PROCESADO Y PREPARACIÓN DE LA MUESTRA.

El procesado y preparación de la muestra debe llevarse a cabo delicadamente, con el mayor cuidado, ya que puede condicionar los resultados analíticos y su interpretación.
De una forma general, la muestra debe ser homogénea y representativa, y no debe modificar las características fisicoquímicas o biológicas del analito en cuestión (sacarina y ciclamato).
Los tipos de envase e instrumental que se empleen requieren un tratamiento previo de limpieza, esterilización, etc. en función de los parámetros a determinar.

El tratamiento de la muestra dependerá de diversos factores. Estudiaremos el caso concreto de la sacarina y el ciclamato:

- Estado físico:
Sacarina: sólido (pastillas) o líquida.
Ciclamato: sólido (granulado o en polvo)

- Tipo de matriz:
Sacarina: compuesto orgánico sintético.
Ciclamato: compuesto orgánico sintético.

- Concentración de los analitos:
Sacarina: componente macro
Ciclamato: componente macro

- Técnica de determinación utilizada .



PROCESADO DE LA MUESTRA BRUTA ANTES DEL LABORATORIO.

Antes de la preparación de la muestra en el laboratorio, se realiza el procesado de la muestra bruta. Esto incluye la reducción del tamaño de partícula o trituración, la homogeneización y la reducción del tamaño de la muestra.


→ Reducción del tamaño de partícula (trituración/pulverización).

En muestras sólidas es necesario reducir el tamaño de partícula ya que al mezclarse resultan más homogéneas y al aumentar su superficie se disuelven mejor.
La sacarina se presenta comercialmente de forma sólida como pastillas o de forma líquida. Para disminuir el tamaño de partícula de las pastillas sólidas lo más habitual es utilizar simplemente un mortero de vidrio o de porcelana, pues es un compuesto de dureza baja y este instrumento es suficiente para conseguir su trituración y pulverización. De esta forma se facilitará su posterior disolución.




































El ciclamato se comercializa habitualmente en polvo o agregados cristalinos. En caso de que se encuentre en polvo no será necesario reducir mucho más el tamaño de partícula, pues se trata de una muestra homogénea que se disuelve fácilmente. Para conseguir esto con ciclamato en agregados cristalinos basta con pulverizar con un mortero, pues al igual que la sacarina es un compuesto de baja dureza.



→Homogeneización

La homogeneización consiste en la realización de una mezcla que presente las mismas propiedades en toda la substancia. Esto se consigue mezclando la muestra cuidadosamente. La reducción del tamaño de partícula implicaba ya una cierta homogeneización, a la que seguirá la división de la muestra para reducir así su tamaño.


→Reducción del tamaño de muestra

Hay que asegurarse de obtener resultados de división exactos y representativos de la muestra inicial. Para la sacarina y el ciclamato se puede realizar por:

-Cuarteo mecánico: el cuarteador de muestras debe contar con un numero igual de conductos, todos del mismo ancho y que descarguen alternamente a ambos lados; el numero de conductos no debe ser menor de ocho para agregado grueso y no menor de 12 para agregado fino (como será nuestro caso). El ancho mínimo para los conductos individuales, debe ser mayor en aproximadamente un 50 % del tamaño máximo de las partículas de la muestra que se pretende cuartear. El cuarteador debe estar equipado con dos receptáculos para recibir las dos mitades de la muestra al cuartearse.



-Formación de conos y cuarteado: aplicar la muestra en forma de cono con una pala o cucharón y dejarla caer en el centro del cono para que caiga en forma igual en todas direcciones. Distribuir la muestra en forma de círculo a un grueso uniforme, haciendo más extenso el círculo con la pala o cucharón, marcar la pila circular aplanada y dividir en cuatro partes. Rechazar los dos lados opuestos. Mezclar nuevamente con la pala hasta formar otro cono y repetir el proceso anterior. Continuar el proceso de apilado y rechazar los dos lados opuestos, hasta que la muestra sea reducida al tamaño aproximado requerido.


Existe una modificación de este método, que consiste en colocar cuatro rectángulos de papel suave iguales, de largo igual a dos veces el ancho, los cuales se colocan formando una superficie cuadrada. La muestra se coloca en el centro del cuadrado, esparciéndola en forma circular, y luego se tiran los papeles dividiendo la muestra en cuatro cuartos, de los cuales dos opuestos se desechan y los restantes se vuelven a mezclar, repitiendo como en el caso anterior el proceso hasta obtener la cantidad de muestra deseada.



PROCESADO DE LA MUESTRA EN EL LABORATORIO.


→ Homogeneización (trituración/pulverización).

Al igual que en el procesado de la muestra bruta, para el procesado de la muestra en el laboratorio debe realizarse también el proceso de homogeneización, realizando así una mejora en la calidad final del producto.
Como en el caso anterior, el proceso comienza con la reducción del tamaño del analito. Así, mediante la trituración de las partículas del analito en un mortero, conseguiremos dicho objetivo, tanto para la sacarina como para el ciclamato. Finalmente, el proceso de pulverización, que consiste en la reducción a polvo del analito, lo realizaremos también en un mortero, al tratarse de un analitos relativamente “blandos”, como ya hemos explicado anteriormente.


Tras la pulverización de la muestra, es necesario comprobar que el tamaño de partícula es el requerido para los procesos posteriores. Esto se logra tamizando el polvo obtenido para poder clasificar las partículas de sacarina o ciclamato en función del tamaño. El tamizado consiste en hacer pasar una mezcla de partículas sólidas de diferentes tamaños por un tamiz (malla de filamentos que se entrecruzan dejando entre ellos huecos de la misma proporción). Las partículas de menor tamaño pasan por los poros del tamiz (atravesándolo), mientras que las partículas de un mayor tamaño quedan retenidas en el mismo.





→ Secado de la muestra

Otro de los pasos que se aplican a continuación en el proceso de preparación de las muestras es el secado, ya que la humedad puede causar modificaciones indeseadas que llevarán a errores en todo el proceso posterior.
Sin embargo, dado que los analitos que vamos a tratar, no poseen un elevado contenido en agua ni son higroscópicos (un compuesto es higroscópico cuando atrae agua en forma de líquido o vapor de su ambiente), este proceso no será necesario en la preparación de la muestra.
Únicamente se podría aplicar en el caso de que la humedad ambiental fuese muy elevada y, por tanto, pudiese llegar a alterar nuestra preparación. En este caso podríamos emplear estufas, a una temperatura de unos 90º C aproximadamente, y después guardar la muestra seca en un desecador para que no vuelva a absorber humedad. El desacador es un utensilio de vidrio generalmente, de paredes gruesas y forma cilíndrica, que presenta una tapa que se ajusta herméticamente para evitar que penetre la humedad del medio ambiente. En su parte interior tienen una placa o plato con orificios que varía en número y tamaño, y también un desecante, siendo el más utilizado la sílica gel.



De todas formas, como la sacarina y el ciclamato no siempre contienen humedad ya que son muestras secas, para comprobarlo debemos pesar la muestra antes y después de realizar el pesado, y ver si hay alguna diferencia: la disminución de peso será indicativo de que la muestra presentaba un cierto contenido en agua.
Hay que tener en cuenta también que los resultados del análisis se expresarán normalmente en función del peso seco de dicha muestra.


→ Pesada de la muestra

Una vez llegados a este punto de la preparación de la muestra, lo que debemos hacer a continuación será pesarla, y para ello emplearemos instrumentos denominados balanzas. Las más utilizadas en el caso de la manipulación de muestras son las balanzas analíticas, que permiten la obtención de resultados sumamente precisos, ya que pueden ofrecer unos valores de exactitud en la lectura que van de desde 0,1g. hasta 0,1mg.




→ Disolución de la muestra

El último paso que hay que realizar en nuestro caso para la preparación de la muestra será su disolución. La mayoría de los procedimientos analíticos se realizan a través de disoluciones, y éstos van a depender de la naturaleza del analito y su posterior tratamiento.
Para las disoluciones debemos tener en cuenta la solubilidad del analito y la eficacia del disolvente, el cual, además, no debe interferir en nuestra determinación.
La disolución de la muestra puede realizarse por vía húmeda, y en nuestro caso, tendrá mayor efecto utilizando como disolvente el agua y aplicando calor. Así transformaremos la muestra sólida en un líquido, produciéndose tan solo un cambio de estado sin que tenga lugar ninguna reacción química que altere la naturaleza de la muestra.
Este proceso podría realizarse de manera simple en un matraz, vaso de precipitados o Erlenmeyer en el que se depositaría el analito(sacarina/ciclamato)y el disolvente(agua destilada) removiendo a continuación con una varilla de vidrio o un agitador magnético (en el caso de dificultarse la disolución por el método anterior).


* En muchos casos, después del proceso de disolución se aplican distintos procedimientos para destruir la materia orgánica que pudiera quedar en la matriz. Sin embargo, en nuestro caso, no será necesario ya que al tratarse de una muestra orgánica estaríamos destruyendo el propio analito.




CONSERVACIÓN DE LA MUESTRA

Una vez tomada la muestra, esta puede sufrir una serie de procesos que alteran sus características fisicoquímicas y biológicas. Estos cambios físicos y químicos que se puedan producir serán consecuencia de los cambios de temperatura, de la exposición a la luz o de la naturaleza del envase, entre otros. Así, por ejemplo, pueden ocurrir la fijación de ciertos elementos sobre las paredes de los recipientes y partículas suspendidas, pérdida de analitos, degradación, acción de gérmenes presentes en el medio, etc.
Por eso es necesario tomar ciertas precauciones en lo respectivo a la conservación y estabilización de los constituyentes durante el tiempo que transcurra el procesado y preparación de la muestra. Estas precauciones deben extremarse en el caso de que la muestra que estamos tratando se deba almacenar durante un período de tiempo determinado, como puede ser por ejemplo, cuando se transporte a otro laboratorio.
Además, para la adecuada conservación de las muestras, éstas se deberán etiquetar y almacenar en condiciones favorables. De manera general, es necesario conservarlas a baja temperatura, y además la adición de ciertos compuestos químicos puede facilitar su conservación durante un determinado tiempo; aunque este procedimiento sólo será útil siempre y cuando no altere las propiedades de la muestra que nos interesa analizar.
Además, para conservar la muestra, se debe almacenar en contenedores adecuados.

Exceptuando el material que pueda utilizarse para determinaciones especiales, los recipientes en que se recogen las muestras deberán cumplir los siguientes requisitos:

-No desprender materia orgánica, elementos alcalinos, boro, sílice u otros que puedan contaminar la muestra a analizar.
-Que la adsorción ejercida por sus paredes sea mínima sobre cualquiera de los componentes presentes en la muestra.
-Que el material constituyente del recipiente no reaccione con los componentes de la muestra.
-Deben poderse cerrar y sellar herméticamente.

Dado que sacarina y ciclamato son sustancias orgánicas sintéticas, deben utilizarse contenedores de vidrio (los más comunes son de vidrio borosilicatado) en vez de contenedores plásticos, ya que el plástico está formado por materia orgánica y podría cedérsela a la muestra, contaminándola.
Los envases para la conservación de la muestra deben tratarse previamente para que estén libres de sustancias que puedan alterarla.




EJEMPLO

A continuación mostraremos un ejemplo práctico en el que se describirán las distintas etapas que se deben realizar en la preparación de una muestra de sal de aluminio, puesto que, como ya hemos explicado en la tarea anterior, dicha sal proporciona a la goma de mascar un período de retención del sabor prolongado (la explicación completa está en el apartado de precisión, ejemplo para la sacarina). La sal de aluminio de la sacarina se puede utilizar sola o en combinación otros edulcorantes conocidos, naturales y artificiales, y en ellos será útil realizar una determinación de la concentración en dicha sal para compararla después con formulaciones de gomas de mascar similares que contengan otras formas de sacarina y ver así su grado de eficacia en lo relativo a la retención prolongada del dulzor.

La sal de aluminio de la sacarina puede prepararse por diversos procedimientos. En el más usado, se disuelve un alcóxido de alumnio (con cadenas carbonatadas de entre 1 y 6 átomos de carbono, como el isopropóxido de aluminio) en un disolvente no reactivo adecuado, como puede ser el alcohol isopropílico caliente. A continuación, se filtra la solución para separar los componentes insolubles que pueda haber, y seguidamente al filtrado se le añade una solución de la forma de ácido libre de la sacarina (ácido sacarínico). Después se somete a reflujo, con lo que al cabo de un tiempo aparece un precipitado blanco. Se deja enfriar la solución y el precipitado se recoge por flitración, se lava con alcohol isopropílco y se seca (al aire o al vacío a 110ºC), a temperatura elevada. De esta forma conseguimos la muestra aislada y purificada, que puede utilizarse para la preparación de la goma de mascar así como otros productos en los que se desee una liberación lenta y continua del dulzor.

Esto puede ser útil para comparar la eficacia de dicho analito con respecto a otros empleados para el mismo fin, como veremos en este ejemplo:
En la tabla se muestra la composición (en porcentaje) de dos gomas de mascar (control y ensayo) con el objetivo de realizar una comparación entre ambas:




Al realizar el análisis se pudo comprobar que la percepción del dulzor durante la masticación de la primera goma de mascar duraba menos que la segunda, lo cual resultó útil para mejorar la composición de este producto y así incrementar su venta.


Para más información sobre este ejemplo se puede visitar la siguiente página:
http://www.espatentes.com/pdf/8405385_A1.pdf


OTRA PÁGINAS ÚTILES:

A continuación añadimos algunas páginas más que empleamos para la realización de la tarea 3 y que pueden ser útiles para ampliar y revisar información:

- con respecto a la reducción de la muestra, se puede encontrar información del cuarteo mecánico en las siguiente página:
http://www.her.itesm.mx/cae/Ligas/Normas/NMX-C-258-1986.pdf

- con respecto a la homogeneización de la muestra, aparece la definición y explicación del proceso de tamizado en las siguientes páginas:
http://ceramica.wikia.com/wiki/Tamizado
http://www.camfilfarr.com/cou_espana/filtertechnology/proffilt/sieving.cfm

- con respecto al secado, en esta página aparecen descritos los instrumentos empleados (estufa y desecador):
http://www.cenunez.com.ar/Documentos%20lab.%20qu%C3%ADm/En%20relaci%C3%B3n%20al%20secado%20y%20a%20los%20desecadores.pdf

- con respecto al pesado de muestra, se puede encontrar información de las balanzas analíticas en las siguientes páginas:
http://www.basculasbalanzas.com/tipos/analitica.html
http://www.abcpedia.com/basculas-balanzas/analiticas.html



Por último añadiremos las fuentes (páginas web) de las que hemos tomado las imágenes de los instrumentos empleados en el proceso de preparación de la muestra:

- mortero de vidrio: http://www.labotienda.com/imagenes/fotos/vidrio/12231xxx.jpg
- mortero de porcelana: http://www.auxilab.es/imagenes/fotos/porcelana/20211xxx.jpg
- cuarteador mecánico y formación de conos: http://www.her.itesm.mx/cae/Ligas/Normas/NMX-C-258-1986.pdf
- tamiz: http://www.cd3wd.com/CD3WD_40/INPHO/VLIBRARY/X0037S/GIF/X0037S22.GIF
- estufa: http://www.tecnoedu.com/Laboratorio/img/ESEC.jpg
- desecador: http://www.imalabeirl.com/catalogo/vidrio/desecador_sin_llave.jpg
- balanza analítica: http://imagenes.solostocks.com/m13080314/balanza-analitica-ohaus-serie-pioneer.jpg