DETERMINAÇÃO DA INCERTEZA DE MEDIÇÃO NA ANÁLISE GRAVIMÉTRICA DE UMIDADE E VOLÁTEIS.

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Química Analítica

Autores

Duarte-coelho, A.C. (UFPE) ; Fonseca Junior, G.J.T. (UFPE) ; Santos Silva, I.T.C. (UFPE) ; Palha, M.L.A.P.F. (UFPE) ; Cortez, N.M.S. (UFPE) ; Souto, T.J.M.P. (UFRPE) ; Sobral, A.D. (UFPE) ; da Rocha, O.R.S. (UFPE) ; Azoubel, P.M. (UFPE) ; Freire, E.M.P.L. (UFPE)

Resumo

De forma a assegurar a composição dos alimentos em níveis adequados à saúde da população, alguns órgãos governamentais promovem a fiscalização baseando- se em análises físico-químicas para comparação com valores ideais. Uma das análises realizadas é a determinação da umidade e voláteis em produtos de origem animal. Em percentuais elevados a massa do produto é aumentada e o consumidor acaba por ter prejuízo financeiro e nutricional. É preciso que o resultado seja associado à sua incerteza de medição, disponibilizando uma faixa onde o valor obtido estará contido com determinado nível de probabilidade. Neste trabalho, para uma matriz com aproximadamente 60% de umidade, demonstrou-se o processo de cálculo da incerteza expandida resultando em 0,12%. Valor baixo se comparado ao teor na amostra.

Palavras chaves

Determinação da Incerteza; Análise Gravimétrica ; Umidade e Voláteis

Introdução

A alimentação é uma atividade intrínseca à manutenção da vida. É através dela que se ingere nutrientes capazes de sustentar as funções vitais do organismo (LIMA; FERREIRA NETO; FARIAS, 2015). Porém, os consumidores muitas vezes acabam por adquirir alimentos de baixa qualidade, seja na capacidade nutricional ou na composição. Para a proteção da população torna-se necessária a atuação de órgãos de fiscalização evitando prejuízos à saúde dos consumidores. Como exemplo, a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) é capaz de supervisionar e controlar atividades relativas à produção e comercialização de alimentos, por meio de padrões de qualidade (SILVA, et al., 2019). Os brasileiros também contam com o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA) de forma a envolver desde a saúde animal e sanidade vegetal até o controle de resíduos e contaminantes nos alimentos. Em seus Laboratórios Federais de Defesa Agropecuária (LFDAs) são realizadas análises de alimentos para quantificar composições e gerar resultados a serem comparados com os estabelecidos na legislação pertinente, podendo resultar em penalidades se alguma infração for confirmada (BRASIL, 2019). É importante associar a incerteza da análise ao seu resultado, caso contrário ele estará incompleto (SKOOG, et al., 2014). Segundo o guia EURACHEM/CITAC (2002), a comprovação da qualidade de um resultado pode incluir o grau de concordância deste com outros, mesmo que os métodos de análise independam entre si, sendo a determinação da incerteza uma das formas mais eficazes de demonstração. Daí a importância deste componente do resultado final. Sendo assim, o trabalho tem como objetivo informar o processo de obtenção de uma incerteza de medição, especificamente para a determinação de umidade e voláteis.

Material e métodos

Para a incerteza da determinação de Umidade, IN MAPA nº 08 (BRASIL, 2009), partiu-se da expressão do mensurando para determinar as primeiras fontes, em seguida, adicionaram-se outros termos de contribuição considerados significativos. A finalização desta etapa envolveu a esquematização em um diagrama de Ishikawa com posterior simplificação de fatores redundantes. Então, dividiu-se cada valor de entrada por um fator de distribuição relacionado, de forma a gerar as incertezas padrão. Os fatores foram referidos ao tipo de distribuição dos termos. Aplicou-se a derivada parcial na equação do cálculo do mensurando em relação a cada fonte de incerteza. Para o caso de uma contribuição associada ao procedimento todo, quando a fonte não estava presente na equação e expressava diretamente em termos de seu efeito sobre a quantificação do analito, atribuiu-se o valor 1, conforme cita o guia EURACHEM / CITAC (2002). Os termos da equação da derivada foram substituídos pelos valores obtidos no ensaio da amostra de peito de frango (% de umidade em torno de 60%), gerando os valores numéricos dos coeficientes de sensibilidade. Cada coeficiente foi multiplicado pela incerteza padrão associada resultando nas contribuições para a incerteza. Obteve-se, então, a incerteza padrão combinada a partir da raiz do somatório quadrático das contribuições para a incerteza. Tal manipulação dos dados foi referente à aproximação em primeira ordem da equação de Taylor. Por fim, determinou-se a incerteza expandida pela multiplicação da incerteza padrão combinada pelo fator de abrangência, k, calculado como o valor bicaudal do teste “t” de student para o número de graus de liberdade efetivo resultante da Equação de Welch-Satterwaite.

Resultado e discussão

As fontes tidas como significativas foram as variáveis da equação do mensurando, mamos (massa da amostra), mrec+amos (massa do recipiente com a amostra seca) e mrec (massa do recipiente); a temperatura do ambiente; e o desvio padrão resultante dos resultados, samos (duas replicatas). Decidiu-se por descartar o termo referente à temperatura em virtude da baixa contribuição para a incerteza global já que o ambiente tem temperatura controlada na mesma faixa de calibração do equipamento e pelo desvio padrão das replicatas representar quase que a totalidade da incerteza. Por sua vez, as massas têm as contribuições reduzidas ao erro e à resolução da balança, onde o primeiro abrange tanto a tara como a massa bruta, parâmetros inseridos no valor contido no certificado da balança. A diferença entre as replicatas é responsabilidade do laboratório e, assim, deve contribuir para o cálculo da incerteza em quantidade apreciável na forma do desvio padrão proveniente do analista. Logo, as fontes foram reduzidas às contidas na Figura 1. Os coeficientes de sensibilidade das massas foram obtidos pelas derivadas parciais da equação do mensurando (Brasil, 2009) em relação a cada termo, utilizando-se das massas pesadas na análise. Desse modo, os resultados para uma amostra de peito de frango com 60,55% de umidade podem ser visualizados na Tabela 1. A incerteza combinada resultou em 0,00832, valor calculado pela raiz da soma quadrática das contribuições para a incerteza. Já o número de graus de liberdade efetivo foi 1,10 oriundo da Equação de Welch-Satterwaite. Então, o número de graus de liberdade efetivo resultou no valor bicaudal de “t” como 13,97, o fator de abrangência k. Por fim, ao multiplicar este fator pela incerteza combinada obteve-se a incerteza expandida de 0,12%.

Resultados dos cálculos da incerteza de medição de umidade e voláteis.


Diagrama de Ishikawa para as fontes de incertezas significativas.

Conclusões

Diante da importância da segurança dos alimentos fica claro o papel de órgãos governamentais, ao promover parâmetros de controle e fiscalizações adequados. Ao se comparar um dado obtido por análise química com um valor tido como exato torna-se necessário associar a esse sua incerteza. A incerteza para a umidade resultou em um valor relativamente baixo, porém em amostras mais secas seu percentual no resultado pode ser alto. Torna-se interessante utilizar um número maior de replicatas para verificar se a incerteza consegue ser reduzida ou se o resultado obtido é o mínimo associado ao método.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, através do LFDA/PE, pela colaboração e à UFPE em seu Laboratório de Processos Químicos pela participação.

Referências

BRASIL. Instrução Normativa nº 08, de 11 de março de 2009. Método Oficial para Determinação dos Parâmetros para Avaliação do Teor Total de Água Contida em Cortes de Aves. Diário oficial da União. Poder Executivo, Brasília, DF, 12 mar 2009.
BRASIL. Decreto nº 9.667, de 02 de janeiro de 2019. Diário Oficial da União. Poder Executivo, Brasília, DF, 02 jan 2019. Seção 1, p. 35.
EURACHEM / CITAC. Guia EURACHEM/CITAC – Determinando a Incerteza na Medição Analítica. Rio de Janeiro: Sociedade Brasileira de Metrologia, 2002.
LIMA, R. S.; FERREIRA NETO, J. A.; FARIAS, R. C. P. Alimentação, comida e cultura: o exercício da comensalidade. Demetra: Alimentação, Nutrição & Saúde, Rio de Janeiro, v. 10, n. 3, p. 507-522, 2015.
SILVA, L. R. R.; VENTURA, B.; ALMEIDA, M. O.; LIMA, N. M. A.; SILVA, K. T.; MAIA, F. J. N.; SAMPAIO, S. G.; BEZERRA, T. T.; GUEDES, I.; RIBEIRO, V. G. P.; MAZZETTO, S. E. Fraude no leite: experimento investigativo para o ensino de química. Revista Virtual de Química, Fortaleza, v. 11, n. 3, p. 1024-1043, 2019.
SKOOG, D. A.; HOLLER, F. J.; WEST, D. M.; CROUCH, S. R. Fundamentos de química analítica. São Paulo: Ed Cengage, 2014.