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• Denis Moncayo

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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO

FACULTAD DE CIENCIAS PECUARIAS ESCUELA DE INGENIERÍA EN INDUSTRIAS PECUARIAS PROCESAMIENTO DE GELATINAS Y HELADOS

PRACTICA N° 1:

OCTAVO SEMESTRE

PERIODO ACADÉMICO: ABRIL – AGOSTO 2017

I.

TEMA: DESCENSO CRIOSCOPICO Y ELABORACION DE HELADOS

II.

INTRODUCCION En su forma más simple, el helado o crema helada es un postre congelado hecho de leche, nata o natillas combinadas con saborizantes, edulcorantes y azúcar. En general los productos utilizados en su elaboración son: leche, azúcar, edulcorantes, nata de leche, huevo, frutas, chocolate, frutos secos, yogurt, agua, agua mineral y estabilizantes. En el proceso antiguo de elaboración se hacía una mezcla de leche, azúcar, nata y algún estabilizante. Esta mezcla se congelaba, agitándola durante el proceso para prevenir la formación de grandes cristales de hielo. Tradicionalmente, la temperatura se reduce ubicando la mezcla en un recipiente, que es sumergido en una mezcla frigorífica de hielo molido y sal. La sal reduce la temperatura de fusión del hielo, absorbiendo así una mayor cantidad de calor liberado por la crema, helándola durante el proceso. En 1913 se inventó la primera máquina continua para elaborar helados, fue también en los palacios Mantecado, que es el corazón de todo el mundo de fabricación. Básicamente consta, en la parte exterior, de un gran cilindro de acero, que es congelado por un equipo muy potente de frío; en la parte interior, de un batidor con aspas (conectado mediante un eje a un potente motor eléctrico) que van raspando las paredes del cilindro y moviendo la mezcla continuamente hasta que dicha mezcla alcance la consistencia de una crema helada.

III.

OBJETIVOS Objetivo General: 

Conocer en que consiste el descenso crioscópico y elaborar helados mediante este fenómeno físico.

Objetivos Específicos: 

Identificar los factores que influyen en el descenso crioscópico.



Conocer las ventajas del descenso crioscópico en la elaboración de helados.



Observar si existen diferencias en cuanto a tiempo y temperatura de congelación en las dos disoluciones tanto de leche como de agua.

IV.

REVISION DE LITERATURA

DESCENSO CRIOSCÓPICO

Propiedades Coligativas: Son las propiedades de una solución que dependen de la concentración de las partículas de soluto y no de su identidad, es decir, dependen del número de partículas del soluto en solución, más bien que de su composición química. Estas propiedades incluyen la disminución de la presión de vapor, la elevación en el abatimiento del punto de congelación, y la presión osmótica.

Crioscopia: Método

utilizado

para

determinar

principalmente

el

peso

molecular

y,

eventualmente, el grado de disociación de una sustancia disuelta en un determinado disolvente. El método se basa en el hecho de que la adición de un soluto a un disolvente provoca el descenso del punto de congelación de éste y que tal descenso es proporcional a la cantidad del soluto que se añade. Sea t la diferencia entre la temperatura de congelación de un disolvente y la temperatura a la que éste comienza a separarse congelándose para una solución de concentración c (gramos del soluto en 1000 gramos de disolvente), se tiene, según la ley de Raoult, que t/c=k (descenso específico). Para soluciones molares (que contienen un gramo-molécula de un soluto por 1000 gramos de disolvente) de sustancias de peso molecular M se tiene, por lo tanto, que t = M; se llama constante crioscópica del disolvente, al producto k por M que se indica con Kf; esto responde al descenso del punto de congelación provocado por la adición de un gramomolécula de un soluto a 1000 gramos de disolvente y que para cada disolvente es independiente del soluto. Para el agua Kf = 1.859°C, conocido Kf, determinado t, para un valor de c, se tiene: M = Kf c /

t.

Este es uno de los métodos más utilizados para determinar los pesos moleculares. A fin de obtener resultados exactos es preciso utilizar soluciones diluidas, y además el comienzo de la solidificación del disolvente y del soluto no debe ser simultáneo. Si se trata de electrolitos a la concentración c le corresponde otra c', de tal manera que: c' = c (1 + ma - a) En la que ha es la constante de disociación y m el número de iones por molécula disociada; por lo tanto, crioscópicamente también se puede determinar a. Causas del descenso crioscópico

El descenso crioscópico se puede explicar a partir de la variación de entropía que se produce durante el cambio de fase. La entropía es una medida del desorden del sistema. Así, un sólido puro está más ordenado que un líquido puro, y por lo tanto, este último tiene una mayor entropía, un mayor desorden. El desorden es debido a que las partículas (moléculas, átomos o iones) de un sólido ocupan una posición fija y solo vibran alrededor de esa posición. Por el contrario, en un líquido las partículas están en movimiento y no tienen una posición determinada. Una disolución líquida tiene más desorden que un líquido puro ya que en la disolución, además de las partículas del disolvente en movimiento, también se encuentran las partículas de soluto en movimiento, lo que hace que el sistema esté más desordenado. Podemos ordenar los sistemas de más a menos entropía:

La variación de entropía que se produce durante un cambio de estado, en este caso de líquido a sólido, es la diferencia de entropía entre los estados final e inicial. En el caso de un disolvente puro, la variación corresponde a la diferencia de entropía entre el disolvente sólido y el disolvente líquido y se le llamará ∆S*f; en el caso de una disolución, la variación de entropía es la diferencia entre la entropía del disolvente sólido y la disolución, y se le llama ∆Sf. Esta última es superior a la primera porque la disolución tiene más entropía que el disolvente líquido. Por lo tanto:

Por otro lado, la congelación es una transición de fase de primer orden, es decir, tiene lugar con una variación brusca de entropía de forma prácticamente reversible a la temperatura y presión de equilibrio. Así, se puede relacionar la variación de entropía que se produce con la entalpía de cambio de fase (calor latente), ∆Hf, y la temperatura, Tf, según la ecuación:

Dado que la variación de la entalpía, ∆Hf, es constante, tanto en el paso del disolvente líquido a sólido como del disolvente de la disolución a sólido, se obtiene que si la variación de entropía es mayor en el caso de la disolución, la temperatura del cambio de fase deberá ser menor para que el segundo miembro de la igualdad

aumente para igualar la mayor variación de entropía de la congelación del disolvente de la disolución. Matemáticamente se demuestra:

Por tanto, las temperaturas de congelación de las disoluciones son siempre menores que las del disolvente puro debido a que la disolución tiene más entropía, más desorden, que el disolvente líquido puro. A mayor concentración de soluto, mayor desorden, mayor entropía en la disolución y, por lo tanto, menor temperatura de congelación y mayor descenso crioscópico.

Control de calidad industrial

El descenso crioscópico se utiliza en la industria para determinar masas moleculares de productos químicos que se fabrican, al igual que se hace a nivel de laboratorio. También se emplea para controlar la calidad de los líquidos: la magnitud del descenso crioscópico es una medida directa de la cantidad total de impurezas que puede tener un producto: a mayor descenso crioscópico, más impurezas contiene la muestra analizada.

En la industria agroalimentaria, esta propiedad se aprovecha para detectar adulteraciones en la leche. La leche se puede adulterar añadiendo agua sin que sea apreciable a simple vista. Para detectar si se ha añadido agua se realiza una determinación de su temperatura de congelación que, en general, varía muy poco, entre -0,530 °C y -0,570 °C para la leche de vaca, -0,570 °C para la de oveja, y entre -0,5466 °C y -0,5567 °C para la de cabra. Las variaciones dependen de la estación (siendo menor durante el invierno) y los contenido de sales en la alimentación del animal. Ya que las temperaturas de congelación son características dentro de un margen muy estrecho, si se añade agua se diluye la leche, disminuyendo la concentración de solutos y aumentando la temperatura de congelación según la ley de Raoult, con lo que la adulteración puede ser detectada mediante medidas el descenso crioscópico. Descenso crioscópico y la producción de helados

Historia: En el año 1660, el siciliano Francisco Procope abrió en París un establecimiento, alcanzando gran fama por sus helados. El rey Luis XIV lo llevó a su presencia para felicitarlo por su producto. Se puede considerar a este establecimiento como la primera heladería. Se dice que bajo su reinado comenzaron a prepararse los helados de vainilla y de chocolate, más tarde los de nata, hasta llegar al helado actual.

Un gran paso en esta industria fue el descubrimiento del descenso crioscópico (descenso de la temperatura de solidificación) de las soluciones de sal (salmueras) las cuales permitían que utilizando un balde rodeado con una mezcla de hielo y sal o de agua y sal a bajas temperaturas, se congelaran batiendo bebidas y zumos de frutas azucarados, dando lugar a los primeros helados de textura cremosa.

Como vemos, el helado en sus orígenes no era un producto lácteo, sino más bien frutal, pero con el correr del tiempo, los derivados lácteos comenzaron a utilizarse en pequeñas proporciones y luego masivamente. Hoy en día los helados y cremas tienen como constituyentes básicos, en la mayoría de los casos, la leche y la crema de leche.

Helado En su forma más simple, el helado o crema helada es un alimento congelado que por lo general se hace de productos lácteos tales como leche y crema y a menudo en combinación con frutas u otros ingredientes y sabores. Generalmente se endulza con azúcar, saborizantes, edulcorantes o miel. Típicamente se le añaden otros ingredientes tales como yemas de huevo, nueces, frutas, chocolate, galletas, frutos secos, yogur y sustancias estabilizantes.

Evolución de los sistemas utilizados en la elaboración de helados En un principio, las bebidas y pastas heladas se elaboraban con nieve y productos alimenticios como zumos de frutas, dulces, etc., sin ninguna maquinaria. Los mismos árabes son los primeros en utilizar una vasija con el zumo de frutas dentro de otra, que contenía el hielo picado. Se agitaba el zumo hasta que comenzaba la congelación. 

En el siglo XVII, se incorpora la sal al hielo, con lo cual éste aumenta su duración.

V.



En el siglo XVIII la agitación manual se reemplaza por otra mecánica.



A finales del siglo XIX se comienza a pasteurizar el helado.



Producción mundial y consumo de helados.

MATERIALES Y EQUIPOS MATERIALES 

Olla



Fundas Ziploc



1 litro de leche



1 Litro de Agua



2 Kilos de Hielo



Sal en grano



Esencia de coco y vainilla.

EQUIPOS  VI.

Termómetro

PROCEDIMIENTO

RESULTADOS DESCENSO CRIOSCÓPICO

Temperatura Tiempo

VII.

CONCLUSIONES

Hielo sin sal

Hielo con sal

3 °C

9 °C

6 min

15 min



El descenso crioscópico es un fenómeno físico al añadir la sal, ocurre que el hielo se funde, pero que el agua líquida que se genera no vuelve a solidificarse: al haber más fusión que solidificación, el sistema absorbe energía neta, y por lo tanto se enfría. El descenso crioscópico es una de las propiedades Coligativas y por lo tanto, la magnitud del descenso sólo depende de la naturaleza del disolvente y de la cantidad de soluto disuelta, es decir, es independiente de la naturaleza de este último. Cualquier soluto, en la misma cantidad, produce el mismo efecto



Una de las principales ventajas es que la congelación del “helado” es mucho más rápida y se obtiene un producto más homogéneo y cremoso.



Se observó una variante en el tiempo de congelación de las dos disoluciones sometiéndolas a la misma temperatura, la leche se congelo en un tiempo mayor poner

el tiempo a comparación del agua, esto se

debe a que la leche es una mezcla compleja y heterogénea compuesta por un sistema coloidal es decir que a más de agua posee otros componentes tanto en solución, suspensión y emulsión siendo su viscosidad distinta a la del agua, estos factores hacen que el tiempo de congelación varié con respecto al agua.

VIII.

RECOMENDACIONES 

En el proceso de congelación de las disoluciones se recomienda agitar la mezcla para helado, esto con el propósito de no permitir la formación de cristales de hielo en la mezcla.



Aprovechar este fenómeno físico para la elaboración de helados artesanales, es importante saber que el descenso crioscópico nos permite obtener un producto con una textura distinta a comparación con congelar en una nevera.



Para la elaboración de helados a base de leche por descenso crioscópico es recomendable usar mayores cantidades de hielo y sal en grano, esto permite tener una tiempo de congelación mayor y más estable.

IX.

BIBLIOGRAFÍA 

http://coleccion.educ.ar/coleccion/CD6/contenidos/aula/EGB2/popup/5b.htm



https://es.wikipedia.org/wiki/Descenso_criosc%C3%B3pico#Disoluciones_di luidas_de_electrolitos



https://es.wikipedia.org/wiki/Helado

 X.

http://web.esciencia.es/?p=219

ANEXOS

Fig. 1 Descenso de temperatura

Fig. 2 Mezcla de hielo, sal y la disolución con agua

Fig. 3 Descenso de temperatura de la

Fig. 4 Formación de hielo dentro de la

disolución con leche

disolución de agua.

¿Por qué la mezcla baja la temperatura? El hielo solo, aislado a 0ºC, se encuentra en un equilibrio dinámico: eso significa que continuamente pequeñas cantidades de hielo se funden, y pequeñas cantidades de agua se solidifican. El proceso de fusión del agua sólida es endotérmico, esto quiere decir que necesita aporte de energía para producirse. Al tomar energía o calor de su alrededor, el entorno disminuirá su temperatura, es decir, estará más frío. De la misma manera, la congelación del agua es un proceso exotérmico, desprende calor. Con agua pura, el calor emitido y el absorbido son similares. Al añadir la sal, ocurre que el hielo se funde,

pero que el agua líquida que se genera no vuelve a solidificarse: al haber más fusión que solidificación, el sistema absorbe energía neta, y por lo tanto se enfría. ¿Por qué el agua se descongela más rápido al añadir sal? Este fenómeno se debe a una propiedad de la materia llamada “descenso crioscópico”, es decir, a la disminución de la temperatura del punto de congelación que experimenta una disolución (en este caso agua con sal), respecto al disolvente puro (en este caso agua, a pesar de que el agua que estamos usando no es completamente pura porque ya contiene pequeñas cantidades de sales disueltas). Es decir, necesitamos menor temperatura para poder congelar la mezcla de agua con sal, que el agua sin sal. Por esta razón se explica igualmente que en invierno se viertan cantidades de sal en las carreteras tras grandes nevadas. De esta forma, al añadir la sal, las temperaturas tendrían que bajar mucho más para que la carretera se helase. ¿Por qué hemos picado el hielo? Hemos picado el hielo para aumentar la superficie de contacto entre el hielo y la sal, favoreciendo de esta forma el proceso. ¿Por qué se congela el batido, si también es una disolución? El descenso crioscópico depende únicamente de la naturaleza del disolvente y la cantidad del soluto disuelto. Es decir que, cualquier soluto, en la misma cantidad, produce el mismo efecto. La solidificación del helado tiene lugar a una temperatura inferior a cero grados ya que la materia que se hiela es una disolución fundamentalmente de azúcar. Lo que los fabricantes suelen hacer es añadir azúcares de baja masa molecular (menos pesados), por ejemplo la glucosa, que tienen el mismo poder edulcorante que otros de mayores masas moleculares, para tener que añadir menos soluto y evitando por tanto que disminuya mucho el punto de congelación. A todo esto hay que añadir que el batido, además de contener azúcares disueltos, también contiene otros ingredientes no solubles pero que emulsionan en el agua y otros ingredientes como huevos o carbohidratos que pueden formar reticulados proteínicos. Y ahora que nos hemos divertido preparando el helado y aprendido un poquito más, llega el momento de disfrutar de nuestro helado. ¡Que aproveche!

¿Pero

por

qué

se

funde

más

hielo

con

sal

que

con

azúcar?

La magnitud del descenso que experimenta la temperatura de fusión es directamente proporcional a la concentración de las partículas disueltas. La sal es un compuesto iónico que, al disolverse en agua, se separa en sus iones aumentando la concentración de partículas en la disolución. Por otra parte, el azúcar es un compuesto molecular que no se separa en iones al disolverse en agua. Por este motivo se produce un mayor descenso de la temperatura de fusión con la sal y los cubitos se derriten más deprisa.