densidad. analisis de alimentos
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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA
MOLINA FACULTAD DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
Departamento de Ingeniería de Alimentos y Productos
Agropecuarios
DETERMINACIONES DENSIMETRICAS
CURSO: ANÁLISIS DE ALIMENTOS PROFESORA: PATRICIA GLORIO PAULET MESA: 2 ALUMNAS: LATINEZ, PAOLA VALQUI, JACKELINE YZÁSIGA, MARIA JOSÉ
FECHA DE PRACTICA: 09 DE JUNIO DE 2015
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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.
Experimentalmente es complicado hallar la Densidad Específica de un cuerpo
sólido, más aun si se trata de grano o cereales. En el caso de tratarse de un
cuerpo líquido, con la ayuda de un picnómetro conocer su densidad se hace muy
sencillo.
El picnómetro es un instrumento sencillo utilizado para determinar con precisión
la densidad de líquidos. Su característica principal es la de mantener un volumen
fijo al colocar diferentes líquidos en su interior. Esto nos sirve para comparar las
densidades de dos líquidos pesando el picnómetro con cada líquido por
separado y comparando sus masas. Es usual comparar la densidad de un líquido
respecto a la densidad del agua pura a una temperatura determinada, por lo que
al dividir la masa de un líquido dentro del picnómetro respecto de la masa
correspondiente de agua, obtendremos la densidad relativa del líquido respecto
a la del agua a la temperatura de medición. (Lewis, 1993)
Objetivo
Conocer los métodos para determinar la densidad de los alimentos líquidos y
sólidos.
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II. REVISIÓN DE LITERATURA
2.1. Densidad
Llamamos densidad absoluta o simplemente densidad () de un cuerpo
homogéneo a su masa m, por unidad de volumen: m
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Las unidades básicas en el Sistema Internacional (SI), de masa y volumen son
Kg y m3, respectivamente. Por lo tanto la unidad de densidad resulta ser Kg/m3,
pero para los fines prácticos en química se expresa generalmente en g/cm3 o
g/ml para sólidos y líquidos y en g/l para gases.
De acuerdo con la expresión matemática entonces, para determinar la densidad
de una sustancia debemos medir la masa y el volumen del mismo.
Para un mismo estado de agregación, la densidad depende de la temperatura
pues el volumen varía con la misma, mientras que la masa permanece constante.
Es por ello que cada vez que se determina la densidad de una sustancia se debe
indicar a la temperatura a la que se realiza la experiencia, por ejemplo para el
caso del agua:
Uno de los problemas que trae aparejado el conocido “efecto invernadero” , es
que al aumentar la temperatura promedio de la tierra, disminuye la densidad del
agua de mar y debido a que su masa se mantiene constante, aumenta el
volumen del agua de mar y por lo tanto el nivel del mismo, produciendo la
desaparición de playas en zonas litorales (Tipler, A. y Mosca, G. 2003).
2.2. Principio de Arquímedes:
Este principio establece que todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un
fluido experimenta una fuerza vertical hacia arriba, llamada empuje, cuyo valor
es igual al peso del fluido desalojado y cuya línea de acción pasa por el centro
de gravedad del fluido desalojado (Tipler, A. y Mosca, G. 2003).
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Figura 1: principio de Arquímedes
Así, si un cuerpo de volumen V se encuentra totalmente sumergido en un líquido
de densidad (), el empuje que experimenta el cuerpo es: E gV
2.3. Densidad relativa en líquidos
2.3.1. Picnómetro
Este método consiste en la determinación de la densidad de un líquido no
viscoso con mayor precisión mediante la utilización de un recipiente volumétrico
de vidrio conocido como picnómetro.
El picnómetro (del griego puknos, "densidad”) es un frasco de vidrio con un cierre
sellado, posee un tapón con un finísimo capilar de volumen conocido. Su
característica principal es la de mantener un volumen fijo al colocar un líquido en
su interior. Esto permite obtener la densidad del líquido determinando la masa
del picnómetro vacío y posteriormente conteniendo el líquido.
Es usual comparar la densidad de un líquido respecto a la densidad del agua
pura a una temperatura determinada, por lo que al dividir la masa de un líquido
dentro del picnómetro respecto de la masa correspondiente de agua,
obtendremos la densidad relativa del líquido respecto a la del agua a la
temperatura de medición.
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El picnómetro es muy sensible a los cambios de concentración de sales en el
agua, por lo que se usa para determinar la salinidad del agua, la densidad de
líquidos biológicos en laboratorios de análisis clínicos, entre otras aplicaciones
(Cromer, A. 2007).
Figura 2: Picnómetro
2.3.2. Método hidrométrico
Un hidrómetro es un dispositivo que utiliza la fuerza de flotación para medir la
gravedad específica S de un líquido. Este aparato es de vidrio y posee un
vástago de sección prismática que está graduado y en donde se realiza la
medición. Cuando se introduce en un líquido, el hidrómetro queda parcialmente
sumergido, en posición vertical y con el vástago fuera de la superficie del líquido
(Cromer, A. 2007).
Figura 3: Hidrómetro
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2.4. Peso específico en sólidos
2.4.1. Densidad aparente
Cuando se mezclan, transportan y envasan productos granulados, por ejemplo
guisantes, es importante conocer las propiedades del material en conjunto.
Cuando tales sólidos son colocados en un recipiente, el volumen total ocupado
contendrá una sustancial proporción de aire. La proporción ε del material
envasado es aquella fracción del volumen total que está ocupada por el aire, es
decir: ε= volumen del aire (Lewis, 1993)
2.4.2. Densidad grosera
Para obtener el volumen de cuerpos solidos irregulares, es decir, sin una forma
definida (por ejemplo una piedra), se sumergen en un recipiente graduado con
agua. En este caso, el nivel del agua sube de acuerdo con el volumen de la
piedra, porque según la propiedad de impenetrabilidad, dos cuerpos no ocupan
un mismo espacio en el mismo tiempo (Cromer, A. 2007).
Figura 4: determinación del volumen de un solido
Fuente: Cromer, A. (2007).
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III. MATERIALES Y MÉTODOS
Hidrómetro
a) Materiales
Muestra alimenticia: leche
Probeta de 250 ml
Termómetro
Lactodensímetro
b) Método
Diagrama 1: Flujo del procedimiento del método de determinación de
densidad por hidrómetro
Transferir una porción de muestra a una
probeta de vidrio suficientemente ancha
Verter el líquido resbalando por las
paredes para evitar la formación de
burbujas de aire
Introducir el hidrómetro en la disolución
a la temperatura a la que este calibrado
el instrumento
Proceder con la lectura y equivalencia
con alguna corrección si es necesario
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Picnómetro
a) Materiales
Muestra alimenticia: Nectar de durazno (Frugos)
Baño María
Termómetro
Picnómetro
b) Métodos
Diagrama 2: Flujo del procedimiento para hallar masa del picnómetro
vacío
Lavar el picnómetro con solución sulfo-
cromica
Enjuagar varias veces con agua
destilada
Poner el tapón y dejar reposar por 15
minutos en la balanza
Pesar con cuatro cifras decimales.
Realizar la medida de 3
determinaciones
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Diagrama 3: Flujo del procedimiento para hallar masa del picnómetro
lleno de agua
Llenar el mismo picnómetro con agua
destilada un poco por encima del enrase
Tapar y dejar en baño maría.
Alcanzada la temperatura indicada con
un capilar enrasar exactamente
Secar la parte vacía del picnómetro de
cualquier resto de agua con papel tissue
Colocar el tapón y secarlo con un paño
suave
Colocar en la balanza durante 30
muinuto y pesar con precisión de cuatro
cifras decimales
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Diagrama 4: Flujo del procedimiento para hallar masa del picnómetro
con la muestra
Peso específico en solidos
Densidad grosera
a) Materiales
Muestra alimenticia: papa
Vasos precipitados
Agua destilada
Vaciar el picnómetro
Lavar con pequeñas porciones de la
muestra
Llenarlo con la muestra problema por
encima del enrase
Seguir el procedimiento anteriormente
indicado
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b) Método
Diagrama 5: Flujo del procedimiento para densidad grosera
Densidad aparente
a) Materiales
Muestra alimenticia: pan
Arroz
Vasos precipitados
En un recipiente de volumen conocido
colocar papas con peso conocido
Agregar agua sobre dicho recipiente
hasta alcanzar nivel de las papas
Escurrir el agua y determinar su
volumen
Por diferencia se determina el peso de
las papas.
La densidad grosera de obtiene dividiendo el
peso de las papas entre el volumen de agua
ocupado por ellas
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b) Método
Diagrama 6: Flujo del procedimiento para densidad aparente
En un recipiente de volumen conocido
llenar con semillas de horatalizas
Vaciar el contenido y en su reemplazo
colocar pan
Llenar nuevamente la vasija con las
semillas
Las semillas sobrantes deberán ser
medidas en una probeta
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IV. RESULTADOS Y DISCUSIONES
Hidrómetro
Cuadro 1: medidas en el lactodensímetro
Grados Dornic Densidad (g/cm3)
Medido 24°C 29
Corregido al
límite 15°C 29 + 0.2*9= 30.8 1.0308
Fuente: propia
Un hidrómetro como el lactodensímetro, dependiendo de la densidad del líquido,
requerirá sumergirse más o menos en el fluido para equilibrarse, pudiéndose
leerse al nivel del líquido el valor de la densidad relativa. Sin embargo, la lectura
se puede realizar de una manera errónea si es que no se visualiza
correctamente.
Se colocó en la probeta la leche procediendo de manera cuidadosa para impedir
la formación de espuma. El lactodensímetro se debió introducir de forma que la
leche rebose de la probeta para evitar una posible formación de espuma que
dificulte la lectura. Se debió constatar que la temperatura de la leche esté
alrededor de la temperatura del lactodensímetro calibrado. Como lo indican los
resultados, se hizo una corrección debido a la diferencia de temperatura entre lo
calibrado y la temperatura de la muestra. Dado que los densímetros tienen una
escala graduada, es necesario conocer el rango y la apreciación del mismo.
La NTP 202.002. 2001. indica que la densidad mínima a 20ºC para la leche
entera evaporada es de 1,0648 gr/ml. Según el valor obtenido de 1.0308 gr/ml,
la densidad de la leche evaporada resultó ser menor que lo que indica la NTP
202.002. 2001. Posiblemente eso se deba a que en la leche evaporada entera,
el porcentaje de grasa es mayor al 7.5%, por lo tanto la densidad es menor pues
la grasa posee baja densidad.
Es importante señalar que los valores de densidad variarán según el tipo de
procesamiento aplicado al producto. Por ejemplo, la leche fresca posee una
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densidad relativa que varía entre 1.018 y 1.045, mientras que la leche de vaca
entre 1.028 y 1.035, valor cercano al hallado con el lactodensímetro.
Según Gentile (2002), ello se debe a que los glóbulos de grasa tienen una
densidad relativa inferior a la de la fase líquida y, por lo tanto, ascienden a la
superficie para formar nata (crema) cuando se deja reposar la leche en un
recipiente. Los procesos que se aplican muchas veces pueden reducir el tamaño
de los glóbulos de grasa, de manera que influye en su cambio de densidad. En
el caso de la obtención de la leche desnatada o descremada, la utilización de
una centrifugadora acelera la separación de la grasa de la leche entera.
Picnómetro
Cuadro 2: mediciones de los picnómetros
Peso vacío (g) Peso con agua (g) Peso con jugo (g)
Picnómetro 1 18.8021 43.8998 45.1510
Picnómetro 2 21.0957 45.7932 47.0150
Picnómetro 3 19.5621 44.8347 46.0900
Fuente: propia
Cálculos
Picnómetro 1
D20/20 = 45.1510−18.8021
43.8998−18.8021= 1.0499 g/cm3
Picnómetro 2
D20/20 = 47.0150−21.0957
45.7932−21.0957= 1.0495 g/cm3
Picnómetro 3
D20/20 = 46.0900−19.5621
44.8347−19.5621= 1.0497 g/cm3
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Según lo que se obtuvo, el néctar de durazno posee una densidad relativa de:
1.049 gr/cm3
En este procedimiento se tuvo que agitar enérgicamente el picnómetro, de forma
que el sedimento existente se reparta de manera uniforme, pues la muestra era
turbia.(UNLP, 2008)
El néctar de durazno posee un porcentaje de sólidos significativo de manera que
ello pudo haber influido en la determinación de la densidad. Según Manuel C. y
Yhajaira Pérez (1987), en general, la densidad de una sustancia disminuye
lentamente cuando se incrementa la temperatura y aumenta el contenido de
sólidos. Edimir A, y Alexandre J. (2002), dice que la densidad (masa especifica)
del jugo de fruta es directamente proporcional al contenido de humedad (Tº
constante) e inversamente proporcional a la temperatura.
No se encontró un valor referencial del néctar de durazno de la marca Frugos,
sin embargo ADUANAS-Chile nos da valores referenciales para el néctar de
durazno de la marca Watt’s:
Grados Brix: 14.8 a 20°C
Densidad: 1.0576 a 20°C
Considerando que cada empresa tiene su propia formulación y posibles errores
técnicos aún se puede decir que los resultados son cercanos. Por lo que un
picnómetro es un instrumento de precisión para hallar densidades en líquidos.
Densidad grosera
Cuadro 3: resultados de volúmenes y pesos de papa
peso volumen H2O volumen ocupado por papa
Papa 24.0542 g 300 ml 22 ml
Fuente: propia
Densidad grosera = 24.0542
22= 1.093 𝑔/𝑐𝑚3
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Se puede hallar la densidad debido a que se conoce un peso de la muestra y el
volumen proviene del agua que es ocupado por tal muestra en un recipiente que
se llena con un volumen conocido. Sin embargo, esta determinación es poco
exacta ya que las muestras como papa, naranja, etc., no poseen un volumen
definido pues no son completamente esféricos, poseen una textura rugosa. Es
así que se podría incurrir en errores.
Según Serope (2005), la densidad varía con respecto a la temperatura y además
que la densidad grosera se presenta en mayor valor que la densidad aparente.
La densidad grosera de la manzana fue medida a 21 °C
Lewis (1993) afirma que los productos vegetales como los tubérculos, en este
caso papa, al tener una alta cantidad de agua, que en algunos casos sobrepasa
el 75%, tienen una densidad cercana a la del agua 1gr/cm3. Esto se confirmó con
el valor obtenido que cercano al del agua, sin embargo la variación puede
deberse a la inexactitud del método.
Densidad aparente
Cuadro 3: resultados de volúmenes y pesos del pan
peso volumen
semillas
volumen ocupado por pan
Pan 7.9470 g 300 ml 52 ml
Fuente: propia
Densidad aparente = 7.9470
52= 0.153 𝑔/𝑐𝑚3
Para determinar la densidad aparente del pan se trabajó con una probeta y con
arroz, se procedió a pesar el alimento y después hallar su volumen por diferencia
cuando se adiciona el arroz con el pan y la cantidad de arroz en la probeta sin
pan.
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Según Orrego (2003), la densidad aparente de una sustancia se da cuando se
incluye el volumen de todos los poros.
Lewis (1993) nos dice que la densidad de los sólidos se define como la masa de
las partículas dividida entre el volumen de las partículas, y tendrá en cuenta la
presencia de los poros internos. Debido a que no se resta el volumen de los
poros solo se dice que es densidad aparente más no real.
No se encontraron valores teóricos para realizar la comparación respectiva en la
muestras de panes, pero el valor experimental obtenido en el laboratorio es muy
pequeño, debido a que tiene gran porosidad. Los alimentos con gran porosidad,
como es el pan, tienen una densidad muy variable que no depende ya de su
concentración de agua y puede variar de acuerdo a su forma y característica
propias del alimento.
Según Alimentación sana (2005), Cuando se aplasta el pan su densidad
aumenta, ya que la separación entre sus moléculas es menor. Esto es explicado
ya que un pan siempre tiene como aire entremedio y es esponjoso, pero cuando
se aplasta expulsa el aire y queda más duro y en este caso va disminuyendo el
volumen, por lo que su densidad se hace mayor (son inversamente
proporcionales)
Según Lewis (1993) la densidad aparente del producto depende de una serie de
factores como son la densidad de sus componentes, la geometría, el tamaño, las
propiedades de superficie y el método de medida.
V. CONCLUSIONES
La Temperatura y presión son parámetros muy importantes a tener en
cuenta debido a que el efecto de estos en la densidad de los fluidos. Por
eso a la hora de la medición la temperatura debe especificarse junto con
la densidad, aunque la presión no es necesaria en el caso de líquidos y
sólidos porque son prácticamente incompresibles
La densidad aparente de los productos dependerá de la densidad de los
propios componentes, la geometría, el tamaño, etc.
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Los métodos densimétricos tiene un amplio uso en el campo del control
de calidad de productos, si hubo alteración en tales.
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
Tanto el hidrómetro como el picnómetro sirven para hallar densidad,
pero el picnómetro es más exacto ya que se basa en el valor de las
masas, y mediante una balanza analítica se consigue un valor de varios
decimales.
VI. BIBLIOGRAFÍA
Lewis, M. 1993. Propiedades físicas de los alimentos y de los sistemas de
procesado. Editorial Acribia. España.
Tipler, A. y Mosca, G. 2003. Física para la ciencia y la tecnología. Editorial
REVERTÉS.A. España.
Cromer, A. 2007. Física para las ciencias de la vida. Editorial
REVERTÉS.A. España.
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ADUANAS-Chile. Gobierno de Chile. Disponible en:
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https://books.google.com.pe/books?id=zDiYBXaYPmIC&pg=RA1-
PA4&dq=densidad+de+leche+por+el+lactodensimetro&hl=es&sa=X&ved
=0CC0Q6AEwA2oVChMIyr_PjMeSxgIVVjWICh1MdwjI#v=onepage&q=d
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(Consultado el 14 de junio del 2015)