Escala azucarera internacional
Unidad fuera del SI · magnitud: el contenido de sacarosa según el ángulo de giro del plano de polarización
Una disolución de azúcar sabe hacer girar el plano de polarización de la luz, y ese giro es proporcional a la cantidad de sacarosa disuelta, de modo que basta alumbrar a través de un tubo y ver cuántos grados hubo que girar el analizador. El descubrimiento pertenece a Biot y se hizo en 1815, y el comercio se asió de él porque la óptica responde a la pregunta a la que no responde ningún areómetro: cuánto hay en el jarabe justamente de sacarosa, y no de materias disueltas en general.
De ahí también la hermosa pareja con el grado Brix, con el que la misma muestra se mide por la densidad. El Brix ve todo lo disuelto — sacarosa, azúcar invertido, sales, materias colorantes —, mientras que la polarización responde casi solo a la sacarosa, y por eso la diferencia entre ambos números es justamente aquella mezcla por la que el comprador no quiere pagar. La razón de estos números se llama en el ingenio pureza, y es ella, y no el dulzor mismo, la que fija el precio de la partida.
01 · Definición
Cien grados de la escala azucarera internacional están dados a la pesada normal: 26,000 gramos de sacarosa pura, disueltos y enrasados a cien mililitros y atravesados por la luz en un tubo de doscientos milímetros a veinte grados Celsius. Tal muestra hace girar el plano de polarización 34,626 grados si se alumbra con la raya amarilla del sodio, y toda la escala no es sino ese ángulo, tomado por cien y dividido en cien partes iguales.
La facultad de hacer girar la polarización se llama actividad óptica y descansa en que la molécula de sacarosa no coincide con su propia imagen en un espejo. El giro es proporcional tanto a la concentración como a la longitud del camino en la disolución, y al coeficiente de proporcionalidad se le llama rotación específica; en la sacarosa vale más sesenta y seis y medio, significando el más un giro a la derecha, en el sentido de las agujas para un observador que mira hacia el haz.
Las salvedades son aquí exactamente tantas como en cualquier escala convencional. La rotación específica depende de la longitud de onda, y por eso figura en el símbolo la letra D — la raya amarilla del sodio —, aunque los sacarímetros de hoy alumbran con la raya verde del mercurio, donde cien grados responden ya a 40,777 grados de giro. Depende también de la temperatura y de la concentración de la propia muestra, de suerte que las tablas de la ICUMSA dan las correcciones aparte y el tubo se mantiene en termostato.
Una sutileza aparte está en que el instrumento no cuenta la sacarosa, sino la suma de los giros de todo cuanto hay en la disolución. Mientras las impurezas sean ópticamente inactivas, la lectura es honrada, pero en cuanto la sacarosa se descompone en glucosa y fructosa, el giro cae e incluso cambia de signo, porque la fructosa gira a la izquierda con más fuerza que la glucosa a la derecha. El fenómeno se llama inversión, y sobre él está construido todo un método de determinar la sacarosa por la diferencia de dos medidas.
El deslizador fija cuánto hay disuelto en total en la muestra, y los botones eligen qué es lo que allí está disuelto. El areómetro y el refractómetro cuentan todo por igual y dan grados Brix; el polarímetro responde casi solo a la sacarosa y da grados de la escala azucarera, de modo que el hueco entre las dos barras son precisamente los no azúcares, por los que nadie pagará.
Mientras la sacarosa está entera, el giro crece a la derecha junto con su cantidad. Mas si se rompe, de una sustancia salen dos que giran a lados distintos: la glucosa a la derecha cincuenta y tres, la fructosa a la izquierda noventa y dos, de suerte que la suma se va al menos. Justamente por ese cambio de signo se llamó al fenómeno inversión, y sobre la diferencia de los giros antes y después está construido el método de Clerget.
02 · Conversión
Introduzca lo que marcó el instrumento
Dentro de la óptica las conversiones son exactas, puesto que un grado de la escala no es sino un ángulo dividido por un número constante. La aproximación empieza allí donde se pasa de la óptica a la masa: la concentración se obtiene del ángulo en gramos por mililitro, mientras que los por ciento en masa exigen la densidad de la disolución, que se toma de tablas.
La longitud del tubo puede cambiarse en los ajustes finos de la ficha: la usual es de doscientos milímetros, pero para jarabes oscuros se toma cien, y para disoluciones muy débiles cuatrocientos.
Una lámina de control de cuarzo es lo que en realidad guarda esta escala. La sacarosa no sirve como patrón, pues atrae el agua, se enturbia y se invierte lentamente por sí sola, mientras que el cuarzo hace girar la luz por su propia estructura y lo hace sin cambiar durante años, de modo que un sacarímetro se verifica no con azúcar sino con una lámina certificada en grados de la misma escala.
| Valor | Nota | ||
|---|---|---|---|
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03 · Órdenes de magnitud
rotación específica: a la izquierda y a la derecha04 · Instrumentos de medida
Con qué se mide el azúcar
El instrumento está construido con astucia: en lugar de medir el ángulo directamente, anula el giro de la disolución con el contragiro de una cuña de cuarzo, que se desplaza hasta que el campo queda uniforme. La escala está entonces graduada de una vez en grados de la escala azucarera, y por eso el operario no necesita ni contar ni consultar tablas.
El instrumento universal del químico, cuya escala está honradamente graduada en grados de ángulo y cuya fuente es una lámpara de sodio con esa misma raya D. Con él se mide el giro de cualquier sustancia ópticamente activa, y no solo del azúcar, y por eso todos los valores tabulados de la rotación específica se obtuvieron precisamente en él.
Los instrumentos de la escala vecina: uno capta la refracción del haz en la cara de un prisma, el otro simplemente pesa un volumen conocido, y ambos dan grados Brix, es decir, la suma de todo lo disuelto. Sin ellos la polarización queda como número sin denominador, pues la pureza de una partida se calcula como la razón de una lectura a la otra.
El único instrumento que cuenta cada azúcar por separado: la muestra se separa en una columna y se obtienen picos distintos de sacarosa, glucosa y fructosa. En partidas discutidas y en el arbitraje de laboratorio se cree precisamente en él, mientras que la polarización permanece en el comercio porque responde en un minuto y no exige ni reactivos ni columna.
05 · Reglas de escritura
El signo del giro pesa más que su magnitud
El grado de la escala se escribe pegado con letra latina mayúscula, y el valor se separa con un espacio. En la rotación específica el signo es obligatorio, puesto que sin él no se sabe hacia dónde gira el plano, y en el símbolo se indican la longitud de onda y la temperatura: la letra D responde por la raya amarilla del sodio y el índice superior por veinte grados Celsius. Los grados de la escala azucarera no pueden igualarse a los grados Brix ni siquiera para una disolución pura: los números pueden coincidir, pero miden cosas distintas.
La segunda escritura ha omitido el signo, y sin él la magnitud pierde la mitad de su sentido: sacarosa y fructosa se distinguen no tanto por el número como por la dirección. La tercera pone signo de igualdad entre polarización y densidad, cuando la coincidencia de los números solo es posible para la sacarosa pura y nada demuestra. La cuarta habla de «azúcar» en general, aunque el polarímetro ve la sacarosa sola y cuenta el azúcar invertido con signo contrario, y por tanto lo resta.
06 · Unidades vecinas
El parentesco más próximo es el grado Brix, con el que la misma muestra se lee por la densidad, y el grado Plato, construido igual pero para el mosto de cerveza. Ambas escalas responden a la pregunta «cuánto hay disuelto en total», mientras que la escala azucarera responde a la pregunta «cuánto de ello es sacarosa», y por eso en el ingenio se tienen siempre juntas.
solo sacarosa
todo el extracto seco
pureza de la partida
De las fichas de Simetrium están al lado grado Brix y grado Plato, las escalas de areómetro °Bé / °Tw / °API, donde la misma densidad se lee a la manera petrolera, graduación alcohólica, adonde va el azúcar tras la fermentación, y densidad en kg/m³ como fundamento común de todas estas escalas.
07 · Sección histórica
Del giro de la luz al precio de la partida
Jean-Baptiste Biot descubrió que el plano de polarización lo hacen girar no solo los cristales sino también las disoluciones, y que la magnitud del giro crece con la concentración. Explicación química no había entonces, pero quedó claro en el acto que la óptica sabe mirar dentro de una sustancia sin destruir la muestra, y eso resultó más importante que la teoría misma.
Karl Ventzke dio en graduar el instrumento no en grados de ángulo sino directamente en por ciento de azúcar, tomando por cien el giro de una pesada determinada. Desde entonces el operario no necesitó ni contar ni saber óptica: leía un número que podía trasladarse a una carta de porte, y el ingenio recibió su primer instrumento de medida verdadero.
Clerget comprendió que el cambio de signo al romperse la sacarosa no es estorbo sino herramienta: si se mide la muestra antes de la inversión y después, la diferencia de los giros depende solo de la sacarosa, mientras que todo lo demás en la disolución se anula. El método de la doble polarización hizo la lectura fiable de un golpe, incluso para los jarabes turbios de fábrica.
Las escalas nacionales se apartaron durante siglos en la tercera cifra, y la Comisión Internacional de Métodos Uniformes de Análisis Azucarero las llevó a una sola, atando la centena a la pesada normal y a la raya verde del mercurio. Desde entonces el contrato bursátil de azúcar crudo se escribe en estos grados, y una prima por una décima de grado significa lo mismo en Londres y en São Paulo.
La escala azucarera la guarda el cuarzo, no el azúcar
Se diría que el patrón de tal escala debiera ser la sacarosa misma, mas para ese papel no sirve en absoluto: la sacarosa tira del agua del aire, se enturbia con la menor impureza y se rompe por sí sola, y una disolución suya vive contados días. El cuarzo, en cambio, hace girar el plano de polarización por su propia estructura, lo hace sin cambiar durante años y no exige ni pesada ni matraz, y por eso los sacarímetros se verifican con una lámina de cuarzo certificada en grados de la misma escala.
Resulta así que una magnitud llamada por el azúcar e ideada para el comercio azucarero está atada a un mineral, a una longitud de onda y a la geometría de un tubo, mientras que el azúcar mismo aparece en esa cadena solo al final, cuando el instrumento mira la muestra. Esa misma disposición es la que la hace escala convencional y no constante de la naturaleza: lo que aquí se reproduce no es el azúcar sino el acuerdo entre instrumentos, y por eso la ICUMSA no reescribe la naturaleza sino un protocolo.
Catálogo · unidades de medida
Una ficha para cada magnitud
Siete unidades básicas del SI, veintidós derivadas con nombre propio y magnitudes ajenas al sistema sin las cuales no funcionarían ni la técnica ni el calendario.