Amostragem Fora e Dentro do Laboratório by Editora Átomo

2ª EDIÇÃO ampliada e revisada

AMOSTRAGEM FORA E DENTRO DO LABORATÓRIO

Flávio Leite

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil) Leite, Flávio Amostragem fora e dentro do laboratório / Flávio Leite. - 2ª ed. - Campinas, SP: Editora Átomo, 2018. Bibliografia ISBN 978-85-7670-289-4

1. Amostragem I. Título.

05-2444 CDD-001.433 Índices para catálogo sistemático: 1. Amostragem: Técnicas: Pesquisa e interpretação 001.433

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CONSELHO EDITORIAL Área | Química Aécio Pereira Chagas Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP

Célio Pasquini Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP

Flávio Leite T & E Analítica

José de Alencar Simoni Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP

Mário Sérgio Galhiane Universidade Estadual Paulista – UNESP

Pedro Faria Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP

Robson Fernandes de Farias Universidade Federal do Rio Grande do Norte – UFRN

Aos analistas que amostram fora e dentro do laboratório, meus parabéns, pois é uma parte da análise que exige responsabilidade e profissionalismo.

Garantir que o conhecimento seja repassado é fundamental para que a melhoria da qualidade de vida seja igualada para todos, pois ainda acredito que somente a tecnologia do bem garantirá uniformidade de direitos, assim como um futuro melhor para as próximas gerações. O ser humano não faz ciência sozinho neste mundo, talvez, desenvolva algumas idéias inéditas e isoladas, mas o domínio é o do somatório de conhecimentos e experiências que levam à maioria das criações, isto é, se tivermos vontade de fazer e gostarmos do que fazemos, tenho certeza de que o melhor acontecerá. Muitos fazem parte da minha vida e com todos aprendi e continuo aprendendo. Como eu gostaria, também, de agradecer pessoalmente àqueles que estiveram um dia dividindo experiências comigo, fora os autores que li e que ainda ajudam a somar conhecimentos e a solucionar pequenos e grandes problemas. A todos vocês o meu sincero agradecimento.

SUMÁRIO Apresentação..........................................................................................9 Introdução............................................................................................ 11 1. O amostrador e o analista.......................................................15 2. O quanto amostrar..................................................................19 3. Amostragem e inspeção.........................................................31 4. Exemplos de amostragens em diferentes áreas......................37 5. Aplicando probabilidade........................................................41 6. O produto a ser analisado.......................................................47 7. O que analisar, técnicas e tecnologias envolvidas..................61 8. Amostragem no Estado Gasoso..............................................67 9. Uniformidade da amostra.......................................................75 10. Formas e frequência de amostrar...........................................79 11. Identificação de amostras.......................................................85 12. Preservação da amostra..........................................................89 13. Materiais e limpeza................................................................95 14. Validação da amostragem.......................................................99 15. Medidas de vazão em amostragem....................................... 111 Referências bibliografia..................................................................... 115

APRESENTAÇÃO Esta edição do livro Amostragem Fora e Dentro do Laboratório busca dar aos analistas a integração entre a área de análise e a da amostragem, isto é, uma visão sistêmica para a emissão de um resultado analítico. Mostra a fragilidade da confiabilidade do resultado principalmente quando a amostragem é tida como o ato de apenas ‘pegar’ uma amostra. Obter uma amostragem que torne significativo o universo que estamos analisando é utopia; conseguirmos amostrar de forma representativa já é um passo extremamente importante para a confiabilidade. A amostragem é dividida em duas etapas principais: a obtenção da alíquota da produção e, desta, a alíquota para a análise. A filosofia para a melhor amostragem é infindável, o que leva à criação de normas e procedimentos, pois a discussão é sempre complexa, mas deve ser sempre a somatória do embasamento científico, quando possível, com a experiência da coleta. A amostragem é uma ciência muito pouco explorada, pois é complexa, difícil e tem custo percentual elevado, por menor que seja o preço envolvido. Em Química, na realidade, é uma aplicação de estatísticas proveniente, principalmente, da mecânica, a qual tem como princípio o fato de duas peças se encaixarem perfeitamente, ao passo que a aplicação dessas ferramen-

Apresentação

tas estatísticas numa ciência filosófica, como a Química, tem como limite o abstrato e a experimentação sobre a teoria atômica, da mesma forma que estas podem ser adaptadas a Farmácia, Alimentos, entre outras. Amostrar requer intuição e criatividade do analista amostrador. Conhecer o impacto da amostragem sobre o resultado final gera confiabilidade. Assim, com base nesses preceitos, este livro busca transferir conhecimento de amostragem, introduzindo o analista nessa área.

INTRODUÇÃO Com o aumento da população, aumenta-se o consumo, uma relação quase que diretamente proporcional para a maioria dos produtos: os volumes de produção superam-se para suprirem a demanda existente. Por outro lado, a tecnologia analítica tem precisado de uma quantidade cada vez menor de amostras para obter resultados confiáveis. Há, portanto, uma proporcionalidade inversa entre os volumes produzidos e a quantidade necessária para analisá-los. Uma vez que a representatividade do amostral e o resultado analítico são confrontados quando se busca a exatidão ou a confiabilidade, fica a questão: como obter representatividade do amostral para garantir que o produto final esteja dentro da especificação para uso ou consumo? Quando da primeira edição deste livro (2005), não havia tanto material disponibilizado na internet como há hoje em dia, porém a dúvida persiste: quanto amostrar do início ao final do processo de qualidade? A amostragem é o passo mais importante dentro do contexto da obtenção do resultado final de uma análise – seja ela quantitativa ou qualitativa –, visto que, feita inadequadamente, ela esvazia o processo analítico do ponto de vista científico. Como, quanto e onde amostrar, fora e dentro do laboratório, são dúvidas constantes quando se busca a confiabilidade de um resultado.

Introdução

Outra questão, não tão explorada, mas igualmente fundamental, é a preservação da amostra, ou seja, onde e como armazená-la. Há várias normas publicadas para amostrar, bem como critérios de aprovação e rejeição, que serão discutidos nos próximos capítulos. Porém não há clareza suficiente para que o analista se sinta tão seguro quando compara intensidades dos sinais de padrão e amostra numa análise instrumental. Já é claro para a maioria dos analistas, portanto, que não há amostragem significativa, no máximo, amostragem representativa, assim como está evidente para os estudiosos que as ferramentas existentes servem muito bem à mecânica do processo, mas ainda precisam de ajustes para a Química. Na amostragem, deve-se sempre considerar que não existe o lote homogêneo, caso existisse, não haveria necessidade analítica ou, ainda, nem discutiríamos as reações e interações da Química. Com base nesse raciocínio, a amostra sempre será heterogênea e, desse modo, torna-se extremamente difícil retirar uma alíquota que signifique o universo amostral, ou seja, é praticamente impossível obtermos uma amostra significativa. Considerando, então, tal heterogeneidade, o máximo que podemos conceber é uma amostra representativa do universo amostral. Para conceituar a amostragem, é preciso ressaltar que a diferença entre os termos ‘amostrar’ e ‘coletar’ é muito sutil. Todavia, podemos interpretar o amostrar como um termo abrangente que contempla a preparação, o equipamento, os pontos, a representatividade destes, as pessoas, ou seja, é um estudo para a tomada da amostra. O Coletar é o ato de ‘pegar’ ou retirar, isolar, ou de tomar uma alíquota do que se deseja conhecer analiticamente. Pode-se, então, partir do pressuposto de que a amostragem é a operação de coleta de uma amostra representativa para a análise, passível de ser descrita como um processo em que a coleta será de uma porção que represente um lote heterogêneo,

ou seja, que traga em si traços representativos da totalidade do material de interesse para que seja realizada a análise. Mesmo se considerando que foi coletada a melhor amostra representativa, sempre haverá necessidade de algum grau de preparação para torná-la disponível analiticamente. Observe o

A indústria farmacêutica elevou a sua quantidade de produção. Para exemplificar, consideremos comprimidos como a apresentação farmacêutica mais utilizada. Para a fabricação de um lote de 10 milhões desse formulado com peso unitário de 100 mg, é exigida uma massa de 1.000 kg. Para uma concentração do ativo presente de 10 mg, pode-se estimar, considerando grau de pureza 100%, 100 kg da matéria-prima. Levando-se em conta os processos utilizados para a mistura e, posteriormente, a obtenção de uniformidade, será preciso definir o quanto devemos coletar de comprimidos para encaminhar ao laboratório de análise (É muito difícil buscar tais números, então será possível apenas estimá-los). Serão utilizadas algumas mg para garantir representatividade de resultado desse lote e assim dar confiabilidade de especificação aos dez milhões de comprimidos produzidos.

Em razão dos vários aspectos que devem ser considerados na amostragem – a figura do amostrador, a concentração e o produto a serem analisados – convém refletir sobre quanto amostrar, como amostrar, as técnicas e tecnologias envolvidas e a validação. Os estados físicos do universo amostral gás-líquido-sólido, por si só, levam à dificuldade de coleta. Quando lidamos com um gás num processo químico, por exemplo, temos de imaginar a possibilidade de vapores (os gases não são condensáveis nas condições normais de pressão e temperatura, ao contrário dos vapores). No que diz respeito a estes últimos, temos de levar em

AMOSTRAGEM: FORA E DENTRO DO LABORATÓRIO - FLÁVIO LEITE

exemplo a seguir:

Introdução

conta a presença do condensado. Se a temperatura de coleta for inferior à ideal, devemos atentar para a possibilidade de formação de cristais ou sólidos. As multiformas da amostra, a distribuição e interação que os analitos têm nela, a dificuldade da obtenção e a falta de tecnologia são fatores que devem sempre ser considerados quando da definição de um resultado, seja ele para qualquer uso. Acender todos os palitos de uma caixa de fósforos nos dará certeza da significância dos palitos quanto a acenderem no atrito, porém, destruímos todo o universo amostral considerado.

Novos processos de medida instantânea têm sido implantados, como as denominadas análises em linha. Nesse caso, por exemplo, na saída de água de abastecimento público, pode-se medir continuamente valores como: pH, coloração, turbidez, acidez/alcalinidade, carbono orgânico total, entre outras medidas. Outro recurso é a utilização do autocontrole, técnica realizada pelo operador do processamento e que permite análises a intervalos programados e, ainda, verificar presença de espécies orgânicas tóxicas, metais pesados etc. Esses avanços permitem a correção rápida do fato com menor prejuízo humano ou material. Nas páginas que se seguem, procura-se mostrar que a evolução da amostragem é complexa e precisa da ajuda da estatística, mas não da estatística lógica, pois, quando se trata de compostos químicos, as interferências devem ser consideradas, o que leva na maioria das vezes a desenvolvimentos matemáticos configurados caso a caso. Como a dificuldade persiste, criam-se os procedimentos, estes fornecidos por normas nacionais ou internacionais que procuram uniformizá-los para a comparação. Entretanto, garantir a exatidão do resultado do universo amostral é praticamente impossível ou um desafio a ser vencido, quem sabe por você.