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UNIVERSIDAD NACIONAL JOSE FAUSTINO SANCHES CARRION FACULTAD DE INGENIERIA AGRARIAS, IND. ALIMENTARIA Y AMBIENTAL ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

DETERMINACIÓN DE DENSIDAD EN LOS ALIMENTOS CURSO

:

ANÁLISIS DE LOS ALIMENTOS

HUACHO – PERÚ

2018

Universidad nacional José Faustino Sánchez Carrión ING. MIRANDA CABRERA DANTON JORGE I.

INTRODUCCIÓN

La investigación básica de los alimentos y de sus materias primas comprende no sólo la determinación de sus principales componentes, tales como carbohidratos, proteínas, grasas y otros compuestos especiales, sino también la determinación de magnitudes generales que se emplean en la caracterización y evaluación de los distintos productos y que pueden ser determinados de manera sencilla por métodos físico-químicos. Dentro de estas determinaciones generales de los alimentos se encuentran métodos tan básicos como la densidad. La densidad o masa específica de una sustancia se define como la masa de su unidad de volumen [g/mL] y se determina por pesada. La densidad depende de la temperatura y la presión. Aunque la temperatura debe especificarse junto con la densidad, la presión no es necesaria en el caso de líquidos y sólidos porque son prácticamente incompresibles.

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I.

OBJETIVOS: 1.1.

Objetivo general

 Determinar la densidad de diferentes muestras de alimentos. 1.2.

Objetivos específicos

 Analizar si la densidad se puede utilizar como criterio para establecer la pureza de un líquido.  Determinar el valor de la densidad de diferentes muestras de alimentos a través de modelos matemáticos.  Comparar los resultados obtenidos en los diferentes métodos con los valores teóricos reportados en la bibliografía.

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FUNDAMENTO TEORICO:

II.

1.1. DENSIDAD La densidad es una propiedad intensiva de la materia, es decir, no depende de la cantidad de sustancia; no obstante, sí depende de la temperatura. La densidad de una sustancia se define como el cociente de su masa por cada unidad de volumen; por lo tanto, si conocemos la masa y el volumen de una sustancia (sólida, líquida o gaseosa), se puede determinar su densidad a través de la expresión:   m/v En la industria, el control de calidad de los productos finales incluye muchas pruebas para su análisis químico y físico; generalmente, la determinación de la densidad forma parte del esquema de pruebas que se realizan. Por ello, es necesario saber cómo determinarla, independientemente de la fase en la que se encuentra el producto. 1.2.

DENSIDAD DE LOS LÍQUIDOS

Para conocer la densidad de líquidos, es necesario determinar el volumen que ocupan y su masa. El volumen se determina con el material adecuado (probeta, pipeta, etc.) y la masa se determina empleando una balanza adecuada. El picnómetro es un instrumento sencillo utilizado para determinar la densidad de líquidos con mayor precisión. Es importante mencionar que los picnómetros deben de estar calibrados. La mayoría de ellos tienen un termómetro para el registro de la temperatura.

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En la práctica, en lugar de la densidad se determina el denominado cociente de peso sumergido, que se obtiene dividiendo el peso sumergido de la muestra a investigar por el de la sustancia de referencia que generalmente es agua en presencia de aire. El valor obtenido se expresa como índice adimensional conocido como densidad relativa, matemáticamente se expresa como:

ρ20º/20º = ρa/ρref (I)

Donde: ρ20º/20º: Densidad relativa a 20ºC ρa: Densidad de alimento ρref: Densidad de referencia (generalmente agua)

Esta se determina picnometricamente en el caso de alimentos como bebidas, zumos de frutas, vino, cervezas y otras bebidas alcohólicas. En el caso de la leche la densidad relativa es la relación entre las masas de volúmenes iguales de leche y agua destilada ambas a 15 °C. El ensayo consiste en homogenizar una muestra de leche a una temperatura de 20ºC y sumergir en ella un lactodensímetro, midiéndose el valor de la densidad relativa de la leche. Para el cálculo de la densidad también se han planteado algunas correlaciones matemáticas resultado de investigaciones realizadas por largos periodos de tiempo, entre ellos tenemos: Para la leche, por técnicas de regresión múltiple y considerando 146 observaciones de muestras de Análisis De Los Alimentos

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leche analizadas durante 5 años, en un intervalo de 10 ºC a 80 ºC, Alvarado (1987) obtuvo una primera ecuación que considera como variable dependiente a la densidad y como variables independientes el porcentaje de sólidos totales y a la temperatura.

DL = 1011 - 0,7184*T + 2,5893*S Donde:

DL: Densidad de la leche (Kg/m3) T: Temperatura de la leche (ºC) S: Porcentaje de sólidos totales de la leche

1.3.

TOMA DE MUESTRA DE LA LACHE

La toma de muestra resulta ser una de las operaciones más importantes en todo el proceso de las determinaciones físico-químicas de cualquier substancia. La técnica analítica produce un resultado en base a la muestra que se investiga. Si la muestra no es representativa, la minuciosidad durante el análisis no puede corregir las deficiencias del muestreo. La leche es un producto que ofrece ciertas dificultades para el muestreo, por el hecho de no tener plena estabilidad en la distribución de sus constituyentes dentro de toda su masa. La grasa, cuando la leche está en reposo, tiende a ascender. La caseína, cuando se acidifica el medio o actúan enzimas, coagula. La lactosa, por acción de los microorganismos lácticos, se transforma en ácido láctico y otros. Estas modificaciones demandan un cuidado especial en el muestreo, e incluso en algunos casos consideraciones particulares en el análisis, para obtener resultados que realmente reflejen la situación del conjunto. La dificultad más frecuente en el muestreo, está dada por la grasa, ya que está, al encontrarse en emulsión, tiende a separarse. Luego será necesario agitar la leche a fin de distribuir la grasa en toda la masa del producto y así poder tomar una muestra que resulte representativa. Sin embargo, es conveniente evitar las incorporaciones de aire porque estas han de llevarnos a algunos errores. Las muestras, pueden ser tomadas para efectuar el análisis de inmediato o bien para hacerlo después de un tiempo. Las determinaciones diferidas, se dan en los casos de las muestras

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El segundo caso se da en las muestras individuales por vaca para efectos de control lechero. En estos dos últimos casos, se observa que entre la toma de muestra y el momento del análisis, media un tiempo largo, suficiente como para deteriorar la leche, de allí que se recurre a conservadores químicos y frio para mantener la muestra en buen estado. 1.3.1. DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD EN LA LECHE La densidad de la leche es una de las constantes físicas que se determinan con mayor frecuencia en la fábrica, tanto en la leche fresca, en procesamiento o reconstituida. Para el caso de la leche fresca la densidad indica en forma presumible la posible adulteración por el agregado de agua o por la remoción del contenido graso si se trata de la densidad durante el procesamiento, como podría ser el de evaporación, la densidad estará indicando en nivel de concentración del producto. Y si fuera leche reconstituida, nos permite evaluar si la reconstitución se ha efectuado en forma correcta, si existe o no un exceso de sólidos, o en caso de faltar estos se sospecha de una mala solubilidad de la leche en polvo. La densidad, es una constante que es afectada por la temperatura, observándose que a medida que esta se eleva, el valor absoluto de la densidad disminuye. Esta característica hace que se obtenga diferentes valores de densidad, para una misma leche, de estar ésta sometida a diferentes temperaturas. De allí que la lectura de la densidad se refiere siempre a una temperatura fija, normalmente 15ºC y en algunos casos 20ºC. Por otra parte es importante destacar que la medición que efectúan los lactodensímetros, es la gravedad específica que para los efectos prácticos se considera como igual, al valor de la densidad.

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LACTODENSÍMETRO Los lactodensímetros son instrumentos de vidrio utilizados para la medición de la densidad de la leche y así poder determinar si ha sido mezclada con agua o si ha sido parcialmente descremada. Los lactodensímetros de Guinama son de tipo Que venne cuyo vástago con escala graduada comprende valores entre 15 y 40 que corresponden a las milésimas de densidad por encima de la unidad (el número 32 del lactodensímetro indica la densidad 1032 kg/m3).

Rango: 15-40 (unidades por encima de 1000 Kg/m 3), divisiones: 1/1 y Calibrado a 20 ºC.

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III.

MATERIALES Y EQUIPOS

MATERIALES: 

Densímetro



Alcoholímetro



Decímetro



Termómetro



Piseta

MATERIAS PRIMAS 

2 L de Leche



1 L de Aceite



Alcohol



Agua destilada

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IV.

DESARROLLO EXPERIMENTAL

a) DENSIDAD DE LA LECHE 1. En una probeta de 500 ml adicionar leche al ras 2. Medir la temperatura de la leche. 3. Introducir el lactodensímetro 4. Tomar el valor del lactodensímetro 5. Determina densidad aparente 6. Determinación de la densidad real.

b) DENSIDAD DEL ACEITE A. En una probeta de 500 ml adicionar aceite al ras B. Medir la temperatura del aceite. C. Introducir el densímetro D. .Tomar el valor del densímetro E. Determina densidad aparente F. Determinación de la densidad real

c) DENSIDAD DEL ALCOHOL G. En una probeta de 500 ml adicionar alcohol al ras H. Medir la temperatura del alcohol I. Introducir el alcoholímetro J. Tomar el valor del alcoholímetro K. Determina densidad aparente L. Determinación de la densidad real

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V.

RESULTADO Y DISCUSION

DENSIDAD DE LA LECHE PASO N° 1: En una probeta de 250 ml adicionamos la leche fresca al Raz.

PASO N°2: Una vez llena la probeta medimos la temperatura de la leche con el termómetro digital para conocer la temperatura aparente que resulto 23.4°C.

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PASO N°3: Posteriormente introducimos el lactodensímetro y soltar este con cuidado y podemos apreciar en la escala marcada aparente de 59g/mol.

PASO N°4: Determinamos la densidad aparente de 1.059 g/mol. PASO N°5: Determinamos la densidad real con los anteriores resultados, teniendo en cuenta q la temperatura de corrección es de 20°C. 𝐃𝐑 = 𝐃𝐀 ± ⃓∆𝐓⃓⃓ × 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟐 DR = 1,059+3,4 x 0,0002 DR = 1,059 g/ml DETERMINACIÓN DE DENSIDAD DEL ACEITE:

Paso 1: En una probeta de 250 ml de capacidad agregamos aceite hasta llenar la probeta completamente.

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Paso 2: Una vez llena la probeta medimos la temperatura del aceite con un termómetro digital para saber la temperatura aparente de 24.6 °C.

Paso 3: Después de haber medido la temperatura pasamos a introducir poco a poco el decímetro en el aceite para luego soltarlo delicadamente y poder apreciar en la escala marcada la densidad aparente de 0.905 g/mol.

Una vez realizados todos los pasos y tener los resultados numéricos pasamos a reemplazarlos en la siguiente formula de densidad teniendo en cuenta q la temperatura de corrección es de 20°C.

Cálculos. 𝑫𝑹 = 𝐃𝐚 ± 𝐈∆𝐓⃓𝐈 × 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟔𝟖 DR = 0,905+5,4 x 0,00068 DR = 0,908g/ml

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DETERMINACIÓN DE DENSIDAD DEL ALCOHOL

Paso 1: En una probeta de 500 ml de capacidad agregamos el alcohol hasta llenarla completamente.

Paso 2: Una vez llena la probeta medimos la temperatura del alcohol con un termómetro digital para saber la temperatura aparente de 24.6 °C.

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Paso 3: después de haber medido la temperatura pasamos a introducir el instrumento para medir el grado alcohólico de la muestra el cual nos dio 59°.

Una vez realizados todos los pasos y tener los resultados numéricos pasamos a reemplazarlos en la siguiente formula de densidad teniendo en cuenta q la temperatura de corrección es de 20°C.

Cálculos. 𝑫𝑹 = 𝐃𝐚 ± 𝐈∆𝐓⃓𝐈 × 𝟎 DR = 59+4,6 x 0 DR = 59g/ml

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DISCUSION  Según los integrantes del grupo: El valor obtenido sobre la densidad de nuestra leche con la ayuda del lactodensímetro fue de 1.059 g / ml, pero el valor establecido para la leche por la NTP 202.001 NTP 202.008: 1998 establece un rango entre 1.028 – 1.032 g/ml por lo que observamos que nuestro valor obtenido difiere por muy poco esto puede a que fue probablemente añadieran algún compuesto (agua, suero los más comunes). La densidad del aceite obtenido fue de 0,908 g /ml.  Según Lewis (1993) nos dice que la densidad aparente del producto depende de una serie de factores como son la densidad de sus componentes, el tamaño, las propiedades de la superficie y el método de la medida.  Según NTP el rango de densidad de un aceite es de 0.90 – 0.98 g / ml eso quiere decir que el aceite analizado es de buena calidad

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VI.

CONCLUSIONES  Determinamos la densidad real de las muestras de aceite, leche y alcohol, utilizando el densímetro, lacto decímetro y alcoholímetro respectivamente.  Analizamos con los integrantes del grupo si la densidad se puede utilizar como criterio para establecer la pureza de un líquido lo cual concluimos si la densidad un líquido esta fuera de la norma técnica peruana estará adulterada.

 Determinamos el valor de la densidad de diferentes muestras de alimentos a través de modelos matemáticos (fórmulas).  Comparamos los resultados obtenidos en los diferentes métodos con los valores teóricos reportados en la bibliografía.

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VII.

CUESTIONARIOS

1. ¿Qué diferencia existe entre la utilización del picnómetro y el lactodensímetro quevenne para la determinación de la gravedad especifica?

Picnómetro: es un recipiente de pequeñas dimensiones que se usa para determinar la densidad de un sólido o de un líquido. lactodensímetro: es una herramienta de uso práctico y eficiente en el sector láctico Actualmente, los ganaderos aquí en Perú se ven obligados a aceptar las mediciones que sobre la calidad de la leche hace la industria acopiadora y es utilizada en la industria. 2. ¿Cuál es la diferencia entre densidad y peso específico? La densidad indica la relación entre la masa del cuerpo y el volumen que ocupa en una sustancia de referencia es decir Indica la relación entre el peso de una sustancia y su volumen. Se le conoce también como densidad por unidad de peso. 3. ¿Qué otros métodos experimentales existen para la determinación de densidad? Hay muchos métodos experimentales que existen para determinar la densidad como por método de picnómetro, densímetro, el método de la probeta, o simplemente con la formula entre otros ¿Tienen el mismo fundamento de los ya vistos? Si algunos de los métodos que se utilizó en la práctica como el método del picnómetro densímetro, lactodensímetro o simplemente atraves de modelos matemáticos 4. ¿Bajo qué principio trabajan los densímetros?

Los densímetros son aparatos que miden la densidad de los líquidos fundándose en el Principio de Arquímedes. Están formados por varillas de vidrio hueco que presentan un ensanchamiento en la parte inferior y un lastre. Al sumergirlas en un líquido flotan, cumpliéndose que el peso del volumen de líquido desalojado es igual al peso de todo el aparato; por tanto, se hundirán más o menos según sea la densidad del líquido.

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¿Cuáles son algunas de las escalas manejadas y por qué? La escala de un densímetro puede estar graduada en valores de densidad (g/cm3, kg/m3) y también en escalas especiales adaptadas a procesos y/o líquidos concretos como Baumé, Gay-Lussac o Brix. Cuando presentan estas escalas, los densímetros suelen tener nombres específicos como aerómetros, alcohómetros, sacarímetros.

La densidad de los líquidos depende de la temperatura, por esta razón los densímetros tienen marcada la temperatura a la que han sido graduados. Las medidas realizadas a temperatura diferente deben corregirse es decir : Escala estándar Unidades de densidad (g/cm3, kg/m3), temperatura de referencia habitual de 20ºC y con diferentes rangos y divisiones de escala. Fabricados y graduados para densidades menores y mayores que la del agua y múltiples aplicaciones Escala Baumé Unidades en grados Baumé (ºB ó ºBe). El agua destilada tiene 0ºB y la escala puede estar graduada para líquidos más densos que el agua o menos densos que el agua. Entre los graduados para líquidos más densos tenemos los pesa ácidos, pesa sales, pesa jarabes, pesa leches…; con diferentes escalas desde 0ºB hasta los 70ºB (ácidos concentrados). Entre los menos densos tenemos por ejemplo los pesa éteres.

Como esta escala proporciona grados de concentración y no valores de densidad, si queremos conocer la densidad debemos hacer la conversión siguiente: Para líquidos más densos que el agua: d=145/(145-ºB) Para líquidos menos densos que el agua: d=140/(130+ºB) Escala Brix Unidades en grados Brix (ºBx). Un grado Brix corresponde a una disolución de 1 gramo de sacarosa en 100 gramos de solución (1% en peso). Por utilizarse habitualmente para medir el contenido de azúcar en zumos y jugos azucarados también se les llama sacarómetros.

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5. Elaborar un diagrama de flujo donde indique la secuencia

Introducir la muestra a ensayar en la probeta

Agitar con una varilla para homogeneizar densidad y temperatura Coger el densímetro limpio por encima de la escala.

Introducir el densímetro en el líquido con suavidad, si lo soltamos muy rápido dando un jiro cuidadosamente ya que puede hundirse y romper en el fondo.

Dejar que el densímetro se equilibre sin tocar las paredes de la probeta.

Hacer la lectura en la escala del densímetro (en la base del menisco)

Comprobar la temperatura y corregir si es diferente a la de calibración.

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VIII.

BIBLIOGRAFÍA  POTTER, NORMAN N. La Ciencia de los Alimentos. México, Harla, 1973.  Manual de procedimientos, análisis fisicoquímico y microbiológico de la leche. Red nacional de laboratorios.  NTP 202.001: 1998 LECHE. Leche Cruda. Requisitos de calidad, físicos, químicos y microbiológicos  Instituto

superior

tecnológico

público

“MANUEL AREVALO

CACERES”

especialidad industrias alimentarias informe de laboratorio Nº08 control de calidad.

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IX.

ANEXO

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