Metodos para la determinación de etanol en bebidas.

http://www.vinodefruta.com/medicion_de_alcohol_marco.htm

DETERMINACIÓN DE ALCOHOL EN VINOS

La medición del contenido de alcohol es de capital importancia en el proceso de elaboración de vinos debido fundamentalmente a dos motivos. El primero es normalizar el producto en cuanto a sus características y sus componentes. Obviamente, cada producto debe contener siempre la misma cantidad de alcohol, de azúcar, de acidez, etc., que es indicada en la etiqueta El segundo motivo es de origen fiscal, ya que el vino, como toda bebida alcohólica, está sujeto a pago de impuesto y por tanto el fabricante debe ser cuidadoso en el manejo de este componente para evitar sufrir gravámenes adicionales y penalizaciones. Sin embargo, debe tenerse en consideración que en elaboraciones artesanales, y principalmente en las caseras, la determinación de alcohol resulta de menor importancia que en las elaboraciones industriales y sólo estará en función de la legislación establecida en cada país.
Un motivo frecuente por el cual nos consultan algunos productores es la confusión que surge cuando intentan medir el contenido de alcohol con un hidrómetro o alcoholímetro directamente en el vino y no obtienen ningún resultado. Nuestra recomendación siempre ha sido reiterativa: “CON UN DENSÍMETRO O ALCOHOLÍMETRO SÓLO SE PUEDE MEDIR ALCOHOL EN EL DESTILADO, NO EN EL VINO”. Esta recurrente consulta nos ha llevado a publicar esta pequeña reseña sobre el principal método de medición de alcohol en vinos, sus ventajas y desventajas.
Existe un buen número de metodologías diseñadas para la medición de alcohol (etanol) en el vino tradicional y en el vino de frutas, pero la principal y más universalmente extendida es la técnica densimétrica. Ésta se basa en la determinación de la densidad de una solución hidroalcohólica obtenida previamente por destilación del vino. La densidad puede ser medida a través de diversos instrumentos que el analista seleccionará según su conveniencia. Entre ellos están el hidrómetro, alcoholímetro, picnómetro y el ebullómetro.
Determinación de etanol en vinos mediante densimetría.

Fase I. Obtención del destilado

Para la obtención del destilado se emplea un sistema como el mostrado en la figura de abajo. Consiste de un matraz de ebullición que suele ser de 500 ml de capacidad con uniones esmeriladas, un refrigerante o condensador y un matraz colector.

Sistema de destilación clásico
Una vez obtenido es destilado se le adiciona agua hasta alcanzar el volumen inicial que tenía la muestra y se pasa a la siguiente fase.
¿Cómo adquirir un sistema de destilación?
Fase II. Medición del alcohol
Esta medición tiene su basamento en el hecho que la densidad (o peso específico) de una solución hidroalcohólica disminuye de manera inversamente proporcional a la cantidad de alcohol que contiene. Es decir, mientras más alcohol contenga la solución, menor será su densidad. Ésta puede ser medida entonces con los instrumentos que se mencionaron anteriormente y de los cuales haremos especial énfasis en el hidrómetro.

Hidrómetro.

Un hidrómetro clásico
Es un instrumento que basa su acción en la variación de flotabilidad que sufre un cuerpo cuando es sumergido en soluciones de diferente densidad. Es similar al densímetro empleado para medir sólidos solubles (ver artículo) pero su escala expresa la masa o peso de la solución por unidad de volumen, lo que se conoce como densidad o peso específico. Mediante tablas esta densidad puede ser relacionada con el contenido de alcohol y expresarse entonces como porcentaje o grado Gay-Lussac (ºG.L.). Este instrumento y los otros empleados para medir densidad deben ser manejados bajo ciertos parámetros de temperatura para poder obtener de ellos una lectura adecuada.

Alcoholímetro o alcohómetro.

No es más que un densímetro cuya escala expresa directamente el contenido de alcohol por lo que no es necesario el uso de tablas. Su fundamento es exactamente el mismo del hidrómetro.
Picnómetro.

Picnómetro
Es un pequeño bulbo de vidrio de volumen perfectamente calibrado que, al llenarlo con la muestra y pesarlo, permite obtener la masa o peso por unidad de volumen de la solución hidroalcohólica. Requiere el empleo de tablas de equivalencia densidad-alcohol. Requiere el uso de una balanza de precisión.
Ebullómetro.
Permite medir el descenso que sufre el punto de ebullición de la solución hidroalcohólica en proporción con la cantidad de alcohol que contiene.

Ebullómetro

Es de hacer notar que tanto la fase de destilación como la fase de medición del alcohol implican ciertas técnicas y parámetros que no son considerados en la presente nota.
Determinación de etanol por el método de dicromato de potasio
El etanol obtenido por destilación se oxida cuantitativamente a ácido acético por un exceso de dicromato de potasio estandarizado.
3C2H5OH + 2Cr2O7= + 16H+ 3CH3COOH + 4Cr++++ + 11H2O
El exceso de K2Cr207 se determina con solución de sulfato ferroso y amonio estandarizado. Los tiempos y temperatura de incubación para oxidar el etanol a ácido acético son críticos. Debe tenerse especial precaución con el material de vidrio, exactitud de las mediciones, calibración de pipetas, etc. Debe realizarse un blanco.
Determinación de etanol por cromatografía gas-líquido (GLC)
El etanol presente en vinos, cervezas, jugos se puede separar de otros componentes por GLC. Se pueden emplear columnas empacadas de acero inoxidable o vidrio de 2 m rellenas con Porapack QS, Carbowax 0,2 % 1500 sobre Carbopack C 80 -100 mesh, Chromosorb 103.
Determinación de etanol por el método enzimático
El etanol se puede oxidar a acetaldehido por el NAD en presencia de la enzima alcohol dehidrogenasa (ADH) para producir NADH. El NADH producido se determina espectrofotométricamente a 334, 340 o 360 nm.
Etanol + NAD+ Acetaldehído + NADH + H+
Dependiendo de la longitud de onda que se elija, se debe tener la precaución de que la concentración de etanol sea de 0,01 a 0,12g/l (365 nm) o de 0,005 a 0,06g/l(340o334nm).

Actualmente se dispone de mezclas preparadas en forma de “kits” que simplifican enormemente este análisis, como el Bioquant® Etanol de Merck y el Test-Combination-Ethanol de Boehringer Mannheim
Al observar los diferentes métodos de determinación de etanol podemos concluir que no existe una técnica rápida, sencilla y económica para cuantificar este componente. Recomendamos por tanto a los entusiastas del vino de frutas la técnica más comúnmente empleada, como es la hidrométrica previa destilación.
En elaboraciones artesanales y caseras, donde no es requerido un cuidado extremo del contenido de alcohol, puede ser empleado el concepto de “Alcohol Potencial”. Este es un parámetro muy útil cuando se quiere evitar los costos que implica tener que realizar un destilado o emplear métodos enzimáticos. No mide directamente el alcohol producido sino lo predice a partir del contenido de azúcar que posee el mosto antes de la fermentación. Para medir el “Alcohol Potencial” se emplea un densímetro especialmente calibrado para ello aunque frecuentemente se dispone de “Hidrómetros Triple Escala” que, además de este parámetro miden también los sólidos solubles y la densidad.

ALCOLYZER WINE

• Medición selectiva y exacta del
contenido de alcohol de vino,
vino espumoso y alcopops

• Método patentado para
análisis de alcohol usando
espectroscopía NIR
(US 6,690,015; AT 406711)

• Ajuste fácil con agua destilada y
con un estándar etanol/agua

• No se necesista calibración
especial por muestra como con
sistemas NIR convencionales

• Si es combinado con un
densímetro Anton Paar,
determinación automática del
extracto total

1. Repetibilidad: 0.01 %v/v alcohol
2. Exactitud: 0.1 %v/v alcohol
3. Rango de medición: 0 - 20 %v/v alcohol
4. Corrección de viscosidad: no
5. Rango de temperatura: 20 °C (68 °F)
6. Control de temperatura: Termostato de estado sólido incorporado (Peltier)
7. Volumen mínimo de muestra: 3 ml
8. Determinación concentración: %v/v alcohol, en combinación con un DMA, determinación automática del extracto total


ALCOLYZER PLUS BEER


• Mide el contenido alcohólico
exacto de cerveza, bebidas
mezcladas de cerveza/refresco y
bebidas de malta fácilmente

• Método NIR patentado para
determinación selectiva de
alcohol

• Medición opcional de pH y color

• Ningún procedimiento de
calibración penoso

• Fácil rutina de ajuste

• Sólo 10 min de tiempo de
arranque diario

• En combinación con un
densímetro Anton Paar,
determinación automática de
extracto original, aparente y real,
de calorias y otros parámetros
tipicos de cerveza




1. Repetibilidad: 0.01 %v/v alcohol, 0.02 pH, 0.1 EBC
2. Exactitud: 0.05 %v/v alcohol
3. Rango de medición: 0 - 12 %v/v alcohol, 0-14 pH, 0-120 EBC
4. Corrección de viscosidad: no
5. Rango de temperatura: 20 °C (68 °F)
6. Control de temperatura: Termostato de estado sólido incorporado (Peltier)
7. Volumen mínimo de muestra: 30 ml de muestra desgasificada
8. Determinación concentración: %v/v alcohol, en combinación con un DMA, todos los parámetros de cerveza como extracto original y real.

ALCOLYZER PLUS SPIRIT

• Método patentado para análisis de etanol en bebidas como whisky, coñac, brandy, vodka, ginebra, tequila y ron usando espectroscopía NIR ( US 6.690.015; AT 406711).
• Medición opcional del pH y color.
• Ajuste fácil.
• Un sólo ajuste para todo tipo de muestras.
• Sólo 10 minutos de tiempo de arranque diario.
• Mediciones rápidas.
• Sistemas de medición para control de calidad en proceso y laboratorio.

1. Repetibilidad: 0.01% v/v etanol, 0.02 pH, 0.1 EBC.
2. Exactitud: 0.1% v/v etanol.
3. Rango de medición: 35-65% v/v etanol, 0-14 pH, 0-120 EBC.
4. Corrección de viscosidad: no.
5. Rango de temperatura: 20˚C (68˚F).
6. Control de temperatura: termostato de estado sólido incorporado (Peltier).
7. Volumen mínimo de muestra: 30mL.
8. Determinación de concentración: % v/v etanol, en combinación con un DMA, determinación automática del extracto total.



VALIDACIÓN DE UN METODO ANALÍTICO

La validación de un método es aquel proceso por el cual se establece mediante estudios de laboratorio que su capacidad satisface los requisitos para las aplicaciones deseadas; esta capacidad se expresa en términos de parámetros de análisis, donde se tiene en cuenta la linealidad, precisión (repetibilidad y reproducibilidad), exactitud, especificidad, sensibilidad, entre otros, en dependencia del objetivo que se persiga.
En la actualidad reviste gran importancia la validación de métodos, procesos, etc., que permitan mayor confiabilidad en los resultados, fundamentalmente cuando se trabaja con productos naturales, donde es necesario obtener datos y resultados experimentales que demuestren la aptitud para el uso que se destina; es por ello, que nos trazamos como objetivo la validación de estes metodos, y de esta manera proponer métodos para el control químico de calidad de las bebidas.

La exactitud de un procedimiento analítico expresa el acercamiento entre el valor admitido como valor verdadero o como una referencia aceptada y el valor encontrado . También es llamada en algunos casos fidelidad.


El método de validación se busca con el cálculo de la exactitud valorar conjuntamente los efectos sistemáticos y aleatorios, y está muy ligado con la precisión, incluso algunos autores dividen la exactitud en dos componentes: fidelidad y precisión. Para no crear confusiones, en este estudio se tomará la exactitud como fidelidad o trueness y la precisión será un factor independiente, aunque no aislado.
Se recomienda que la exactitud se calcule después de que la precisión, linealidad y especifidad hayan sido establecidas.
Existen dos procedimientos en general para determinar la exactitud de un método. El primero y más común es realizar la comparación contra un material de referencia, que puede ser un estándar trazable, un placebo o una muestra con una cantidad de analito conocida. El segundo método es comparar los resultados con otra técnica aún más exacta o que por consenso común es referencia, este caso se usa cuando no existen materiales de referencia certificados o trazables.


El uso de materiales de referencia o estándares está dado según los siguientes criterios:

• Material de referencia o patrones certificados: se usan para validación de métodos a largo plazo. Su uso no es extensivo.
• Estándares: utilizados en los cálculos de exactitud a corto plazo, verificaciones y estudios no críticos.
Interpretación de la parcialidad o sesgo
Los dos componentes principales de la parcialidad en la medición de una muestra, referida al laboratorio y al método como tal.
Exactitud
independiente del laboratorio que lo use. La parcialidad del laboratorio proviene de los errores sistemáticos peculiares del laboratorio y la interpretación del método.
Cálculo de la exactitud

• Comparación con un valor de referencia
La exactitud normalmente es dada en términos de porcentaje de recuperación, calculada como la razón entre el resultado y la cantidad conocida de analito adicionada a la muestra o valor del patrón, aunque también puede expresarse solo como la diferencia entre ambos valores. La ICH recomienda usar más de 9 mediciones en un mínimo de 3 niveles de concentración dentro del rango específico, es decir, un mínimo de 3 determinaciones por cada nivel. Se debe calcular entonces el promedio de las mediciones de una misma concentración y su respectiva desviación estándar, y usar este promedio en el cálculo de la recuperación. Es de anotar que en ocasiones es difícil adquirir materiales o soluciones de referencia a distintos niveles de concentración, cuando esto suceda se deben realizar los análisis en la mayor cantidad de concentraciones posibles.

En el análisis de exactitud respecto a un valor referencia se pueden usar tres tipos de muestra:

o Método aplicado a un material de referencia o analito puro: se realizan sucesivas mediciones y se realizan los cálculos de % de recuperación con la media. Si hay suficientes datos realizar una prueba de hipótesis para comparación de media y un valor real.

o Método aplicado a un placebo: se prepara un placebo que contiene todos los ingredientes menos el analito, es decir, que sea la misma matriz. A este se agregan cantidades conocidas de analito, mínimo tres niveles y tres repeticiones a cada uno. Se calcula la recuperación. Este método puede presentar cierto grado de incertidumbre y constituye solo una aproximación a la muestra en casos reales.
o Método de adición de patrón: este método se usa cuando no es posible fabricar un placebo que no contenga el analito. En este caso una cantidad conocida de este es adicionado a una muestra, se evalúan mínimo tres niveles de concentración dentro del rango de trabajo y un mínimo de tres réplicas. Se determina la concentración del analito inicial en la muestra y la aportada por la cantidad agregada, se calcula la recuperación respecto al valor teórico.
La precisión de un procedimiento analítico expresa el nivel de concordancia o grado de dispersión entre una serie de mediciones obtenidas de múltiples muestras homogéneas bajo condiciones prescritas [1]. Se evalúa mediante análisis de réplicas, análisis repetidos de un estándar estable o análisis de adiciones conocidas sobre las muestras.
La precisión indica la variabilidad de un método de ensayo y expresa en que rango es aceptable la variación de una misma muestra a condiciones reales, dato que posteriormente es usado como condición de criterio para la aceptación o rechazo de análisis.
En la precisión pueden considerarse tres niveles: repetibilidad, precisión intermedia y reproducibilidad

La precisión de un método analítico por lo general se expresa como la varianza, desviación estándar o coeficiente de variación de una serie de mediciones.

Repetibilidad: expresa el nivel de concordancia de los datos bajo las mismas condiciones de operación en un intervalo corto de tiempo. La repetibilidad también se conoce como precisión intra-ensayo.

Precisión intermedia: expresa la variación dentro de un mismo laboratorio: a diferentes días de análisis, distintos analistas, distintos equipos, etc.

Reproducibilidad: indica la precisión entre laboratorios, usualmente se lleva a cabo con ayuda de estudios colaborativos o interlaboratorios.