DETERMINAÇÃO DE ETANOL COM UM DESTILADOR DE CONTATO PARA SISTEMA DE INJEÇÃO EM FLUXO COM MICROONDAS FOCALIZADA NA BOBINA REACIONAL
André F. Oliveira*(PQ)1 Maria Celeste Teixeira Diniz Joaquim A. Nóbrega(PQ)2 Orlando Fatibello-Filho(PQ)2
1 Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia- Universidade de Mogi das Cruzes UMC/OMEC Av. Cândido X. Almeida Souza, 200, 08780-911; Mogi das Cruzes SP
2Grupo de Química Analítica/DQ, Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia, Universidade Federal de São Carlos, CP 676, 13560-970, São Carlos SP
* e-mail: aferoliv@zaz.com.br
palavras-chave: destilador em fluxo, forno de microondas de uso doméstico; determinação de etanol
A determinação de espécies voláteis em sistemas de injeção em fluxo têm sido realizada com diversos dispositivos, tais como permeação/difusão gasosa, destilação isotérmica, pervaporação e destilador MicroStill. Estes apresentam diversos problemas, tais como a diminuição da eficiência com o tempo, a complexidade do sistema e baixa freqüência de determinação (cerca de 10 h-1).
Em trabalhos anteriores1,2 foi proposto o uso da bobina reacional posicionada frontalmente à ponta da antena de um magnetron em um forno de microondas de uso doméstico, focalizando a radiação nessa bobina, aumentando significativamente a eficiência de absorção da radiação microondas e levando à formação de duas fases (líquida e vapor) não segmentadas entre si. Com auxílio de uma câmara de separação2, a fase líquida foi coletada e determinado o teor de açúcares redutores, enquanto que a fase vapor descartada.
Neste trabalho, visando mostrar a potencialidade deste novo perfil de escoamento em sistemas de injeção em fluxo, é proposto um destilador para a determinação de etanol em meio fermentativo.
O sistema de injeção em fluxo foi composto por uma bomba peristáltica Ismatec, mod. IPC-8, um injetor comutador manual, de acrílico, tubos de polietileno e PTFE e um forno de microondas Panasonic, mod. NN5556B, com cavidade de 22 L e magnetron emitindo a 2,54 GHz com uma potência nominal de 700W.
A câmara de destilação foi construída em acrílico e é composta por uma câmara de expansão, onde a fase líquida e a vapor são separadas, e a fase vapor conduzida por um canal e condensa-se ao entrar em contato com um leito de reagente que é bombeado continuamente.
A amostra/solução de referência é inserida no sistema com uma alça de amostragem 250mL, recebe uma solução de NaOH 2,0 mol L-1 por confluência e é conduzida para a bobina B1 de 100 cm, onde a radiação microondas é focalizada, dentro da cavidade do forno. Nessa bobina, há a separação do fluxo em duas fases, não segmentadas entre si e são conduzidas para a câmara de destilação, onde a fase líquida é descartada na câmara de expansão e a fase vapor, contendo o etanol, é conduzida para um canal onde uma solução de dicromato de potássio 0,1 mol L-1 em ácido sulfúrico 1,8 mol L-1, continuamente bombeada e aspirada para o detector, absorve o etanol, oxidando-o. A absorbância do Cr(III) formado é medida em 600 nm.
Foram estudados os efeitos do volume da alça de amostragem, da concentração de NaOH, de dicromato de potássio e ácido sulfúrico sobre o sinal analítico.
Considerando que há uma concentração mínima de eletrólito no meio para que o fluxo bifásico não segmentado seja obtido1,2, foi verificado o efeito da concentração de NaOH de 0,5 a 3,0 mol L-1 sobre o sinal analítico. O hidróxido de sódio foi selecionado de forma a manter em solução espécies ácidas concomitantes ao etanol no meio fermentativo.
O fluxo bifásico não segmentado foi obtido para concentrações de NaOH superiores a 0,5 mol L-1 e houve um aumento no sinal analítico até 2,0 mol L-1, a partir do qual o sinal diminuiu. Isto está relacionado com dois efeitos competitivos: o aumento de etanol na fase vapor e o aumento da vazão da fase vapor, diminuindo o tempo de contato com o leito de reagente.
Os sinais analíticos de etanol 0,5 e 1,25% (v/v) aumentaram continuamente com o volume da alça de amostragem entre 125 e 450 mL. Desta forma, para manter o compromisso entre sensibilidade e freqüência de determinação, foi selecionado o volume de 250 mL.
Na faixa de concentração de dicromato de potássio de 0,05 a 0,2 mol L-1, verificou-se o aumentos lineares dos sinais analíticos de etanol 0,5 e 1,25% (v/v). Para reduzir a quantidade de resíduo, optou-se pela concentração de dicromato de potássio 0,1 mol L-1. Por outro lado, foi obtido um sinal analítico máximo para concentrações de ácido sulfúrico superiores a 4,0 mol L-1.
Foi avaliada a influência de substâncias concomitantes ao etanol no meio fermentativo, tais como: etanol, açúcares redutores, cloreto de potássio, etc., nenhuma das substâncias testadas influenciaram o sinal analítico de etanol 2,5 % (v/v).
O sistema apresentou uma faixa analítica linear entre 0,31 a 8,0% (v/v) com um limite de detecção de 0,094%(v/v) e repetibilidade do sinal analítico para soluções de etanol 1,0 e 5,0% foi 2,33% (n=12) e 1,76% (n= 9), respectivamente. A freqüência de determinação obtida foi de 50 hr-1. O procedimento foi aplicado no acompanhamento de uma fermentação alcoólica e os resultados foram comparados com o método proposto pela AOAC para determinação de etanol em vinhos. Os resultados foram concordantes, obtendo-se erros entre –7,0 e 1,5 %.
Este procedimento apresentou uma boa sensibilidade, com condições reacionais brandas, sem problemas de pressão hidrodinâmica e sem necessidade de etapas de resfriamento forçado ou de uso de um desborbulhador. Além disso, o sistema apresenta uma freqüência de determinação superior aos procedimentos envolvendo pervaporação ou com o destilador MicroStill.
Oliveira; A.F.; Fatibello-Filho, O. Talanta , 50(1999)899-904.
Oliveira; A.F.; Fatibello-Filho, O. 10o ENQA, Santa Maria, RS AF31.