Colorímetro para laboratório

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Fundamentos da Medição de Cor no Laboratório

Nos laboratórios de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) e de Controle de Qualidade (CQ) de diferentes segmentos industriais, o controle preciso da cor é fundamental para a análise de matérias-primas, ingredientes e aditivos.

O colorímetro para laboratório é o equipamento responsável por efetuar a medição de cor e detectar os valores triestímulos dos componentes da cromaticidade. Esse controle rigoroso é aplicado em alimentos, cosméticos, produtos farmacêuticos, plásticos e pellets, revestimentos em madeira e metais, cerâmicas, painéis de vidro, eletrodomésticos, entre muitos outros materiais.

Nas indústrias, utiliza-se o colorímetro para laboratório com a finalidade de analisar a cor verdadeira, a cor aparente, o brilho e a opacidade. O equipamento é versátil e atende a amostras de diversos estados e geometrias: materiais esféricos, planos, rugosos, líquidos, grãos, partículas sólidas, granuladas e pós finos.

Para que uma cor possa ser percebida, é indispensável a interação de três elementos fundamentais: a fonte de luz, o objeto (que absorve, reflete ou transmite a luz) e o observador (que capta a luz refletida ou transmitida, interpretando sua cor e formato).

O processo de medição de cor em um colorímetro para laboratório simula exatamente a interação desses três elementos, com o objetivo de reproduzir fielmente o processo biológico da percepção visual humana:

• O Objeto: Representa a amostra física a ser analisada.
• O Observador: Substituindo o olho humano, utiliza-se um fotodetector. Dentro do colorímetro para laboratório, esse sensor quantifica com extrema precisão a energia da luz refletida ou transmitida pela amostra.
• O Iluminante (Fonte de Luz): É a luz que incide sobre a amostra. O equipamento utiliza iluminantes padronizados que emitem luz em comprimentos de onda específicos, simulando a iluminação de diferentes ambientes do mundo real.

A entidade global responsável por padronizar e regulamentar as condições de medição de cor é a CIE (Commission Internationale de l'Éclairage — Comissão Internacional de Iluminação). Ela é composta por especialistas técnicos da Europa, Estados Unidos, Brasil e de outros países. As principais fontes de iluminação (iluminantes) padronizadas pela CIE são:

• A: Lâmpada incandescente (filamento de tungstênio).
• C: Luz do dia (sem a faixa UV).
• D50: Luz do dia simulada para as 9 horas da manhã.
• D65: Luz do dia simulada para as 12 horas (meio-dia).
• D75: Luz do dia na linha do Equador.
• F2: Luz Fluorescente (luz fria comum).
• F7: Luz Fluorescente de banda larga.
• F11: Luz Fluorescente TL 84 (iluminação comercial).
• F12: Luz Fluorescente Ultralume 3000.

A escolha correta do iluminante é vital, pois eles interferem de forma direta e imediata na percepção visual das cores.

Mais Informações sobre o Colorímetro para Laboratório

Um fenômeno muito comum ocorre quando dois objetos parecem ter a mesma cor sob um determinado iluminante, mas apresentam cores diferentes quando a fonte de luz é trocada. Esse efeito óptico é denominado metameria (ou metamerismo). Um bom colorímetro para laboratório consegue identificar essas divergências através de análises de amostras sob múltiplos iluminantes simultâneos.

Na física óptica, qualquer objeto atingido pela luz é bombardeado por milhões de fótons. A quantidade de energia que será refletida, absorvida ou transmitida depende estritamente da estrutura molecular do material, do seu arranjo atômico tridimensional e da disposição dos seus elétrons.

Quando as moléculas absorvem os fótons, parte dessa energia é transformada em calor e o restante é reemitido (refletido ou transmitido). Os raios de luz refletidos não seguem necessariamente um único ângulo direcional. Se a luz é refletida predominantemente no mesmo ângulo de incidência (como em um espelho), chamamos de reflexão especular, e o objeto apresenta um aspecto brilhante. Caso a luz seja espalhada em diversos ângulos, ocorre a reflexão difusa, resultando em um aspecto fosco ou fosqueado.

Em termos fisiológicos, a cor é o resultado das ondas eletromagnéticas que sensibilizam a nossa retina dentro da faixa espectral da luz visível, que vai de 400 a 700 nanômetros (nm). Abaixo de 400 nm encontra-se a radiação ultravioleta (UV) e, acima de 700 nm, a radiação infravermelha (IR).

Um colorímetro para laboratório elementar (colorímetro triestímulo) decompõe a luz utilizando apenas três filtros básicos: vermelho, verde e azul (RGB). Embora possibilite a comparação direta com um padrão conhecido, esses equipamentos mais simples geralmente não conseguem detectar a metameria e falham em fornecer dados complexos de refletância espectral.

Por outro lado, o espectrofotômetro (que atua como o mais avançado colorímetro para laboratório) não se limita a analisar três cores primárias. Ele decompõe a luz branca e mede a energia absorvida, refletida ou transmitida em cada comprimento de onda de toda a faixa do espectro visível (400 a 700 nm). Essa característica superior garante a precisão absoluta no controle da cor.

No colorímetro para laboratório moderno, a geometria óptica pode variar conforme a amostra: a reflexão de objetos opacos geralmente é medida na geometria 45°/0°. Para amostras texturizadas ou translúcidas, utiliza-se a medição difusa com geometria esférica (d/8°). Já para materiais totalmente transparentes, a cor é avaliada por transmitância na geometria T/0°, na qual o ângulo de recepção é zero e a luz atravessa o objeto diretamente até chegar ao sensor.