Fisicoquimica

I. Introducción

Las propiedades de los alimentos se ven afectadas considerablemente por la cantidad de agua que contienen, es por ello que la determinación de propiedades de diversos tipos de soluciones es indispensable en la industria de alimentos. En esta práctica se simularán algunos tipos de soluciones que fácilmente se encuentran en muchos alimentos y se determinará los distintos puntos crioscópicos comparándolos posteriormente. El punto crioscópico o punto de congelación es aquel momento en que una sustancia cambia de estado líquido a sólido; en sustancias puras como el agua este punto es constante, pero en soluciones binarias o más como en los alimentos en general la concentración de los sólidos solubles del alimento aumenta en el agua no congelada remanente, estableciéndose así un punto crioscópico más bajo para cambios de fase adicionales. Es decir, el punto de congelación será inferior al del agua y variable.

Entre las aplicaciones que tiene la determinación de esta propiedad se incluye el análisis de la adulteración de la leche con agua, conocer el comportamiento de alimentos líquidos durante la concentración por congelación y liofilización, entre otros.

Los objetivos del presente informe son determinar gráficamente el punto crioscópico del agua y soluciones binarias a partir de la curva obtenida al correlacionar valores experimentales de temperatura y tiempo, y comprender la importancia que tienen este tipo de pruebas en la industria alimentaria.

II. Materiales y Métodos

1. Materiales y equipos

● Soluciones Salinas (NaCl al 5%,10%,15%y 20%)

● Soluciones Azucaradas(Sacarosa pura al 5%,10%,15%y 20%)

● Agua destilada

● Tubos de prueba pequeños

● Pipetas por 5 ml

● Gradilla

● Datatrace

● Baño termostatizado a - 30੦ C

● Computador

● Cronómetro

2. Metodología

El proceso experimental para obtener las curvas de congelación consiste en someter el producto a una temperatura de - 30੦ C registrándose la temperatura del mismo por medio de sensores (Datatrace) instalados en su interior.

El procedimiento a seguir para obtener la curva que relaciona tiempo versus temperatura, y en la que se determinarán los puntos crioscópicos y eutéctico, es el siguiente:

a. Preparar las distintas soluciones utilizando agua.

b. Programar el registrador de temperatura para que tome datos cada 5 segundos.

c. Para el agua destilada, las soluciones salinas y las soluciones de sacarosa .

● Verter 3 ml a un tubo de ensayo.

● Colocar el tubo en la rejilla, de manera que las ¾ partes del tubo esté sumergido en el líquido a -30°C

● Colocar el sensor Datatrace registre la temperatura de la solución por el tiempo necesario hasta que la solución esté congelada.

● Retirar el tubo de ensayo con el datatrace y colocar bajo un chorro de agua a temperatura ambiente para descongelar la solución y liberar el sensor.

d. Una vez realizado el procedimiento para cada solución, leer los datos registrados por el sensor .

e. Grabar el archivo de registro de datos y la gráfica correspondiente.

f. Completar los cuadros 1-9 y plasmar todas las curvas de manera simultánea en la figura 3.

III. Resultados y discusión

3.1 Resultados

Las gráficas de comparación de las curvas de congelación de las distintas soluciones que se presentan a continuación pertenecen a: agua destilada, solución salina de NaCl al 5%, 10%, 15%, 20%; y solución de sacarosa al 5%, 10% 15% y 20%. Además se determinan gráficamente los puntos crioscópicos de cada unos de estos.

Se está dejando de colocar los cuadros de los registros de datos de cada una de las soluciones ya que por ser demasiados datos ocuparían un gran espacio.

Figura 1: Curva de congelación del agua y de las soluciones de NaCl al 5 y 10%

Figura 2: Curva de congelación del agua y de las soluciones de NaCl al 15 y 20%

Figura 3: Curva de congelación del agua y de las soluciones de sacarosa al 5 y 10%

Figura 4: Curva de congelación del agua y de las soluciones de sacarosa al 15 y 20%

Cuadro 1: Comparación de puntos crioscópicos del agua, soluciones salinas y de sacarosa

Solución Puntos crioscópico (°C)

experimental Punto crioscópico (°C) teórico (Lewis, 1993)

Agua -0.1 0

NaCl al 5 % -5 -3.75

NaCl al 10% -6.9 -7.77

NaCl al 15% -10.9

NaCl al 20% -17.4 -16.5

Sacarosa 5% -0.4 -0.298

Sacarosa 10% -1.2 -0.54

Sacarosa 15% -1.2

Sacarosa 20% -2.4 -1.5

3.2 Discusiones

Según Gutiérrez (1985), el descenso crioscópico, o depresión del punto de fusión, es la diferencia entre el punto de fusión de un solvente puro y una solución de este con un soluto a una concentración dada. Es directamente proporcional a la molalidad del soluto, o más precisamente, a la actividad del soluto, según la siguiente ecuación:

Descenso crioscópico = i x K1 x actividad

La actividad se expresa en mol/kg y se obtiene multiplicando la molalidad por el coeficiente de actividad.

K1 es una propiedad coligativa dada por RT12 /ΔH1, donde R es la constante de los gases, y T1 es el punto de fusión normal del solvente y ΔH1 es el calor de fusión por kilogramo de solvente.

i es el factor de Van Hoff y tiene en cuenta la formación de iones en la solución. Indica el número de partículas formadas por cada partícula de soluto que pasa a la solución.

En nuestros resultados podemos notar que los descensos crioscópicos de las soluciones de NaCl y sacarosa aumentan conforme aumentan las concentraciones de estas soluciones. En el caso del descenso crioscópico se demuestra, para soluciones muy diluidas, que un soluto como la sacarosa (no disociable) reduce el punto de congelación del agua pura

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