a matéria orgânica é

responsável pelo principal problema de poluição das águas, que é a redução na concentração de oxigênio

dissolvido. Isso ocorre como consequência da atividade respiratória das bactérias para a estabilização da

matéria orgânica. Portanto, a avaliação da presença de matéria orgânica na água pode ser feita pela

medição do consumo de oxigênio. Os referidos parâmetros DBO e DQO indicam o consumo ou a

demanda de oxigênio necessária para estabilizar a matéria orgânica contida na amostra de água. Essa

demanda é referida convencionalmente a um período de cinco dias, já que a estabilização completa da

matéria orgânica exige um tempo maior, e a uma temperatura de 20°C.

A diferença entre DBO e DQO está no tipo de matéria orgânica estabilizada: enquanto a DBO se refere

exclusivamente a matéria orgânica mineralizada por atividade dos microrganismos, a DQO engloba

também a estabilização da matéria orgânica ocorrida por processos quimicos. Assim sendo, o valor da

DQO é sempre superior ao da DBO. Além do mais, a relação entre os valores de DQO e DBO indica a

parcela de matéria orgânica que pode ser estabilizada por via biológica. Tanto a DBO quanto a DQO sao

expressas em mg/L. A concentração média da DBO – que é, entre os dois, o parâmetro normalmente

mais utilizado – em esgotos domésticos é da ordem de 300 mg/L, o que indica que sao necessários 300

miligramas de oxigênio para estabilizar, em um periodo de cinco dias e a 20 °C, a quantidade de matéria

orgânica biodegradável contida em um (1) litro da amostra.

Alguns efluentes de indústrias que processam matéria orgânica (laticínios, cervejarias, frigoríficos)

apresentam valores de DBO na ordem de grandeza de dezenas ou mesmo centenas de gramas por litro.

Em ambientes naturais não poluídos, a concentração de DBO é baixa (1 mg/L a 10 mg/L), podendo atingir

valores bem mais elevados em corpos d’água sujeitos a poluição orgânica, esta em geral decorrente do

recebimento de esgotos domésticos ou de criatórios de animais.

g) Série nitrogenada

No meio aquático, o elemento químico nitrogênio pode ser encontrado sob diversas formas:

• nitrogênio molecular (N2): nessa forma, o nitrogênio está, continuamente, sujeito a perdas para a

atmosfera. Algumas espécies de algas conseguem fixar o nitrogênio atmosférico, o que permite seu

crescimento mesmo quando as outras formas de nitrogênio não estão disponíveis na massa líquida;

• nitrogênio orgânico: constituído por nitrogênio na forma dissolvida (compostos nitrogenados orgânicos)

ou particulada (biomassa de organismos);

• íon amônio (NH4+): forma reduzida do nitrogênio, sendo encontrada em condições de anaerobiose; serve

ainda como indicador do lançamento de esgotos de elevada carga orgânica;


• íon nitrito (NO2-): forma intermediária do processo de oxidação, apresentando uma forte instabilidade no

meio aquoso; e

• íon nitrato (NO3-): forma oxidada de nitrogênio, encontrada em condições de aerobiose.

O ciclo do nitrogênio conta com a intensa participação de bactérias, tanto no processo de nitrificação

(oxidação bacteriana do amônio a nitrito e deste a nitrato) quanto no de desnitrificação (redução

bacteriana do nitrato ao gás nitrogênio).

O nitrogênio é um dos mais importantes nutrientes para o crescimento de algas e macrófitas (plantas

aquáticas superiores), sendo facilmente assimilável nas formas de amônio e nitrato. Em condições

fortemente alcalinas, ocorre o predomínio da amônia livre (ou não ionizável), que é bastante tóxica a

vários organismos aquáticos.

Já o nitrato, em concentrações elevadas, está associado a doença da metaemoglobinemia, que dificulta o

transporte de oxigênio na corrente sanguínea de bebês. Em adultos, a atividade metabólica interna

impede a conversão do nitrato em nitrito, que é o agente responsável por essa enfermidade.

Além de ser fortemente encontrado na natureza, na forma de proteínas e outros compostos orgânicos, o

nitrogênio tem uma significativa origem antropogênica, principalmente em decorrência do lançamento, em

corpos d’água, de despejos domésticos, industriais e de criatórios de animais, assim como de fertilizantes.

h) Fósforo

O fósforo é, em razão da sua baixa disponibilidade em regiões de clima tropical, o nutriente mais

importante para o crescimento de plantas aquáticas. Quando esse crescimento ocorre em excesso,

prejudicando os usos da água, caracteriza-se o fenômeno conhecido como eutrofização. No ambiente

aquático, o fósforo pode ser encontrado sob várias formas:

• orgânico: solúvel (matéria orgânica dissolvida) ou particulado (biomassa de microrganismos);

• inorgânico: solúvel (sais de fósforo) ou particulado (compostos minerais, como apatita)

A fração mais significativa no estudo do fósforo é a inorgânica solúvel, que pode ser diretamente

assimilada para o crescimento de algas e macrofitas. A presença de fósforo na água está relacionada a

processos naturais (dissolução de rochas, carreamento do solo, decomposição de matéria orgânica,

chuva) ou antropogênicos (lançamento de esgotos, detergentes, fertilizantes, pesticidas). Em águas

naturais não poluídas, as concentrações de fósforo situam-se na faixa de 0,01 mg/L a 0,05 mg/L.

i) Ferro e manganês

Os elementos ferro e manganês, por apresentarem comportamento químico semelhante, podem ter seus

efeitos na qualidade da água abordados conjuntamente.

Muito embora esses elementos não apresentem inconvenientes a saúde nas concentrações normalmente

encontradas nas águas naturais, eles podem provocar problemas de ordem estética (manchas em roupas

ou em vasos sanitários) ou prejudicar determinados usos industriais da água.

Dessa forma, o padrão de potabilidade das águas determina valores máximos de 0,3 mg/L para o ferro e

0,1 mg/L para o manganês. Deve ser destacado que as águas de muitas regiões brasileiras, em função

das características geoquímicas das bacias de drenagem, apresentam naturalmente teores elevados de

ferro e manganês, que podem até mesmo superar os limites fixados pelo padrão de potabilidade. Altas

concentrações desses elementos são também encontradas em situações de ausência de oxigênio

dissolvido, como, por exemplo, em águas subterrâneas ou nas camadas mais profundas dos lagos.

Em condições de anaerobiose, o ferro e o manganês apresentam-se em sua forma solúvel (Fe2+ e Mn2+),

voltando a precipitarem-se quando em contato com o oxigênio (oxidação a Fe3+ e Mn4+).


j) Micropoluentes

Existem determinados elementos e compostos químicos que, mesmo em baixas concentrações, conferem

a água características de toxicidade, tornando-a assim imprópria para grande parte dos usos. Tais

substâncias são denominadas micropoluentes.

O maior destaque nesse caso é dado aos metais pesados (por exemplo, arsênio, cádmio, cromo, cobre,

chumbo, mercúrio, níquel, prata, zinco), frequentemente encontrados em águas residuárias industriais.

Além de ser tóxicos, esses metais ainda se acumulam no ambiente aquático, aumentando sua

concentração na biomassa de organismos a medida que se evolui na cadeia alimentar (fenômeno de

biomagnificação). Outros micropoluentes inorgânicos que apresentam riscos a saúde publica, conforme

sua concentração são os cianetos e o flúor. Entre os compostos orgânicos tóxicos destacam-se os

defensivos agricolas, alguns detergentes e uma ampla gama de novos produtos químicos elaborados

artificialmente para uso industrial (compostos organossintéticos). Além de sua difícil biodegradabilidade,

muitos desses compostos apresentam características carcinogênicas (geração de câncer), mutagênicas

(influências nas celulas reprodutoras) e até mesmo teratogênicas (geração de fetos com graves

deficiencias físicas).

CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS

a) Microrganismos de importância sanitária

O papel dos microrganismos no ambiente aquático está fundamentalmente vinculado a transformação da

matéria dentro do ciclo dos diversos elementos. Tais processos são realizados com o objetivo de

fornecimento de energia para a sobrevivência dos microrganismos. Um dos processos mais significativos

é a decomposição da matéria orgânica, realizada principalmente por bactérias. Esse processo é vital para

o ambiente aquático, na medida em que a matéria orgânica que ali chega e decomposta em substâncias

mais simples pela ação das bactérias. Como produto final, obtém-se compostos minerais inorgânicos,

como, por exemplo, nitratos, fosfatos e sulfatos que, por sua vez, são reassimilados por outros

organismos aquáticos. O processo de decomposição, também designado como estabilização ou

mineralização, é um exemplo do papel benéfico cumprido pelos microrganismos.

Ademais, existem algumas poucas espécies que são capazes de transmitir enfermidades, gerando,

portanto, preocupações de ordem sanitária.

O problema de transmissão de enfermidades é particularmente importante no caso de águas de

abastecimento, as quais devem passar por um tratamento adequado, incluindo desinfecção. No entanto, a

determinação individual da eventual presença de cada microrganismo patogênico em uma amostra de

água não pode ser feita rotineiramente, já que envolveria a preparação de diferentes meios de cultura,

tornando o procedimento complexo e financeiramente inviável. Na prática, o que é feito é a utilização de

organismos facilmente identificáveis, cuja ocorrência na água está correlacionada a presença de

organismos patogênicos, ou seja, são usados os chamados organismos indicadores. O mais importante

organismo indicador são as bactérias coliformes, apresentadas a seguir.

b) Bactérias coliformes

As bactérias do grupo coliforme habitam normalmente o intestino de homens e de animais, servindo,

portanto como indicadoras da contaminação de uma amostra de água por fezes. Como a maior parte das

doenças associadas com a água e transmitida por via fecal, isto e, os organismos patogênicos, ao serem

eliminados pelas fezes, atingem o ambiente aquático, podendo vir a contaminar as pessoas que se

abasteçam de forma inadequada dessa água, conclui-se que as bacterias coliformes podem ser usadas


como indicadoras dessa contaminação. Quanto maior a população de coliformes em uma amostra de

água, maior é a chance de que haja contaminação por organismos patogênicos.

Uma grande vantagem no uso de bactérias coliformes como indicadoras de contaminação fecal é sua

presença em grandes quantidades nos esgotos domésticos, já que cada pessoa elimina bilhões dessas

bactérias diariamente. Dessa forma, havendo contaminação da água por esgotos domésticos, é muito

grande a chance de se encontrar coliformes em qualquer parte e em qualquer amostra de água, o que

não acontece, por exemplo, no caso de metais pesados, que se diluem bastante na massa líquida e

muitas vezes não são detectados nas análises de laboratório.

Além disso, a identificação de coliformes é feita facilmente, já que as bactérias pertencentes a esse grupo

fermentam a lactose do meio de cultura, produzindo gases que são observados nos tubos de ensaio.

c) Comunidades hidrobiológicas

As principais comunidades que habitam o ambiente aquático são:

• Plâncton: organismos sem movimentação própria, que vivem em suspensão na água, podendo ser

agrupados em fitoplâncton (algas, bactérias) e zooplâncton (protozoários, rotíferos, crustáceos). A

comunidade planctônica exerce papel fundamental na ecologia aquática, tanto na construção da cadeia

alimentar quanto na condução de processos essenciais, como a produção de oxigênio e a decomposição

da matéria orgânica.

• Bentos: é a comunidade que habita o fundo de rios e lagos, sendo constituída principalmente por larvas

de insetos e por organismos anelídeos, semelhantes às minhocas. A atividade da comunidade bentônica

influi nos processos de solubilização dos materiais depositados no fundo de ambientes aquáticos.

Além disso, pelo fato de serem muito sensíveis e apresentarem reduzida locomoção e fácil visualização,

os organismos bentônicos são considerados excelentes indicadores da qualidade da água.

• Nécton: é a comunidade de organismos que apresenta movimentação própria, sendo representada

principalmente pelos peixes. Além do seu significado ecológico, situando-se no topo da cadeia alimentar,

os peixes servem como fonte de proteínas para a população e podem atuar como indicadores da

qualidade da água.

INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS

A avaliação da qualidade de uma água deve ser feita de forma integrada, considerando-se o conjunto das

informações de caráter físico, químico e biológico. Os diversos parâmetros aqui apresentados constituem

instrumentos de avaliação que podem ser agrupados para contemplar as características mais relevantes

da qualidade das águas naturais, como, por exemplo:

• grau de mineralização: obtido por meio da análise da condutividade, alcalinidade, dureza;

• poluição orgânica: oxigênio dissolvido, DBO, DQO e amônio;

• presença de nutrientes: nitrogênio e fósforo;

• presença de poluentes significativos: metais pesados, detergentes, pesticidas e compostos

organossintéticos;

• contaminação fecal: bactérias coliformes;

• aspecto físico: série de sólidos, cor e turbidez;

• padrão de circulação do corpo d’água: temperatura e oxigênio dissolvido.


QUALIDADE TOTAL DA ÁGUA

Através do esquema seguinte, podem-se reunir as informações anteriores para melhor compreensão.

TRATAMENTOS DA ÁGUA PARA USO POTÁVEL E INDUSTRIALO tratamento da água consiste de uma seqüência de operações conjuntas para melhorar suas

características organolépticas, físicas, químicas e bacteriológicas, a fim de que se torne adequada ao

consumo humano ou a alguma aplicação industrial específica. Esses tratamentos podem ser classificados

em primários (água para uso potável) ou secundários (águas para usos industriais).

Uma Estação de Tratamento de Água, ETA, comporta os seguintes processos:

• remoção de substâncias grosseiras flutuantes ou em suspensão - grades, crivos e telas;

• remoção de substâncias finas em suspensão ou em solução e de gases dissolvidos - aeração,

sedimentação e filtração;

• remoção parcial ou total de bactérias e outros microrganismos - desinfecção;

• correção de odor e sabor - tratamentos químicos e leitos de contato com carvão ativado;

• correção de dureza e controle da corrosão - tratamentos químicos;

• remoção ou redução de outras impurezas químicas

A captação, o gradeamento e a aeração são tratamentos preliminares destinados a eliminar impurezas

grosseiras presentes na água bruta.

CAPTAÇÃOÉ a etapa de admissão da água bruta do manancial que será submetido ao tratamento específico. Esta

captação é bastante diferenciada dependendo do tipo de manancial. Em linhas gerais, preferem-se fontes

alimentadas por gravidade. Se não é possível, utilizam-se bombas para esse transporte. Essa captação

pode ser feita em barragens de rios, açudes, lagos ou poços subterrâneos naturais ou artificiais. Na

captação utilizam-se telas ou grades para evitar impurezas grosseiras.



GRADEAMENTO /AERAÇÃO

Fonte ou Manancial

CLARIFICAÇÃO

FILTRAÇÃO

DESINFECÇÃO

Água bruta PRÉ-CLORAÇÃO (OPCIONAL)

ARMAZENAMENTO/DISTRIBUIÇÃO

Coadjuvantes e/ou alcalinizantes

Água clarificada (lavagens grosseiras, combate a incêndio,...)

Água filtrada

Água potável

Fluoretação (opcional)

Lodo

Lodo

Agente desinfetante (cloro ou outro)

Água bruta

Fluxograma do tratamento de água para uso potável e industrial

CAPTAÇÃO

Água bruta

ABRANDAMENTO E/OU TROCA IÔNICA

DESAERAÇÃO

ADIÇÃO DE PRODUTOS QUÍMICOS

Água de refrigeração

Água para caldeiras de alta pressão

Água deionizada ou abrandada

Água para caldeiras de baixa pressão

GRADEAMENTOAs grades, crivos e telas impedem a entrada de suspensões grosseiras na ETA, reduzindo possíveis

estragos em equipamentos e dificultando tratamentos posteriores.

AERAÇÃOPara remoção de gases dissolvidos, de odor e sabor e ativação dos processos de oxidação da matéria

orgânica, particularmente porque os processos aeróbicos de oxidação são mais rápidos e produzem

gases inodoros, emprega-se a introdução de ar no meio aquoso de modo a oxigenar o líquido. Este

procedimento é denominado de aeração. No caso de águas retiradas de poços, fontes ou de pontos

profundos de grandes represas, estas podem conter ferro e outros elementos dissolvidos, ou ainda ter

perdido o oxigênio em contato com as camadas que atravessou e, em conseqüência, ter, por exemplo,

um gosto desagradável. Assim, embora não seja prejudicial à saúde do consumidor, torna-se necessário

arejá-la para que melhorar sua condição de potabilidade. Em águas superficiais a aeração é também

usada para a melhoria da qualidade biológica da água e como parte preliminar de tratamentos mais

completos. Para as pequenas instalações, a aeração pode ser feita na entrada do próprio reservatório de

água; bastando que este seja bem ventilado e que essa entrada seja em queda livre. Nos aeradores mais

simples a água sai de uma fonte no topo do aerador, que pode ser constituído por um conjunto de

bandejas, sobrepostas, espaçadas e fixadas na vertical por um eixo, ou um tabuleiro de vigas arrumadas

em camadas transversais às vizinhas. A água cai atravessando os degraus sucessivamente sobre um

efeito de cascata, que permite a entrada de ar oxigenado em seu meio, até ser recolhida na parte inferior

da estrutura. As bandejas ou tabuleiros ainda podem conter cascalho ou pedra britada. Também se pode

empregar um simples sistema de cascatas, fazendo a água cair sucessivamente sobre diversos degraus

ou levando a água a sair de bocais sob a forma de jato, recebendo oxigênio quando em contato com o ar.

Outra maneira de aeração pode ser desenvolvida através de aeradores por borbulhamento que

consistem, geralmente, de tanques retangulares, nos quais se instalam tubos perfurados, placas ou tubos

porosos difusores que servem para distribuir ar em forma de pequenas bolhas. Essas bolhas tendem a

flutuar e escapar pela superfície da água.

PRÉ-CLORAÇÃOTratamento primário opcional que visa à inibição de materiais orgânicos (algas, lodos – fouling ou

biomassa) possíveis de crescerem nas tubulações dependendo da qualidade da água a ser tratada (é

opcional, pois depende da procedência da água). O agente adequado para o processo é o gás cloro que

é injetado na admissão da água, essa mistura chegará à estação de tratamento. Eventualmente podem

ser utilizados outros agentes desinfetantes tais como: peróxido de hidrogênio, dióxido de cloro, hipoclorito

de sódio ou de cálcio e hipocal (cal clorada).

CLARIFICAÇÃOÉ a etapa mais importante do tratamento primário da água. Objetiva a remoção dos materiais finamente

divididos presentes na água e também materiais coloidais. Envolve três etapas fundamentais:

coagulação, floculação e sedimentação ou decantação.

O procedimento convencional começa pelos ensaios de turbidez, cor e pH. A turbidez ou turvação da

água é ocasionada pela presença de argilas, matéria orgânica e microrganismos. A cor se deve à

presença de tanino, oriundo dos vegetais e, em geral, varia de incolor até o castanho intenso.

A coagulação consiste na adição de um coagulante processador da neutralização das cargas negativas

suspensas na água. Os coagulantes mais utilizados são: sulfato de alumínio, sulfato férrico, aluminato de

sódio, cloreto férrico, sulfato ferroso e polímeros de natureza catiônica. Muitas vezes coagulantes naturais

acham-se presentes na água e o processo de coagulação dá-se simplesmente por ajuste de pH.


Se a água a ser tratada estiver muito próxima da faixa ideal do coagulante adiciona-se alcalinizantes para

elevar esse pH (CaO, Barrilha ou outro) dando-se preferência aos mais fáceis de manipular. Algumas

vezes torna-se necessário “sujar” a água com materiais inorgânicos promotores de turbidez (bentonita,

caulim, silicatos ou outro).

COAGULANTE FAIXA IDEAL DE pH

Al2(SO4)3 5,0 a 6,0

Fe3+ (sal) 4,0 a 5,0

FeSO4 7,0 a 8,0

Após a neutralização das cargas dos sólidos dissolvidos os flocos formados podem conter cargas

residuais positivas e negativas. A obtenção de flocos maiores e sedimentação mais rápida pode ser

conseguida com adição de polímeros iônicos.

Não há uma regra geral para prever o melhor floculante. O que se faz normalmente é averiguar, por meio

de ensaios de laboratório (Jar test ou Teste de jarro), se determinado floculante satisfaz às exigências

previstas. O floculante mais largamente empregado é o sulfato de alumínio, de aplicação restrita à faixa

de pH situada entre 5,0 e 6,0. Quando o pH da água não se encontra nessa faixa, costuma-se adicionar

cal ou aluminato de sódio, a fim de elevar o pH, permitindo a formação dos flóculos de hidróxido de

alumínio.

Reações dos agentes coagulantes com produtos alcalinos

Reações com alcalinidade natural

Al2(SO4)3 ∙ 18H2O + 3Ca(HCO3)2 2Al(OH)3(s) + 3CaSO4(s) + 6CO2 + 18H2O

2FeSO4 ∙ 7H2O + 3Ca(HCO3)2 + 2O2 2Fe(OH)3(s) + 3CaSO4(s) + 6CO2 + 14H2O

2FeSO4 ∙ 7H2O + 3Ca(HCO3)2 + Cl2 2Fe(OH)3(s) + 2CaSO4(s) + CaCl2 + 6CO2 + 7H2O

Reações com alcalinidade adicionada

Al2(SO4)3 +3Na2CO3+3H2O 2Al(OH)3(s) + 3Na2SO4 + 3CO2

Al2(SO4)3 ∙ 18H2O + 3Ca(OH)2 2Al(OH)3(s) + 3CaSO4(s) + 18H2O

Fe2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 2Fe(OH)3(s) + 3CaSO4(s)

Fe2(SO4)3 + 3Na2CO3+3H2O 2Al(OH)3(s) + 3Na2SO4 + 3CO2

A sedimentação é a etapa complementar do processo de clarificação. Feita através da gravidade e

introdução de materiais dificultosos (grades, chicanas) ao fluxo da água para impedir a ascensão dos

flocos e evitar a má filtração.

FILTRAÇÃOPode ser considerada como etapa complementar da clarificação. Sua finalidade principal é a retenção dos

flocos leves provenientes da clarificação. Pode ser realizada em filtros à gravidade ou pressurizados.

A montagem tradicional convencional de um filtro industrial consiste de uma série de camadas justapostas

de materiais diversos, incluindo cascalho grosso, cascalho fino, cascalhinho, areia grossa, areia fina,

carvão ativado (pó ou pedaços). Atualmente, as camadas mais grosseiras dos diversos materiais

utilizados no leito filtrante estão substituídos pelas crepinas, especialmente em filtros de gravidade, para

grandes volumes de água.


A filtração é um processo físico em que a água atravessa um leito filtrante, em geral areia ou areia e

carvão, de modo que partículas em suspensão sejam retidas produzindo um efluente mais limpo.

Tradicionalmente existem dois processos distintos de filtração: filtração lenta e filtração rápida. A opção

por um dos métodos depende principalmente da qualidade da água bruta e do volume a ser tratado e

implica em profundas diferenças no projeto da ETA.

O processo de filtração lenta é um pouco estático em suas alternativas de projeto. O processo de filtração

rápida é bastante dinâmico em termos de alternativas de desenhos, podendo ser projetado com materiais

diferentes no leito filtrante, dispositivos para aumento da capacidade de filtração, bem como fluxos por

gravidade ou forçados, ascensionais ou descendentes.

DESINFECÇÃOO objetivo principal é resguardar a água de contaminantes microbiológicos. O principal agente utilizado é

o cloro ou outros desinfetantes listados na pré-cloração. Se esta água for mantida num reservatório da

ETA deve-se manter um teor relativamente alto de cloro para garantir esta potabilidade.

O método mais econômico e usual para a desinfecção da água em sistemas públicos é a cloração. Em

instalações médias e grandes emprega-se o cloro gasoso, obtido em cilindros de aço contendo líquido e

gás. Em instalações pequenas, menos de 40 L/s, o emprego de soluções de hipoclorito pode ser mais

vantajoso.

O cloro aplicado à água reage, podendo produzir vários compostos, com capacidades diferentes de

desinfecção, inclusive inativos. É muito importante verificar quais compostos serão formados.

• HOCI excelente desinfetante predomina em pH abaixo de 6,0;

• OCI- desinfetante menos ativo predomina em pH acima de 7,5;

• dicloroamina bom desinfetante predomina em pH abaixo de 6,0;

• monocloroamina desinfetante pouco ativo predomina em pH acima de 7,5

Assim verifica-se a conveniência de realizar a desinfecção em pH relativamente baixo, onde ser formam

desinfetantes mais ativos.

Reações ocorridas na desinfecção

Cl2 + H2O == HCl + [HClO]

[HClO] HCl + [O]

(usando hipoclorito de sódio ou de cálcio)

ClO- + H2O == OH- + [HClO}

[HClO] HCl + [O]

OH- + Na+ NaOH

2 OH- + Ca2+ Ca(OH)2

TRATAMENTOS DA ÁGUA PARA FINS INDUSTRIAISNão é apenas para o consumo humano que a água precisa ser tratada para ser aproveitada. Não é

porque a água tem especificações para o consumo humano que estará apta à elaboração de

medicamentos, alimentos, cosméticos e ou matérias-primas químicas e farmacêuticas.

Os tratamentos utilizados principalmente em águas industriais podem ser considerados secundários. De

maneira geral, são completares aos primários e podem ser internos ou externos. Os externos são

aplicados à água antes da utilização; os internos são aplicados continuamente durante o ciclo de

utilização dessa água.


Há ainda outras providências a serem tomadas para se atingir às especificações desejadas. Inicialmente,

deve-se analisar a água a ser tratada com um laboratório qualificado e, a partir dos resultados

encontrados e da finalidade do uso, seleciona-se o melhor tratamento, levando-se em consideração a

relação custo-benefício. A água para a indústria farmacêutica, alimentícia, de bebidas, etc. tem exigências

diferentes para a elaboração do seu produto final. Várias indústrias já tratam e reutilizam água residual de

processo. Esterilização com lâmpadas ultravioletas e tratamento com ozônio, por exemplo, já são

tecnologias alternativas para desinfecção da água, ao invés da cloração normalmente utilizada. Para

consumo industrial, por exemplo, a água deve ser analisada segundo a finalidade: água de refrigeração e

água para produção de vapor.

Águas de refrigeraçãoÉ aquela que é aplicada no campo industrial como líquido refrigerante, na absorção de calor de um corpo

quente. A presença de sais de cálcio e magnésio e de microrganismos na água de refrigeração deve ser

evitada. A formação de depósitos de silicatos e carbonatos de cálcio e magnésio no interior de

equipamentos e tubulações provoca a redução da eficiência da troca de calor. Além da corrosão das

tubulações causada pela presença de gases dissolvidos e do tratamento inadequado da água, também o

crescimento de algas nas linhas afeta a taxa de transferência de calor e, portanto, a economia do

processo.

Águas de produção de vaporNo caso de água para produção de vapor, à medida que se evapora dois fenômenos ocorrem. A

concentração de sólidos dissolvidos aumenta até que atinjam sua solubilidade, quando precipitam,

formando incrustações no interior das caldeiras e tubulações. Essas incrustações acarretarão queda de

pressão, diminuição na taxa de transferência de calor e menor vazão de vapor; em certos casos, essas

incrustações se desprendem e a variação repentina de gradiente térmico entre a superfície da incrustação

e a superfície metálica provoca a explosão da caldeira. Os sólidos que, porventura, não formarem

incrustações serão lançados na fase de vapor, mantendo sua má qualidade. O maior problema nesse

caso é a presença de sílica nas caldeiras com pressões superiores a 27 atmosferas, pois então ela é

lançada na fase de vapor, podendo causar deformações mecânicas e, até mesmo, a explosão do

equipamento.

Águas de processoChama-se água de processo a que participa diretamente das reações químicas por um mecanismo de

hidrólise ou de dissolução. Seu tratamento compreende a remoção da acidez, da alcalinidade, da dureza,

do ferro e de outros minerais, conforme as exigências da aplicação.

Tecnologias industriais importantesAtualmente, qualquer tipo de água pode ser tratada. Hoje é comum filtrar a água de abastecimento de

condomínios, bem como utilizar filtros domésticos, produtos que também devem ser comercializados com

a supervisão de um técnico da área. Seja qual for o tratamento requerido, deionização, destilação,

osmose reversa, etc., todos deverão prever controles de processo, como vazão, pressão de operação e

volume/dia de consumo. Diante das necessidades que se apresentaram, técnicos de todo o mundo

desenvolveram métodos para suprir a indústria com água dentro dos parâmetros necessários. Entre

essas técnicas, destacam-se:

Dessalinização: processo que elimina os sais dissolvidos na água. O objetivo da dessalinização é

produzir água com pouco conteúdo salino para empregá-la em diversas atividades industriais, tais como

produção de vapor em caldeiras, semicondutores, indústria farmacêutica, alimentícia, etc.


Abrandamento: é basicamente a remoção parcial de impurezas inorgânicas, principalmente bicarbonatos

presentes nas formas cálcica e magnesiana (íons causadores de dureza) através de precipitação. Em

outras palavras o abrandamento consiste na redução da agressividade da água. Para isso faz-se o uso de

produtos químicos dos quais os mais comuns são a cal e a barrilha (redução da dureza). O abrandamento

consiste em dois mecanismos: precipitação e filtração. Equações das reações de abrandamento:

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 2CaCO3(s) + 2H2O

Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 Mg(OH)2(s) + 2CaCO3(s) + H2O

MgCO3 + Ca(OH)2 Mg(OH)2(s) + CaCO3(s)

MgSO4 + Ca(OH)2 Mg(OH)2(s) + CaSO4(s)

Ca2+ + Na2CO3 CaCO3(s) + 2Na+

Comentários

Os bicarbonatos de cálcio e de magnésio são considerados impurezas primárias e causadores de dureza

temporária.

O carbonato de magnésio e sulfato de magnésio são impurezas secundárias e causadores de dureza

permanente.

O abrandamento é complementado pela filtração para remoção das substâncias insolúveis geradas.

Os processos de abrandamento podem ser a firo ou a quente. O primeiro reduz a dureza da água a níveis

de 80 ppm (em CaCO3).

O abrandamento não é um tratamento definitivo da água, apenas torna-a menos agressiva na sua

utilização.

A sílica (SiO2) causadora da turvação ou turbidez pode ser removida parcialmente por abrandamento com

cal em combinação com óxido de magnésio ou com um sal de magnésio em processo conduzido a

quente.

Os processos de abrandamento a quente são empregados exclusivamente, para tratamento externo de

água de caldeira e os valores de pH para a água tratada obtida situam-se na faixa de 9,5 a 11,0.

Dureza Total (em ppm de CaCO3) Classificação de Água

15 Muito boa

15 a 50 Branda

50 a 100 Moderadamente branda

100 a 200 Dura

200 Muito dura

Desmineralização ou deionização: apresenta duas variantes - a troca iônica e a osmose reversa.

Troca iônica: é um processo bastante eficiente de tratamento e purificação das águas naturais. De

natureza versátil, pois pode ser aplicado a água para uso urbano, laboratorial ou industrial, de acordo com

a necessidade. Para uso urbano não é muito recomendável por eliminar algumas “impurezas”

relativamente desejável para a água potável. Compreende o mecanismo de interação resina/água.

Esse tratamento é industrialmente revolucionário, pois, permite tratar grandes volumes de água,

principalmente para uso em caldeiras, utilizando-se poucos recursos. Se conduzido adequadamente, as

resinas têm uma vida útil longa e podem ser regeneradas após cada ciclo de operação. As resinas


utilizadas são polímeros orgânicos de natureza catiônica ou aniônica que servirão de leito para a água a

ser tratada. Esse processo pode utilizar leitos separados ou leitos mistos.

Este processo baseia-se no emprego de resinas sintéticas de troca iônica. As resinas seqüestram os sais

dissolvidos na água por meio de uma reação química, acumulando-se dentro de si mesma. Por este

motivo, periodicamente, as resinas precisam ser regeneradas com ácido e soda cáustica (reação química

reversa) para remover os sais incorporados, permitindo o emprego das resinas em um novo ciclo de

produção, e assim sucessivamente por anos.

Osmose reversa: nesse processo empregam-se membranas sintéticas porosas com tamanho de poros

tão pequenos que filtram os sais dissolvidos na água. Para que a água passe pelas membranas, é

necessário pressurizar a água com pressões maiores de 10 kgf/cm2. Os fabricantes de membrana se

esforçam com sucesso para desenvolver novos produtos/membranas que filtrem mais sais com pressões

menores, ou seja, mais eficientes.

Destilação: baseia-se na produção de vapor por aquecimento da água condensada praticamente isenta

dos mesmos. É um tratamento de custo muito elevado industrialmente, prestando-se muito bem para uso

em laboratório que não precisem de grandes volumes de água.

Desaeração: é a remoção de gases indesejáveis dissolvidos. É um processo específico para águas de

caldeiras devido ao fato de que os principais gases contaminantes oxigênio e dióxido de carbono serem

altamente prejudiciais para as tubulações no que se refere à corrosão. A desaeração pode ser feita por

dois processos: mecânico e químico. No processo mecânico a água é aquecida em recipientes

adequados denominados desaeradores com a finalidade de eliminar gases por arraste com vapor gerado.

Esse aquecimento já serve como prévio para geração de vapor nas caldeiras. O processo químico

consiste na adição de substâncias neutralizadoras ou seqüestratntes. As principais substâncias

neutralizadoras são hidróxido de sódio, outros alcalinizantes e fosfatos. Para seqüestradores de gases

temos Na2SO3 ou N2H4 (hidrazina) mais cara.

Equações das reações de desaeração:

CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O

Na2SO3 + ½ O2 Na2SO4

N2H4 + O2 N2 + 2H2O

O fluxograma apresentado anteriormente ilustra algumas possibilidades de uso da água para uso potável

e industrial. As tecnologias para uma água industrial mais empregadas são: a troca iônica e osmose

reversa, podendo ser empregada independentemente ou de forma combinada. Quando uma água muito

pura é solicitada, se emprega troca iônica ou osmose seguida por troca iônica. A dessalinização é

aplicada nos mais variados ramos de atividade e processos dentro da indústria, tais como, produção de

vapor em caldeiras, semicondutores, indústria farmacêutica, alimentícia, química, petroquímica, indústria

de papel e celulose, pigmentos, resinas, etc. Eventualmente, a osmose reversa pode ser utilizada na

dessalinização de águas muito salobras para produzir água potável, caso não exista outra fonte bruta

disponível. Produzir água potável por dessalinização tem alto custo. Outra aplicação da osmose reversa é

feita nas plataformas de perfurações de petróleo marítimas para produzir água potável a partir da água do

mar. As resinas de trocas iônicas sintéticas empregadas comercialmente datam da década de 40. As

membranas de osmose reversa são empregadas comercialmente desde fins dos anos 60 e vem

aumentando a sua fatia de mercado devido a sua necessidade cada vez menor de pressões de operação,

o que significa menos custos.

Tanto os processos de troca iônica quanto o de osmose reversa necessitam de tratamentos preliminares

das águas subterrâneas. Os sólidos suspensos e a matéria orgânica presentes na água precisam ser


removidos e, com esta finalidade, emprega-se a dosagem de produtos químicos para coagulação e

correção de pH; oxidação e precipitação dos metais, se houver (como ferro, manganês e outros);

floculação; clarificação; filtração, ultrafiltração e eliminação de oxidantes incorporados, entre outros

métodos.O dimensionamento da instalação baseia-se na análise físico-química da água a ser tratada a

ser produzida. Em função disso, são definidos os tipos de pré-tratamento, bem como o emprego de troca

iônica, osmose reversa ou ambos combinados. O sucesso das empresas de engenharia que trabalham

com tratamento de águas é justamente saber escolher a combinação de pré-tratamento e dessalinização

mais adequados para as diversas águas a serem tratadas para as purificações que devem ser obtidas.

Esta análise deve contemplar os custos de operação e instalação. Algumas plantas existentes podem ser

reestruturadas para atender a produção de água com uma melhor qualidade da água desmineralizada,

sendo alimentadas pela mesma fonte. Além disso, o treinamento para os operadores é simples e, em

poucos dias, já estarão hábeis para operar o sistema.

TRATAMENTOS DE EFLUENTESDe acordo com a Norma Brasileira — NBR 9800/1987, efluente líquido industrial é o despejo líquido

proveniente do estabelecimento industrial, compreendendo emanações de processo industrial, águas de

refrigeração poluídas, águas pluviais poluídas e esgoto doméstico.

Por muito tempo não existiu a preocupação de caracterizar a geração de efluentes líquidos industriais e

de avaliar seus impactos no meio ambiente. No entanto, a legislação vigente e a conscientização

ambiental fazem com que algumas indústrias desenvolvam atividades para quantificar a vazão e

determinar a composição dos resíduos líquidos industriais. A vazão dos efluentes líquidos industriais é

relacionada com o tempo de funcionamento de cada linha de produção e com as características do

processo, da matéria-prima e dos equipamentos, podendo ser constante ou bastante variada.

As características físicas, químicas e biológicas do efluente líquido industrial são variáveis com o tipo de

indústria, com o período de operação, com a matéria-prima utilizada, com a reutilização de água etc. Com

isso, o efluente líquido pode ser solúvel ou com sólidos em suspensão, com ou sem coloração, orgânico

ou inorgânico, com temperatura baixa ou elevada. Entre as determinações mais comuns para caracterizar

a massa líquida estão às determinações físicas (temperatura, cor, turbidez, sólidos etc.), as químicas (pH,

alcalinidade, teor de matéria orgânica, metais etc.) e as biológicas (bactérias, protozoários, vírus etc.).

Uma das determinações mais realizadas é a da matéria orgânica total, que pode ser biodegrádavel ou

não. Para quantificar as concentrações de matéria orgânica total e de matéria orgânica biodegradável são

realizadas as determinações da Demanda Química de Oxigênio - DQO e da Demanda Bioquímica de

Oxigênio – DBO5, respectivamente.

O conhecimento da vazão e da composição do efluente líquido industrial possibilita a determinação das

cargas de poluição/contaminação, o que é fundamental para definir o tipo de tratamento, avaliar o

enquadramento na legislação ambiental e estimar a capacidade de autodepuração do corpo receptor.

As cargas de poluição/contaminação são normalmente expressas em kg/dia, sendo o resultado

da multiplicação da vazão pela concentração do parâmetro de interesse. Desse modo, é preciso

quantificar e caracterizar os resíduos industriais sólidos, líquidos e gasosos, para evitar danos ambientais,

demandas legais e prejuízos para a imagem da indústria junto à sociedade. Em qualquer local de

instalação industrial, a grande atenção da comunidade faz a questão ambiental adquirir grande

importância no bom andamento do empreendimento, sendo fundamental que a indústria atenda às

exigências e recomendações da legislação ambiental federal, estadual e municipal.


PRINCIPAIS PROCESSOS DE TRATAMENTO DE EFLUENTESDevido à complexidade da composição dos efluentes industriais, são necessárias as associações de

diversos níveis de tratamento para a obtenção de efluentes com as qualidades requeridas pelos padrões

de lançamento. A definição do processo de tratamento deve considerar também: custos de investimentos

e custos operacionais (energia requerida, produtos químicos, mão-de-obra, manutenção, controle

analítico e geração de resíduos), área disponível para a implantação do tratamento, clima, legislação, a

classe do corpo receptor, proximidade de residências, direção de ventos, estabilidade do terreno,

assistência técnica e controle operacional.

Os processos mais indicados para efluentes da tipologia comum no parque industrial brasileiro estão

indicados no esquema a seguir:

Processos de tratamentos de efluentes industriais

SISTEMAS DE TRATAMENTO DE EFLUENTES LÍQUIDOSOs sistemas de tratamento são constituídos de etapas (operações unitárias), que objetivam a remoção

dos poluentes. Para a remoção dos sólidos grosseiros utilizamos as grades, peneiras, sedimentadores e

flotadores. Os sólidos coloidais e dissolvidos são removidos utilizando-se os tratamentos físico-químicos.

Os processos biológicos são utilizados para a remoção de matéria orgânica dissolvida ou coloidal.

Níveis de tratamentoA seguir são descritos os níveis de tratamento (preliminar, primário, secundário e terciário) e suas

aplicações.

Preliminar - destina-se à remoção de sólidos sedimentáveis grosseiros (areia, terra diatomácea, carvão,

pó de pedra e similares), em caixas de areia; sólidos com diâmetros superiores a 1 mm (penas, plásticos,

fios e similares), são removidos em peneiras; sólidos com diâmetros superiores a 10 mm podem ser


FÍSICOS

AERÓBIOS

QUÍMICOSBIOLÓGICOS

TRATAMENTOS DE EFLUENTES INDUSTRIAIS

ANAERÓBIOS

ENZIMÁTICOS

SEPARAÇÃO DE FASES

TRANSIÇÃO DE FASES

TRANSFERÊNCIA DE FASES

PROCESSOS OXIDATIVOS

AVANÇADOS (POAs)

PRECIPITAÇÃO

NEUTRALIZAÇÃO

ELETROQUÍMICO

SEPARAÇÃO MOLECULAR

removidos em grades. O nível preliminar compreende também a remoção por diferença de densidade dos

óleos e graxas livres em separadores de água e óleo.

Primário - destina-se à remoção de sólidos por sedimentação ou flotação (utilizando-se sedimentadores

ou flotadores), ou pela associação de coagulação e floculação química (clarificação fisico-química para a

remoção de matéria orgânica coloidal ou óleos e gorduras emulsionados). Nesta etapa são removidos

normalmente componentes tóxicos (excesso de detergentes, corantes, amidas etc.), matéria orgânica,

gorduras e metais pesados (dissolvidos).

Secundário - destina-se à remoção de matéria orgânica biodegradável dissolvida ou coloidal. Nesta

etapa podem ser também removidos os nutrientes: nitrogênio e/ou fósforo.

Terciário - destina-se à melhoria da qualidade dos efluentes tratados pelas remoções de cor residual;

turbidez (remoção de colóides, metais pesados, nitrogênio, fósforo, compostos orgânicos refratários aos

níveis de tratamento anteriores); e desinfecção do efluente tratado.

ATIVIDADE EXPERIMENTAL: ANÁLISES FISICO-QUÍMICAS DE ÁGUAS BRUTAS E RESIDUÁRIAS

PARTE 1 – ÁNÁLISES EM ÁGUAS BRUTASANÁLISE 01: pHO termo pH representa a concentração de íons hidrogênio em uma solução. Na água, este fator é de

excepcional importância, principalmente nos processos de tratamento. Na rotina dos laboratórios das

estações de tratamento ele é medido e ajustado sempre que necessário para melhorar o processo de

coagulação/floculação da água e também o controle da desinfecção. O valor do pH varia de 0 a 14.

Abaixo de 7 a água é considerada ácida e acima de 7, alcalina. Água com pH 7 é neutra.

A Portaria nº 2914/2011 do Ministério da Saúde recomenda que o pH da água seja mantido na faixa de

6,0 a 9,0 no sistema de distribuição.

Material e reagentes:- Potenciômetro (pHmetro)

- Béquer de 50 mL

- Pisseta

- Papel absorvente

- Soluções tampões

Procedimento:

1. Ligar o aparelho e esperar a sua estabilização.

2. Lavar os eletrodos com água destilada e enxugá-los com papel absorvente.

3. Calibrar o aparelho com as soluções padrão (pH 4, 7 e/ou 10).

4. Lavar novamente os eletrodos com água estilada e enxugá-los.

5. Introduzir os eletrodos na amostra a ser examinada e fazer a leitura.

6. Lavar novamente e deixá-los imersos em solução de KCl 3 mol/L.

7. Desligar o aparelho.

ANÁLISE 02: Alcalinidade Total A alcalinidade total de uma água é dada pelo somatório das diferentes formas de alcalinidade existentes,

ou seja, é a concentração de hidróxidos, carbonatos e bicarbonatos, expressa em termos de Carbonato

de Cálcio. Pode-se dizer que a alcalinidade mede a capacidade da água em neutralizar ácidos.

A medida da alcalinidade é de fundamental importância durante o processo de tratamento de água, pois,

é em função do seu teor que se estabelece a dosagem dos produtos químicos utilizados.


Normalmente as águas superficiais possuem alcalinidade natural em concentração suficiente para reagir

com o sulfato de alumínio nos processos de tratamento. Quando a alcalinidade é muito baixa ou

inexistente há a necessidade de se provocar uma alcalinidade artificial com aplicação de substâncias

alcalinas tal como cal hidratada ou Barrilha (carbonato de sódio) para que o objetivo seja alcançado.

Quando a alcalinidade é muito elevada, procede-se ao contrário, acidificando-se a água até que se

obtenha um teor de alcalinidade suficiente para reagir com o sulfato de alumínio ou outro produto utilizado

no tratamento da água.

Se a amostra exibir pH entre 4,5 e 8,3 ela apresenta alcalinidade devido a carbonatos e bicarbonatos, se

a amostra tem pH>8,3 ela mostra que, além da alcalinidade devido a carbonatos e bicarbonatos, também

apresenta alcalinidade referente a hidróxidos.

Material e reagentes:- Titulador automático

- Proveta de 50 mL

- H2SO4 0,01 mol/L

Procedimento:

1. Ligar o aparelho e criar ou localizar o método para alcalinidade total.

2. Lavar o eletrodo com água destilada e enxugá-los com papel absorvente.

3. Com auxílio da proveta medir 50mL da amostra e transferir para o béquer do aparelho.

4. Introduzir o eletr[odo na amostra a ser examinada e realizar a tiltulação com ponto final no pH

4,5.

5. Lavar novamente o eletrodo e deixá-lo imerso em solução de KCl 3 mol/L.


7. Calcular a concentração de CaCO3 em mg/L referente a alcalinidade da amostra.

ANÁLISE 03: Acidez A acidez de águas naturais refere-se ao conteúdo total de ácido que pode ser titulado até o pH

8,3 com NaOH. Esse pH é o do segundo ponto de equivalência para titulação do ácido carbônico com

OH-. Todo ácido fraco que possa estar presente na água também será titulado nesse procedimento.

O gás carbônico também contido na água pode contribuir significativamente para a acidez da

mesma e consequentemente para corrosão das estruturas metálicas e de materiais à base de cimento

(tubos de fibro-cimento) de um sistema de abastecimento de água. Por essa razão a acidez deve ter seu

teor conhecido e controlado e uma maneira é quantificar e expressar em termos de mg CO2/L.

Material e reagentes:- Titulador automático

- Proveta de 50 mL

- NaOH 0,02 mol/L

Procedimento:

1. Ligar o aparelho e criar ou localizar o método para acidez.

2. Lavar o eletrodo com água destilada e enxugá-los com papel absorvente.

3. Com auxílio da proveta medir 50mL da amostra e transferir para o béquer do aparelho.

4. Introduzir o eletrodo na amostra a ser examinada e realizar a tiltulação com ponto final no pH 8,3.

5. Lavar novamente o eletrodo e deixá-lo imerso em solução de KCl 3 mol/L.


7. Calcular a concentração CO2 em mg/L referente a acidez da amostra.


ANÁLISE 04: CloretosGeralmente os cloretos estão presentes em águas brutas e tratadas em concentrações que podem variar

de pequenos traços até centenas de mg/L. Estão presentes na forma de cloretos de sódio, cálcio e

magnésio.

Concentrações altas de cloretos podem restringir o uso da água em razão do sabor que eles conferem e

pelo efeito laxativo que eles podem provocar.

A portaria nº 2914/2011 do Ministério da Saúde estabelece o teor de 250 mg/L como o valor máximo

permitido para água potável. Os métodos convencionais de tratamento de água não removem cloretos. A

sua remoção pode ser feita por desmineralização (deionização) ou evaporação.

Material e reagentes:- Bureta de 25mL

- Erlenmeyer 125mL

- Proveta de 50 mL

- Pipeta de 1mL

- AgNO3 0,0141 mol/L

- K2CrO4 5%

Procedimento:

1. Transferir 50 mL da amostra para um erlenmeyer de 125mL.

2. Determinar o pH da amostra e ajustá-lo, se necessário para um pH entre 7 e 10, com NaOH ou

H2SO4.

3. Adicionar ao erlen 1mL de K2CrO4 5%.

4. Titular até o aparecimento de uma leve coloração avermelhada.

5. Calcular a concentração de Cl- em mg/L na amostra.

ANÁLISE 05: Dureza TotalA dureza total é calculada como sendo a soma das concentrações de íons cálcio e magnésio na água,

expressos como carbonato de cálcio.

A dureza de uma água pode ser temporária ou permanente. A dureza temporária, também chamada de

dureza de carbonatos, é causada pela presença de bicarbonatos de cálcio e magnésio. Esse tipo de

dureza resiste à ação dos sabões e provoca incrustações. É denominada de temporária porque os

bicarbonatos, pela ação do calor, se decompõem em gás carbônico, água e carbonatos insolúveis que se

precipitam.

A dureza permanente, também chamada de dureza de não carbonatos, é devida à presença de sulfatos,

cloretos e nitratos de cálcio e magnésio, resiste também à ação dos sabões, mas não produz

incrustações por serem seus sais muito solúveis na água. Não se decompõe pela ação do calor.

A portaria nº 2914/2011 do Ministério da Saúde estabelece para dureza o teor de 500 mg/L em termos de

CaCO3 como o valor máximo permitido para água potável.

Material e reagentes:- Bureta de 25mL

- Erlenmeyer 125mL

- Proveta de 50 mL

- Pipeta de 1mL

- EDTA 0,01 mol/L

- Solução tampão NH4OH/NH4Cl pH 10

- Indicador Negro de eriocromo T

Procedimento:1. Transferir 50mL da amostra para um erlenmeyer de 125mL.

2. Adicionar ao erlen 1mL da solução tampão.

3. Adicionar uma “ponta de espátula” (0,05g) de negro de eriocromo T.

4. Titular com EDTA 0,01 mol/L até o aparecimento de uma coloração azulada.


ANÁLISE 06: CorA cor da água é proveniente da matéria orgânica como, por exemplo, substâncias húmicas, taninos e

também por metais como o ferro e o manganês e resíduos industriais fortemente coloridos. A cor, em

sistemas públicos de abastecimento de água, é esteticamente indesejável. A sua medida é de

fundamental importância, visto que, água de cor elevada provoca a sua rejeição por parte do consumidor

e o leva a procurar outras fontes de suprimento muitas vezes inseguras.

São dois tipos de quantificação de cor:

- Cor Aparente, quando a leitura é realizada sem que a amostra seja filtrada em um filtro de 20 nm de

porosidade.

- Cor Real, quando a leitura e feita após a filtragem da amostra.

A Portaria nº 2914/2011 do Ministério da Saúde estabelece para cor aparente o Valor Máximo Permitido

de 15 uH (unidade Hazen) ou PCU (Unidade Platina-Cobalto) como padrão de aceitação para consumo

humano.

Material e reagentes:- Medidor de cor

- Cubeta

- Água destilada

Procedimento:1. Ligar o aparelho.

2. Completar o volume da cubeta com água destilada, limpar a cubeta externamente com álcool ou

acetona e zerar o medidor, acionando o botão ZERO.

3. Adicionar a amostra na cubeta, limpá-la como descrito no item anterior e realizar a leitura

(READ).


ANÁLISE 07: TurbidezA turbidez da água é devida à presença de materiais sólidos em suspensão, que reduzem a sua

transparência. Pode ser provocada também pela presença de algas, plâncton, matéria orgânica e muitas

outras substâncias como o zinco, ferro, manganês e areia, resultantes do processo natural de erosão ou

de despejos domésticos e industriais.

A turbidez tem sua importância no processo de tratamento da água. Água com turbidez elevada e

dependendo de sua natureza, forma flocos pesados que decantam mais rapidamente do que água com

baixa turbidez. Também tem suas desvantagens como no caso da desinfecção que pode ser dificultada

pela proteção que pode dar aos microorganismos no contato direto com os desinfetantes. É um indicador

sanitário e padrão de aceitação da água de consumo humano.

A Portaria nº 2914/2011 do Ministério da Saúde estabelece que o Valor Máximo Permitido é de 1,0 uT

para água subterrânea desinfetada e água filtrada após tratamento completo ou filtração direta, e 5,0 uT

como padrão de aceitação para consumo humano. Para água resultante de filtração lenta o Valor Máximo

Permitido é 2,0 uT.

Material e reagentes:- Turbidímetro - Cubeta


2. Adicionar a amostra na cubeta, limpar a cubeta externamente com álcool ou acetona e realizar a

leitura (LER).



ANÁLISE 08: Condutividade/Sólidos Totais Dissolvidos (STD)A condutividade (ou condutância específica) de uma solução eletrolítica é uma medida de sua capacidade

de conduzir eletricidade. A unidade SI da condutividade é siemens por metro (S/m). Medições de

condutividade são usados rotineiramente em muitas aplicações industriais e ambientais como uma forma

rápida, barata e confiável de medir o conteúdo iônico em uma solução. Por exemplo, a medição da

condutividade é uma forma típica de monitoramento continuo do desempenho dos sistemas de purificação

de água.

A condutividade está ligada diretamente aos sólidos totais dissolvidos (STD). Água deionizada de alta

qualidade tem uma condutividade de cerca de 5,5 µS/m, água potável típica na faixa de 5-50 mS/m,

enquanto a água do mar cerca de 5 S/m (ou seja, a condutividade da água do mar é um milhão de vezes

maior de água deionizada).

Os Sólidos Totais Dissolvidos (STD) são a soma dos teores de todos os constituintes minerais presentes

na água. A medida de Condutividade elétrica, multiplicada por um fator que varia entre 0,55 e 0,75,

fornece uma boa estimativa do STD de uma água. Segundo o padrão de portabilidade da OMS, o limite

máximo permissível de STD na água é de 1000 mg/L.

Material e reagentes:- Condutivímetro

- Béquer de 50 mL

- Pisseta

- Papel absorvente

- Solução padrão

Procedimento:

1. Ligar o condutivímetro.

2. Lavar os eletrodos com água destilada e enxugá-los com papel absorvente.

3. Calibrar o aparelho com a solução padrão.

4. Lavar novamente os eletrodos com água destilada e enxugá-los.

5. Introduzir os eletrodos na amostra a ser examinada e fazer a leitura.

6. Lavar novamente os eletrodos e enxugá-los.


Para quantificação dos STD (em mg/L de NaCl), basta observar a seguinte relação: 1µS/cm = 0,64 mg/L

de NaCl

ANÁLISE 09: Ferro dissolvido/Ferro totalÉ um elemento persistentemente presente em quase todas as águas subterrâneas em teores abaixo de

0,3mg/L. Suas fontes são minerais escuros (máficos) portadores de Fe: magnetita, biotita, pirita,

piroxênios, anfibólios. Em virtude de afinidades geoquímicas quase sempre é acompanhado pelo

Manganês. O ferro no estado ferroso (Fe²+) forma compostos solúveis, principalmente hidróxidos. Em

ambientes oxidantes o Fe²+ passa a Fe³+ dando origem ao hidróxido férrico, que é insolúvel e se

precipita, tingindo fortemente a água. Desta forma, águas com alto conteúdo de Fe, ao saírem do poço

são incolores, mas ao entrarem em contato com o oxigênio do ar ficam amarelada, o que lhes confere

uma aparência nada agradável. Apesar do organismo humano necessitar de até 19mg de ferro por dia, os

padrões de portabilidade exigem que uma água de abastecimento público não ultrapasse os 0,3mg/L.

Este limite é estabelecido em função de problemas estéticos relacionados à presença do ferro na água e

do sabor ruim que o ferro lhe confere. O ferro, assim como o manganês, ao se oxidarem se precipitam

sobre as louças sanitárias, azulejos, roupas, manchando-as.


Material e reagentes:- Espectrômetro de Absorção Atômica

- Digestor de amostra

- Béquer de 100mL

- Funil

- Pipeta volumétrica 5mL

- Pipeta graduada de 10mL

- Papel de filtro faixa azul

- Pisseta

- HNO3 concentrado

- KCl sólido

- Solução padrão de Fe(NO3)3

Procedimento 01: Ferro dissolvido1. Filtrar a amostra.

2. Transferir a amostra filtrada para um balão de 50mL e fazer com que esta solução tenha uma

concentração 0,2%(m/v) de potássio, proveniente do KCl.

3. Produzir uma curva de calibração com os padrões de 0,1; 0,5; 1; 3 e 5 ppm de ferro no

espectrômetro.

4. Ler a amostra e determinar a concentração de ferro dissolvido.

Procedimento 02: Ferro total1. Transferir 25mL da amostra após suspensão dos sólidos para um recipiente de digestão.

2. Adicionar 5mL de HNO3 concentrado ao recipiente.

3. Programar o digestor para as seguintes etapas, 3 minutos a 300W, 3 minutos a 700W e 4

minutos a 0W.

4. Transferir a solução resultante da digestão para um béquer e posteriormente para um balão de

50mL de modo que esta solução tenha uma concentração 0,2%(m/v) de potássio, proveniente do

KCl.

5. Produzir uma curva de calibração com os padrões de 0,1; 0,5; 1; 3 e 5 ppm de ferro no

espectrômetro.

6. Ler a amostra e determinar a concentração de ferro total.

ANÁLISE 10: NitratosO nitrogênio perfaz cerca de 80 por cento do ar que respiramos. Como um componente essencial das

proteínas ele é encontrado nas células de todos os organismos vivos. Nitrogênio inorgânico pode existir

no estado livre como gás, nitrito, nitrato e amônia. Com exceção de algumas ocorrências como sais

evaporíticos, o nitrogênio e seus compostos não são encontrados nas rochas da crosta terrestre. O

nitrogênio é continuamente reciclado pelas plantas e animais. Nas águas subterrâneas os nitratos

ocorrem em teores em geral abaixo de 5mg/L. Nitritos e amônia são ausentes, pois são rapidamente

convertidos a nitrato pelas bactérias. Pequeno teor de nitrito e amônia é sinal de poluição orgânica

recente. Segundo o padrão de potabilidade da OMS, uma água não deve ter mais do que 10mg/L de

NO3-.

No sistema digestivo o nitrato é transformado em nitrosaminas, que são substâncias carcinógenas.

Crianças com menos de três meses de idade possuem, em seu aparelho digestivo, bactérias que

reduzem o nitrato a nitrito. Este se liga muito fortemente a moléculas de hemoglobina, impedindo-as de

transportarem oxigênio para as células do organismo. A deficiência em oxigênio leva a danos

neurológicos permanentes, dificuldade de respiração (falta de ar) e em casos mais sérios à morte por


asfixia. Aos seis meses de idade a concentração de ácido hidroclórico aumenta no estômago, matando as

bactérias redutoras de nitrato.

Material e reagentes:- Espectrofotômetro UV/Visível

- Béquer de 100mL

- Balão volumétrico de 50mL

- Funil

- Pipeta 10mL


- Pisseta

- HCl 1mol/L

- Solução padrão de nitrato de sódio.

Procedimento:1. Filtrar a amostra.

2. Em um balão de 50mL, adicionar 1mL de HCl 1 mol/L e completar o volume com a amostra.

3. Construir uma curva de calibração no espectrofotômetro com os padrões 2, 4, 6, 8 e 10 mg/L de

NO3- e determinar a absorbância da amostra no comprimento de onda 220nm.

4. Ler a amostra no comprimento de onda 275nm e corrigir a absorbância segundo a seguinte

relação: Ac = A220 – 2xA275

PARTE 2 – ÁNÁLISES EM ÁGUAS RESIDUÁRIASANÁLISE 11: Oxigênio dissolvidoDo ponto de vista ecológico, o oxigênio dissolvido na água é uma variável extremamente importante, haja

vista que a maioria dos organismos necessita deste elemento para a respiração. A quantidade de

oxigênio dissolvido depende da temperatura da água e da pressão atmosférica. Quanto maior a pressão,

maior a dissolução, e quanto maior a temperatura, menor a dissolução desse gás.

Naturalmente existem duas fontes de oxigênio para os sistemas aquáticos: o primeiro é a atmosfera,

como vimos, e o segundo é a fotossíntese, realizada pelos seres vivos. Por isso a medida de oxigênio é

muito importante para se determinar o estado de saúde do sistema. Quando se têm pouco oxigênio, é

provável que haja algum problema no sistema. Por exemplo, despejo de esgotos ou retirada de areia do

fundo. Essa retirada levanta o material depositado no fundo (sedimento), promovendo o aumento da

decomposição e conseqüente diminuição do oxigênio pela demanda microbiana.

Material e reagentes:- Medidor de oxigênio dissolvido

- Béquer de 50mL

- Pisseta

- Papel absorvente


2. Retirar a proteção do eletrodo e calibrar o mesmo em ambiente amplo.

3. Pressionar o botão HOLD e em seguida CAL.

4. Inserir o eletrodo na amostra até que o sensor de temperatura esteja submergido e ler a %O2.

5. Lavar, enxugar e colocar a proteção do eletrodo.



ANÁLISE 12: SulfetosSulfeto é uma espécie que pode ser encontrada em baixas concentrações em águas naturais estagnadas.

Em condições anaeróbicas, sua concentração pode chegar à faixa de 100mg/L. Seu comportamento em

águas naturais é geralmente sazonal e ligado a variações climáticas. De modo geral, está presente em

solução como íon sulfeto ácido. Em águas de despejos domésticos pode ser encontrado devido à

decomposição da matéria orgânica ou da redução do sulfato. Sulfeto é muito tóxico para animais e

plantas aquáticas e, quando em excesso, pode ocasionar mau odor além de exercer ação corrosiva sobre

as tubulações, devido a produção de H2SO4 oriundo de sua oxidação bacteriológica.


- Béquer de 100mL


- Funil

- Pipeta 10mL


- Pisseta

- Susp. padrão de PbS.


2. Em um béquer de 10OmL, adicionar 5mL de Pb(NO3)2 1 mol/L e NaOH 4 mol/L suficiente para

dissolver o precipitado formado.

3. Adicionar ao béquer contendo Na2[Pb(OH)4] 25 ml da amostra.

4. Transferir para um balão de 50mL e completar com água destilada.

5. Construir uma curva de calibração no espectrofotômetro com os padrões 0,5; 1; 2; 3 e 5 mg/L de

S-2 e determinar a absorbância amostra no comprimento de onda 965nm.

ANÁLISE 13: Demanda Química de Oxigênio (DQO)A demanda química de oxigênio é quantidade de oxigênio consumido na oxidação química da matéria

orgânica existente na água, medida em teste específico. Não apresenta necessariamente correlação com

a DBO. É expressa em miligramas de oxigênio por litro de água. Usada geralmente como indicador do

grau de poluição de um corpo de água ou de uma água residuária.

Os materiais redutores, tanto orgânicos como inorgânicos presentes em águas são oriundos de fontes

naturais e de efluentes de indústrias e domésticos. O uso de água para irrigação com altos valores de

DQO prejudica o crescimento de plantas, especialmente em solos pobres. A DQO pode reduzir os níveis

de oxigênio, afetando assim a sobrevivência dos organismos aquáticos. Na determinação da DQO as

matérias orgânicas e inorgânicas da amostra são oxidadas em meio ácido por uma quantidade conhecida

de um reagente oxidante forte. A quantidade da matéria oxidada expressa como equivalente em oxigênio,

é proporcional à quantidade do reagente oxidante consumido em mg de O2 por litro.


- Banho-maria

- Béquer de 100mL


- Funil

- Pipeta 25 mL

- Pipeta 10mL


- Pisseta

- KMnO4 1,2 mmol/L

- H2SO4 20%



2. Transferir 25mL da amostra filtrada para um béquer de 100mL, adicionar 10mL de H2SO4 20% e

10mL de KMnO4 1,2 mmol/L.

3. Deixar a solução em banho-maria por 30 minutos.

4. Após o arrefecimento, transferir a solução resultante do aquecimento para um balão de 100 mL e

completar seu volume.

5. Construir uma curva de calibração no espectrofotômetro e determinar a concentração de KMnO4

restante.

6. Fazer a relação da massa de KMnO4 consumida com a massa de O2, expressando o resultado

em mg/L O2.

REFERÊNCIAS

Brasil. Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde. Vigilância e controle da qualidade da água para consumo humano/ Ministério da Saúde, Secretaria de Vigilância em Saúde. – Brasília: Ministério da Saúde, 2006. 212 p. – (Série B. Textos Básicos de Saúde). Disponível na web. Acesso em março de 2012.

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Água um bem tão precioso. Disponível em <http://www.geocities.com/>. Acesso em 30/10/07.

Artigos técnicos. Disponível em <http://www.kurita.com.br/>. Acesso em 10/11/2009.

CAMPOS, José Roberto (Coord.) Tratamento de Esgotos Sanitários por Processo Anaeróbio e Disposição Controlada no Solo, Rio de Janeiro: ABES, 1999. 464 p.

Ciclo hidrológico. Disponível em http://www.uniagua.org.br. Acesso 11/09/07.

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MENDONÇA, S. Química da água e Efluentes. Recife: Universidade Aberta do Brasil – CEFET-PE, 2007.

Qualidade das Águas. Disponível em <http://www.cetesb.sp.gov.br/Agua/rios/>. Acesso em 10/10/08.

Resolução n. 357/05. Disponível em <http://www.mma.gov.br/port/conama/res/> Acesso em 10/10/08.

ROCHA, Julio César, ROSA, André Henrique, CARDOSO, Arnaldo Alves. Introdução à Química Ambiental. Porto Alegre: Bookman, 2004, 1ª ed. 154 p.

SANTOS FILHO, Davino Francisco. Tecnologia de Tratamento de Água. São Paulo: Nobel, 1981.

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TELLES et al., Reuso da água. São Paulo:Editora Blucher, 2007, 1ªed. 328p.

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http://www.kurita.com.br/p

http://www.geocities.com/a

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1. Cite e explique pelo menos três características do controle estatístico da qualidade, aplicadas ao processo de tratamento de águas industriais

2. Simule dados experimentais de análises de qualidade na tecnologia de tratamento de água urbana potável e aplique, pelo menos 3 ferramentas da qualidade, para ilustrar tais informações. Explique a finalidade de cada ferramenta e relate suas considerações a respeito associados aos dados utilizados.

3. Descreva o procedimento operacional para a realização de amostragem representativa laboratorial para caracterizar cada caso, partindo-se dos seguintes elementos amostrais: (a) poço artesiano raso com profundidade de 10m como fonte de água potável (b) rio misto de natureza navegável envolvendo trajetos urbanos e rurais servindo como adutor para águas brutas de uso potável e industrial ou corpo receptor de efluentes.

4. A química analítica está intimamente ligada ao processo de amostragem e inclui etapas fundamentais clássicas. Cite-as, comente sucintamente cada etapa aplicando-as a uma situação cotidiana analítica industrial.

5. As águas brutas e residuárias são largamente monitoradas com finalidades diversas. Construa uma tabela que inclua os principais parâmetros analisados em águas brutas com fins de uso potável e industrial e, para as residuárias, os mais importantes do ponto de vista ao atendimento da legislação pertinente (Resolução CONAMA 357/2005). Nesta tabela inclua os parâmetros, suas finalidades, metodologia(s) usada(s) e comentários adicionais relevantes.

6. O esquema abaixo mostra a influência de alguns constituintes possíveis presentes em águas naturais, contribuindo para sua qualidade total. Baseado neste esquema exemplifique com constituintes reais, indicando os parâmetros analíticos (explique resumido à metodologia analítica) associados a essas qualificações e quantificações. Escolha um dos constituintes e proponha técnicas de tratamento para sua eliminação visando qualidade total desta água.

7. Um analista químico coletou adequadamente uma amostra de água bruta do mar e resolveu executar as análises de acidez e alcalinidade (método volumétrico com titulador automático), condutividade, pH, cor e turbidez (métodos instrumentais) e dureza (método volumétrico do eriocromo T) e cloretos (método volumétrico de Mohr). Na execução dos procedimentos os ensaios foram relativamente executados sem dificuldades, com exceção dos dois últimos. Explique resumidamente cada metodologia empregada nestas análises, inclusive com equações ajustadas e explique a possível dificuldade na determinação da dureza e de cloretos e como pode ser contornada.


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.....4.......................... CONTROLE NA PRODUÇÃO DE ÁÇÚCAR E ÁLCOOL ..........................

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INTRODUÇÃO A agroindústria brasileira atingiu nos últimos anos papel de destaque na economia do Brasil. O dinamismo desse mercado se deve a fatores como aumento da safra agrícola, da exportação e dos preços internacionais. Mas até chegar a esse momento, a agroindústria percorreu um longo caminho, principalmente nos mercados de açúcar e álcool.A tecnologia sucroalcooleira tem evoluído rapidamente nos últimos anos, exigindo aperfeiçoamento nos métodos de análise e no controle industrial.Estas modificações embora não pareçam relevantes, oferecem uma contribuição no sentido de padronizar as técnicas e aumentar a confiabilidade dos resultados, permitindo uma melhor determinação da eficiência dos processos.Assim, torna-se necessário uma revisão e atualização dos métodos de análises e técnicas de controles operacionais, procurando-se adaptar às implantações das últimas inovações ocorridas.O presente texto pretende descrever rapidamente esses processos produtivos, bem como as metodologias analíticas utilizadas para obtenção da qualidade e aumento da produtividade desses insumos partindo-se da cana como matéria-prima principal.

CANA-DE-AÇÚCARA cana pertence à família das gramíneas e gênero Saccharum, sendo a espécie mais comum a Saccharum officinarum. Além dessa espécie existem outras tais como a sinensis (chinesa, japonesa), robustum (Nova Guiné), barben (indiana) etc. Atualmente é mais comum a chamada cana híbrida ou cruzada resultante do cruzamento de diversas espécies e denominada Saccharum spp.A cana é formada por raízes, colmo e folhas. As raízes têm função de sustentação e de absorção de água e nutrientes podendo atingir de 15 a 50 cm de comprimento. O colmo, caule ou haste principal é cilíndrico, geralmente ereto e fibroso, constituído de nós e entrenós (gomos). Sua cor pode ser amarela, verde, vermelha, roxa ou acinzentada (conforme a variedade). Contém cerca de 90% de suco, do qual se pode extrair cerca de 10 a 20% de açúcar. O colmo é a parte mais importante da cana, pois, a partir de uma unidade pode-se formar uma touceira com um número variável de colmos (perfilhamento da cana). As folhas são os órgãos responsáveis pela respiração, transpiração e elaboração de aminoácidos e açúcares (fotossíntese).No Brasil, o açúcar é produzido a partir da cana, enquanto na Europa é quase totalmente fabricado a partir da beterraba. Hoje, a cana também é utilizada para produção de álcool. Basicamente, a sacarose é o principal componente da cana-de-açúcar.

Composição média da cana-de-açúcar

Composição Teor

Água 65 - 75

Açúcares 11 - 18

Fibras 8 - 14

Sólidos solúveis 12 - 23


Principais constituintes da cana-de-açúcar

Constituintes Sólidos solúveis (%)

Açúcares 75 a 93

Sacarose 70 a 91

Glicose 2 a 4

Frutose 2 a 4

Sais 3,0 a 5,0

De ácidos inorgânicos 1,5 a 4,5

De ácidos orgânicos 1,0 a 3,0

Proteínas 0,5 a 0,6

Amido 0,001 a 0,05

Gomas 0,3 a 0,6

Ceras e graxas 0,05 a 0,15

Corantes 3 a 5

AÇÚCARO açúcar é um alimento doce, formado quase exclusivamente por sacarose (99,5% de C12H22O11). Serve de base para a fabricação de uma infinidade de produtos; é um alimento de grande valor energético, pois fornece ao homem cerca de 13% da energia necessária para a sua existência.Diversas fontes podem ser utilizadas para a extração do açúcar tais como: madeira, batata, beterraba, cana-de-açúcar etc.De acordo com processos produtivos podem-se distinguir basicamente dois tipos de açúcar: o demerara ou mascavo e o cristal.Açúcar cristal - Açúcar obtido por fabricação direta nas usinas, a partir da cana-de-açúcar, na forma cristalizada, após a clarificação do caldo da cana por tratamentos físico-químicos, evaporação, cristalização, centrifugação e secagem.Deve ser armazenado sobre estrados, longe de locais quentes, úmidos ou excessivamente iluminados (luz do sol), de produtos químicos e odores fortes, e nunca ficar em contato direto com piso ou parede. Variações bruscas de umidade e temperatura podem causar empedramento do açúcar (recomenda-se umidade relativa do ambiente inferior a 65%). Apresenta um prazo de validade de 24 meses e embalagens de 50 kg, contentor de 1200 kg ou a granel em caminhões aprovados pelos órgãos responsáveis.

ÁLCOOLO álcool etílico pode ser obtido tanto por via química, como bioquímica. No primeiro caso são utilizados os mais variados processos de síntese, alguns deles, já muito conhecidos, enquanto no segundo, o álcool é obtido por fermentação e posterior destilação. O álcool etílico mais comum é o hidratado e apresenta características peculiares como: líquido incolor, odor característico, volátil (ponto de ebulição próximo de 78oC), solúvel em água, inflamável, solvente orgânico muito difundido etc. Como aplicações do álcool etílico podem-se citar:


• Combustível: em motores de combustão interna e como aditivo na gasolina.

• Solvente: em diversos segmentos industriais, principalmente em tintas e vernizes.

• Matéria-prima: produção de acetato de etila, ésteres glicóis, acetaldeído, éter dietílico, álcool neutro, quaternário de amônio, entre outros.

• Desinfetante natural: formulação de produtos de limpeza.

• Processo fermentativo: como substrato na produção de vinagre ou ácido acético, pois apresenta baixíssimos teores de inibidores de fermentação.

Em termos de benefícios cotidianos pode-se destacar:• Alta solubilidade em água e solventes orgânicos;• Fonte de energia renovável e limpa.

O álcool etílico pode ser armazenado em duas situações:• Grandes Volumes: deve-se armazenar em tanques metálicos aterrados e protegidos

contra descargas atmosféricas e sistemas de proteção de respiro (corta-chamas). Os tanques devem ser protegidos por bacias de contenção com capacidade suficiente para conter todo o volume armazenado.

• Pequenos volumes: deve-se armazenar em embalagens de aço-carbono, ferro ou aço inoxidável longe de fontes de calor, em lugar arejado, com instalações elétricas à prova de explosões e sistemas de aterramento.

Em geral o prazo de validade do álcool etílico comercial é de 24 meses e o seu fornecimento para os clientes em caminhões-tanques aprovados pelos órgãos responsáveis.

TERMINOLOGIA DA INDÚSTRIA SUCROALCOOLEIRA

Açúcar - Produto final de uma usina de açúcar. Constituído por cristais de sacarose contendo ou não, pequenas porções de mel que os envolvem. Pode ser denominado açúcar mascavo, demerara ou escuro (quando os cristais estão envolvidos com mel) e refinado ou branco (quando os cristais estão isentos dessa película).

Açúcares redutores – Substâncias redutoras contidas em açúcares e representadas principalmente por glicose e frutose, oriundos da decomposição da sacarose através da via hidrolítica ácida ou enzimática. Confirmado o ensaio usando os reativos especiais de Fehling, Benedict ou Barfoed.

Açúcares redutores totais - Incluem os produtos da decomposição e toda sacarose potencialmente disponível na cana.

Anidrido Sulfuroso (SO2) - Composto utilizado no processo de purificação do caldo de cana, principalmente com efeito descorante.

AM (Abertura Média) - Tamanho médio dos cristais. Representa a abertura da peneira (em mm) que retém 50% dos cristais.

Bagaço - É o material sólido ou fibroso proveniente da cana. É importante que seja o mais isento de sacarose possível. Usado como combustível para caldeiras, como matéria-prima em papel e, quando aditivado, pode ser usado como ração animal.

Bolores e Leveduras - Fungos amplamente distribuídos no ambiente e que podem ser encontrados como parte normal da flora de produtos alimentícios.


Brix - Correspondem ao total de sólidos solúveis presentes em uma solução açucarada. Exemplo: sacarose, frutose, glicose, sais inorgânicos e outras substâncias solúveis presentes no caldo. Determinado por refratômetro (brix refratométrico) ou por aerômetro (brix aerométrico).

Caldo absoluto - Caldo obtido pela prensagem da cana e que não sofreu nenhuma água de diluição. Inclui em sua composição, todos os sólidos solúveis e toda a água da cana além de corantes, proteínas, microrganismos etc.

Caldo primário - Caldo extraído da primeira unidade de esmagamento das moendas.

Caldo misto – É a solução obtida do caldo absoluto que sofreu diluição com água (embebição) para aumentar a extração da sacarose presente na fibra da cana.

Caldo sulfitado – É a denominação do caldo misto que passou pelo processo de sulfitação (descoramento com anidrido sulfuroso) e que é destinado à obtenção de açúcar branco.

Caldo clarificado – É a denominação do caldo misto que recebeu processo de clarificação (tratamento químico e físico). O tratamento químico envolve adição de cal e fosfato enquanto o físico envolve aquecimento, flasheamento e decantação.

Caldo filtrado – Denominação dada ao caldo proveniente do lodo e que passou pelo filtro rotativo. Este caldo é retornado ao processo e o resíduo, denominado torta é usado como adubo ou fertilizante.

Cana - Matéria-prima cujo produto principal pode ser o açúcar ou o álcool e como co-produtos: mel final ou melaço, óleo de fúsel e álcool de segunda. Cinzas – Resíduos provenientes da cana ou do caldo após evaporação ou calcinação completa. Compostas por sais inorgânicos e determinadas por métodos gravimétricos (cinzas sulfatadas) ou condutimétricos (cinzas condutimétricas).

Cor ICUMSA - Valor numérico da cor de uma solução açucarada, medido pelo método da International Commision for Uniform Methods of Sugar Analysis.

Embebição – Processo de diluição usando água ou caldo aplicado ao bagaço durante o processo de extração da sacarose com a finalidade de aumentar o rendimento.

Extração - Processo de separação da sacarose da fibra da cana. A forma analítica de quantificar essa propriedade é feita pela porcentagem de pol extraída da cana.

Flegma – Fração intermediária do processo produtivo de álcool etílico, composta de uma mistura hidroalcoolica com teor de álcool entre 45 e 50º GL.

Flegmaça – Resíduo líquido extraído do processo de fabricação do álcool etílico obtida do flegma na coluna de esgotamento.

Fator de segurança - Fator usado para julgamento da manutenção provável da qualidade do açúcar, determinado pela fórmula: F.S. = %Umidade açúcar/ 100 - %pol açúcar

Fibra - Matéria seca, insolúvel em água, que faz parte da estrutura da cana. Representada quimicamente quase exclusivamente por celulose.


Leveduras – Microrganismos responsáveis pelo processo fermentativo de obtenção do álcool e representados principalmente pela Sacharomyces cerevisiae.

Leite de leveduras – Material obtido após centrifugação do mosto fermentado composto por leveduras e impurezas que será tratado para um novo ciclo produtivo.

Magma - Mistura de açúcar com o xarope, caldo clarificado, água ou mel, para ser usada como pé de cozimento.

Massa cozida - Produto resultante da concentração do xarope ou mel, constituído de cristais de açúcar envoltos no mel-mãe.

Mel - Licor-mãe, resultante da centrifugação de uma massa cozida. Pode receber denominações de mel rico, mel pobre, dependendo da concentração e esgotamento do açúcar contido.

Mel final ou Melaço - Mel esgotado do qual não mais se extrai açúcar por razões técnico-econômicas. Usado como matéria-prima de fermentação e ração animal.

Pol - Abreviatura do termo polarização. É a porcentagem em peso, de sacarose aparente contida em uma solução açucarada.

Pontos Pretos - Partículas escuras no açúcar, visíveis a olho nu.

Pureza - Porcentagem de sacarose real entre os sólidos totais (brix). Calculado pela fórmula:Pureza = Pol/Brix .100 (sacarose real).

Refletância - Porcentagem de luz refletida por uma superfície de cristais, medida em fotômetro de reflexão. É a expressão numérica da brancura do açúcar.

Resíduo insolúvel - Impurezas insolúveis contidas no açúcar provenientes do processamento da cana-de-açúcar.

Sacarose - Principal produto da cana, dissacarídeo de fórmula C12H22O11 e não redutor.

Salmonela - Enterobactérias patogênicas naturais do homem e dos animais de sangue quente. As salmonelas constituem um vasto grupo que inclui cerca de 1.570 sorotipos bioquimicamente relacionados.

Termófilas - Microorganismos esporulados resistentes ao calor. Ocorrem naturalmente em solos agrícolas e seus esporos freqüentemente estão presentes em pequeno número nos produtos comerciais estéreis.

Xarope - Material concentrado com alto brix, obtido a partir do caldo clarificado ou sulfitado e proveniente dos evaporadores.

Vinhaça – Resíduo líquido ou efluente final do processo produtivo do álcool hidratado que possui alta carga de material orgânico e usado atualmente em processo de fertirrigação.


PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO AÇÚCAR E DO ÁLCOOLA produção do açúcar e do álcool no Brasil utiliza a cana-de-açúcar como matéria-prima. Esse

processo produtivo pode ser observado no fluxograma seguinte.


CONDICIONAMENTO DA MATÉRIA-PRIMA

CANA

EVAPORAÇÃO

MOAGEM/DIFUSÃO

PURIFICAÇÃO/CLARIFICAÇÃO

FILTRAÇÃOFERMENTAÇÃO

CENTRIFUGAÇÃO

CONDICIONAMENTO DO FERMENTO

DESTILAÇÃO/ DESIDRATAÇÃO

CANA PICOTADA E DESFIBRADA

DEDRITOSÁGUA

SULFITAÇÃO

COZIMENTO/CRISTALIZAÇÃO

CENTRIFUGAÇÃO

SECAGEM/CONDICIONAMENTO

FINAL

ÁGUA BAGAÇO

CALDO MISTO

LODO

TORTA

INSUMOS

VINHO

CALDO CLARIF

.

CALDO SULFITADO

MOSTO

MOSTO FERMENTADO

LEVEDURASAÇÚCAR

ÁGUA

BAGACILHO

LEITE DELEVEDURAS

MEL POBRE

ÁGUA/VAPOR

AÇÚCAR COMERCIAL

ÁLCOOL COMERCIALHIDRATADO OU ANIDRO

CALOR

CALOR

SO2

XAROPE

CALORMASSA COZIDA

AÇÚCAR ÚMIDOCALOR

MELAÇO

INSUMOS

VAPOR

CO-PRODUTOS E RESÍDUOS

Fluxograma do processo produtivo – açúcar e álcool

CONDICIONAMENTO DA MATÉRIA-PRIMARecepção/Pesagem/Amostragem/Lavagem/Picotagem/DesfibramentoBasicamente, o sistema de recepção de cana como matéria-prima compõe-se de: pesagem,

amostragem, análise e descarregamento.

Os caminhões são pesados antes e após o descarregamento, obtendo-se o peso real da cana

pela diferença entre as duas medidas. As cargas são amostradas, para posterior determinação,

em laboratório, do teor de sacarose na matéria-prima. Com a implantação do pagamento pelo

teor de sacarose, é incluído, no complexo de recepção da cana, o laboratório de análise

receptivo e amostrador. A metodologia básica seguida é a chamada método de prensa, no qual

a amostra é retirada por uma sonda especial e desintegrada, sendo que 500 gramas dela são

submetidas à pressão de 250 kg/cm2, durante 1 minuto. Do caldo extraído, são analisados: brix,

pol, pureza, fibra residual; o solo de bagaço úmido é pesado e, determina-se fibra % da cana.

Com estes dados, facilmente se determina pol % da cana.

A cana estocada deve ser renovada em curtos espaços de tempo, visando à redução de

perdas de açúcar por decomposição bacteriológica. A cana picada, preferencialmente não deve

ser estocada, é descarregada diretamente nas esteiras.

Após a recepção da cana na usina ela é conduzida através de esteira de alimentação até a

esteira principal. Neste percurso, a cana é lavada para remover a terra e os detritos.

A lavagem - efetuada sobre as mesas alimentadoras - visa à retirada de matérias estranhas

como terra, areia etc., com a finalidade de obtenção de um caldo de melhor qualidade e

aumento da vida útil dos equipamentos pela redução do desgaste. Esta lavagem nunca é feita

na cana picada, pois isto provocaria um arraste muito grande de sacarose pela água.

O preparo consiste em picar e desintegrar a cana, rompendo as células que contêm o caldo

rico em açúcares. A mesa alimentadora controla a quantidade de cana sobre uma esteira

metálica que a transfere ao setor de preparo.

A operação de preparo facilitará a extração do caldo pela moagem, aumentará a capacidade

das moendas e produzirá um bagaço de melhor aceitação à embebição.

O picotamento e desintegração da cana são feitos utilizando-se facas rotativas (navalhas),

colocadas transversalmente à esteira, com a finalidade de picotar a cana e desfibradores,

composto por martelos ou marretas, com a finalidade de desfibrar (desfiar) a cana, facilitando a

moagem.

Após o sistema de preparo, a altura do colchão de cana é uniformizada por um equipamento

chamado espalhador, que se localiza no ponto de descarga da esteira metálica para uma

correia transportadora de borracha. Esta correia trabalha em alta velocidade (90m/min), com a

finalidade de reduzir a espessura da camada de cana e facilitar o trabalho do eletroímã. Este

separador magnético colocado transversalmente à esteira realiza a operação de remoção de

materiais ferrosos, tais como facas, parafusos, porcas etc, protegendo os equipamentos de

extração, mais especificamente os rolos da moenda e com isso, prejudicar a extração do caldo.

Em seguida é realizada a alimentação da moenda por um dispositivo denominado chute

Donnelly ou calha de alimentação forçada. Dentro desta calha, a cana preparada forma uma


coluna com maior densidade, favorecendo a alimentação e capacidade da moenda. O nível da

cana dentro da calha é utilizado para controlar a velocidade da esteira de borracha e,

conseqüentemente, a alimentação da moenda.

MOAGEM/DIFUSÃOEm escala industrial existem dois processos de extração: a moagem e a difusão. A moagem é basicamente um exercício de separação de materiais. Num conceito simples, a cana

constitui-se em uma fração sólida, a fibra, e outra líquida, o caldo - que devem ser separadas

para a então produção do açúcar. A extração do caldo misto é obtida pelo processo de

esmagamento da cana, efetuada nos ternos da moenda. Para que o processo seja

economicamente viável, utilizam-se de 3 a 7 ternos trabalhando em série, formando, assim, o

conjunto de moendas ou tandem.

Um objetivo secundário da moagem, porém importantíssimo, é a produção de um bagaço final

em condições de propiciar uma queima rápida nas caldeiras.

Somente pela pressão é impossível expelir mais do que 90% do caldo contido nas fibras. A

cana tem aproximadamente sete partes de caldo para cada parte de fibra; já no primeiro

bagaço essa proporção cai para duas a duas vezes e meia e fica fácil de perceber que, se não

utilizarmos algum artifício, logo as moendas posteriores não terão condições de deslocar caldo

algum, mesmo que se aumente a pressão na camada de bagaço. O artifício utilizado é a

embebição. O artifício de adicionar água ao bagaço tem como finalidade diluir o caldo

remanescente, aumentando a extração de sacarose. Pela repetição deste processo é possível

recuperar substancialmente todo o caldo contido na cana e, por conseqüência, o açúcar

presente. A embebição pode ser: simples, composta e com recirculação. A eficiência aumenta

da primeira para a última, porém a mais utilizada é a composta, já que a terceira pode causar

sérios problemas de alimentação nas moendas. O processo mais generalizado é a embebição

composta, que consiste em adicionar água entre os dois últimos ternos e fazer retornar o caldo

extraído deste último para o anterior e assim sucessivamente até o segundo terno.

Para avaliar a eficiência das moendas, deve-se relacionar o peso de açúcares que alimenta o

equipamento com o peso contido no caldo extraído. A escala ou curva de “brix” dos caldos dos

ternos sucessivos é um meio de se controlar o desempenho da moenda, assim como a “pol” do

bagaço final, a quantidade de água de embebição etc.

É também de vital importância a assepsia da moenda para impedir o desenvolvimento de

microrganismos que consomem os açúcares do caldo, tendo como principal inconveniente à

formação de dextrana, comumente conhecida por “canjica”. Deve-se, portanto, lavar sempre

que possível as moendas e peneiras com água quente e utilizar microbicidas, capazes de

proporcionar um controle mais eficaz das condições de sanitização.

Normalmente os caldos provenientes dos dois primeiros ternos são misturados e constituem o

denominado caldo misto. Com este sistema, consegue-se extração de 92% a 96% e umidade

final do bagaço de aproximadamente 50%.


Durante a passagem da cana pelas moendas ocorre uma queda de fragmentos de cana ou

bagaço, denominados bagacilho. O bagacilho que deixa as moendas junto com o caldo misto

deve ser peneirado e retornar ao sistema de moagem, enquanto o caldo misto, já livre deste, é

enviado para o setor de fabricação.

Outro processo de extração da sacarose da cana é a difusão, processo ainda pouco utilizado

no Brasil, cuja tecnologia aproveita parte das etapas do processo de moagem. A diferença

básica entre os dois processos reside na maneira de separar o caldo da fibra. Nesta

separação, o difusor realiza duas operações:

• Difusão: separação por osmose, relativa apenas às células não-rompidas da cana,

aproximadamente 3%;

• Lixiviação: arraste sucessivo pela água da sacarose e das impurezas contidas nas

células abertas.

A remoção de água ou desaguamento do bagaço após a etapa de difusão é realizada através

de rolos, como no processo de moagem.

PURIFICAÇÃO/CLARIFICAÇÃOA purificação e a clarificação são estágios do processo que objetivam separar do caldo a maior

quantidade possível das impurezas em solução e em suspensão no mesmo.

O caldo de cana é uma suspensão coloidal cuja cor varia de verde-escuro a marrom. Essa

coloração resulta da presença de substâncias como clorofila, xantofilas, carotenos etc. A

opacidade é causada por colóides, proteínas, pentosanas e compostos inorgânicos do tipo

fosfatos, óxidos de cálcio, ferro e magnésio. Encontramos ainda, no caldo, gomas, albuminas e

partículas insolúveis, como terra e bagacilho.

Os objetivos da clarificação são: elevação do pH do caldo a um nível onde as perdas de

sacarose sejam mínimas, precipitação e coagulação dos colóides, rápida velocidade de

assentamento, máximo volume de borras, produção de borras densas e obtenção de um caldo

o mais claro possível.

Esses objetivos podem não ser atingidos se não houver uma perfeita interação entre a

qualidade do caldo e a qualidade e quantidade dos agentes clarificadores, o pH, a temperatura

e o tempo de retenção desse material nos decantadores.Tratamento primário do caldo

O caldo de cana obtido no processo de extração apresenta uma quantidade e qualidade

variável de impurezas, que podem ser solúveis ou insolúveis. O tratamento primário objetiva a

máxima eliminação das impurezas insolúveis (areia, argila, bagacilho, etc.), cujos teores variam

de 0,1% a 1%. A eliminação deste material beneficia o processo e aumenta a eficiência e a

vida útil dos equipamentos instalados, contribuindo também para a obtenção de produtos finais

de melhor qualidade. Pesagem do caldo

Após o tratamento primário, a massa de caldo a ser enviada ao processo é quantificada através

de medidores de vazão ou balanças de caldo, permitindo um melhor controle químico do

processo.


Tratamento físico-químico do caldo

Apesar do tratamento preliminar citado, o caldo de cana contém, ainda, impurezas menores,

que podem ser solúveis, coloidais ou insolúveis.

Assim, o tratamento químico visa principalmente à coagulação, à floculação e à precipitação

destas impurezas, que são eliminadas por sedimentação. É necessário, ainda, fazer a correção

do pH para evitar inversão e decomposição da sacarose.

O caldo tratado pode ser enviado à fabricação de açúcar ou de álcool. No segundo caso, a

etapa de sulfitação, não é obrigatória.

Calagem - Trata-se do processo de adição do leite de cal (Ca(OH)2) ao caldo, elevando seu pH

a valores da ordem de 6,8 a 7,2. A calagem é realizada em tanques, em processo contínuo ou

descontínuo, objetivando o controle do pH final.

O leite de cal também é produzido na própria usina através da "queima" da cal virgem (CaO)

em tanques apropriados (piscinas de cal) ou hidratadores de cal segundo a reação: CaO + H2O

Ca(OH)2 + calor

O Ca(OH)2 produzido apresenta uma concentração de 3º - 6º "Beaume" antes de ser

adicionado ao caldo.

Esta neutralização tem por objetivo a eliminação de corantes do caldo, a neutralização de

ácidos orgânicos e a formação de sulfito e fosfato de cálcio, produtos que, ao sedimentarem,

arrastam consigo impurezas presentes no líquido. O consumo da cal (CaO) varia de 500 a

1.000g/ton cana, segundo o rigor do tratamento exigido.

O ajuste de pH a um nível ótimo com o alcalinizante mais barato, a cal, assegura uma remoção

satisfatória dos compostos indesejáveis no caldo e fornece uma condição adequada para a

recuperação do açúcar. O óxido de magnésio comporta-se de modo similar e é usado quando

se deseja reduzir incrustações nos evaporadores.

O pH ideal do caldo (6,8 a 7,2) é aquele que produza um pH do xarope de 6,5. Esse parâmetro

facilitará as etapas seguintes de cristalização e cozimento, fornecendo massas cozidas fáceis

de cozinhar, mínimo de desenvolvimento de compostos e cor indesejáveis, pequena

decomposição dos açúcares redutores e perda mínima de sacarose por inversão. Em níveis de

pH mais altos ocorre grande desenvolvimento de viscosidade, de cor e perdas substanciais de

açúcares redutores, particularmente a frutose. Em níveis de pH mais baixos, a inversão de

sacarose aumenta com rapidez.

O caldo misto deverá ser elevado a um pH de 7,5 para se obter um xarope de 6,5, devido à

queda que ocorre nos aquecedores de caldo, clarificadores e evaporadores. Este aumento de

acidez é causado pela reação relativamente baixa com a cal e, particularmente com o óxido de

magnésio a frio, pela formação de ácidos orgânicos e pela perda de amônia da decomposição

de aminoácidos.

O pH exato da calagem ou caleação do caldo varia com a composição do mesmo, de modo

que ajustes freqüentes no ponto de controle são essenciais. Usualmente, com cana de boa

qualidade, também ocorre boa clarificação com este controle, ou seja, há boa floculação da

matéria em suspensão, decantação rápida e fluxo de caldo limpo.


Aquecimento - O aquecimento do caldo é realizado em equipamentos denominados trocadores

de calor, constituídos por um feixe tubular, no qual passa o caldo, localizado no interior de um

cilindro por onde circula vapor de água saturado.

O caldo é aquecido a aproximadamente 105ºC, com a finalidade de acelerar e facilitar a

coagulação e floculação de colóides e não-açúcares protéicos, emulsificar graxas e ceras, ou

seja, acelerar o processo químico, aumentando a eficiência da decantação, além de possibilitar

a degasagem do caldo.

O aquecimento também elimina microrganismos pela esterilização e completa as reações

químicas das impurezas com o agente alcalinizante, aumentando os flocos insolúveis e

removendo os gases. Uma eliminação eficiente dos gases é obtida por “flasheamento” do caldo

na entrada do decantador. A temperatura do caldo deve ser elevada acima do ponto de

ebulição, à pressão atmosférica, o que, ao nível do mar significa um mínimo de 103oC. Se o

flasheamento não ocorre, as bolhas de gás que estão aderidas aos flocos reduzem a

velocidade de decantação.

Sedimentação - É a etapa de purificação do caldo, pela remoção das impurezas floculadas nos

tratamentos anteriores. Este processo é realizado de forma contínua em um equipamento

denominado clarificador ou decantador, que possui vários compartimentos (bandejas), com a

finalidade de aumentar a superfície de decantação.

Com cana de má qualidade ou deteriorada, porém, muitas vezes torna-se impossível obter um

caldo claro e uma decantação rápida.

Um caldo de aparência leitosa constitui um indício de cana azeda (velha). Isto é causado por

dextranas que, pela ação protetora dos colóides, impedem uma boa floculação. Em tais casos,

uma calagem mais alta pode mostrar-se útil, mesmo que os efeitos na cristalização do açúcar

sejam menos favoráveis, de modo que se devem escolher muitos casos, porém, há pouca

coisa a fazer para melhorar a situação.

A clarificação de caldos deficientes em fosfato natural é muitas vezes auxiliada pela adição de

fosfatos. Em geral, caldos contendo menos que 0,03% de fosfato são considerados deficientes.

A adição de fosfatos até este nível assegura maior formação de flocos de fosfato de cálcio e,

normalmente, melhor claridade.

Contudo, devem ser tomadas precauções, devido ao aumento do volume de lodo e,

usualmente, à velocidade mais baixa de decantação. Caldos com excesso de fosfato natural

(cerca de 0,09%) possuem baixa velocidade de decantação e produzem grande volume de

lodo. A clarificação neste caso é, às vezes, auxiliada pela redução do pH da calagem. A melhor

fonte de fosfato é o ácido fosfórico, um líquido caro e que apresenta problemas de manuseio. A

prática normal consiste em usar a forma mais barata e disponível, o fosfato de amônio, usado

como fertilizante.

O caldo decantado é retirado da parte superior de cada compartimento do clarificador ou

decantador e enviado ao setor de evaporação para concentração. As impurezas sedimentadas

constituem o lodo que normalmente é retirado do decantador pelo fundo e enviado ao setor de

filtração para recuperação do açúcar nele contido. Esse material sedimentado no decantador


(lodo), que contém de 5 a 10% de sólidos insolúveis, é enviado para o filtro rotativo a vácuo

para remoção da maior parte do material insolúvel e para recuperar o caldo contido nele. Este

caldo, juntamente com as lavagens, retorna ao caldo misto que está entrando e a torta é

rejeitada (enviada à lavoura).

O tempo de residência do caldo no decantador, dependendo do tipo de equipamento

empregado, varia de 15 minutos a 4 horas, e a quantidade de lodo retirada representa de 15%

a 20% do peso do caldo que entra no decantador.

FILTRAÇÃOAntes de ser enviado aos filtros rotativos, o lodo retirado do decantador recebe a adição de,

aproximadamente, 3 a 5 kg de bagacilho/ton cana, que irá agir como auxiliar de filtração.

Esta filtração objetiva recuperar o açúcar contido no lodo, fazendo com que este retorne ao

processo na forma de caldo filtrado. O material retido no filtro recebe o nome de torta e é

enviado à lavoura para ser utilizado como adubo. É importantíssimo controlar a perda de

açúcar na torta, pois seu valor não deveria ser superior a 1%.

SULFITAÇÃOEsta operação tem como objetivo principal a obtenção do açúcar branco para consumo direto

produzido na própria usina. Se o objetivo é a produção do açúcar mascavo, o caldo

clarificado segue direto para os evaporadores. Esta operação é um diferencial de processo

industrial do açúcar.

A sulfitação tem como objetivos principais:

• Inibir reações que causam formação de cor;

• A coagulação de colóides solúveis;

• A formação de precipitado CaSO3 (sulfito de cálcio);

• Diminuir a viscosidade do caldo e, conseqüentemente, do xarope, massas cozidas e méis,

facilitando as operações de evaporação e cozimento.

A sulfitação é feita usando-se anidrido sulfuroso pelo borbulhamento no tanque que contém o

caldo clarificado ou através da passagem do fluxo caldo-gás em contracorrente numa torre de

sulfitação. Nesta torre ocorre à absorção do SO2 (anidrido sulfuroso), pelo caldo, baixando o

seu pH original a 4,0-4,5. A torre de sulfitação é usualmente uma coluna de absorção que

possui, em seu interior, pratos perfurados. O caldo é bombeado na parte superior da torre e

desce por gravidade através dos pratos em contracorrente com o SO2 gasoso, aspirado por um

exaustor ou ejetor instalado no topo da coluna. Devido à grande solubilidade do SO 2 na água,

pode se obter uma absorção de até 99,5% com este equipamento.

O anidrido sulfuroso é obtido através da queima de enxofre de alta pureza (mínimo de 95% de

teor, umidade máxima 1%, cinzas 0,1% máximo, substâncias betuminosas 1% máximo, arsênio

0,05% máximo). O SO2 gasoso é produzido na usina através da queima do enxofre na

presença de ar, em fornos especiais, segundo a reação: S + O2 SO2.


O processo de sulfitação baseia-se na formação de sulfito de cálcio, que é um sal pouco

solúvel e, posteriormente, será removido do fluxo de fabricação. Todavia, parte da cal usada

combina-se com os ácidos orgânicos, resultando na formação de outros sais.

O anidrido sulfuroso tem algumas ações tais como:

- purificante (favorece a formação dos flocos volumosos);

- descorante (devido a sua propriedade redutora);

- neutralizante (devido à formação de ácido, neutraliza o excesso de cal);

- fluidificante (reduz a viscosidade pela precipitação dos colóides do caldo);

- preservativa (poderoso agente antisséptico contra os microrganismos);

- precipitativa (reação entre o anidrido sulfuroso e a cal, formando um sal insolúvel);

- inversiva (pode provocar a inversão da sacarose).

O consumo médio de enxofre pode ser estimado em 250 a 500 g/ton cana.

EVAPORAÇÃOO caldo clarificado obtido nos decantadores ou o sulfitado é submetido a um processo de

concentração através da eliminação da água presente. A seção de evaporação realiza a

primeira etapa no processo de recuperação do açúcar do caldo através da sua concentração. A

prática usual é concentrar o caldo clarificado ou sulfitado até consistência de 52 a 65o Brix, o

que requer a remoção de aproximadamente 75% de água.

A primeira etapa da concentração é realizada no equipamento chamado evaporador, que opera

de forma contínua. O evaporador é formado por caixas, normalmente em número de quatro ou

cinco, ligadas em série, de maneira que o caldo sofra uma concentração progressiva da

primeira à última. Para isto, é necessário injetar vapor somente na primeira caixa, pois a própria

água evaporada irá aquecer o caldo nas caixas seguintes. Este procedimento, obtido devido à

diferença de pressão existente entre os corpos, é mantido por um sistema gerador de vácuo

ligado à última caixa. O caldo apresenta inicialmente, uma concentração de 14 - 16º Brix

chegando, no final, a 55º - 70º Brix, quando recebe a denominação de xarope.

A necessidade de economia de vapor obriga o uso de princípio de múltiplo efeito. Uma

instalação adequada utiliza o quádruplo ou quíntuplo efeito, com capacidade suficiente para

evaporar a água e, além disso, estar apta a fornecer vapor vegetal para aquecimento do caldo

e operação dos tachos de cozimento. A seção de evaporação também fornece a água

condensada para alimentar as caldeiras.

Na evaporação em múltiplo efeito, o vapor da ebulição do caldo de um corpo é usado como

fonte de calor para o corpo seguinte. Isto pode ser realizado pela redução da pressão no

segundo corpo, de modo a reduzir o ponto de ebulição.

Na operação de evaporação, o suprimento de vapor de escape a primeira caixa é controlado de

modo a produzir a evaporação total requerida para manter o xarope numa faixa de 65 a 70 o

Brix. Uma alimentação uniforme de caldo é essencial para um bom desempenho da

evaporação.


COZIMENTO/CRISTALIZAÇÃOSão utilizados equipamentos denominados cozedores ou tachos, semelhantes às caixas dos

evaporadores, que trabalham individualmente sob vácuo e de forma descontínua. Os tachos

são vasos que funcionam com simples efeito e com vácuo maior, superior mesmo ao do último

vaso evaporador.

Após deixar os evaporadores, o xarope é enviado à outra etapa de concentração quando

ocorrerá a formação dos cristais de açúcar, em virtude da precipitação da sacarose dissolvida

na água. Há dois processos envolvidos: o cozimento e a cristalização por resfriamento.

O xarope proveniente dos evaporadores chega nesses tanques ou tachos de cozimento onde

será concentrado. Coloca-se no tacho certa quantidade de xarope, que é concentrado até

supersaturação e aparecimento dos cristais de sacarose. A evaporação da água dá origem a

uma mistura de cristais envolvidos em mel (solução açucarada) que recebe o nome de massa cozida. Os cristais vão crescendo e o volume total aumentando. No final, tem-se uma massa

muito densa, que contém os cristais de sacarose. A concentração desta massa cozida é de

aproximadamente 93º - 95º Brix, e sua temperatura, ao ser descarregada, é de 65º - 75°C.

Dependendo das conveniências pode-se trabalhar com os sistemas de uma, duas ou três

massas cozidas.

A massa cozida é descarregada dos cozedores nos chamados cristalizadores - tanques em

forma de U, dotados de agitadores - onde irá ocorrer o resfriamento lento, geralmente com

auxílio de água ou ar. Esta operação visa recuperar parte da sacarose que ainda se achava

dissolvida no mel, pois pelo resfriamento haverá deposição da sacarose nos cristais existentes,

aumentando, inclusive, o tamanho dos mesmos.

As massas cozidas de 1a são descarregadas nos cristalizadores já suficientemente

cristalizadas, pelo que permanecem pouco nesses aparelhos. Algum tempo depois da

descarga, vão dos cristalizadores para pequenos tanques, de onde um elevador especial as

levam para os “malaxadores”, tanques semelhantes aos cristalizadores, colocados em cima

das turbinas.

As massas cozidas de 2a e 3a, não tão puras, precisam ficar nos cristalizadores de um a oito ou

dez dias, para que nelas se complete a cristalização. Ficam em constante movimento, para que

o açúcar dissolvido no mel se ponha em contato com as bases de cristalização, ao mesmo

tempo em que se processa o resfriamento.

TURBINAGEM OU CENTRIFUGAÇÃODos cristalizadores, a massa cozida resfriada segue para o setor de centrifugação e é

descarregada nas centrífugas. A turbinagem processa-se em centrífugas onde ocorre a

separação do açúcar cristalizado dos méis intermediários ou do mel final.

As turbinas ou centrífugas são constituídas por um cesto perfurado, cilíndrico revestido

internamente por telas metálicas capazes de reter os cristais de açúcar, fixado a um eixo e

acionado por um motor que o gira a alta velocidade. A ação da força centrífuga faz com que o

mel atravesse as perfurações da tela do cesto, ficando retidos, em seu interior, somente os


cristais de sacarose. O processo se completa pela lavagem do açúcar com água e vapor, ainda

no interior do cesto. A lavagem dos cristais de açúcar é feita para eliminar o mel residual e

tornar o açúcar mais claro (produção do açúcar branco de alta polarização).

O mel removido é coletado em um tanque e retorna aos cozedores para recuperação do açúcar

dissolvido ainda presente, até que se atinja um maior esgotamento do mesmo. A partir deste

ponto, o mel passa a ser denominado mel final ou melaço e é enviado para a fabricação de

álcool ou utilizado para ração de gado.

O açúcar descarregado das centrífugas apresenta alto teor de umidade (0,5% a 2%), bem

como temperatura elevada (65-95°C), devido à lavagem com vapor.

SECAGEM, EMBALAGEM E ARMAZENAGEMO açúcar turbinado contém 0,5 a 2 % de umidade e pode ser seco artificialmente para que

possa ser estocado ou ensacado para comercialização ou refinação.

O resfriamento e a secagem do açúcar são realizados em um secador, um tambor metálico

através do qual passa, em contracorrente, um fluxo de ar succionado por um exaustor. Ao

deixar o secador, com uma temperatura entre 35º e 40°C e umidades na faixa de 0,03% a

0,04%, o açúcar está pronto para ser enviado ao ensaque. O ar que passa pelo secador arrasta

consigo uma pequena quantidade de pó de açúcar, sendo, portanto necessária à lavagem

deste ar para recuperação do açúcar arrastado, retornando-o posteriormente ao processo.

Do secador, o açúcar é recolhido a uma moega com fundo afunilado, que o despeja de forma

descontínua, diretamente no saco localizado em cima de uma balança, realizando, portanto, a

operação de ensaque e pesagem.

Máquinas industriais de costura realizam o fechamento do saco, que está pronto para a

armazenagem. O açúcar é armazenado em sacos de 50 kg e em locais previamente

determinados, facilitando o controle de qualidade.

Quando a usina refina o açúcar, após a secagem ele é armazenado a granel, em silos, sobre

estrados de madeira. Normalmente, porém, é acondicionado em sacos, ao mesmo tempo em

que é pesado. As balanças podem ser comuns, mas as automáticas e semi-automáticas são

mais práticas; do mesmo modo que as máquinas de coser, para fechar os sacos, são

preferíveis ao fechamento manual, por meio de costura.

O armazém deve ser impermeável à água, sendo o piso, preferencialmente, asfaltado. As

paredes devem ser impermeabilizadas, pelo menos até o nível do solo. Não deve ter janelas, e

pode contar com poucas portas. A ventilação deve ser mínima, principalmente em lugares onde

a umidade relativa é alta. As pilhas devem ser feitas sobre estrados de madeira, em baixo dos

quais se põe cal virgem.


FERMENTAÇÃO ALCOÓLICANo Brasil, além do açúcar e do melaço, que é um co-produto da produção do açúcar, o caldo

da cana é utilizado também na produção de álcool.

O álcool é obtido após a fermentação do caldo ou de uma mistura de melaço e caldo, portanto

através de um processo bioquímico. Todavia, antes de ser enviado ao processo fermentativo,

este caldo deve receber um tratamento de purificação, já descrito anteriormente e de forma

simplificada tem-se:Tratamento do caldo para a destilaria

Após passar pelo tratamento primário de peneiramento, o caldo é submetido a um tratamento

mais completo que implica na adição de cal, aquecimento e posterior decantação, tratamento

semelhante àquele utilizado na fabricação de açúcar.

Em geral, o resfriamento do caldo é realizado em duas etapas:

Fazendo-se passar o caldo quente (esterilizado) por um trocador de calor (regenerativo) em

contracorrente com o caldo misto frio, onde o caldo misto é aquecido e o caldo para destilaria é

resfriado (=60°C).

Resfriamento final até aproximadamente 30°C, normalmente realizado em trocadores de placas

utilizando água em contracorrente, como fluido de resfriamento.

Livre de impurezas (areia, bagacilhos etc.) e devidamente esterilizado, o caldo está pronto para

ser encaminhado para fermentação.Preparo do mosto

O mosto nada mais é que uma solução de açúcar cuja concentração foi ajustada de forma a

facilitar a sua fermentação.

Basicamente é constituído de uma mistura de méis e caldo, com uma concentração de sólidos

de aproximadamente 19-22° Brix. Caso haja necessidade, usa-se água para o ajuste do Brix.Preparo e condicionamento do fermento

O processo de fermentação mais comumente utilizado nas destilarias do Brasil é o de Melle-

Boinot, cuja característica principal é a recuperação da levedura através da centrifugação do

vinho.

Esta levedura recuperada, antes de retornar ao processo fermentativo, recebe um tratamento

severo, que consiste em diluição com água e adição de ácido sulfúrico até, normalmente, pH =

2,5, ou mais baixo (pH = 2) no caso de haver infecção bacteriana.

Esta suspensão de fermento diluído e acidificado, conhecido na prática com o nome pé-de-

cuba, permanece em agitação de uma hora a três horas, antes de retornar à dorna de

fermentação.Fermentação propriamente dita

É nesta fase que os açúcares são transformados em álcool. As reações ocorrem em tanques

denominados dornas de fermentação, onde se misturam o mosto e o pé-de-cuba na proporção

de 2:1, respectivamente.

Os açúcares (sacarose) são transformados em álcool, segundo a reação simplificada de Gay

Lussac:


C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6

C6H12O6 2CH3CH2OH + 2CO2 + 23,5 kcal

Durante a reação, ocorre intensa liberação de gás carbônico, a solução aquece-se e ocorre a

formação de alguns produtos secundários como: álcoois superiores, glicerol, aldeídos etc.

O tempo de fermentação varia de 4 a 10 horas. Ao final deste período praticamente todo o

açúcar já foi consumido, com a conseqüente redução da liberação de gases.

Ao terminar a fermentação, o teor médio de álcool nestas dornas é de 7% a 10% e a mistura

recebe o nome de mosto fermentado. Devido à grande quantidade de calor liberado durante o

processo de fermentação e à necessidade da temperatura ser mantida baixa (32°C) é

necessário realizar o resfriamento do mosto, circulando água em serpentinas internas às

dornas ou em trocadores de calor, por onde o mosto é bombeado continuamente com água em

contracorrente.

Atualmente, este processo de fermentação é realizado de forma descontínua ou contínua, em

dornas abertas ou fechadas. Nestas últimas, procede-se a lavagem dos gases de saída em

uma torre de recheio para recuperação do álcool evaporado, por absorção deste em água, que

é retornada ao processo.Centrifugação do mosto fermentado

Após a fermentação, o mosto fermentado é enviado às centrífugas para a recuperação do

fermento. O concentrado do fermento recuperado, denominado leite de levedura, retorna às

cubas para o tratamento. A fase leve da centrifugação, ou vinho "delevedurado" é enviada para

as colunas de destilação.

DESTILAÇÃOO vinho proveniente da fermentação possui, em sua composição, 7º a 10°GL (% em volume)

de álcool, além de outros componentes de natureza líquida, sólida e gasosa. Dentro dos

líquidos, além do álcool, encontram-se a água com teores de 89% a 93%, glicerol, álcoois

homólogos superiores, furfural, aldeído acético, ácidos succínico e acético etc., em quantidades

bem menores. Já os sólidos são representados por bagacilhos, leveduras e bactérias, açúcares

não-fermentescíveis, sais minerais, matérias albuminóides e outros, e os gasosos,

principalmente pelo CO2 e SO2.

O álcool presente neste vinho é recuperado por destilação, processo este que se utiliza dos

diferentes pontos de ebulição das diversas substâncias voláteis presentes, separando-as. A

operação é realizada com auxílio de sete colunas distribuídas em quatro troncos: Destilação

propriamente dita, Retificação, Desidratação e Recuperação do desidratante.Destilação propriamente dita

A destilação é processada em três colunas superpostas: A, A1 e D. Nestas, o etanol é

separado do vinho (inicialmente com 7º a 10°GL) e sai com a flegma (vapores com 40º a

50°GL). O tronco de destilação elimina ainda impurezas (ésteres e aldeídos).


O vinho é alimentado no topo da coluna A1, descendo pelas bandejas e sofrendo a epuração,

sendo a flegma retirada no fundo desta (bandeja A16) e enviada à coluna B. Os voláteis,

principalmente ésteres e aldeídos, são concentrados na coluna D e retirados no seu topo,

sendo condensados em dois condensadores, onde uma fração deste líquido (90% a 95%)

retorna ao topo da coluna D e a outra é retirada como álcool de 2ª, com graduação de

aproximadamente 92°GL, ou retornado à dorna volante.

Uma coluna tem por finalidade esgotar a maior quantidade possível de álcool do seu produto

de fundo, que é denominado vinhaça. A vinhaça, retirada em uma proporção aproximada de

12-13 litros para cada litro de álcool produzido, e é constituída principalmente de água, sais

sólidos em suspensão e solúveis e é utilizada na lavoura como fertilizante, sendo seu calor

parcialmente recuperado pelo vinho em um trocador de calor. A sua graduação alcoólica não

deve ser superior a 0,03°GL. Retificação

O aquecimento da segunda coluna (coluna B) é realizado pela injeção de vapor (escape ou

vegetal) no fundo dessa coluna, ou indiretamente através do trocador-evaporador. A finalidade

da coluna B é concentrar a flegma a uma graduação de aproximadamente 96ºGL e proceder a

sua purificação com a retirada das impurezas que a acompanham, como álcoois homólogos

superiores, aldeídos, ésteres, aminas, ácidos e bases. O flegma é alimentado nessa coluna,

onde é concentrado e purificado, sendo retirado, sob a forma de álcool hidratado, duas

bandejas abaixo do topo da coluna.

Os voláteis retirados no topo da segunda coluna passam por uma sequência de condensadores

onde parte do calor é recuperado pelo vinho, uma fração do condensado é reciclada e outra

retirada como álcool de 2ª. Do fundo da coluna B é retirada uma solução aquosa chamada

flegmaça, que foi esgotada e que pode ser reciclada no processo ou eliminada. Os álcoois

homólogos superiores, denominados óleos fúsel e alto, são retirados de bandejas próximas à

entrada do flegma.

O óleo alto retorna à dorna volante e o óleo fúsel é resfriado, lavado, decantado e armazenado

para posterior comercialização. O aquecimento da coluna é realizado pela injeção de vapor,

como na epuração.

DESIDRATAÇÃOO álcool hidratado, produto final dos processos de epuração (destilação) e retificação é uma

mistura binária álcool-água que atinge um teor da ordem de 96°GL. Isto ocorre devido à

formação de uma mistura azeotrópica, fenômeno físico no qual os componentes não são

separados pelo processo de destilação.

Este álcool hidratado pode ser comercializado desta forma ou passar por um dos três

processos de desidratação descritos a seguir.Destilação azeotrópica, utilizando Ciclohexano

Este processo utiliza uma coluna de desidratação, sendo o ciclohexano alimentado no topo da

coluna e o álcool a ser desidratado alimentado a um terço abaixo do topo da coluna. Neste


processo, o ciclohexano tem a característica de formar com o álcool e a água uma mistura

ternária (azeótropo) com um ponto de ebulição de 63ºC.

Este menor ponto de ebulição da mistura em relação ao do álcool (78ºC), faz com que a água

seja retirada no topo da coluna. Por condensação, esta mistura azeotrópica irá se separar em

duas fases, sendo a fase inferior, mais rica em água, enviada para outra coluna onde ocorre a

recuperação do ciclohexano, que retorna ao processo de desidratação. O álcool anidro obtido,

com um teor alcoólico em torno de 99,3% p/p, é retirado na parte inferior da coluna de

desidratação, de onde é condensado e encaminhado para armazenamento.Destilação extrativa, utilizando Monoetilenoglicol

Similarmente ao processo anterior, utiliza-se uma coluna de desidratação, onde o

monoetilenoglicol (MEG) é alimentado no topo desta coluna e o álcool a ser desidratado

também a um terço abaixo do topo da coluna. Inversamente ao processo do ciclohexano, o

MEG absorve e arrasta a água para o fundo da coluna e os vapores de álcool anidro saem pelo

topo da coluna, de onde o álcool é condensado e enviado para armazenamento nos tanques. A

mistura contendo água, MEG e uma pequena quantidade de álcool, é enviada para uma coluna

de recuperação do MEG, o qual retorna ao processo de desidratação. Como o MEG concentra

as impurezas retiradas do álcool e se torna mais corrosivo, é necessária a sua purificação pela

passagem através de uma coluna de resinas de troca iônica, que retém os sais e reduz a

acidez.Desidratação por adsorção, utilizando Peneira Molecular

O álcool a ser desidratado é inicialmente vaporizado e superaquecido antes de ser enviado

para as colunas de desidratação, que contém em seu interior um material constituído

basicamente por hidrosilicato de alumínio contendo micro-poros, denominado zeolita, mais

popularmente conhecido como peneira molecular. Esta rede de micro-poros absorve a água e

deixa passar os vapores de álcool que são posteriormente condensados na forma de álcool

anidro. Periodicamente é realizada a regeneração da zeolita pela passagem sob vácuo de

vapores alcoólicos que são posteriormente destilados para recuperação do álcool neles

contido.

ARMAZENAMENTO DO ÁLCOOLOs álcoois produzidos, hidratado e anidro, são quantificados através de medidores de vazão ou

tanques calibrados e enviados para armazenagem em tanques de grande volume, situados em

parques de tanques, onde aguardam sua comercialização e posterior remoção por caminhões.

GERAÇÃO DE ENERGIAApós a extração do caldo, obtém-se o material denominado bagaço, constituído de fibra (46%),

água (50%) e sólidos dissolvidos (4%). A quantidade de bagaço obtida varia de 240 kg a 280

kg de bagaço por tonelada de cana e o açúcar nele contido representa uma das perdas do

processo.


O bagaço alimentará as caldeiras onde é queimado e a energia liberada transforma água em

vapor. O vapor gerado nesses equipamentos, com pressão média de 18-21kgf/cm² (Caldeiras

modernas já operam com pressões entre 40 e 100 kgf/cm²), é utilizado no acionamento das

turbinas a vapor onde ocorrerá a transformação da energia térmica em energia mecânica.

Estas turbinas são responsáveis pelo acionamento dos picadores, desfibradores, moendas etc.,

bem como pelo acionamento dos geradores para a produção da energia elétrica necessária

nos vários setores da indústria.

O vapor liberado por estas turbinas é de baixa pressão (1,3 - 1,7 kgf/cm²) denominado vapor de

escape, que é reaproveitado como a energia básica necessária no processo de fabricação de

açúcar e de álcool.

CONTROLE DE QUALIDADE DO AÇÚCAR E DO ÁLCOOLEntende-se como controle químico o conjunto de determinações analíticas ou não, que

possibilitem avaliar o comportamento operacional da usina. Esta avaliação compreende a

análise de amostras dos produtos durante o processamento industrial e sua interpretação

através de cálculos adequados.

O controle químico na usina visa às seguintes finalidades:

- orientar as operações no sentido de obter os melhores resultados práticos possíveis:

- fornecer dados que indiquem a extensão das perdas e com isto auxiliar a detectá-las;

- acumular dados que possibilitem a comparação com outros períodos (dia, semana, mês ou

ano), outras usinas ou outras regiões; buscando sempre melhores resultados.

CONTROLE DE QUALIDADE DO AÇÚCAR Pode-se enquadrar o controle químico em duas categorias: amostragem e métodos analíticos.

AMOSTRAGEM É necessário frisar que resultados analíticos altamente precisos podem não ter qualquer

significância se a amostra coletada não representar fielmente o produto de onde proveio. A

coleta de amostras tem, portanto, a mesma importância que o trabalho analítico desenvolvido

nos laboratórios para evitar que resultados falsos ou desviados sejam obtidos. A importância do

laboratório cresce a medida que as informações coletadas sejam de real valor para a operação

da usina. Números irreais e determinados com freqüência irregular podem confundir a

interpretação do andamento do processo, comprometendo assim a finalidade dos laboratórios.

CanaDiariamente são coletadas amostras de cana para serem analisadas, que tem como objetivo

estabelecer parâmetros à Indústria de Açúcar. Estas análises são realizadas no laboratório de

pagamento de cana pelo teor de sacarose e nos mostra a possibilidade de efetuar o corte

sempre que possível, isto é, quando a mesma estiver com a sua riqueza de sacarose máxima,

o resultado evidentemente será um maior rendimento industrial. Assim sendo, para o controle

químico da usina é feita a amostragem da cana somente para a determinação da fibra. Para a


determinação da Pol usa-se compor a cana através de amostragem por sonda, que são

utilizados para o pagamento pelo teor de sacarose, com razoável precisão.

BagaçoA coleta de amostras deve ser feita em toda a extensão e profundidade do colchão de bagaço,

não necessariamente em uma única operação. A amostragem contínua apresenta uma série de

dificuldades. Por isso, a coleta manual é preferida.

CaldosA amostragem dos caldos para as análises de Brix e Pol não apresenta dificuldade. Os caldos

primário e do último terno são facilmente amostrados. O caldo misto é o mais importante dos

caldos sob o ponto de vista do controle químico, uma vez que é utilizado para a determinação

do balanço de Pol. O caldo clarificado sob o ponto de vista do controle químico não é tão

importante para a usina, quanto o caldo misto. Assim sendo, as amostras podem ser coletadas

em intervalos maiores que para o caldo misto.

Torta do filtroAmostras de torta são difíceis de serem compostas uma vez que se deterioram rapidamente.

Assim sendo, recomenda-se retirar amostras instantâneas coletadas em toda a extensão do

filtro e analisar imediatamente. Cada filtro deverá ser amostrado individualmente para a

verificação das condições de operação de cada unidade.

XaropeComo o caldo clarificado ou sulfitado, o xarope não tem grande importância para o controle

químico, a não ser quanto ao Brix que deverá ser verificado a cada instante na seção de

evaporação.

Massas cozidasAmostras de massa cozida são retiradas normalmente ao serem descarregadas para os

cristalizadores, não no início da descarga, mas logo que um fluxo uniforme seja estabelecido.

Análises de cada massa cozida produzida é normalmente recomendada.

MéisAs análises de amostras dos méis intermediários tem por objetivo verificar o esgotamento

ocorrido nas massas e fornecer informações para a operação dos cozimentos subseqüentes.

Desta forma, para simplificar o trabalho de coleta de amostras, as mesmas devem ser retiradas

após a diluição dos méis, quando a usina tiver uma seção de diluição adequada.

Mel finalSendo um dos componentes do balanço de Pol, o mel fina deve ser amostrado o melhor

possível.

MagmaAmostras intermitentes coletadas são suficientes para o controle de sua qualidade processual.

AçúcarQuando a usina fabrica açúcar cristal, controle frequente deve ser exercido no próprio armazém

de ensaque, para verificação da cor visual; quando a usina fabrica açúcar demerara, as

amostras compostas devem ser coletadas para a verificação da pol e do fator de segurança.


MÉTODOS ANALÍTICOSPodem-se resumir estes métodos nos seguintes casos:

CanaSão realizadas as seguintes análises: umidade, fibra, pol e índice de preparo (corresponde ao

teste para avaliação das células abertas ou percentagem de pol extraída por agitador, em relação à

extração absoluta, por desintegrador de análise de cana - digestão a frio).

CaldosSão realizadas as seguintes análises: Brix areométrico, Brix refratométrico, Pol, cinzas

condutimétricas, fosfatos, pH e açúcares redutores.

BagaçoAnálises realizadas: umidade, pol e fibra.

TortaAnálises realizadas: umidade e pol.

XaropeAnálises realizadas: Brix areométrico, pol, pH e pureza.

Massas, méis e magmaAnálises realizadas: Brix areométrico, pol e pureza.

Mel finalAnálises realizadas: Cinzas condutimétricas, açúcares redutores (AR) e açúcares redutores

totais (ART).

AçúcarAnálises realizadas: umidade, pol, fator de segurança, cinzas contutimétricas e cor.

CONTROLE DE QUALIDADE DO ÁLCOOLIncluem todas as preocupações que devem ser observadas no processo para se atingir a

qualidade total do produto final. Do ponto de vista químico e/ou físico, vale salientar as

seguintes análises dos materiais:

Caldo Misto - realizada determinação de brix e açúcares totais de forma contínua, geralmente

de 6 em 6 horas.

Mel Final - realizada determinação de brix e açúcares totais geralmente de 12 em 12 horas.

Mosto - realizada determinação de brix e açúcares totais de 4 em 4 horas ou por dorna.

Vinho - realizada determinação de brix, teor alcoólico, % de fermento e pH, por dorna.

Vinho delevurado - realizada determinação de % de fermento, geralmente de hora em hora.

Leite de levedura - realizada determinação de % de fermento, geralmente de hora em hora.

Pé-de-cuba - realizada determinação do teor alcoólico, % de fermento, pH e viabilidade celular,

por cuba tratada.

Vinhaça - realizada determinação do teor alcoólico, geralmente de 3 em 3 horas.

Flegmaça - realizada determinação do teor alcoólico, geralmente de 3 em 3 horas.

Álcool - realizada determinação de grau INPM, acidez acética e Barbet, geralmente de hora

em hora.

Ciclohexano - realizada determinação da qualidade por carga adquirida.


ATIVIDADE PRÁTICA

MÉTODOLOGIAS ANALÍTICAS PARA O CONTROLE DA QUALIDADE DA PRODUÇÃO DE AÇÚCAR E ÁLCOOL

Os procedimentos experimentais apresentados correspondem apenas a algumas análises utilizadas no

controle de qualidade na indústria sucroalcooleira. As análises serão indicadas para cada caso, se

açúcar, se álcool ou ambos, inclusive com algumas particularidades de classificação do tipo do insumo

controlado.

Para uma maior confiabilidade dos dados experimentais todas as análises devem ser realizadas em

triplicata.

DETERMINAÇÃO DE FIBRA DA CANA - Metodologias da Fermentec Ltda (Válido para açúcar e álcool)A desfibragem da cana-de-açúcar é feita em equipamento (geralmente forrageira e betoneira equipadas

com pás, facas e martelos) que possa “imitar” o preparo industrial realizado no condicionamento antes da

entrada das moendas.

Na cana é feita a extração do caldo absoluto no laboratório do pagamento de cana através da prensagem

do material preparado e realizado análises de fibra (bolo úmido da cana), brix e pol do caldo extraído.

Através destas três análises é possível estabelecer o chamado ATR (açúcares totais recuperáveis) que é

o coeficiente usado pelo PCTS (pagamento aos fornecedores de cana por teor de sacarose).

Procedimento experimentalPesar 500 g de amostra da cana desfibrada e transferir para uma prensa hidráulica de 250 kg/cm2,

durante 1 minuto. Recolher o caldo absoluto que deverá ser usado para determinar o brix e a pol por

técnicas adequadas, geralmente por refratometria e sacarimetria. Pesar novamente a amostra que será

denominada de peso do bolo úmido e determinar a % de fibra conforme a expressão:

% fibra úmida = (Pb/Pa ) . 100Onde:

Pa – peso da amostra em g (500 g)

Pb - peso do bolo úmido em g

DETERMINAÇÃO DE ACIDEZ NO CALDO (Válido para açúcar e álcool)Esta análise é realizada no caldo de cana-de-açúcar in natura (absoluto), para verificar as condições de

sanidade da matéria-prima. Valores elevados de acidez são indícios de deterioração da cana-de-açúcar,

que dificulta e até inviabiliza o seu processamento.

O método titulométrico é empregado utilizando-se uma solução de hidróxido de sódio 0,1 mol/L e

fenolftaleína alcoólica (1%) como indicador. O cálculo de acidez é realizado de acordo com a equação a

seguir e o resultado expresso em acidez acética (mg/100 g).

Acidez (mg/100g) = V . f . m . 0,6Sendo:

V - volume gasto de NaOH 0,1 mol/L (mL)

f - fator de correção da solução de NaOH 0,1 mol/L


m – massa de caldo (g)

Procedimento experimental:Pesar 20g da amostra do caldo em um erlenmeyer de 250 mL;

Adicionar mais 50 mL de água destilada e homogeneizar bem e colocar em placa magnética de agitação;

Titular com solução de NaOH 0,1 mol/L com uso do peagâmetro até pH 8,5 para monitorar a

neutralização dos ácidos orgânicos presentes no caldo;

Fazer a leitura do volume de NaOH gasto e realizar os cálculos segundo a expressão anterior;

Repetir o procedimento uma ou duas vezes para aumentar precisão analítica.

DETERMINAÇÃO DE CINZAS CONDUTIMÉTRICAS NO CALDO (Válido para açúcar e álcool)As cinzas condutométricas são determinadas medindo-se a concentração de sais solúveis ionizados

presentes em uma solução. Entre estes sais destacam-se os de potássio, de sódio, de ferro e algumas

formas de silicatos.

Para a utilização do condutivímetro na determinação de cinzas condutimétricas, a ICUMSA fixou um fator

de 10×10-4, válido para caldos diluídos em água destilada (20 vezes). Desta maneira, as leituras de

condutividade são convertidas em percentuais de cinzas na amostra.

A medida de condutividade é realizada em condutivímetro, previamente calibrado com soluções de cloreto

de potássio a 0,001 e 0,01 mol/L. O cálculo da porcentagem de cinzas é efetuado de acordo com a

equação:

Cinzas (%) = k(C - 0,9 x Ca)Sendo:

K - 10 x 10-4

C - condutividade da solução em µS/cm a 20°C

Ca - condutividade da água em μS/cm a 20°C

Procedimento experimental:Colocar 100 mL da amostra em um béquer de 250 mL;

Lavar a célula do condutivímetro com a amostra, pelo menos 3 vezes;

Introduzir a célula condutimétrica na amostra;

Esperar estabilizar e fazer a leitura da condutividade elétrica.

Fazer a leitura do branco, ou seja, da água destilada usada para preparar a solução.

DETERMINAÇÃO DO pH NO CALDO (Válido para açúcar e álcool) A determinação do pH no caldo de cana-de-açúcar in natura permite verificar o seu estado de

conservação. Valores de pH inferiores a 4,2 são indício de deterioração.

A medida do pH é realizada em pHmetro digital, com eletrodo de vidro combinado e sonda de

temperatura, que permite a correção automática do pH em relação a temperatura. O equipamento é

calibrado com tampões de pH 7,0 e 4,0.

Procedimento experimental:Verificar se o peagâmetro está calibrado (caso negativo, fazer com uso das soluções tampões de pH 4 e

7);

Transferir para um béquer de 250 mL, 100 mL da amostra do caldo a ser investigado;

Lavar o eletrodo com pequena porção da amostra;

Introduzir o eletrodo na amostra, agitar um pouco a amostra;

Aguardar alguns segundos para estabilização e fazer a leitura do pH.


DETERMINAÇÃO DE CINZAS CONDUTIMÉTRICAS NO AÇÚCAR (Válido para açúcar demerara, cristal e refinado)

As cinzas condutimétricas correspondem ao teor de sais solúveis ionizados presentes em uma solução

açucarada, medida em unidade de condutividade elétrica.

Procedimento experimental:Pesar 5 g de açúcar em um béquer de 100 mL;

Transferir por meio de água destilada para um balão de 100 mL;

Fechar o balão e homogeneizar até dissolver o açúcar;

Completar o volume até o menisco, agitar e transferir a solução para um béquer de 100 mL;

Lavar o eletrodo do condutivímetro com três porções da solução e fazer a leitura do teor de cinzas na

solução;

Fazer a leitura do branco, ou seja, da água destilada usada para preparar a solução.

% Cinzas = C1 – C2

Onde:

C1 – Leitura da condutividade elétrica da amostra

C2 – Leitura da condutividade elétrica do branco.

DETERMINAÇÃO DE COR ICUMSA (International Commission for Uniform Methods of Sugar Analysis)

NO AÇÚCAR (Válido para açúcar demerara, cristal e refinado)

A cor ou os compostos coloridos, existentes no açúcar é proveniente do caldo e são de natureza química

diferenciada, provenientes de pigmentos da própria planta e formados durante o processamento. Estes

compostos podem ser derivados da reação de ferro com polifenóis, produtos de condensação de

açúcares redutores com amino-compostos, caramelos, além de produtos decorrentes da degradação

alcalina.

A análise de cor é de grande importância econômica nas usinas açucareiras, visto que o melhor preço é

conseguido para açúcares com menor valor de cor ICUMSA (IU).

A medida de cor ICUMSA é a expressão do índice de absorbância, de uma solução açucarada

multiplicada por 1000. O pH da solução é corrigido para 7,00 ± 0,05, com solução de ácido clorídrico ou

hidróxido de sódio 0,05 mol/L. A leitura da absorbância é realizada em espectrofotômetro, em cubeta de 1

cm e 420 nm. O cálculo da cor é realizado de acordo com a equação:

Sendo:

A - Absorbância da amostra

B - °Brix da solução após ajuste pH

C - Comprimento interno da cubeta (cm)

Procedimento experimental:Pesar 50g de uma amostra de açúcar e mais 50g de solução de TEA (trietanolamina) em um béquer de

250 mL, sempre numa mesma proporção;

Dissolver através de agitador magnético;

Filtrar em pré-filtro mais membrana e também a vácuo e um pouco do filtrado é colocado em cubeta de 1

cm no espectrofotômetro para medir a transmitância/absorbância (em 420 nm) e fazer a leitura;

Colocar algumas gotas do filtrado em refratômetro para leitura de brix e fazer a leitura;

Aplicar a fórmula anterior e fazer o cálculo da cor da amostra.


DETERMINAÇÕES COMUNS PARA ALGUNS TIPOS DE ÁLCOOIS (HIDRATADO, ANIDRO, NEUTRO, RETIFICADO ETC)

pH (NBR 10981) É o potencial hidrogeniônico de qualquer solução. Essa escala que varia de 0 a 14 informa como está à

solução: ácida, básica ou neutra. No caso de álcoois, podem representar impurezas potencialmente

causadoras de acidez, principalmente ácidos orgânicos.

Procedimento experimental:Verificar se o peagâmetro está calibrado (caso negativo, fazer com uso das soluções tampões de pH 4 e

7);

Transferir para um béquer de 250 mL, 100 mL da amostra do álcool a ser investigado;

Lavar o eletrodo com pequena porção da amostra;

Introduzir o eletrodo na amostra, agitar um pouco a amostra;

Aguardar alguns segundos para estabilização e fazer a leitura do pH.

CONDUTIVIDADE ELÉTRICA (NBR 10547)É a capacidade de uma solução de conduzir a corrente elétrica. É medida através de um condutivímetro.

Procedimento experimental:Colocar 100 mL da amostra em um béquer de 250 mL;

Lavar a célula do condutivímetro com a amostra, pelo menos 3 vezes;

Introduzir a célula condutimétrica na amostra;

Esperar estabilizar e fazer a leitura da condutividade elétrica.

ACIDEZ TOTAL (NBR 9866)Expressa em ácido acético e indica a quantidade de impurezas que dão caráter ácido ao álcool. É medida

por neutralização com solução diluída de soda cáustica, em presença de fenolftaleína.

Procedimento experimental:Pipetar 50 mL da amostra para um erlenmeyer de 250 mL;

Acrescentar 50 mL de água destilada, 2 gotas de fenolftaleína a 1% e homogeneizar bem;

Titular com solução de NaOH 0,02 mol/L até viragem da cor para levemente rósea;

Anotar o volume gasto e fazer os cálculos. Repetir uma ou duas vezes o procedimento para aumentar

precisão analítica.

Cálculo:

Acidez = 1200 . C. V (Acidez em mg de ácido acético/L)

Onde:

C – concentração da solução de NaOH 0,02 mol/L;

V – volume da solução de NaOH 0,02 mol/L gasto na titulação


TEOR ALCOÓLICO em oINPM (NBR 5992)É a percentagem em peso de álcool presente numa mistura hidroalcoólica. Geralmente é médio através

de um alcoômetro específico, na escala INPM (Instituo Nacional de Pesos e Medidas) que tem certa

correlação com a escala de Gay-Lussac.

Procedimento experimental:Transferir cuidadosamente, com auxílio de bastão de vidro, a amostra para uma proveta de 500 mL de

modo que não ocorra formação de bolhas de ar e espuma;

Introduzir o densímetro de escala 0,800 a 0,850 e o termômetro e aguardar o equilíbrio térmico;

Medir a temperatura da amostra e fazer a leitura do grau no traço do aparelho correspondente à

concavidade inferior do menisco (menisco côncavo);

Com auxílio da tabela alcoolométrica da ASTM obtém-se o grau alcoólico INPM, através dos dados da

temperatura e massa específica.

TESTE DE BARBETÉ uma reação qualitativa que indica a presença de impurezas de origem orgânica na mistura

hidroalcoólica, ao produzir variação de cor mediante comparação de cor com solução padrão.

Procedimento experimental:Transferir 50 mL da amostra para um tubo de ensaio;

Colocar o tubo em banho-maria a 15oC e esperar a estabilização da temperatura;

Adicionar 2 mL de KMnO4 0,02% ao tubo de ensaio e acionar o cronômetro;

Fazer a leitura do tempo até que a amostra adquira coloração padrão de Barbet (salmão).

REFERÊNCIASFARIAS, Helysânia S. S. Importância das análises físico-químicas de açúcar, álcoois e aguardente na indúsria sucroenergética. Relatório de estágio curricular, IFPE, Coord. De Química, Recife, Julho de 2011.

HAMERSKi, Fabiane. Estudo de variáveis no processo de carbonatação do caldo de cana-de-açúcar. Curitiba, 2009. 148 f. (Dissertação de mestrado UFPR). Disponível na web. Acesso em março de 2012.

Métodos físico-químicos para análise de alimentos. IV Edição. 1ª Edição Digital. Instituto Adolfo Lutz, 2008. Disponível na web. Acesso em março de 2012.

PEREIRA, Francisco S. G. Indústria Sucroalcooleira. IFPE, Apostila de Aulas, Processos Químicos Industriais, Recife, 2010.


1. Do ponto de vista analítico, construa uma tabela mostrando os diversos materiais normalmente amostrados na evolução do controle de qualidade: (a) do açúcar cristal (b) álcool hidratado Nesta tabela procure colocar a finalidade da amostragem de cada material.

2. Cite e explique, pelo menos 3 características do controle estatístico da qualidade, aplicadas ao processo produtivo sucroalcooleiro.


3. Simule dados experimentais de análises de qualidade na indústria sucroalcooleira e aplique, pelo menos 3 ferramentas da qualidade, para ilustrar tais informações. Explique a finalidade de cada ferramenta e relate suas considerações a respeito associados aos dados utilizados.

4. Comente sobre os principais aspectos do controle de qualidade na produção. Exemplifique estes aspectos no processo produtivo sucroalcooleiro.

5. Faça um mapeamento sistemático através de números no fluxograma apresentado da indústria sucroalcooleira mostrando as principais análises realizadas para o bom andamento processual visando o controle da qualidade.

6. Álcoois etílicos comerciais costumam ser classificados em diversos tipos. Um dos critérios para esta classificação é o chamado Teste de Barbet. Explique o princípio químico envolvido neste teste, sua finalidade analítica e possíveis reações que ocorrem nesta operação.

7. Escolha 5 análises primordiais, mostrando a sua importância no processo produtivo sucroalcooleiro, seja em “ordem” ou “desordem” e procure propor soluções técnicas, no caso de “desordem” para restaurar a condição operacional aceitável de produção, em cada caso: (a) açúcar demerara (b) açúcar cristal (c) álcool anidro aditivante carburante (d) álcool hidratado combustível (e) álcool hidratado neutro.

8. Que procedimentos operacionais e analíticos deveriam ser realizados para obter um mosto para a unidade de fermentação para a produção do álcool hidratado? Explique detalhado.

9. Admita o processo produtivo de fabricação de etanol hidratado, partindo da cana de açúcar, dividido nas seguintes etapas: condicionamento da matéria-prima, extração, fermentação e destilação. Escolha, em cada etapa, um parâmetro analítico essencial para o controle de qualidade total nesta produção. Explique sua finalidade na evolução do processo produtivo, metodologia analítica usada para quantificação e possíveis desvios nos valores especificados e formas de corrigir.


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.....5.........CONTROLE NA PRODUÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS..................

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INTRODUÇÃOOs óleos e gorduras vegetais, enquadrados como lipídeos, encontram-se predominantemente

nas sementes e nos frutos, podendo também existir nas raízes, caules e folhas das plantas. Em

sementes de cereais, as gorduras encontram-se quase exclusivamente no gérmem (embrião).

As gorduras são produzidas também por bactérias, fungos e leveduras.

Os óleos e gorduras vegetais e animais são ésteres glicéricos de ácidos graxos. As ceras

animais e vegetais não são glicerídeos, são misturas de ésteres, principalmente monovalentes,

com quantidades variáveis de álcoois livres e hidrocarbonetos. Para ser industrialmente

aproveitada, a matéria-prima deve apresentar um conteúdo em óleo superior a 12%, além de

certa abundância e facilidade de obtenção.

Só há uma característica física que diferencia os óleos das gorduras. Se líquidos à temperatura

ambiente, são óleos; se sólidos, gorduras. Esta característica é baseada no ponto de fusão e

este está associado ao grau de insaturação da molécula graxa. Quanto mais insaturada

(óleos), mais baixo o ponto de fusão.

Os termos óleos e gorduras designam substâncias insolúveis em água (hidrofóbicas), de

origem animal, vegetal e microbiana, formadas, na sua maioria, de triglicerídeos (condensação

de glicerina com ácidos graxos).

O termo “azeite” designa óleos provenientes de frutos comestíveis, exemplos, azeite de oliva,

azeite de dendê etc.

Do ponto de vista estrutural, com base científica, não existe distinção entre óleos e gorduras

vegetais e animais, pois, os ácidos graxos integrantes, são praticamente os mesmos.

As principais fontes de óleos e gorduras são vegetais (babaçu, coco, soja, girassol, amendoim,

algodão), animais (ovinos, suínos e bovinos) e aquáticas (baleia, peixe, bacalhau...).

COMPONENTES E CONSTITUINTES DOS LIPÍDEOSSão classificados como lipídeos as gorduras e substâncias relacionadas com elas. Em certos

casos, a semelhança de alguns membros deste grupo é muito pequena e consiste, em síntese,

na presença de radicais de ácidos graxos. A classificação dos lipídeos consiste basicamente:

lipídeos simples, lipídeos compostos (fosfolipídeos, glicolipídeos e aminolipídeos) e lipídeos

derivados. Os lipídeos simples incluem as ceras e as gorduras. Os fosfolipídeos são

conhecidos também como fosfatídeos. Alguns exemplos de fosfatídeos: lecitina, cefalina e

esfingomielina. Os lipídeos derivados são produtos da hidrólise de lipídeos simples ou

compostos. Alguns produtos da hidrólise dos lipídeos são denominados insaponificáveis e são

representados principalmente por hidrocarbonetos e esteróis. Além desses lipídeos podem


ocorrer outros produtos nos óleos e gorduras tais como pigmentos carotenóides e clorofila e

algumas vitaminas.

Os óleos e gorduras comestíveis são constituídos principalmente de triglicerídeos, isto é,

ésteres de glicerina com diferentes ácidos graxos. Os ácidos graxos de ocorrência natural nas

gorduras são influenciados no seu ponto de fusão pelo comprimento da cadeia hidrocarbonada,

pelas insaturações e pelas configurações CIS e TRANS. Com poucas exceções ocorrem

ácidos graxos com número ímpar de carbono ou ramificações (ácidos graxos “incomuns”,

geralmente encontrados em vegetais, microrganismos e algumas gorduras animais). Os

principais ácidos graxos encontrados nos óleos e gorduras são o mirístico, o palmítico, o láurico

e o esteárico (saturados); o oléico e o linoléico (insaturados).

As gorduras podem ser classificadas como saturadas, mono-insaturadas e poli-insaturadas,

dependendo do tipo de ligação química presente no ácido graxo. Se um ácido graxo tem todos

os átomos de hidrogênio possíveis em sua molécula, é chamado de saturado. No entanto, se

alguns dos átomos de hidrogênios estiverem ausentes e a ligação comum simples entre

átomos de carbono for substituída por uma ligação dupla, o ácido graxo será insaturado.

Caso só exista uma única ligação dupla, ele será mono-insaturado. Se houver mais de uma,

será poli-insaturado. A maioria das gorduras contêm diferentes proporções de cada um desses

três tipos básicos de ácidos graxos, mas costumam ser classificadas segundo o tipo

predominante. As gorduras animais tendem a ser gorduras saturadas, e são sólidas à

temperatura ambiente.

Manteiga, banha, sebo e a gordura da carne são gorduras saturadas. As gorduras insaturadas

são líquidas à temperatura ambiente. Costumam ser de origem vegetal, embora os óleos de

peixe também possam ter grande quantidade de ácidos graxos poli-insaturados. Os óleos

vegetais podem ser endurecidos com a adição de átomos de hidrogênio e a conversão de

ligações duplas em ligações simples. Este processo é conhecido como hidrogenação.

Óleos e gorduras são, ambos, triacilgliceróis (TAG), também chamados de triglicerídeos. Uma

molécula de gordura (óleo) consiste de 3 moléculas de ácido graxo esterificada em uma

molécula de glicerol:

Na maioria dos óleos e gorduras, existem de 12 a 18 carbonos nas moléculas de ácidos

graxos. Mais de 80% do óleo de oliva, por exemplo, é constituído por moléculas de ácido


oléico. Este ácido graxo, assim como o ácido linoléico, são ácidos insaturados, isto é, possuem

duplas ligações na cadeia carbônica:

Existem ácidos graxos saturados, isto é, sem duplas ligações na cadeia carbônica, como é o

caso do ácido esteárico (octanodecanóico):

A hidrogenação das duplas de um ácido insaturado leva a um aumento do índice de saturação

e, consequentemente, a uma elevação do ponto de fusão da gordura. Um exemplo é a

margarina, que é obtida pela hidrogenação catalítica de óleos vegetais. É um processo que

transforma um óleo líquido em um óleo semilíquido, o qual é chamado de gordura. Quanto mais

hidrogenado for o óleo, mais sólido ele será na temperatura ambiente, portanto, mais saturado.

De um modo geral, as gorduras saturadas são encontradas principalmente em alimentos de

origem animal, enquanto as gorduras cremosas ou líquidas (mono e poliinsaturadas) são mais

abundantes em determinados vegetais. Por isso é que o grau de saturação é facilmente

identificável nos três tipos de gordura: pela sua dureza em temperatura ambiente. As saturadas

são sólidas; as gorduras mono-insaturadas são cremosas, porém se solidificam se colocadas

no refrigerador. Já as gorduras poli-insaturadas são muito cremosas, até mesmo líquidas, não

se solidificam nem mesmo quando colocadas no congelador.

Os óleos e gorduras são formados por diversos compostos simples.

Quimicamente eles são ésteres, o componente alcoólico é invariavelmente o glicerol (triol, três

grupos hidroxílicos) e o componente ácido é formado pelos ácidos monocarboxílicos não

ramificados (ácidos graxos), os glicerídeos geralmente contem dois ou três ácidos graxos

diferentes. Os óleos e gorduras são misturas de glicerídeos de diversos ácidos graxos (ésteres

de glicerol), cuja composição é dependente do tipo e origem da matéria prima.

Nos óleos predominam glicerídeos de ácidos insaturados e são líquidos na temperatura

ambiente e nas gorduras predominam glicerídeos de ácidos saturados, são sólidos.


O grau de insaturação influencia o ponto de fusão da mistura de ésteres, quanto mais

insaturado o ácido mais baixo é o ponto de fusão dos ésteres. As gorduras com grande

conteúdo de ácidos graxos insaturados são líquidas ou oleosas (o termo óleo refere-se à

consistência e não a estrutura química).

Os ésteres mais saturados, por outro lado, são os constituintes da gordura. As insaturações

podem também ser hidrogenadas pela adição de hidrogênio ativado cataliticamente às duplas

ligações. O ponto de fusão das gorduras eleva-se por esse processo, tanto que as gorduras

anteriormente oleosas, se tornam sólidas a temperatura ambiente, daí o termo solidificação das

gorduras. O processo desempenha importante papel na produção e redução de óleos -

margarina e, consequentemente, na alimentação humana.

Observa-se, portanto, que o fator determinante da denominação de um composto, como

gordura ou óleo, é simplesmente seu ponto de fusão.

No processo de fabricação das margarinas utiliza-se hidrogênio (hidrogenação dos óleos). Esta

técnica, reconhecida e comprovada ao longo dos anos, permite modificar o estado líquido do

óleo para o seu estado cremoso e consistente, no entanto ela vem sendo amplamente

estudada por profissionais e órgãos de saúde em todas as partes do mundo. Segundo os

pesquisadores durante o processo de hidrogenação dos óleos são formadas substâncias tão

nocivas à saúde como a manteiga pela semelhança com a gordura saturada chamadas ácidos

graxos trans. De acordo os estudos se a hidrogenação for realizada por completo os ácidos

graxos trans não são criados. Em geral isto acontece na fabricação das halvarinas. As

halvarinas são cremes vegetais lights, assim considerados por terem maior proporção de água

em relação à gordura e, portanto, menos calorias por porção. Tanto as halvarinas como os

cremes vegetais são mais indicados que a tradicional margarina, principalmente quando o

objetivo é saúde e controle do colesterol.

Os óleos e gorduras de origem animal e vegetal encontram grande aplicação na alimentação e

no campo industrial. A produção mundial destes compostos tem aumentado significativamente

para atender a demanda nestes campos. Sua aplicação no campo comestível exige na maioria

dos casos, a refinação dos óleos brutos, gerando normalmente borras de refinação (sabões) ou

ácidos graxos (refinação no vácuo com vapor).

Com exceção das indústrias alimentícias, os óleos e gorduras, são de grande aplicação nas

indústrias de sabão, perfumaria, farmacêutica, detergentes, explosivos, polímeros, metalurgia

do pó, óleos para freio, fabricação de tintas e em certas fases de laminação na metalurgia do

ferro, entre outras.

PROPRIEDADES FÍSICAS DOS ÓLEOS E GORDURASPropriedades espectrais e de cor Os ácidos graxos puros e seus glicerídeos são incolores e, portanto, não tem propriedades

espectrais na região visível. A cor natural dos óleos e gorduras é devida à presença de

pequenas quantidades de pigmentos solúveis tais como os carotenóides e clorofilas ou,

algumas vezes, a produtos de oxidação e polimerização de ácidos graxos.


Índice de refraçãoO índice de refração dos glicerídeos é maior do que aquele correspondente a seus derivados.

Os índices dos ácidos graxos aumentam com a elevação da sua massa molecular e seu grau

de insaturação.

Odor e sabor O odor e o sabor dos óleos e gorduras naturais, exceto aqueles derivados de ácidos de cadeias

muito curtas, são devidos, geralmente, a presença de frações de materiais não graxos; por

exemplo, a fragrância do óleo de coco, deve-se em parte, a nonilmetilcetona.

Ponto de fusão e polimorfismo Os ácidos graxos não apresentam um aumento regular de seu ponto de fusão com o aumento

do comprimento da sua cadeia hidrocarbonada. O ponto de fusão dos ácidos com número par

de carbonos cresce regularmente, porém se considerarmos números ímpares esse

crescimento é menor que o seguinte par. Exemplo dessa informação: (8 C / PF 16,3 oC; 9 C/

PF 12,3oC; 10 C/ PF 31,2oC; 11 C/ PF 28,0oC; 12 C / PF 43,9oC ...). O ponto de fusão baixa

radicalmente com a presença de ligações duplas. Os ácidos TRANS têm ponto de fusão muito

mais alto que o dos correspondentes CIS. Os ácidos graxos, ésteres graxos e outros

compostos de cadeias longas apresentam diversas formas com diferentes propriedades físicas.

Este fenômeno é denominado polimorfismo. O polimorfismo da maioria dos ácidos graxos de

cadeias pares muito longas é de no mínimo duas formas; os ésteres de glicerídeos parecem

existir em pelo menos quatro formas polimórficas.

DensidadeÉ outra importante propriedade física, pois fornece um meio de se estimar a proporção

sólido/líquido nos óleos e gorduras comerciais. Geralmente, a densidade da maioria dos óleos

e gorduras, é menor que a da água.

Ponto de ebuliçãoAumenta suficientemente com o aumento do comprimento da cadeia carbônica. Essa

propriedade é facilmente aplicada na separação de ácidos graxos com números de carbonos

diferentes em suas cadeias através de destilação fracionada. Por outro lado, para ácidos

graxos homólogos com grau de insaturação diferente, a destilação fracionada não é tão efetiva

devido a proximidade dos seus pontos de ebulição.

SolubilidadeOs óleos e gorduras são insolúveis em água e, com exceção do óleo de rícino, são muito

pouco solúveis, em álcoois baixos. São facilmente solúveis em solventes orgânicos como

benzeno, hexano, bissulfeto de carbono, éter, solventes halogenados... A solubilidade é uma

propriedade física muito importante do ponto de vista de produção na chamada extração por


solventes ou solventização. Os ácidos graxos insaturados são mais solúveis em solvente

orgânicos que os correspondentes saturados. Esta propriedade é muito útil no isolamento de

um saturado de um insaturado homólogo através de cristalização a baixa temperatura.

IsomerismoA ocorrência de duplas ligações favorece a existência de estereisômeros. As propriedades

físicas desses compostos são muito diferentes. Um exemplo disso: ácido oléico (forma CIS) e

ácido elaídico (forma TRANS) (ácido 9-octadecenóico), com pontos de fusão respectivamente,

16,3oC e 43,7oC. A dupla ligação restringe a livre rotação dando propriedades bem distintas.

Quando o ácido contém várias ligações duplas o número de estereoisômeros cresce. No caso

do ácido linoléico (duas duplas) temos as formas cis-cis, cis-trans, trans-cis e trans-trans. Além

do isomerismo geométrico podem surgir os isômeros de cadeia, posição e isômeros óticos.

PROPRIEDADES QUÍMICAS DOS ÓLEOS E GORDURASAs reações que tem os ácidos graxos e seus glicerídeos podem ser vistas convenientemente

quer seja pelas reações do grupo carboxílico ou pelas cadeias de hidrocarbonetos que estejam

unidas ao grupo carboxílico. Essas cadeias podem ser uma simples cadeia parafínica ou pode

conter centros insaturados ou grupos substituintes. Sem dúvida, é conveniente considerar

separadamente as diferentes partes da mesma molécula, tomando em conta as propriedades

químicas respectivas, deve-se ter em mente que existe uma relação importante entre a cadeia

de carbonos e o grupo carboxílico que modifica suas atividades respectivas. Devido a sua

configuração eletrônica, o grupo carboxílico exerce um efeito particularmente forte na

reatividade da cadeia carbônica. Como exemplos desta influência estão à cloração e a

sulfonação, que procedem mais ou menos favorecendo a substituição alfa no caso dos ácidos

saturados. Outro exemplo é a falta de seletividade na hidrogenação de certos ácidos

insaturados já que seus ésteres correspondentes reagem de maneira altamente seletiva.

Certas reações químicas dos triglicerídeos e dos ácidos graxos são de particular importância

porque muitos métodos analíticos e vários processos utilizados na industrialização dos óleos e

das gorduras são baseados nelas. Muitas reações são possíveis na indústria oleoquímica,

porém comentaremos apenas alguns casos:

HidróliseÉ uma reação que permite a obtenção de ácidos graxos a partir de triglicerídeos na presença

de água ou vapor. Essa reação produz ácidos graxos livres e glicerol e é catalisada por ácidos,

enzimas e compostos que formam sabões de ácidos graxos. O processo hidrolítico poderá ser

acelerado pelo emprego de alta temperatura e pressão. Industrialmente a hidrólise é feita em

grande escala. Essa reação pode ocorrer naturalmente no produto bruto (óleo ou gordura),

antes do tratamento industrial pela ação enzimática e umidade residual causando, de certa

forma, depreciação do produto antes do processamento.


SaponificaçãoÉ um caso particular de reação de hidrólise em meio alcalino. Os produtos obtidos na reação

de saponificação é uma mistura de sabões de ácidos graxos e glicerina. Esses produtos podem

ser separados e purificados posteriormente. A saponificação mais convencional é utilizando

soda cáustica (hidróxido de sódio) resultando “saponatos” de sódio e glicerina, com usos mais

comuns em limpezas gerais. Outros tipos de saponatos têm outras aplicações como

lubrificantes, em reações de oxidação catalítica etc.

EsterificaçãoÉ uma reação inversa a da hidrólise: ácido + álcool = éster + água. Os ácidos graxos são

aquecidos com álcoois mono ou polivalentes em presença de quantidades catalíticas de

ácidos minerais ou de outros catalisadores. Tanto na hidrólise como na esterificação, as

quantidades de água interferem nos produtos finais. Na hidrólise deverá haver grande

quantidade de água pura sendo introduzida e água glicerinada sendo eliminada, enquanto na

esterificação, a água deve ser totalmente eliminada para aumentar o rendimento. Os produtos

da esterificação poderão ser diversos dependendo dos tipos e quantidades dos reagentes em

contato. Se for utilizado um excesso de álcool, formam-se ésteres parciais tais como os

monoglicerídeos e diglicerídeos. Os triglicerídeos preparam-se reagindo a glicerina com

excesso de ácido ou haleto de acila.

InteresterificaçãoEssa reação pode seguir qualquer desses três mecanismos: alcoólise, onde o éster reagirá

com um álcool em presença de uma base catalítica; acidólise, onde o éster reagirá com os

ácidos graxos livres e troca de ésteres, quando temos a reação de dois ésteres em presença

de um íon alcóxido. A interesterificação é muito importante na produção de margarina, pois

permite a mudança na distribuição natural dos ácidos graxos nos glicerídeos com a finalidade

de melhorar características físicas e organolépticas.

HalogenaçãoReação muito importante principalmente em óleos e gorduras que possuem cadeias

insaturadas. O mecanismo básico é o de adição em condições controladas, podendo haver

substituição também de hidrogênios por halogênios. Esta reação é muito útil na análise química

conhecida como índice de iodo.

HidrogenaçãoÉ uma reação na qual os hidrogênios são adicionados às insaturações convertendo óleos em

gorduras. Comercialmente é a reação fundamental de produção de margarinas. A

hidrogenação permite a elevação do ponto de fusão do material graxo, redução do índice de

rancificação e melhora o aspecto, sabor, odor etc. É feita em presença de um catalisador

metálico adequado (muito comum o níquel).


OxidaçãoPode ocorrer de forma natural ou forçada. De forma natural ocorre devido ao contato do

oxigênio do ar com o material oleaginoso. É caracterizada pelo aparecimento de um odor doce,

desagradável, processo denominado rancificação. Esse odor desagradável é causado por

aldeídos e ácidos carboxílicos de baixas massas moleculares, resultantes da decomposição

dos produtos formados na oxidação dos ácidos. Essa degradação é mais pronunciada quanto

maior for o índice de insaturação do material graxo. A oxidação “forçada” é muito comum

industrialmente para a obtenção de derivados oleoquímicos que serão posteriormente

purificados e pode ser feita utilizando-se ozônio, peróxido de hidrogênio e soluções diluídas de

permanganato em meio alcalino ou ácido, ácido crômico em solução acética, dicromato de

potássio em meio sulfúrico etc, dependendo dos produtos desejados na reação.

PRODUÇÃO DOS ÓLEOS E GORDURASOs óleos e gorduras incidem em grandes quantidades na natureza em materiais vegetais,

animais e até mesmo em microrganismos. A pecuária e a agricultura são ainda, as principais

fontes de fornecimento de gorduras, mas, no entanto, a indústria já consegue sistematicamente

a obtenção desses materiais de forma sintética.

Em se tratando de materiais de ocorrência natural, as fontes de materiais graxos precisam ser

trabalhadas adequadamente para o seu processamento industrial. Esses tratamentos podem

ser observados desde o plantio, colheita, transporte, recepção e armazenamento.

O cuidado com o plantio e a colheita é inerente ao tipo de fonte graxa. O transporte está

condicionado a fatores de viabilidade econômica e produtiva. A recepção deve ser feita de

forma a maximizar o rendimento industrial obedecendo ao rígido controle de qualidade. O

armazenamento da matéria-prima é precedido de cuidados com a limpeza e pesagem. O

armazenamento dos materiais graxos deve ser feito em equipamentos adequados,

principalmente quando esses são facilmente perecíveis. No caso de grãos ou sementes

oleaginosas os equipamentos mais usados são os silos; verticais, horizontais, com

aquecimento, ventilação etc, de acordo com o tipo de material. As condições de

armazenamento refletem diretamente no rendimento e na qualidade do produto final. Se devem

escolher, para minimizar os efeitos, as condições de armazenamento e embarque das

sementes e frutas que contenham o óleo e dos tecidos graxos animais. Por melhores que

sejam as condições as condições de manejo e armazenamento, ocorre com o tempo, certa

deterioração, por isso é muito importante extrair o material graxo o mais rápido possível.

Particularmente importantes são os efeitos indesejáveis produzidos pelo envelhecimento, o

aumento dos ácidos graxos e a degradação da cor. O primeiro pode levar a perdas altas na

refinação e a um perigoso arraste de metal devido ao processo de corrosão dos recipientes de

armazenamento. A degradação da cor pode ser devido à liberação de pigmentos ou a oxidação

e interreação de certos constituintes presentes como impurezas no material graxo. A

degradação por microrganismos também é possível de ocorrer.


Os procedimentos importantes para a produção comercial desses materiais graxos são a

extração por fusão, prensagem e extração por solvente.

EXTRAÇÃO POR FUSÃOÉ restrito basicamente para a produção de graxas animais. Por sua simplicidade, é o processo

mais antigo que se tem conhecimento. Consiste em aquecer o material que contenha o óleo ou

a gordura, seja com água quente, vapor ou qualquer outro meio, sendo o material graxo

arrancado dos tecidos que o contém. A extração por fusão pode ser feita por fusão úmida ou

fusão seca.

A fusão úmida é feita normalmente em tanques cilíndricos verticais de fundo cônico para

facilitar o escoamento da água quente com as impurezas. O tanque é carregado com o material

a ser tratado, triturado e cuidadosamente escolhidos, e pequena quantidade de água. Injeta-se

vapor livre e fecha-se o tanque, exceto a passagem de vapor e aquece durante algumas horas

e sob pressão. Nesse tratamento a porção graxa flutua de interesse é retirada cuidadosamente,

deixando a camada de resíduos e a água no tanque. A extração por fusão úmida é utilizada

principalmente para os produtos comestíveis.

A extração por fusão seca é feita em tanques horizontais com agitadores e aquecimento com

vapor. Pode ser processado uma grande carga de material e o aquecimento é feito sob vácuo.

Esta operação é conhecida como “cozimento”, resultando uma eliminação de umidade e um

rompimento das células. Uma grande quantidade do material graxo é fundida e seca por

drenagem. A extração seca é mais recomendável para materiais graxos não comestíveis,

possui custo menor que a úmida, porém a qualidade do produto é inferior. A qualidade das

proteínas do resíduo da extração é superior à obtida por extração úmida.

PRENSAGEMOs diversos métodos de prensagem empregam altas pressões para separar o óleo dos

materiais que os contém. Geralmente se empregam a prensagem no processo de óleos e

gorduras vegetais, com exceção do óleo de palma, que é obtido principalmente por métodos

semelhantes à extração por fusão. As variações mais importantes que se praticam são a

produção por bateladas (prensas hidráulicas) ou produção contínua (“expellers”).

As operações de prensagem são precedidas de outras, dependendo da natureza do material a

ser processado. Entre algumas operações precedentes incluem-se: eliminação de matéria

estranha, descorticação, redução, cozimento etc.

Eliminação de matéria estranhaConsiste na remoção de materiais que não foram eliminados durante a preparação e

condicionamento para o armazenamento. Os principais materiais estranhos são lodo, areia,

folhas, talos, fragmentos de metais etc. São utilizados peneiras vibratórias e rotativas,

ventiladores e ímãs. O material depois de limpo é pesado para determinação do rendimento do

processo de extração.


DescorticaçãoÉ o processo de eliminação de camadas de fibras ou cascas agarradas nas sementes dos

materiais graxos. Como exemplos disso podem-se citar o algodão, o coco de babaçu etc. O

resíduo fibroso é denominado de “borra” e pode ser eliminado por ação mecânica ou química.

A eliminação mecânica é feita em aparelhos com serras circulares ou moinhos de cilindros,

desintegradores ou descascadores. A casca é separada da polpa através de insuflamento de ar

ou flotação em solução aquosa. Devem-se evitar fortes compressões nesta operação para

minimizar as perdas do material graxo.

ReduçãoÉ uma operação com a finalidade de facilitar a obtenção do óleo da semente pelo rompimento

das paredes das células e pode incluir a trituração e a laminação. O material graxo é

convenientemente preparado para receber a prensagem e deve ser feito rapidamente para

evitar depreciações no produto final devido a ativação de enzimas. Essa operação é realizada

em moinhos horizontais ou oblíquos contendo vários laminadores.

CozimentoO objetivo dessa operação é ocasionar ruptura das células que não foram rompidas na

trituração através do calor úmido. O vapor aumenta a umidade na semente proporcionando

uma situação favorável à saída do óleo. Além dessa ação o vapor tem outras propriedades

que são: coagulação e desnaturação de proteínas, diminuição da viscosidade e tensão

superficial do óleo, inativação de enzimas, permeabilização das membranas de extração e

diminuição da afinidade do óleo com partículas sólidas. As condições ótimas desta operação

dependem do material e particularmente da forma de extração.

EXTRAÇÃO POR SOLVENTESÉ uma operação complementar da prensagem com a finalidade de remover o residual

oleaginoso da torta (produto obtido após prensagem mecânica). Essa torta é triturada,

acondicionada quanto à umidade e laminada antes de ser submetida à solventização. A

extração por solventes pode recuperar até 98% do óleo contido na torta e são utilizados

diversos aparelhos para esse processo. O princípio do processo é a dissolução do óleo pelo

solvente e posterior remoção por destilação com vácuo. Diversos solventes podem ser

utilizados para esse fim, porém o mais utilizado é o hexano. A mistura óleo-solvente é

geralmente filtrada para remoção dos materiais finos antes da destilação. O farelo contendo

uns 30% de solvente e substâncias tóxicas é tratado termicamente em aparelhos chamados

desolventizadores-tostadores para possibilitar o seu uso como farinha, ração e outras

finalidades. Essa farinha deve manter no máximo 12% de umidade para o seu armazenamento

em silos.


REFINAÇÃO DOS ÓLEOS E GORDURASOs óleos extraídos contem alguns constituintes, como por exemplo, certa quantidade de ácidos

livres, que lhe confere acidez. Uma coloração bastante acentuada, provenientes da matéria

prima. Certa quantidade de material vegetal não saponificável, solúvel ou insolúvel, que lhe

confere um odor acentuado, ainda que em pequenas quantidades. Desta forma o refino do óleo

tem como objetivo: quebrar a acidez, reduzir a coloração e reduzir os odores.


NEUTRALIZAÇÃO/CENTRIFUGAÇÃO

Óleo bruto

LAVAGEM/CENTRIFUGAÇÃO

SECAGEM/BRANQUEAMENTO/

FILTRAÇÃO

DESODORIZAÇÃO

Óleo lavado

HIDROGENAÇÃO

Água quente

Óleo neutralizado

Óleo refinado

Terra clarificante/

Carvão ativado

Óleo degomado

DEGOMAGEM/CENTRIFUGAÇÃO

Gomas

Óleo clarificado

ARMAZENAMENTO/EXPEDIÇÃO

Vapor/ácido cítrico/vácuo

Óleo hidrogenado

Gordura hidrogenada

PROCESSO DE REFINAÇÃO DOS ÓLEOS E PRODUÇÃO DE GORDURA HIDROGENADA

SECAGEM

Lecitina comercial

ACIDIFICAÇÃO

Borra

Borra acidulada

Solução alcalina

Água quente

Condensado

REFRIGERAÇÃO/FILTRAÇÃO

DESODORIZAÇÃO

H2/Catalisador

A refinação é uma etapa delicada e consiste num conjunto de operações necessárias ao

material graxo extraído com a finalidade de remover impurezas indesejáveis tornando-o mais

valioso quimicamente e economicamente. Esse enriquecimento ocorre nas suas propriedades

organolépticas como aroma, paladar, cor ou brilho e o resultado é um produto mais fácil de

consumir ou estocar.

Esse processo de refinação ocorre através de quatro etapas básicas: depuração, neutralização,

clarificação e desodorização. Em algumas indústrias só se utilizam um ou dois desses

processos; em outras, podem ser empregados todos citados e, em alguns casos, a

climatização e a hidrogenação.

Depuração ou DegomagemA remoção da matéria finamente dispersa e solta coloidalmente inclui a eliminação de farinha,

materiais proteínicos, carboidratos, certos fostatídeos e água. O material graxo produzido por

prensagem ou por extração por fusão pode ser simplesmente decantado por gravidade em

tanques com fundo cônico e aquecidos. As impurezas, tendo maior densidade são eliminadas

parcialmente dessa forma. Esse tratamento facilita a coagulação da matéria coloidal dispersa

com aquecimento de vapor em vaso aberto. Em alguns óleos, como o de soja, essa depuração

é conhecida como degomagem (devido ao alto teor de gomas existentes) onde é separado o

material gomoso grosso de certos fostatídeos, como a lecitina. O processo consiste em

misturar o óleo aquecido entre 50 e 70oC com água ou vapor durante 20 a 30 minutos. Em

seguida essa mistura é centrifugada sendo os resíduos gomosos desidratados e

posteriormente tratados para obtenção da lecitina em diversos graus e qualidades. Quando há

intenção de recuperar a lecitina a quantidade de água deve ser mínima (máximo 2%). Quando

se deseja eliminar completamente as gomas do óleo essa quantidade de água passará para

5% ou quantidade de vapor necessária para tal fim. Além de modificar a quantidade de água ou

vapor pode-se aumentar a temperatura para até 200oC e algumas horas para total remoção de

gomas, processo utilizado para óleos destinados à produção de tintas. Para a eliminação de

algumas matérias estranhas, incluindo sabões de metais empregam-se a lavagem com ácido

quando o material graxo não é para fins alimentícios. O processo é feito geralmente em

tanques forrados com chumbo e o óleo é agitado recebendo uma quantidade de ácido sulfúrico

(60oBé) e aquecido a cerca de 100oC por um curto período de tempo para facilitar a

decantação. Esse tratamento é complementado com a remoção da camada de ácido e

lavagem com água. O ácido sulfúrico é o mais usado, porém pode ser utilizado o ácido

fosfórico para essa finalidade.

NeutralizaçãoEsse processo pode ser feito por tratamento alcalino, destilação dos ácidos graxos,

esterificação e por extração dos ácidos graxos. Destes, o processo mais viável comercialmente

é o tratamento alcalino. Esse processo consiste em acrescentar soluções de soda cáustica (12-

20oBé) ou de carbonato de sódio ao óleo aquecido. Essa mistura é vigorosamente agitada por


um período curto e deixada em decantação para eliminação do sabão formado. O precipitado

inclui matérias estranhas e grande quantidade de corantes naturais presentes no óleo. O

precipitado deste tratamento é denominado “borra” e é muito utilizado na indústria saboeira.

Industrialmente essa operação é mais viável quando é feita de forma contínua. Com a ajuda de

um aparelho denominado proporcionador é combinada continuamente quantidades definidas

da solução alcalina e do óleo numa pequena unidade misturadora durante menos de 1 minuto a

20-32oC. Ao deixar o tanque misturador essa carga é transferida para uma unidade aquecedora

onde a temperatura é elevada entre 55-70oC para romper a emulsão formada no misturador. A

mistura é centrifugada separando-se o óleo neutro da borra. O óleo refinado é lavado

continuamente e as novas borras são eliminadas por centrifugação.

ClarificaçãoTambém denominada de “branqueamento”. É feita utilizando-se os efeitos predominantes dos

absorventes como as argilas naturais ou ativadas e dos carvões ou através de agentes

químicos que tem ação oxidante ou redutora. Geralmente não se aplicam os métodos químicos

aos materiais graxos comestíveis, deixando-os para os produtos de uso industrial. São efetivos

os branqueadores absorventes devido a grande afinidade destes com substâncias coloridas

nos óleos. As argilas e carvões são ativados com um tratamento de aquecimento com ácido ou

outros produtos químicos. Uma das argilas naturais mais usadas nesse tratamento de

branqueamento é a “terra fuller”, um tipo de diatomácea. As argilas ativadas são mais caras e

causam maiores perdas do óleo devido a grande retenção causada, comparadas com as

argilas naturais.


Essas argilas ativadas são mais adequadas nos óleos que contenham quantidades apreciáveis

de ácidos graxos livres e a temperatura de aquecimento no processo é da ordem de 120oC, em

tanques abertos. Atualmente esse tratamento é feito em aquecedores sob vácuo e o material

absorvente (1 a 3% da carga) é adicionado juntamente com o óleo a ser clarificado, mantém-se

uma agitação durante cerca de meia hora numa temperatura entre 110 e 120oC. Depois essa

carga é resfriada entre 50 e 60oC, elimina-se o vácuo e filtra-se ou centrifuga-se o material.

Nessa operação são retidas quantidades apreciáveis de óleos mesmo depois da sopragem das

placas do filtro com ar e vapor. Em poucos casos é recuperado o óleo retido por extração com

solvente. Nestes casos usam-se vantajosamente uma mistura de argila e carvão. Para alguns

casos, tal como o branqueamento do óleo de coco, prefere-se o carvão absorvente e também

em grande escala no branqueamento contínuo. Para fins industriais, particularmente para o

branqueamento de sebos, ceras, óleo de palma, são aplicados os agentes oxidantes e os

redutores. Alguns tipos de óleos de palma e outros tipos de óleos são branqueados

normalmente por sopragem de ar e temperaturas próximas de 100oC. Catalisadores como os

sais de cobalto aceleram a oxidação atmosférica e permitem ser aplicados a temperaturas tão

baixas como 50oC. Para o branqueamento com agentes redutores emprega-se o hidrogênio em

presença de um catalisador e, algumas vezes, o ácido sulfuroso ou seus sais. Os agentes

oxidantes que tem encontrado aplicação comercial incluem o ácido crômico, cloro, dióxido de

cloro, peróxido de hidrogênio e peróxido de benzoíla. Em escala mínima, os persulfatos,

perfosfatos, hipocloritos, permanganatos e perboratos. O uso extenso do ácido crômico é feito

aquecendo-se o material graxo em tanques forrados com chumbo providos de aquecedores de

serpentinas e agitadores ou bombas de circulação. A cerca de 50oC, acrescentam-se

separadamente uma solução aquosa concentrada de bicromato e ácido sulfúrico mantendo-se

a carga do graxo em agitação enérgica e efetiva. A agitação e o aquecimento são mantidos até

completar a reação. Deixa-se decantar a mistura desprezando-se o sedimento através do fundo

do tanque. Lavagens com água e repetidas decantações servem para remover os produtos

químicos retidos no material graxo clarificado.

DesodorizaçãoO branqueamento com absorventes também exerce uma suave ação desodorante. Este efeito

desodorante é inadequado para os produtos comestíveis. É muito mais efetiva a desodorização

com vapor ao vácuo e tem encontrado uma aplicação geral. O processo consiste em eliminar

com vapor ou destilar com vapor os constituintes odoríferos voláteis a elevadas temperaturas e

pressões reduzidas. Aplicam-se nos óleos refinados e branqueados e nos produtos

hidrogenados usados para fins comestíveis.

Na hidrogenação, todos os óleos adquirem o odor típico da hidrogenação, que deve ser

removido. Além de volatilizar os constituintes odoríferos, a desodorização com vapor ao vácuo

elimina peróxidos, aldeídos, cetonas, destroem carotenóides e outros pigmentos e reduz os

ácidos graxos livres. O vapor produz uma ação hidrolítica em alguns constituintes indesejáveis

facilitando sua eliminação. Por outro lado, a hidrólise de glicerídeos é limitada. Após essa


operação o material é filtrado por filtro de papel para ser abrilhantado. Esse abrilhantamento é

prolongado adicionando-se 0,1 a 0,3% de ácido cítrico quando o material estiver abaixo de

70oC, deixando-se em contato por 30 minutos.

Climatização ou WinterizaçãoTem a finalidade de remover parcialmente glicerídeos saturados presentes nos óleos. Estes

glicerídeos têm pontos de fusão relativamente altos e possuem uma solubilidade limitada nos

glicerídeos insaturados. Muitos óleos que estão claros e completamente líquidos no verão se

convertem, no inverno, em produtos com aspecto leitoso com uma aparência indesejável

devido à precipitação dos glicerídeos saturados. Como normalmente os glicerídeos saturados

contêm quantidades apreciáveis do componente esteárico, esses são denominados de

“estearinas”. Particularmente climatizam-se os óleos de salada e os óleos lubrificantes

esfriando-se pouco a pouco em grandes tanques instalados em quartos refrigerados. Depois de

deixar o óleo à +5oC por um tempo considerado, são separados os glicerídeos cristalizados da

porção líquida com a ajuda de um filtro prensa em quarto frio. Chama-se “óleo de inverno” o

óleo que tenha sido tratado desta maneira e “óleo de verão” ao material que não tenha sido

tratado. No caso do óleo de semente de algodão pode se remover de 12 a 25% de “estearinas”,

das quais a maioria são usadas na manufatura de substitutos da manteiga. Os óleos de oliva,

soja, milho e girassol não requerem climatização.

HidrogenaçãoGeralmente chama-se endurecimento do material graxo a adição de hidrogênio às ligações

insaturadas da molécula do óleo numa reação catalítica. Essa hidrogenação é feita utilizando-

se um catalisador metálico, normalmente o níquel, finamente dividido. A hidrogenação total ou

parcial dos óleos graxos é feita em grande escala, particularmente nos processos de gordura

vegetal, margarina e sabões graxos. A hidrogenação além de converter os óleos em gorduras

duras, melhora a cor e destrói o odor e sabor desagradáveis do óleo cru. Isto é particularmente

importante nos casos de óleos de peixe e graxas de animais marinhos. O grau de

hidrogenação e a seletividade da reação são determinados pela temperatura, pressão,

catalisador, eficiência da mistura e pureza do óleo e do hidrogênio empregados. A unidade de

hidrogenação conhecida como “convertedora” inclui equipamentos para as seguintes

operações: refinação e branqueamento do óleo, geração e armazenamento do hidrogênio,

desodorização e filtração do óleo endurecido. O pré-tratamento do óleo consiste normalmente

numa refinação cáustica e um branqueamento com absorventes. A produção do hidrogênio é

feita por um dos vários métodos, normalmente de uma maneira contínua. Em instalações

pequenas preferem-se o método eletrolítico ou uso do gás de cilindros ou de carros-tanques.

Nas grandes plantas usam-se geralmente os processos de vapor-ferro ou de vapor-

hidrocarbonetos. Ocorre produção de hidrogênio e monóxido de carbono. O hidrogênio

produzido é purificado para posterior uso na hidrogenação. O processo de hidrogenação é feito

introduzindo-se o óleo e o catalisador no conversor e aquecendo-se diretamente com vapor ou


através de trocador de calor. O óleo é aquecido inicialmente para proceder à secagem

elevando-se a temperatura para cerca de 100oC durante uns 30 minutos. Adiciona-se o

catalisador finamente dividido (0,1% no máximo) e produz-se agitação no conversor. A mistura

óleo-catalisador é retirada pelo fundo do tanque e recirculada até completar o processo. Eleva-

se a temperatura para 130oC e introduz-se o hidrogênio controlando-se a temperatura para não

ultrapassar 140oC. Este procedimento é mantido até que o ponto de fusão desejado seja

atingido. É muito comum análise do índice de refração que tem relação direta com o índice de

iodo para determinar o final dessa operação. A hidrogenação é completada geralmente por

uma filtração e desodorização sob vácuo. É muito comum misturar-se óleo refinado com o óleo

hidrogenado para obtenção de materiais graxos comerciais com diferentes texturas.

CONTROLE DE QUALIDADE DOS ÓLEOS E GORDURASAs determinações feitas na análise de óleos e gorduras são geralmente as dos chamados índices, que

são expressões de suas propriedades físicas ou químicas dos mesmos e não as porcentagens dos seus

constituintes. Assim, são determinados os índices de iodo, saponificação, peróxidos e as constantes

físicas como o ponto de fusão e o índice de refração. São estes índices que, juntamente com as reações

características, servem para identificação e avaliação da maioria dos óleos e gorduras, sendo o resultado

da análise baseado neste conjunto de dados.

Os métodos de cromatografia em fase gasosa são, desde há muito tempo, aplicados para o

conhecimento da composição dos ácidos graxos destes compostos.

Apesar de hoje a qualidade de um processamento industrial requerer envolvimento geral das pessoas

vinculadas à empresa, as determinações analíticas ainda representam grande parcela desse controle.

Dentre as diversas análises para óleos e gorduras podemos citar:

AmostragemÉ de fundamental importância que a retirada das amostras obedeçam a padrões oficiais para que os

resultados das análises possam informar de forma mais próxima da verdadeira composição e

características do material.

Densidade ou massa específicaÉ uma prova secundária, pois a densidade dos óleos e gorduras varia muito pouco. Feita por balança

hidrostática, picnômetro ou areômetro. Em algumas situações pode-se determinar a densidade desses

materiais adicionando-se a amostra numa mistura hidroalcoólica de densidade conhecida e, por

comparação, determina-se a densidade do material graxo.

Densidade relativaEste método determina a razão da massa da amostra em relação à da água por unidade de volume a

25°C e é aplicável a todos os óleos e gorduras líquidas.

Índice de refraçãoO índice de refração e característico para cada tipo de óleo, dentro de certos limites. Está relacionado

com o grau de saturação das ligações, mas é afetado por outros fatores tais como: teor de ácidos graxos

livres, oxidação e tratamento térmico. Este método é aplicável a todos os óleos normais e gorduras

líquidas.


Ponto de FusãoOs óleos e gorduras naturais, de origem vegetal e animal, são misturas de glicerídeos e de outras

substancias e consistem de inúmeros componentes. Estas substâncias não exibem um ponto de fusão

definido e nem preciso. Portanto, o termo “ponto de fusão” não implica nas mesmas características das

substâncias puras de natureza definitivamente cristalina. As gorduras passam por um estágio de

amolecimento gradual antes de se tornarem completamente liquefeitas. O ponto de fusão deve ser

definido por condições específicas do método pelo qual e determinado e, neste caso, e a temperatura na

qual a amostra torna-se perfeitamente clara e liquida. O método do tubo capilar e aplicável para todas as

gorduras animais e vegetais normais.

Óleo neutroCalculado por diferença em relação a outras análises como: ácidos graxos livres, impurezas insolúveis,

umidade e fostatídeos. Expressa em porcentagem.

CorÉ feita comparando-se a amostra bem iluminada com cores normalizadas e valores conhecidos. É feito

através de colorímetro.

ConsistênciaEstão em uso várias provas que medem a força necessária para que uma agulha ou um cone possa

penetrar em uma amostra em condições normalizadas.

Ácidos graxos livresMede a extensão da hidrólise dos triglicerídeos dos óleos e gorduras. A determinação é feita através do

método volumétrico com NaOH alcoólico etílico ou isopropílico. Os indicadores usados são a fenolftaleína

ou, para amostras escuras, a timolftaleína ou azul de timol. O resultado é expresso em termos de ácido

oléico, palmítico ou láurico, dependendo do material graxo analisado.

Ácidos graxos totaisA amostra é tratada com solução alcoólica com excesso de NaOH ou KOH para completa saponificação.

Após secagem, dissolve-se e acidula-se a amostra com HCl para liberação dos ácidos graxos. Esses

ácidos graxos são extraídos com éter e eliminado por destilação; o resíduo é secado a 100oC e pesado.

Índice de peróxidoEste método determina todas as substâncias, em termos de miliequivalentes de peróxido por 1000 g de

amostra, que oxidam o iodeto de potássio nas condições do teste.

Estas substâncias são geralmente consideradas como peróxidos ou outros produtos similares resultantes

da oxidação da gordura. É aplicável a todos os óleos e gorduras normais, incluindo margarina e creme

vegetal, porém é susceptível e, portanto qualquer variação no procedimento do teste pode alterar o

resultado da análise.

O índice de peróxido é uma medida do oxigênio ligado aos óleos em forma de peróxido. O método

utilizado é conhecido como método de Wheeler. Inicialmente, o material de vidro deve estar totalmente

limpo, lavado com água quente, em seguida imerso em solução sulfocrômica, e depois lavado bem com

água destilada.


A determinação da quantidade dos hidroperóxidos, geralmente, é realizada pelo método iodométrico. Este

método é baseado na redução do grupo hidroperóxido (ROOH) com o íon iodeto (I-). A quantidade de iodo

(I2) liberada é proporcional à concentração de peróxido presente. O I2 liberado é determinado por titulação

pelo uso de solução padrão de tiossulfato de sódio (Na2S2O3) e amido como indicador. As equações

destas reações podem ser representadas como:

2 ROOH + 2 H+ + 2 KI I2 + 2 ROH + H2O + K2O

I2 + 2 Na2S2O3 Na2S4O6 + 2 NaI

As principais fontes de erro do método são a absorção de iodo, pelas insaturações dos ácidos graxos, e a

liberação de iodo do iodeto de potássio, pela presença de oxigênio na solução a ser titulada. Além disso,

os produtos medidos são muito instáveis e o método é muito sensível à temperatura ambiente. Não é

indicado o uso deste método onde é baixa a concentração dos peróxidos, isso devido à dificuldade de

determinação do ponto final da titulação.

Entre as vantagens em utilizar tal técnica estão à rapidez, a simplicidade e o baixo custo dos

equipamentos utilizados.

O nível de oxidação do óleo de soja refinado é considerado baixo quando o índice de peróxidos está entre

1,0 e 5,0 meq O2/kg de óleo, de nível moderado com um IP entre 5,0 e 10,0 meq O2/kg de óleo e, com alta

oxidação com um IP maior que 10,0 meq O2/kg de óleo.

A determinação da quantidade dos peróxidos é geralmente limitada para os estágios iniciais da oxidação

lipídica.

Cinzas ou resíduo por incineraçãoDeve-se geralmente a contaminações mínimas de sais metálicos. A determinação é feita calcinando-se a

amostra até consumo total da matéria orgânica e pesagem posterior. Este método determina o resíduo

remanescente depois de incineração sob condições específicas de teste. Aplicável para gorduras animais

e óleos vegetais e marinhos. Fundamenta-se na perda de peso que ocorre quando o produto e incinerado

a 550°C, com destruição da matéria orgânica sem apreciável decomposição dos constituintes do resíduo

mineral ou perda por volatilização.

RancidezMede o grau de decomposição do material graxo. Essa decomposição resulta em peróxidos, aldeídos,

cetonas e fragmentos de ácidos. Existem diversas provas para essa determinação, geralmente com

desenvolvimento de coloração. Uma dessas reações é denominada Reação de Kreis. A rancidez é a

alteração no odor e sabor dos óleos e gorduras, provocados pela ação do ar (rancidez oxidativa) ou de

microrganismos (rancidez cetônica). O método é válido para óleos normais e gorduras líquidas. A

floroglucina reage em meio ácido com os triglicerídeos oxidados, dando uma coloração rósea ou

vermelha, cuja intensidade aumenta com a deterioração devido, provavelmente, a presença de aldeído

malônico ou de aldeído epidrínico.

DilatometriaTem grande utilidade no estudo da transição de uma forma polimorfa a outra e para o controle da

consistência da margarina e gorduras vegetais. Permite estimar a proporção de material sólido na

composição de uma graxa que contém porções líquidas e sólidas.


Equivalente de saponificação (E.S.)Corresponde a massa molecular média do material analisado e é calculado através da expressão: E.S.

= 56110/I.S.

Umidade e matéria volátilA determinação da umidade e matéria volátil é um dos parâmetros legais para a avaliação da qualidade

de óleos e gorduras. Mede o teor de água no material graxo e pode ser feito por secagem térmica (sendo

realizada por aquecimento direto a 105°C.), destilação e titulação. Normalmente esta análise incorpora os

voláteis na determinação por secagem térmica. Outra possibilidade é através do uso do método de Karl

Fischer, titulométrico de oxirredução.

Geralmente a umidade representa a água contida na amostra. Pode ser classificada em: umidade de

superfície, que refere-se a água livre ou presente na superfície externa, facilmente evaporada e umidade

adsorvida, referente a água ligada,encontrada no interior da amostra, sem combinar-se quimicamente

com a mesma.

A umidade corresponde à perda em peso sofrida pela amostra quando aquecida em condições nas quais

a água é removida. Na realidade, não é somente a água a ser removida, mas outras substâncias que se

volatilizam nessas condições. O resíduo obtido no aquecimento direto é chamado de resíduo seco. O

aquecimento direto da amostra a 105°C é o processo mais usual. Amostras que se decompõem ou

iniciam transformações a esta temperatura, devem ser aquecidas em estufas a vácuo, onde se reduz a

pressão e se mantém a temperatura de 70°C. Nos casos em que outras substâncias voláteis estão

presentes, a determinação de umidade real deve ser feita por processo de destilação com líquidos

imiscíveis. Outros processos usados são baseados em reações que se dão em presença de água. Dentre

estes, o método de Karl Fischer é baseado na redução de iodo pelo dióxido de enxofre, na presença de

água. Assim, a reação entre a água e a solução de dióxido de enxofre, iodo e reagente orgânico faz-se

em aparelho especial que exclui a influência da umidade do ar e fornece condições para uma titulação

cujo ponto final seja bem determinado.

A determinação de umidade por Karl Fischer é baseada na reação quantitativa da água com uma solução

anidra de dióxido de enxofre e iodo, na presença de uma base orgânica (imidazol) em metanol, que

adiciona os íons hidrogênio formados.

3 C3H4N2 + I2 + SO2 + H2O 2 C3H4N2H + 2 I- + C3H4N2+S03

-

C3H4N2+S03

- + H3COH C3H4N2HS04CH3

ou de forma mais simplificada:

I2 + SO2 + H2O → 2 H+I− + SO3

SO3 + ROH → H+ROSO3−

Com este reagente podem ser determinadas pequenas quantidades de água. Embora o método não seja

universalmente aplicável, as limitações de dosagens diretas podem ser contornadas pelo tratamento

preliminar adequado da amostra.

Na presença de água, o dióxido de enxofre é oxidado pelo iodo e o ponto final da reação é determinado

por bi-amperometria (dead stop). Quando não houver mais água na amostra, um excesso de iodo livre

agirá como despolarizador, causando aumento na corrente.

O método limita-se aos casos em que a amostra a ser analisada não reaja com os componentes do

reagente de Karl Fischer ou com o iodeto de hidrogênio formado durante a reação com a água. Os


seguintes compostos interferem na titulação: oxidantes como cromatos/dicromatos, sais de cobre (II) e de

ferro (III), óxidos superiores e peróxidos; redutores como: tiossulfatos, sais de estanho (II) e sulfitos;

compostos capazes de formar água com os componentes do reagente de Karl Fischer, como por

exemplo, óxidos básicos e sais de oxiácidos fracos; aldeídos, porque formam bissulfito; cetonas, porque

reagem com o metanol para produzir cetal.

Além destes métodos clássicos, já existem outros utilizando balança determinadora de umidade, com

ampla variedade de amostras, tais como: farmacêutica, alimentos, amostras ambientais e produtos

químicos.

Impurezas insolúveisA amostra é digerida em éter aquecido e filtração em cadinho de Gooch (filtro quantitativo). O material

insolúvel é pesado após secagem.

Este método, aplicável para todos os tipos de gorduras e óleos, determina sujidades e/ou outras

substancias estranhas insolúveis em éter de petróleo.

Índice de acidezSemelhante à análise de ácidos graxos livres. Mede a quantidade de ácido graxo livre presente no

material graxo (óleo ou gordura). A determinação da acidez pode fornecer um dado importante na

avaliação do estado de conservação do óleo. Um processo de decomposição, seja por hidrólise, oxidação

ou fermentação, altera quase sempre a concentração dos íons hidrogênio. A decomposição dos

glicerídeos é acelerada por aquecimento e pela luz, sendo a rancidez quase sempre acompanhada pela

formação de ácidos graxos livres. Estes são frequentemente expressos em termos de índice de acidez,

podendo ser expresso também em g do componente ácido principal, geralmente o ácido oléico. Os

regulamentos técnicos costumam adotar esta ultima forma de expressão da acidez. O índice de acidez é

definido como o numero de mg de hidróxido de potássio (KOH) necessário para neutralizar os ácidos

graxos livres em um grama da amostra. O método é aplicável a óleos brutos e refinados, vegetais e

animais, e gorduras animais. Os métodos que avaliam a acidez titulável resumem-se em titular, com

soluções de álcali-padrão, a acidez do produto ou soluções aquosas/alcoólicas do produto, assim como

os ácidos graxos obtidos dos lipídios.

A medida de acidez é uma variável que está intimamente relacionada com a qualidade da matéria-prima,

com o processamento e, principalmente, com as condições de conservação do material graxo. É uma

medida da extensão da hidrólise dos triacilgliceróis e formação dos ácidos graxos livres. Segundo a

Portaria nº 482 da ANVISA (1999), o teor de acidez é uma das características de qualidade dos diversos

óleos e gorduras e, entre outros parâmetros, servindo para a classificação dos azeites de oliva.

Índice de saponificaçãoEste método é aplicável a todos os óleos e gorduras e define-se este índice como a quantidade de

miligramas de KOH requerida para saponificar 1 grama de graxa. A amostra é aquecida sob refluxo numa

solução alcoólica na presença de potassa cáustica. A retitulação com ácido normalizado e a prova em

branco permite a conclusão do resultado.

O índice de saponificação é uma medida dos ácidos graxos livres e combinados que existem no óleo e é

diretamente proporcional à massa molar média. Quanto menor esta massa molar média, maior será o

índice de saponificação.


Índice de iodoEsta constante é a medida da insaturação das graxas (óleos e gorduras) e define-se como o número de

gramas de iodo absorvidos por 100 gramas da substância (% iodo absorvido). Existem vários métodos

sendo os principais o de Wijs e Hanus. O método de Wijs é aplicável a todos os óleos e gorduras normais

que não contenham ligações duplas conjugadas. Cada óleo possui um intervalo característico do valor do

índice de iodo. A fixação do iodo ou de outros halogênios se dá nas ligações etilênicas dos ácidos graxos.

Índice de BellierNa análise dos óleos, a determinação do índice de Bellier é utilizada para a identificação do azeite de

oliva.

Índice de winterização ou teste do frioEste método mede a resistência da amostra à cristalização e é comumente usado também como índice

de “winterização” e verificação da remoção da estearina no processo.

É aplicável a todos os óleos vegetais normais, refinados e em gordura animal isenta de umidade.

Matéria insaponificávelMatéria insaponificável inclui aquelas substâncias que frequentemente se encontram dissolvidas nas

gorduras e óleos e que não podem ser saponificadas por tratamento usual com soda, mas são solúveis

em solventes normais para gorduras e óleos. Incluem-se neste grupo de componentes, álcoois alifáticos

de alto peso molecular, esteróis, pigmentos e hidrocarbonetos. O método é aplicável para gorduras e

óleos animais e vegetais, não sendo adequado para gorduras e óleos contendo quantidade excessiva de

matéria insaponificável, como os óleos marinhos. Este método também não é aplicável para alimentos

com elevado teor de gordura.


ATIVIDADE PRÁTICA - CONTROLE DE QUALIDADE EM ÓLEOS E GORDURAS

DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DA AMOSTRA E RELATIVA Á ÁGUA

MaterialPicnômetro com junta esmerilhada de 50 mL ou balão volumétrico de 10, 25 ou 50 mL, banho-

maria mantido a temperatura de (25±0,1)°C e termômetro com subdivisão de 0,1°C.

Procedimento

Funda a amostra, filtre com papel de filtro para remover as impurezas e traços de umidade;

Aqueça a temperatura de (20-23)°C. Encha o recipiente do picnômetro, adicionando a amostra

cuidadosamente pelas paredes para prevenir a formação de bolhas de ar;

Tampe e coloque em banho-maria na temperatura de (25±0,1)°C. Conserve o conjunto imerso

na água e espere atingir a temperatura acima especificada por 30 minutos;

Remova com cuidado o óleo que tenha escorrido pela lateral do recipiente;

Retire do banho e seque, evitando o manuseio excessivo;

Pese e calcule a densidade.

Cálculos: Densidade da amostra (em g/mL) = (A – B) /V (a 25oC)

Densidade relativa = (A – B) / C (a 25oC)

A = massa do recipiente contendo óleo

B = massa do recipiente vazio

C = massa da água a temperatura de 25oC

V= volume do recipiente (picnômetro ou balão volumétrico)

DETERMINAÇÃO DA ACIDEZ

MaterialBalança analítica, frasco Erlenmeyer de 125 mL, proveta de 50 mL e bureta de 10 mL.

ReagentesSolução de éter-álcool (2:1) neutra

Solução de fenolftaleína a 1%

Solução de hidróxido de sódio 0,1 mol/L ou 0,01 mol/L


ProcedimentoAs amostras devem estar bem homogêneas e completamente liquidas;

Pese 2 g da amostra em frasco Erlenmeyer de 125 mL;

Adicione 25 mL de solução de éter-álcool (2:1) neutra;

Adicione duas gotas do indicador fenolftaleína;

Titule com solução de hidróxido de sódio 0,1 mol/L ou 0,01 mol/L até o aparecimento da

coloração rósea, a qual deverá persistir por 30 segundos.

Cálculos:Índice de acidez = V . f . 5,61/ P (em mg KOH/g amostra)

Índice de acidez = (V . f . 100 . 0,0282) / P (em % de ácido oléico, m/m)

V = volume, em mL de solução de hidróxido de sódio 0,1 mol/L gasto na titulação

f = fator da solução de hidróxido de sódio

P = massa da amostra em g.

NotasPara expressar o índice de acidez como acidez em ácido oléico, divida o resultado por 1,99.

No caso de produtos com baixo teor de ácidos graxos, por exemplo, óleos e gorduras

refinados, use solução de NaOH 0,01 mol/L para a titulação.

DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE PERÓXIDO

MaterialBalança analítica, frasco Erlenmeyer de 125 ou 250 mL com tampa esmerilhada, proveta de 50

mL, pipeta graduada de 1 mL, bureta de 10 mL com subdivisões de 0,05 mL.

ReagentesÁcido acético

Clorofórmio

Solução de tiossulfato de sódio 0,1 N ou 0,01 N

Amido solúvel

Iodeto de potássio

Solução de ácido acético-clorofórmio (3:2) v/v

Solução saturada de iodeto de potássio – Pese 30 g de iodeto de potássio e adicione 21 mL de

água. Conserve a solução em frasco âmbar e utilize no mesmo dia da sua preparação.

Solução de amido 1% m/v


ProcedimentosÓleos e gorduras normais Pese (5±0,05) g da amostra em um frasco Erlenmeyer de 250 mL (ou 125 mL);

Adicione 30 mL da solução ácido acético-clorofórmio 3:2 e agite até a dissolução da amostra;

Adicione 0,5 mL da solução saturada de KI e deixe em repouso ao abrigo da luz por

exatamente um minuto;

Acrescente 30 mL de água e titule com solução de tiossulfato de sódio 0,1 N ou 0,01 N, com

constante agitação;

Continue a titulação até que a coloração amarela tenha quase desaparecida;

Adicione 0,5 mL de solução de amido indicadora e continue a titulação até o completo

desaparecimento da coloração azul;

Prepare uma prova em branco, nas mesmas condições e titule.

Margarina e creme vegetalFunda a amostra, com constante agitação, em placa aquecedora ou em estufa a (60-70)°C;

Evite aquecimento excessivo, particularmente prolongado a temperatura acima de 40oC;

Uma vez completamente fundida, remova a amostra da placa até que a camada aquosa se

separe;

Decante o óleo e filtre em papel Whatman no 4 ou equivalente;

A amostra deve estar clara e brilhante. Proceda a determinação conforme o descrito para óleos

e gorduras normais.

Notas: Se o volume gasto na titulação da amostra for menor que 0,5 mL, usando solução de tiossulfato

de sódio 0,1 N, repita a determinação com solução 0,01 N.

No caso do branco, o volume gasto não deve exceder a 0,1 mL da solução de tiossulfato de

sódio 0,1 N.

Cálculo: Índice de peróxido = [(A - B) . N . f . 1000 ]/ P (em meq/kg da amostra)

A = volume, em mL da solução de tiossulfato de sódio 0,1 (ou 0,01 N) gasto na titulação da

amostra

B = volume, em mL da solução de tiossulfato de sódio 0,1 (ou 0,01 N) gasto na titulação do

branco

N = normalidade da solução de tiossulfato de sódio

f = fator da solução de tiossulfato de sódio.

P = massa da amostra, em g


DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE SAPONIFICAÇÃO

MaterialFrascos Erlenmeyer de 250 mL, condensador de água e banho-maria ou chapa aquecedora

com controle de temperatura, pérolas de vidro.

ReagentesSolução de ácido clorídrico 0,5 mol/L

Hidróxido de potássio

Solução de fenolftaleína a 1%

Álcool

Solução alcoólica de hidróxido de potássio a 4% m/v

ProcedimentoFunda a amostra, se não estiver completamente líquida;

Filtre em papel de filtro para remover impurezas e traços de umidade;

A amostra deve estar completamente seca;

Pese, com cuidado, em erlenmeyer com boca esmerilhada, 2 g de amostra;

Adicione 25 mL da solução alcoólica de KOH e pérolas de vidro;

Prepare um branco e proceda ao andamento analítico, simultaneamente com a amostra;

Conecte o condensador e deixe ferver suavemente até a completa saponificação da amostra

(aproximadamente uma hora, para amostras normais);

Após o resfriamento do frasco, lave a parte interna do condensador com um pouco de água;

Desconecte do condensador, adicione 5 gotas do indicador e titule com a solução de ácido

clorídrico 0,5 mol/L até o desaparecimento da cor rósea.

Cálculo: Índice de saponificação = [28,06 . f . (B - A)] / P (em mg KOH/g amostra)

A = volume gasto na titulação da amostra

B = volume gasto na titulação do branco

f = fator da solução de HCl 0,5 mol/L

P = massa da amostra em g

Nota: Algumas amostras são mais difíceis de serem saponificadas, requerendo mais de 1 hora de

saponificação.


DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE IODO PELO MÉTODO DE WIJS

MaterialBalança analítica, agitador magnético, estufa, cronometro, papel de filtro qualitativo, frasco

Erlenmeyer de 500 mL com tampa esmerilhada, proveta de 50 mL, pipetas volumétricas de 2,

5, 20 e 25 mL e bureta de 50 mL.

ReagentesÁcido clorídrico

Iodo

Tetracloreto de carbono

Tiossulfato de sódio (Na2S2O3.5H2O)

Amido solúvel

Iodeto de potássio

Solução de Wijs

Solução de iodeto de potássio a 15% m/v

Solução de indicador de amido a 1% m/v.

Solução de tiossulfato de sódio a 0,1 mol/L.

ProcedimentoFunda a amostra, caso não esteja no estado líquido (a temperatura da fusão não deverá

exceder o ponto de fusão da amostra em 10oC);

Filtre através de papel de filtro para remover algumas impurezas sólidas e traços de umidade;

Pese aproximadamente 0,25 g em frasco Erlenmeyer de 500 mL com tampa e adicione 10 mL

de tetracloreto de carbono;

Transfira com auxilio de bureta, 25 mL de solução de Wijs no frasco Erlenmeyer que contem a

amostra;

Tampe e agite cuidadosamente com movimento de rotação, assegurando perfeita

homogeneização;

Deixe em repouso ao abrigo da luz e a temperatura ambiente, por 30 minutos;

Adicione 10 mL da solução de iodeto de potássio a 15% e 100 mL de água recentemente

fervida e fria;

Titule com solução tiossulfato de sódio 0,1 mol/L até o aparecimento de uma fraca coloração

amarela;

Adicione 1 a 2 mL de solução indicadora de amido 1% e continue a titulação até o completo

desaparecimento da cor azul;

Prepare uma determinação em branco e proceda da mesma maneira que a amostra.

Cálculo: Índice de Iodo = [(VB – VA) . M . f. 12,69] / P (em g iodo/100g amostra, % iodo absorvido)

M = concentração da solução de Na2S2O3, em mol/L


f = fator da solução de Na2S2O3

VB = volume gasto na titulação do branco, em mL

VA = volume gasto na titulação da amostra, em mL


NotasQuando o índice de iodo for determinado em material contendo sistemas de duplas ligações conjugadas,

o resultado não é uma medida do total de insaturação, mas um valor empírico indicativo da sua

quantidade na molécula.

Por ser de difícil preparação, recomenda-se a aquisição no comércio do reagente de Wijs.

Armazene as soluções de Wijs em frasco âmbar, a temperatura ambiente e ao abrigo da luz e da

umidade.

Devido à toxicidade, o tetracloreto de carbono esta sendo substituído por ciclohexano.

Se o óleo apresentar um índice de iodo superior a 100, como por exemplo, os óleos de origem marinha, o

tempo de reação com a solução de Wijs devera ser maior que 30 minutos.

REAÇÃO DE KREIS (TESTE DE RANCIDEZ)

MaterialPipeta de 5 mL, provetas de 10 mL e proveta de 50 mL com boca esmerilhada.

ReagentesÁcido clorídrico

Solução de floroglucina em éter a 0,1% m/v

ProcedimentoTransfira, com auxilio de uma pipeta, 5 mL de substância fundida para uma proveta de 50 mL

com boca esmerilhada;

Adicione 5 mL de ácido clorídrico e agite por 30 segundos. Adicione 5 mL de uma solução de

floroglucina a 0,1% em éter;

Agite novamente por 30 segundos e deixe em repouso por 10 minutos. Na presença de

substâncias rançosas, a camada inferior apresentara uma coloração rósea ou vermelha.

Nota:Se a intensidade da coloração for fraca, compare a camada inferior com uma quantidade análoga de

solução de permanganato de potássio a 0,0012% (transfira 3,8 mL de uma solução 0,01 mol/L para um

balão volumétrico de 100 mL e complete o volume com água). Se a intensidade for à mesma ou inferior, o

resultado pode deixar de ser levado em consideração, caso os caracteres sensoriais do produto forem

satisfatórios.


DETERMINAÇÃO DA UMIDADE E MATÉRIA VOLÁTIL

MaterialEstufa, balança analítica, dessecador com sílica gel, cápsula de porcelana ou de metal de 8,5

cm de diâmetro, pinça e espátula de metal.

ProcedimentoPese de 2 a 10 g da amostra em cápsula de porcelana ou de metal, previamente tarada;

Aqueça durante 1 hora a 105oC;

Resfrie em dessecador até a temperatura ambiente e pese;

Repita a operação de aquecimento e resfriamento até peso constante.

Cálculo: Umidade ou substâncias voláteis a 105oC = 100 . N / P (em %, m/m)

N = n° de gramas de umidade (perda de massa em g)

P = n° de gramas da amostra

DETERMINAÇÃO DE UMIDADE PELO MÉTODO DE KARL FISCHER

MaterialTitulador de Karl Fischer, agitador magnético, eletrodo duplo de platina e microsseringa de 25

μL.

ReagentesReagente de Karl Fischer isento de piridina

Metanol com no máximo 0,005% de água

Tartarato de sódio dihidratado (padrão volumétrico para padronização do reagente de Karl

Fischer, contendo 15,66± 0,05% H2O)

ProcedimentoO reagente de Karl Fischer deve ser padronizado no início de uma série de ensaios, de duas

formas, utilizando água ou tartarato de sódio dihidratado como padrões, conforme descrito

abaixo.

Padronização do reagente de Karl Fischer com águaColoque uma quantidade de metanol na cela de titulação suficiente para cobrir os eletrodos;

Para eliminar a água contida no solvente, pré-titule o metanol com o reagente de Karl Fischer,

sob agitação, até o ponto final, seguindo as instruções do manual do aparelho;

Em seguida, com o auxilio de uma microsseringa, pese exatamente, por diferenca, cerca de 20

mg (20 μL) de água; introduza a água na cela e realize a titulação.


Padronização do Reagente de Karl Fischer com tartarato de sódio dihidratadoColoque uma quantidade de metanol na cela de titulação suficiente para cobrir os eletrodos;


sob agitação, até o ponto final, seguindo as instruções do manual do aparelho;

Em seguida, pese exatamente, por diferença, cerca de 200 mg de tartarato de sódio

dihidratado; introduza na cela e realize a titulação.

Determinação de umidade na amostraCaso a cela de titulação esteja cheia, esvazie o recipiente;

Os procedimentos de descarte dos resíduos deverão ser efetuados de acordo com os

procedimentos de biossegurança;

Coloque uma quantidade de metanol na cela de titulação suficiente para cobrir os eletrodos;


sob agitação, até o ponto final;

Em seguida, pese com precisão, por diferença uma quantidade de amostra que contenha

aproximadamente 10 a 80 mg de água; introduza a amostra na cela e realize a titulação.

No caso de amostras não solúveis em metanol, escolha um solvente (ou uma mistura de

solventes) adequado, que deverá ser previamente titulado com o reagente de Karl Fischer para

eliminar a água.

Cálculos:

Fator do reagente de Karl Fischer usando tartarato de sódio = m . 0,1555 / V

m = massa do tartarato de sódio dihidratado

V = volume do reagente de Karl Fischer gasto na titulação

Fator do reagente de Karl Fischer usando água = m / V

m = massa de água

V = volume do reagente de Karl Fischer gasto na titulação (em mL)

Cálculo: Teor de umidade na amostra = 100 . F . V / m (em %, m/m)

F = fator do reagente de Karl Fischer (em mg H2O/mL do reagente de Karl Fischer)

V = volume do reagente de Karl Fischer gasto na titulação (mL)

m = massa da amostra (mg)


DETERMINAÇÃO DE IMPUREZAS INSOLÚVEIS EM ÉTER

MaterialBanho-maria, estufa, dessecador, proveta de 50 mL e cadinho de Gooch.

ReagenteÉter de petróleo

Procedimento

Use o resíduo resultante da determinação da umidade e matéria volátil;

Adicione 50 mL de éter de petróleo no resíduo e aqueça em banho-maria para dissolver a

gordura;

Filtre em cadinho de Gooch com ajuda de vácuo;

Lave com cinco porções de 10 mL de éter de petróleo a quente, permitindo que cada porção

escoe primeiro para depois adicionar a outra porção;

Lave completamente com éter de petróleo;

Seque o cadinho e aqueça até peso constante em estufa a (101±1)°C;

Esfrie em dessecador até a temperatura ambiente e pese.

Cálculo: Impurezas insolúveis = p.100/P (em %,m/m)

p = massa das impurezas insolúveis no éter de petróleo

P = massa da amostra seca

TESTE DO FRIO (ÍNDICE DE WINTERIZAÇÃO)

MaterialBanho-maria a 25°C, banho de gelo a 0°C, frasco especial para óleo de 115 mL, funil e papel

de filtro.

ProcedimentoFiltre uma quantidade suficiente da amostra (200-300)mL diretamente com papel de filtro;

Aqueça a porção filtrada;

Agite a amostra continuamente durante o aquecimento e remova do calor quando a

temperatura atingir 130°C;

Abasteça um frasco especial para óleo completamente até o gargalo com a amostra e tampe

hermeticamente;

Coloque o frasco num banho de água a 25°C e vede o banho com parafina;


Mergulhe o frasco contendo a amostra em banho de gelo, de modo que o conjunto fique

coberto com água e gelo.

Reabasteça com gelo frequentemente, se necessário, para manter o banho solidamente

empacotado, caso contrário, a temperatura poderá subir acima de 0°C. É essencial que a

temperatura do banho se mantenha a 0°C.

Ao final de cinco horas e meia, remova o frasco do banho e examine rigorosamente os cristais

de gordura ou turvação formada. Não confundir cristais com pequenas bolhas de ar. Para o

teste ser positivo, a amostra precisa estar completamente clara, límpida e brilhante.

NotasA finalidade do tratamento a quente é remover traços de impurezas, umidade e destruir algum núcleo de

cristais.

Recomenda-se utilizar um fundo preto iluminado para melhor visualização do resultado do teste, devendo

a amostra ficar a uma distância de 2 metros.

DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE REFRAÇÃO

MaterialRefratômetro de Abbe equipado com escala-padrão e algodão.

ReagenteÉter de petróleo ou outro solvente.

ProcedimentoAjuste da aparelhagem – Ajuste previamente o refratômetro de Abbe com água. Faça circular

uma corrente de água a 40°C pelo aparelho. Deixe estabilizar a temperatura. Ajuste a 40°C

para óleos e a 60°C para amostras com ponto de fusão mais alto. A temperatura do

refratômetro deve ser controlada a ±0,1°C e, para isto, e preferível usar banho de água

controlado termostaticamente e com circulação de água. O instrumento e calibrado seguindo as

instruções do fabricante, com liquido de pureza e índice de refração conhecidos ou, em alguns

casos, e satisfatório usar um prisma de vidro de índice de refração teórico de 1,333 a 20 °C. Se

o refratômetro for equipado com um compensador, uma lâmpada elétrica como a de vapor de

sódio, torna-se necessária.

Tratamento da amostra – Funda a amostra, caso não esteja liquida. Filtre para remover

quaisquer impurezas e traços de umidade. A amostra deve estar completamente seca.

Certifique-se que os prismas estejam limpos e completamente secos e então coloque no

prisma inferior algumas gotas da amostra. Feche os prismas e trave firmemente. Deixe por 1 a

2 minutos até que a amostra atinja a temperatura do aparelho. Ajuste o instrumento e a luz

para obter a leitura mais distinta possível e, então, determine o índice de refração.


A leitura na escala dará diretamente o índice de refração absoluto a 40°C, com quatro casas

decimais. Realize pelo menos três leituras e calcule a média. A variação das leituras deve ser

igual a 0,0002. Limpe os prismas entre as leituras com algodão umedecido com solvente e

deixe secar.

Cálculo para correção da temperatura

R’+ K (T’- T) = R

R = leitura a temperatura T (°C)

R’= leitura a temperatura T’ (°C)

T = temperatura padrão (°C)

T’ = temperatura na qual a leitura de R’ foi feita (°C)

K = 0,000365 para gorduras e 0,0003885 para óleos

DETERMINAÇÃO DE MATÉRIA INSAPONIFICÁVEL

MaterialExtrator de gordura de capacidade de 200 mL com tampa de vidro, frascos Erlenmeyer ou

Soxhlet de 100 a 200 mL, funil de separação de 500 mL, sifão de vidro e balança analítica.

ReagentesÁlcool a 95% v/v

Álcool a 10% v/v

Solução de hidróxido de potássio a 50% m/v

Éter de petróleo

Solução de hidróxido de sódio 0,02 mol/L

Solução de fenolftaleína

ProcedimentoPese cerca de 5 g de amostra bem misturada em um frasco Erlenmeyer ou Soxhlet. Adicione

30 mL de álcool a 95% e 5 mL de KOH a 50%;

Aqueça e deixe em refluxo por 1 hora ou até completa saponificação;

Transfira para o funil de separação, ainda quente, usando um total de 40 mL de álcool 95%;

Complete a transferência com água quente e depois fria ate um volume total de 80 mL;

Lave ainda o frasco com um volume de 5 mL de éter de petróleo e transfira para o funil;

Esfrie até a temperatura ambiente e adicione 50 mL de éter de petróleo. Insira a tampa e agite

vigorosamente por um minuto ate o total clareamento das duas camadas. Use sifão de vidro

para remover completamente a camada superior sem incluir qualquer porção da camada

inferior. Receba as frações de éter de petróleo em um funil de separação de 500 mL;

Repita a extração pelo menos seis vezes, usando porções de 50 mL de éter de petróleo,

agitando vigorosamente em cada extração;


Lave os extratos combinados no funil de separação três vezes, usando 25 mL de álcool a 10%,

agitando vigorosamente e retirando a camada alcoólica depois de cada extração.

Evite remover qualquer parte da camada de éter de petróleo. Transfira o extrato de éter de

petróleo para um béquer tarado e evapore até a secagem em banho de água. Depois de todo o

solvente ter sido evaporado, complete a secagem em estufa a vácuo a temperatura de (75-

80)oC e pressão interna de 200 mm de Hg;

Esfrie em dessecador e pese;

Depois da pesagem, dissolva o resíduo em 50 mL de álcool a 95% a 50oC previamente

neutralizado contendo fenolftaleína como indicador;

Titule com NaOH 0,02 mol/L até o ponto de viragem;

Corrija a massa do resíduo para ácidos graxos livres contidos, usando a seguinte relação: 1 mL

de 0,02 mol/L de NaOH é equivalente a 0,0056 g de ácido oléico;

Faça um branco sem a presença de óleo ou gordura e proceda da mesma maneira que a

amostra.

Cálculo: Matéria insaponificável = [A – (B + C)] . 100 /P (em %, m/m)

A = massa do resíduo obtido apos secagem a vácuo, em g

B = massa de ácido graxo determinado por titulação, em g

C = massa do branco, em g


DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE BELLIER (TESTE PARA AZEITES DE OLIVA)

MaterialChapa aquecedora, termômetro com divisões de décimos de grau, pipetas de 2, 5 e 50 mL,

frasco Erlenmeyer de 125 mL e refrigerante de refluxo.

ReagentesSolução alcoólica de hidróxido de potássio a 8% m/v

Ácido acético (1+3)

Álcool a 70% v/v

ProcedimentoTransfira lentamente, com o auxílio de uma pipeta, 1 mL da amostra para um frasco

Erlenmeyer de 125 mL;

Adicione 5 mL da solução alcoólica de hidróxido de potássio a 8%; Adapte ao frasco

Erlenmeyer um refrigerante de refluxo;


Aqueça em chapa aquecedora por 10 minutos;

Esfrie até (25-30)°C;

Adicione 50 mL de álcool a 70%;

Agite e adicione 1,5 mL de ácido acético (1+3);

Agite e adapte ao frasco um termômetro de 50oC, dividido em décimos de grau, de maneira que

o bulbo do termômetro esteja imerso no líquido;

Se houver turvação, aqueça lentamente até cerca de 10oC acima do índice suposto;

Resfrie o frasco, gradualmente e agitando sempre em um banho de água da seguinte maneira:

introduza sucessivamente o frasco durante 10 segundos, retire e agite por 10 a 20 segundos. A

temperatura deve baixar lentamente. Tome como índice de Bellier, a temperatura na qual nota-

se o inicio da turvação.

DETERMINAÇÃO DO PONTO DE FUSÃO (ENSAIO PARA GORDURAS)MaterialAparelho para determinação do ponto de fusão, tubos de ponto de fusão, tubos capilares de

vidro, termômetro com a especificação da A.O.C.S.: H 6-40 ou 7-45, béquer de 600 mL, papel

de filtro e funil de vidro.

ProcedimentoFunda a amostra e filtre em papel de filtro para remover qualquer impureza e resíduo final de

mistura;

A amostra deve estar absolutamente seca;

Introduza completamente pelo menos 3 tubos capilares limpos na amostra liquefeita, de

maneira que a gordura fique a uma altura de 10 mm;

Funda o final do tubo (onde a amostra esta localizada) numa chama pequena, mas não queime

a gordura;

Coloque os tubos num béquer e deixe em refrigerador entre (4 - 10)°C durante 16 horas;

Remova os tubos do refrigerador e prenda-os com uma rolha de borracha ou de qualquer outra

maneira ao termômetro, de modo que as extremidades inferiores dos tubos de fusão estejam

no fundo junto com o bulbo de mercúrio do termômetro;

Introduza o termômetro num béquer de 600 mL, contendo água até a metade de seu volume. O

fundo do termômetro deve estar imerso a 30 mm na água;

Ajuste a temperatura inicial do banho de (8 - 10)°C abaixo do ponto de fusão da amostra no

inicio do teste;

Agite o banho de água com um pequeno fluxo de ar ou com outros métodos adequados e

forneça calor de maneira que aumente a temperatura na faixa de 0,5°C por minuto. As

gorduras passam normalmente por um estágio de opalescência antes da completa fusão;


O aquecimento é contínuo até que os tubos estejam completamente claros. Observe a

temperatura na qual cada tubo se torna claro e calcule a média de todos os tubos. Esta deve

estar dentro de 0,5°C. Considere esta média como o ponto de fusão.

Nota: as amostras devem estar completamente liquefeitas quando os tubos forem colocados

no refrigerador. É uma boa prática passar o fundo dos tubos que contém a amostra

momentaneamente por uma chama, antes de serem levados ao refrigerador.

DETERMINAÇÃO DE RESÍDUO POR INCINERAÇÃO (CINZAS)MaterialCápsula de porcelana de 50 mL ou cápsula de platina de 100 mL, bico de Bunsen, tela de

amianto, tripé, balança analítica, mufla, papel de filtro e dessecador.

ProcedimentoColoque o papel de filtro contendo os insolúveis totais em éter obtido anteriormente em uma

cápsula de porcelana de 50 mL ou cápsula de platina de 100 mL, previamente aquecida em

mufla a 550°C por 1 hora, resfriada em dessecador até a temperatura ambiente e pesada;

Carbonize em bico de Bunsen com chama baixa;

Incinere em mufla a 550°C;

Resfrie em dessecador até a temperatura ambiente e pese;

Repita as operações de aquecimento e resfriamento até peso constante.

Nota: a combustão da amostra deve ser feita em capela, com exaustão forçada.

Cálculo: Cinzas = p . 100 / P (em %, m/m)

p = massa de resíduo em g

P = massa da amostra em g

REFERÊNCIAS

Métodos físico-químicos para análise de alimentos. IV Edição. 1ª Edição Digital. Instituto Adolfo Lutz, 2008. Disponível na web. Acesso em março de 2012.

PEREIRA, Francisco S. G. Processos Químicos Industriais. IFPE, Apostila de Aulas, Recife, 2010.

RIBEIRO, Bernardo Dias. Aplicação de tecnologia enzimática na obtenção de beta-caroteno a partir de óleo de buriti. Rio de Janeiro, 2008. UFRJ. Dissertação de mestrado. Disponível na web. Acesso em maio de 2012.

TANAMATI, Ailey Aparecida Coelho. Instabilidade oxidativa do óleo de soja submetido à fritura de alimentos congelados. Maringá: UEM, 2008. Tese de doutorado. Disponível na web. Acesso em maio de 2012.



1. Do ponto de vista analítico, construa uma tabela mostrando os diversos materiais normalmente amostrados na evolução do controle de qualidade de um óleo vegetal comestível refinado. Nesta tabela procure colocar a finalidade da amostragem de cada material.

2. Cite e explique, pelo menos 3 características do controle estatístico da qualidade, aplicadas ao processo produtivo de extração de óleo vegetal de sementes oleaginosas.

3. Simule dados experimentais de análises de qualidade na refinação de óleos comestíveis e aplique, pelo menos 3 ferramentas da qualidade, para ilustrar tais informações. Explique a finalidade de cada ferramenta e relate suas considerações a respeito associados aos dados utilizados.

4. Comente sobre os principais aspectos do controle de qualidade na produção. Exemplifique estes aspectos no processo produtivo de hidrogenação de óleo vegetal refinado.

5. Admita o processo produtivo de fabricação de óleo vegetal, partindo do grão de soja, dividido nas seguintes etapas: condicionamento da matéria-prima, extração e refinação do óleo. Escolha, em cada etapa, um parâmetro analítico essencial para o controle de qualidade total nesta produção. Explique sua finalidade na evolução do processo produtivo, metodologia analítica usada para quantificação e possíveis desvios nos valores especificados e formas de corrigir.

6. Óleos e gorduras são muito difundidos e versáteis industrialmente. Considere um óleo bruto de soja para possíveis aplicações na indústria alimentícia, seja em sua forma refinada ou transformada em derivados. Considere que você é o analista responsável para aprovação ou reprovação deste lote (50.000L) para processamento de refino e hidrogenação. Que parâmetros analíticos você escolheria para sua rotina laboratorial visando entrada e saída destes insumos comerciais (óleo refinado e gordura hidrogenada)? Como você procederia para uma amostragem representativa? Construa um laudo analítico com os parâmetros analíticos escolhidos. (Nota: no laudo analítico, escolha um padrão comercial com uma empresa fictícia com logomarca e razão social).

7. Os diagramas 1 e 2 seguintes esquematizam um sistema de aplicação do Controle de Qualidade. Diante destes diagramas, ilustre uma situação cotidiana na análise de qualidade na indústria de refino de óleos vegetais comestíveis. Explique suas escolhas.

Diagrama 1 Diagrama 2

8. Algumas análises de qualidade em óleos e gorduras vegetais e animais são conhecidas como índices. Explique o quimismo envolvido e a finalidade dos chamados índices de: saponificação, de acidez, de iodo e de peróxidos, nestas análises.

9. Uma amostra (2,05g/2,02g/2,03g) de óleo de soja bruto foi titulada com solução de NaOH 0,01 mol/L em meio etéreo-alcoólico sendo gastos (2,1mL/1,9mL e 2,0mL) até completa viragem do indicador fenolftaleína. Calcule o índice de acidez da amostra nas possíveis formas clássicas e explique a condição desta amostra para processamento alimentício.


apost 1 controle qualidade 2013

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