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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA

PRÁCTICA 7 Propiedades dieléctricas de los alimentos

“Conductividad de alimentos liquidos”

MATERIA: Fisicoquímica de alimentos GRUPO: 3LM1

EQUIPO: 4 INTEGRANTES:   

Alatorre Orozco Kevin Jaramillo Diaz Bulmaro Lozano Townsed Edgar

PROFESORES:   

Ascencio Rasgado Velia Palmira Martinez Torres Rocio Guerrero Pacheco Adriana

PRÁCTICA 7

PRACTICA “7” PROPIEDADES DIELECTRICAS DE LOS ALIMENTOS “CONDUCTIVIDAD DE ALIMENTOS LIQUIDOS”

OBJETIVOS  

Determinar la conductividad eléctrica de diferentes alimentos liquidos Evaluar la relación entre conductividad eléctrica y alteración de los alimentos liquidos

INTRODUCCION De la variedad de propiedades eléctricas que presentan los alimentos, algunas adquieren gran importancia para caracterizarlos, entre las propiedades eléctricas se encuentran las siguientes: I. II.

Conductancia Propiedades dieléctricas:  Resistencia  Capacitancia  Conductividad  Reaccion a la radiación electromagnética

Para realizar una determinación conductimetricas se emplean celdas de conductividad que pueden tener diversa geometría, en general podemos describirlas como un par de electrodos de platino similares, en escencia se trata de aplicar una diferencia de potencial y analizar la resistencia de la solución. Al igual que en un conductor metalico, en las soluciones electrolíticas la ley de Ohm establece que hay una relación directa entre el potencial aplicado € y la corriente que circula por la solución (I), donde la constante de proporcionalidad es la resistencia de la solución (R)

La resistividad observada de una solución que se encuentre entre dos electrodos de platino se puede calcular por la relación matematica siguiente:

Donde: Ρ-------- Es la resistividad con unidades de Ohm x cm (Ω x cm) R-------- Es la resistencia y se mide en Ohm (Ω) d--------- Es la distancia entre electrodos (cm) A-------- Es el area de los electrodos ( ) De igual manera puede plantearse una expresión similar para el caso de la conductancia teniendo en cuenta que se trata de una magnitud inversa a la resistencia

Donde: C-------- Es la conductancia y se mide en ( ) (mho)= S (Siemens) K-------- Es la conductancia especifica llamada conductividad y es el reciproco de la resistividad y tiene unidades de ( )x( ) A-------- Es el area de los electrodos ( )

DIAGRAMA EXPERIMENTAL Montar dispositivo

Conectar conductometro

Medir conductancia

•Para agua desionizada (para calibrar)

Secar celda

•Con papel obsorbente

Medir conductancia

•Para leche (serie de diluciones 1:1-1:4)

Enjuagar celda y secar

•Con agua desionizada y papel absorbente

Medir conductancia

•De la misma manera para otros productos (yogurt liquido, jugo)

RESULTADOS

Volumen de la Muestra (mL)

Dilución

Conductancia (µS)

Concentración de leche %

50 50 50 50 50

0 1:1 1:2 1:3 1:4

4020 2550 2750 1630 1223

50 25 16.6 12.5 10

Tabla 1. Determinaciones conductimetricas de la leche con diferentes diluciones

Tipo de muestra

Yogurt Natural Yogurt de Frutas

Volumen de la Muestra (mL) 50 50

Dilucion

Conductancia (µS)

0 0

9070 9280

Tabla 2. Determinacion conductimetrica del yogurt liquido

Volumen de la Muestra (mL)

Dilucion

Conductancia (µS)

Concentracion de jugo %

50 50 50 50 50

0 1:1 1:2 1:3 1:4

3810 1599 1355 859 644

50 25 12.5 6.25 3.175

Tabla 3. Determinacion conductimetrica del jugo con diferentes diluciones

Grafica de conductancia vs concentracion

y = 67.354x + 714 R² = 0.9871

4500 4000

Conductancia μS

3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0

10

20

30

40

50

60

Vol de agua (ml)

Grafica 1. Grafico de valoración conductimetrica de leche a diferentes diluciones con ecuación empirica y coeficiente de correlacion.

Grafica de conductancia vs vol de agua

y = 65.115x + 391.79 R² = 0.9638

4500 4000

Conductancia μS

3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0

10

20

30 Vol de agua (ml)

40

50

60

Grafica 2. Grafico de valoración conductimetrica de jugo a diferentes diluciones con ecuación empirica y coeficiente de correlacion.

ANALISIS DE RESULTADOS COMPARACION DE LAS CURVAS 1.- En las rectas que se construyeron de las muestras (jugo y leche) se aprecian tendencias lineales, aunque en el caso del Grafico 1. Se tuvo que eliminar un punto sobre una conductancia y una concentración para ajustar mejor la recta y obtener un valor ( ) (Coeficiente de correlación) más adecuado para nuestro experimento. Como lo muestran ambos gráficos y como se esperaba la muestra de leche hiba a arrojar una conductancia relativamente más grande y es debido a la gran cantidad de carbohidratos, sales, minerales (metales) que posee, como se muestra en la tabla 4 sobre la composición de la leche y su alto contenido en metales, relativamente bajo contenido de grasa y de proteínas.

Tabla 4. Composición de leche humana y de vaca La conductancia reportada bibliográficamente de la leche entera de vaca procesada es de 5000 (µS), lo cual al haber analizado la conductancia de la muestra de leche, encontramos que entra en lo reportado bibliográficamente ya que se obtuvo un valor de 4020 (µS) sin diluir.

Tabla 5. Composición del jugo natural de naranja Como se muestra en la tabla 5. La conductancia en el jugo natural de naranja también se esperaba grande por su alto contenido en vitaminas, c en especifico, que como sabemos es un acido y estos poseen una conductancia elevada ya que en solución, se liberan y producen iones, estos al moverse en la disolución conducen la corriente eléctrica mas fácilmente.

2.- COMPARACION CON DATOS REPORTADOS EN BIBLIOGRAFIA MUESTRA CONDUCTANCIA CONDUCTANCIA EXPERIMENTAL EN BIBLIOGRAFIA (µS) Leche de vaca (ALPURA) Yogurt natural (YOPLAIT) Yogurt Frutas (YOPLAIT) Jugo de naranja (NATURAL)

(µS)

4020 2070

4000-5000 ---

2280

---

3650

3500-4000

Tabla 6. Conductancia experimental y bibliográfica de muestras de alimentos procesados

3.-RELACION DE LA CONDUCTIVIDAD CON LA CONCENTRACION La conductividad depende de la concentración de los electrolitos en gran parte porque la concentración de electrolito determina el número de iones en un volumen determinado de la solución contenida entre los electrodos. La conductividad depende también d la concentración por que los iones ejercen interacciones unos sobre otros. De cuerdo con la ley de Coulomb la interaccione eléctrica entre los iones es grande cuando los iones son portadores de cargas altas, cuando se encuentran cerca y cuando el disolvente tiene una constante dieléctrica baja.

4- DIGA SI SE PUEDE MEDIR LA CONDUCTIVIDAD DE ALIMENTOS SÓLIDOS, SI, NO Y PORQUE. No se puede medir la conductividad eléctrica en alimentos sólidos, esto porque si bien, todos los alimentos contienen agua (unos en mayor proporción que otros), esta no se encuentra de manera libre en el alimento, la cual es quien transporta las moléculas que a su vez transportan la electricidad en el medio atreves del agua; todo lo contrario sería en un alimento solidos que contuviese una considerable cantidad de agua.

5.- APLICACIONES A LA CARRERA Algunos de los usos de las técnicas conductimétricas en la industria alimentaria son el control de: - La concentración total iónica de las disoluciones acuosas - La calidad del agua destilada o desionizada: la conductancia específica del agua pura es solo 5 x10-2 µS/cm y vestigios de una impureza iónica aumentaría la conductancia en un orden de magnitud o más. 6- INDICA QUE PROPONDRÍAS PARA MEJORAR EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA. Es importante siempre presentar Buenas Prácticas de Laboratorio, en este caso, a la hora de realizar las diluciones de los productos a analizar (la realización incorrecta de diluciones influye en la medición de conductividad eléctrica). Para la obtención de resultados constantes entre los diferentes equipos, es importante mantener todos los equipos correctamente calibrados y efectuar lecturas de manera correcta (limpiar y secar la celda correctamente para una nueva lectura); además de cambiar equipos desgastados, o bien, brindar mantenimiento a los equipos con los que cuenta el laboratorio.

7.-LOS ANÁLISIS MAS COMUNES EN LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS SON :         

Análisis de Composición Nutricional Humedad, Grasa total, Cenizas totales, Proteína total, Fibra, Calorías totales, carbohidratos totales, Micronutrientes. Análisis de Bebidas Alcohólicas Grado Alcohólico, Densidad, Azúcares reductores, Acidez, SO2. Análisis de Panela SO2, Sacarosa, Colorantes, Azúcares reductores, Azúcares totales, Cenizas totales, Nitrógeno total. Análisis de Productos Cárnicos Nitritos, Almidones, pH. Jugos, Néctares, Refrescos y Pulpas de fruta pH, Sólidos Solubles Totales, Acidez titulable. Mermeladas, Arequipe, Conservas, Encurtidos y Salsas pH, Sólidos Solubles Totales, Acidez titulable, Peso neto, Peso escurrido Grasas y Aceites Densidad, Acidez titulable, Índice de refracción, Índice de yodo, Índice de peróxido, Índice de saponificación. Leche homogenizada Acidez titulable, Densidad, Proteína, Enzimas, ESD, EST, Proteína total, Sólidos totales. Miel de Abeja pH, Sólidos Solubles Totales, Diastasa.



Análisis de Aguas Dureza total, Cloruros, pH, Alcalinidad total, Cloro libre, Turbiedad, Sulfatos, Conductividad, Color, Amonio, bromo total, Nitritos, Hierro total, Aluminio.  Vida Útil de Alimentos 8- MENCIONA QUE OTROS PARÁMETROS FISICOQUÍMICOS EMPLEA LA INDUSTRIA ALIMENTICIA PARA EL CONTROL DE CALIDAD DE LOS ALIMENTOS. Calentamiento OMHICO: El calentamiento óhmico se produce cuando una corriente eléctrica pasa a través de un alimento conductor que actúa a la vez como resistencia; la energía eléctrica se transforma en energía térmica (efecto Joule) que actúa como agente bactericida. El parámetro más importante a tener en cuenta en este proceso es la conductividad eléctrica del alimento, por lo que el calentamiento va a depender de la composición del producto. En general, los productos son buenos conductores, debido a que parte importante de su composición son agua y electrolitos. Cocción a vacío (sous-vide cooking): La cocción a vacío se define como una cocción de las materias primas envasadas a vacío en el interior de envases termorresistentes y bajo condiciones controladas de tiempo y temperatura. El tratamiento térmico aplicado suele ser inferior a 100ºC (equivalente a una pasteurización) y le sigue una fase de enfriamiento rápido hasta la temperatura de almacenamiento en refrigeración. Esta técnica presenta una clara ventaja desde el punto de vista organoléptico y nutricional frente a los tratamientos térmicos convencionales. Además, la cocción del alimento ya envasado impide la posible recontaminación microbiológica Descompresión Instantánea Controlada (DIC): La tecnología DIC está basada en un tratamiento térmico de tipo HTST (High Temperature Short Time) combinado con una descompresión muy rápida. El producto se puede someter a diferentes tratamientos térmicos dentro de una cámara de tratamiento mediante la inyección de vapor. Generalmente la temperatura puede oscilar entre la temperatura ambiente y 180ºC, y la presión puede variar entre la presión atmosférica y 10 bares. La tecnología DIC también puede ser considerado un tratamiento de inactivación o reducción microbiana. Aunque una parte de la inactivación microbiana podría ser debido al aumento de temperatura, se piensa que el fenómeno de expansión celular descrito anteriormente y que es causado por la descompresión instantánea, podría ser responsable del efecto bactericida característico de la DIC.

9.-ARTICULO DE APLICACIÓN A LA INGENIERIA EN ALIMENTOS:

El calentamiento óhmico conservación de alimentos

para

la

La aplicación de calentamiento óhmico en una amplia gama de alimentos aporta productos con características organolépticas y nutricionales adecuadas. Por MAR VILLAMIEL INSTITUTO DE FERMENTACIONES INDUSTRIALES CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTÍFICAS (CSIC); 19 de julio de 2006. El calentamiento óhmico se produce cuando una corriente eléctrica pasa a través de un alimento, provocando la elevación de la temperatura en su interior como resultado de la resistencia que ofrece al paso de la corriente eléctrica. Las ventajas de este proceso se derivan del hecho de que el calentamiento tiene lugar en el interior del alimento. De este modo, y a diferencia de lo que ocurre en un calentamiento convencional, no existen superficies calientes de contacto. El calentamiento óhmico es rápido y tiene mayor capacidad de penetración que las microondas, lo cual hace que sea especialmente útil en el caso de alimentos particulados, salsas, purés de frutas, huevo líquido o productos cárnicos, entre otros. Este tipo de tratamiento evita sobrecalentamientos, lo que permite un menor deterioro en los constituyentes y una menor formación de depósitos, aspecto este último de especial relevancia en alimentos ricos en sales y proteínas como, por ejemplo, la leche. Existe un gran número de aplicaciones del calentamiento óhmico que incluyen escaldado, pasterización, esterilización, descongelación, evaporación, deshidratación, fermentación y extracción, entre otras. Una diferencia con respecto a los microondas es la ausencia de equipos en el ámbito doméstico. Sí existen a escala de plantas piloto e industrial. En el año 2003 se registraron 19 plantas para calentamiento óhmico, siendo Japón, Italia, Grecia, Gran Bretaña, EEUU y México países pioneros en el desarrollo de estas plantas. Entre las distintas plantas que aplican este tratamiento, son especialmente destacables las que han sido desarrolladas para la esterilización en flujo continuo de frutas, zumos de frutas, sopas, salsas o huevo líquido.

El huevo líquido resulta muy adecuado para este tipo de proceso ya que puede ser calentado óhmicamente en tiempos muy cortos y sin problemas de coagulación. A pesar de que los precios de los equipos están descendiendo, se trata de una tecnología cuyos costes iniciales pueden ser elevados. Sin embargo, la rentabilidad ha de evaluarse a largo plazo ya que se trata de procesos en los que se obtienen productos con adecuadas características microbiológicas, organolépticas y nutricionales bajo condiciones de escaso ensuciamiento y en un mínimo espacio, pudiéndose aplicar a un amplio rango de alimentos. Otra de las ventajas de este calentamiento se encuentra relacionada con los costes de operación. Son calentamientos en los que un 95% de la energía se transforma en calor, mientras que en un calentamiento con microondas suele ser un 70% como máximo.

CONCLUSIONES Se midió la conductividad de diferentes alimentos y se predijo ésta según los componentes de cada alimento, además se utilizó la conductividad como un indicador de calidad en la leche, ya que al diluirla ésta disminuye. Se llego a la conclusión de la conductimetría es un método para determinar si un alimento fue alterado, además de que se puede utilizar en titulaciones para cuantificar algún componente en el alimento como el acido tartárico en el vino.

BIBLIOGRAFIA: 

MAR VILLAMIEL INSTITUTO DE FERMENTACIONES INDUSTRIALES CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTÍFICAS (CSIC), El calentamiento óhmico para la conservación de alimentos, 19 de julio de 2006; consultado en: www.consumer.es



Tecnologías Emergentes de Conservación de Alimentos (II): Tratamientos térmicos; consultado en: www.itescam.edu.mx



Laboratorio de análisis fisicoquímico de alimentos, consultado en: http://www.udea.edu.co/portal/page/portal/SedesDependencias/QuimicaFarmaceutica/D.Ser viciosProductos/ServiciosLaboratorio?_piref471_78316139_471_78316138_78316138.tabs tring=AnalisisFisicoquimicoAlimentos



Loren, G. (1968). Principios de química. Ed. Reverte. Valencia. Pp. 356



Charles Alais (1985): Ciencia de la leche, Principios de tecnica lechera. Ed. Reverte. 4ta Edicion. Pp 262,263