informe de pasantias -...
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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD DE CARABOBO
FACULTAD EXPERIMENTAL DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
INFORME DE PASANTIAS
“Análisis Químico por Métodos Convencionales e Instrumentales de Materia
Prima, Producto en Proceso y Producto Terminado en Alimentos Polar
Comercial, Planta Salsas y Untables”.
Presentado por: Tutor Académico:
Br. Domenico Palma. Prof. Ysmel La Rosa
Tutor Empresarial:
Lic. Alexis Reyes
Enero, 2009.
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RESUMEN
El período de pasantías fue cumplido dentro de la empresa Alimentos Polar
Comercial Planta Salsas y Untables, se realizaron actividades en el laboratorio
de Servicios Analíticos, del departamento de Calidad e Inocuidad, el cuál es
catalogado como laboratorio Corporativo, y uno de los cuatro laboratorios de
Venezuela certificado para dar resultados al Ministerio de Sanidad. Se
realizaban análisis para las cuatro áreas productivas de la planta (Mayonesa,
Margarina, Tomate y Queso), así como a personas externas a ésta. El objetivo
era asegurar que los productos se manejaran dentro de las especificaciones y
mínimos requerimientos necesarios exigidos por la empresa y por las normas
COVENIN. Dentro de los análisis rutinarios se encontraba la determinación de
Hierro y Fósforo en aceite de palma crudo y pre-tratado; contenido de TBHQ en
aceite, Determinación de metales en productos terminados, Contenido de
almidón, Perfil de ácidos grasos, perfil de triglicéridos, ácidos grasos trans,
Determinación de ceras, Análisis de Migración, entre otros. Para la realización
de dichos análisis se utilizaron tanto técnicas instrumentales, volumétricas y
gravimétricas lo que permitió el desarrollo y consolidación de conocimientos
adquiridos durante la carrera como licenciado en Química.
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INDICE
Resumen …………………………………………………………………. 2
Objetivos …………………………………………………………………. 4
Marco Teorico …………………………………………………………… 5
Actividades Realizadas ………………………………………………… 8
Logros y Aprendizajes ………………………………………................ 12
Recomendaciones ……………………………………………………… 13
Anexos …………………………………………………………………… 14
Bibliografía ………………………………………………………………. 17
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OBJETIVOS
Objetivo General
Realizar análisis Químico de materia prima, producto en proceso y
producto terminado por métodos tradicionales e instrumentales en el
Laboratorio de Servicios de Analíticos de Alimentos Polar Comercial, Planta
Salsas y Untables; ubicado en el Edo. Carabobo, Venezuela.
Objetivos Específicos
• Cuantificar Fósforo en aceite de Palma Crudo y pre-tratado por
espectroscopia de UV-Visible.
• Cuantificar TBHQ en aceite por cromatografía de gases.
• Determinación de metales en productos terminados por espectroscopia
de Absorción Atomica a la llama.
• Determinar perfil de ácidos grasos y ácidos grasos trans en aceites y
productos terminados por cromatografía de gases.
• Determinar perfil de triglicéridos en aceites por HPLC.
• Determinar migración global en materiales para alimentos y bebidas.
• Cuantificar Grasas, Ceras, Calcio y Cloruro de Sodio por métodos
tradicionales de análisis en productos terminados.
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MARCO TEÓRICO
ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORCION ATOMICA:
La espectroscopía de absorción atómica (AA) es un método que utiliza
comúnmente un nebulizador pre-quemador (cámara de nebulización) para
crear una niebla de la muestra y un quemador con forma de ranura que da una
llama con una longitud de trayecto más larga (Sookg, 1998).
La temperatura de la llama es lo bastante baja para que la llama de por
sí no excite los átomos de la muestra de su estado fundamental. El nebulizador
y la llama se usan para desolvatar y atomizar la muestra, pero la excitación de
los átomos del analito es hecha por el uso de lámparas que brillan a través de
la llama a diversas longitudes de onda para cada tipo de analito.
En un atomizador con llama la disolución de la muestra es nebulizada
mediante un flujo de gas oxidante mezclado con el gas combustible y se
transforma en una llama donde se produce la atomización. El primer paso es la
desolvatación en el que se evapora el disolvente hasta producir un aerosol
molecular sólido finamente dividido. Luego, la disociación de la mayoría de
estas moléculas produce un gas atómico.
En la AA, la cantidad de luz absorbida después de pasar a través de la
llama determina la cantidad de analito en la muestra. Una mufla de grafito para
calentar la muestra a fin de desolvatarla y atomizarla se utiliza comúnmente
hoy día para aumentar la sensibilidad. El método del horno de grafito puede
también analizar algunas muestras sólidas o semisólidas. Debido a su buena
sensibilidad y selectividad, sigue siendo un método de análisis comúnmente
usado para ciertos elementos traza en muestras acuosas.
ESPECTROFOTOMETRIA DE UV-VISIBLE:
La espectroscopia ultravioleta-visible o espectrofotometría ultravioleta-
visible (UV/VIS) es una espectroscopia de fotones y una espectrofotometría.
Utiliza radiación electromagnética (luz) de las regiones visible, ultravioleta
cercana (UV) e infrarroja cercana (NIR) del espectro electromagnético (Sookg,
1998). La radiación absorbida por las moléculas desde esta región del espectro
provoca transiciones electrónicas que pueden ser cuantificadas.
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El principio de la espectroscopia ultravioleta-visible involucra la
absorción de radiación ultravioleta-visible por una molécula, causando la
promoción de un electrón de un estado basal a un estado excitado, liberándose
el exceso de energía en forma de calor. La longitud de onda (λ) comprende
entre 190 y 800 nm.
La luz visible o UV es absorbida por los electrones de valencia, éstos
son promovidos a estados excitados (de energía mayor). Al absorber radiación
electromagnética de una frecuencia correcta, ocurre una transición desde uno
de estos orbitales a un orbital vacío. Las diferencias entre energías varían entre
los diversos orbitales. Algunos enlaces, como los dobles, provocan coloración
en las moléculas ya que absorben energía en el visible así como en el UV,
como es el caso del β-caroteno.
Cuando un haz de radiación UV-Vis atraviesa una disolución
conteniendo un analito absorbente, la intensidad incidente del haz (Io) es
atenuada hasta I. Esta fracción de radiación que no ha logrado traspasar la
muestra es denominada transmitancia. Por aspectos prácticos, se utiza la
absorbancia (A) en lugar de la transmitancia:
TA log−=
Por estar relacionada linealmente con la concentración de la especie
absorbente según la Ley de Beer-Lambert:
[ ]CbA ..ε=
CROMATOGRAFIA DE GASES:
La cromatografía de gases es una técnica cromatográfica en la que la
muestra se volatiliza y se inyecta en la cabeza de una columna cromatográfica.
La elución se produce por el flujo de una fase móvil de gas inerte. A diferencia
de los otros tipos de cromatografía, la fase móvil no interacciona con las
moléculas del analito; su única función es la de transportar el analito a través
de la columna (Sookg, 1998).
Existen dos tipos de cromatografía de gases (GC): la cromatografía gas-
sólido (GSC) y la cromatografía gas-líquido (GLC), siendo esta última la que se
utiliza más ampliamente, y que se puede llamar simplemente cromatografía de
gases (GC). En la GSC la fase estacionaria es sólida y la retención de los
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analitos en ella se produce mediante el proceso de adsorción. Precisamente
este proceso de adsorción, que no es lineal, es el que ha provocado que este
tipo de cromatografía tenga aplicación limitada, ya que la retención del analito
sobre la superficie es semipermanente y se obtienen picos de elución con
colas. Su única aplicación es la separación de especies gaseosas de bajo peso
molecular. La GLC utiliza como fase estacionaria moléculas de líquido
inmovilizadas sobre la superficie de un sólido inerte.
CROMATOGRAFIA LIQUIDA (HPLC):
La Cromatografía líquida, es una técnica de separación y no debe
confundirse con una técnica cuantitativa o cualitativa de análisis. Es una de las
técnicas analíticas ampliamente utilizada, la cual permite separar físicamente
los distintos componentes de una solución por la absorción selectiva de los
constituyentes de una mezcla. En toda cromatografía existe un contacto entre
dos fases, una fija que suele llamarse fase estacionaria, y una móvil (fase
móvil) que fluye permanente durante el análisis, y que en este caso es un
líquido o mezcla de varios líquidos. La fase estacionaria por su parte puede ser
alúmina, sílice o resinas de intercambio iónico que se encuentran disponibles
en el mercado. Los intercambiadores iónicos son matrices sólidas que
contienen sitios activos (también llamados grupos ionogénicos) con carga
electrostática (positiva o negativa). De esta forma, la muestra queda retenida
sobre el soporte sólido por afinidad electrostática. Dependiendo de la relación
carga/tamaño unos constituyentes de la mezcla serán retenidos con mayor
fuerza sobre el soporte sólido que otros, lo que provocará su separación. Las
sustancias que permanecen más tiempo libres en la fase móvil, avanzan más
rápidamente con el fluir de la misma y las que quedan más unidas a la fase
estacionaria o retenidas avanzan menos y por tanto tardarán más en salir o
fluir. Éste es el principio fundamental de la cromatografía (Sookg, 1998). Un
ejemplo notable es la cromatografía de intercambio iónico. Las columnas más
utilizadas son las de sílice.
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ACTIVIDADES REALIZADAS
El aspecto más resaltante del trabajo en el Laboratorio de Servicios
Analíticos de Alimentos Polar Comercial planta de Salsas y Untables, es que
éste no posee un ritmo monótono, a diario se maneja un alto volumen de
muestras, tanto de la planta como externos a ésta. Los análisis realizados
durante el período de pasantía fueron:
• Contenido de Hierro en aceite de Palma crudo y pre-tratado: se realiza el
análisis utilizando el equipo de Absorción Atómica. La metodología
consiste en pesar una cantidad determinada del aceite fundido (≈25 gr
para aceite pre-tratado y 5gr para aceite crudo), agregar exactamente 25
ml de HCl 0.5N y colocar en agitación durante cuatro (4) horas en baño
de glicerina a 80ºC, permitiendo de ésta manera la extracción del Hierro
en el ácido. Luego de esto pasar a un embudo de separación y tomar la
fase acuosa la cual se medirá en el equipo. La concentración de Hierro
no debe excederse en el aceite pre-tratado a 1 ppm, y en el aceite
crudo 15 ppm.
• Contenido de Fósforo en aceite de Palma crudo y pre-tratado: se realiza
el análisis utilizando el equipo de espectrofotometría de UV-Visible. La
metodología consiste en pesar una cantidad aproximada a 5gr del aceite
fundido en un crisol y agregar 0.7 gr de Oxido de Zinc, que funciona
como absorbente y no produce interferencia en el análisis. Esto se
quema en una plancha de calentamiento, luego se lleva a la mufla,
aumentando progresivamente la temperatura hasta a 650º C y
manteniéndola durante cuatro (4) horas. Estas cenizas se disuelven en
Acido Clorhídrico concentrado, se filtran y se transfieren
cuantitativamente a un balón aforado, se agrega Hidróxido de Potasio
hasta precipitado blanco y luego, gota a gota de Acido Clorhídrico hasta
dilución completa, asegurando de esta forma que el pH del medio sea
aproximadamente 6. Se afora y se toma una alícuota, la cual se le
agregara Sulfato de Hidracina y Molibdato de Sodio para formar el
complejo coloreado que se medirá en el equipo a 650 nm. La
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concentración de Fosforo no debe excederse en el aceite pre-tratado a 3
ppm, y en el aceite crudo 10 ppm.
• Contenido de TBHQ en aceites: la Terbutil Hidroquinona (TBHQ) se
utiliza como anti-oxidante en los aceites. La cuantificación se realiza
utilizando Cromatografía de Gases. Se pesa aproximadamente doce
(12) gramos de aceite en un balón de 25ml y se afora con Etanol,
paralelo se prepara un patrón de TBHQ de 200 ppm. En primera
instancia se inyecta el patrón hasta obtener área de pico constante (por
lo menos tres valores) y luego se inyecta la muestra de igual forma. Se
cuantifica el contenido de TBHQ mediante la relación de área de pico de
muestra entre área de pico de patrón. La concentración de TBHQ debe
estar entre 80 y 120 ppm para aceita para envasar, y entre 130 y
160ppm para aceite a utilizar en margarina.
• Contenido de almidón: se realiza el análisis utilizando el equipo de
espectrofotometría de UV-Visible. Se pesa una cantidad determinada de
harina pre-cocida en un tubo de centrifuga, se añade hexano y se agita
vigorosamente, la capa de hexano se separa por centrifugación a 2000
rpm, se repite este paso un par de veces descartando luego el solvente,
se repite el procedimiento con etanol caliente. Se disuelve el sólido en
Acido Perclórico y se deja en reposo durante 24 horas. Se transfiere
cuantitativamente a un balón aforado y se toma una alicota, se genera
coloración con solución de antrona y se mide en el UV a 540 nm.
• Determinación de Metales: este análisis se realiza principalmente en
productos terminados, utilizando el equipo de Absorción Atómica. Los
metales determinados son Plomo, Zinc y Cobre. Se pesa una cantidad
determinada de muestra en un crisol y se quema en una plancha de
calentamiento, luego se lleva a la mufla, aumentando progresivamente la
temperatura hasta a 500º C y manteniéndola durante cuatro (4) horas.
Estas cenizas se disuelven en Acido Nítrico concentrado y se transfieren
cuantitativamente a un balón aforado de 25ml y se mide cada metal en
el equipo.
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• Perfil de Ácidos grasos y ácidos grasos trans: se toma una gota de
aceite fundido y se añade 3ml de Hexano y 10 gotas de Hidróxido de
Potasio en Metanol (2N), con la finalidad de que ocurra la metilacion de
los ácidos grasos e inyectar a la columna esteres metilicos de cada
ácido. Se agita y se inyecta en el Cromatógrafo de gases. La diferencia
entre los métodos es que la columna para Trans es de mayor longitud, y
el gas de arrastre (Helio) se trabaja con menor presión, teniendo así la
capacidad de separar los ácidos grasos trans 18:1.
• Perfil de Triglicéridos: se toma una gota de aceite fundido y se añade 8
ml de mezcla 70:30 Diclorometano: Acetonitrilo, se coloca en un bloque
de calentamiento durante 20 minutos a 80ºC. Se toma una alícuota de
1ml y se añade 3 ml de la mezcla 70:30. Se inyecta en el equipo HPLC.
La corrida transcurre en un tiempo total de 35 minutos, trabajando con
una columna de fase reversa, y rampa de concentración de fase móvil,
comenzando en proporción 70:30 y terminando 30:70. De esta manera,
ocurre la separación de los triglicéridos más polares en el principio de la
corrida y los no polares al final.
• Migración global: el método es en general una simulación de cuanto
resiste el material para ser penetrado por el medio en que estará en
contacto. Los solventes utilizados son Heptano (simulación para medios
grasos), Acido Acético 3% (simulación para medio acido) y Etanol 8%
(simulación para medios neutros). Se trabaja según las normas
COVENIN y en general el área en contacto debe ser de 500cm2, el
material debe durar 10 días en contacto con el solvente a 60ºC. Luego
de esto se añade el solvente en un beacker seco y tarado, se coloca en
una plancha de calentamiento para evaporar el solvente y el material
que migra quedara en el beacker y se determina por diferencia de
pesada. Se deben obtener resultados menores a 0.007 mg/cm2.
• Determinación de grasa: se funde la muestra y se calienta lentamente a
fin de evaporar el agua, se añade Acido Sulfúrico 2 N para degradar la
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estructura y se añade Hexano, se agita y se centrifuga en dos
ocasiones, tomando la capa de Hexano, se evapora lentamente el
solvente quedando la grasa que estaba disuelta en éste. Dicho análisis
se realiza principalmente para realizar perfiles de ácidos grasos y ácidos
grasos trans a productos terminados.
• Determinación de Ceras: se considera cera todo lo insoluble en Hexano
frío. Se pesa una cantidad determinada de aceite y se disuelve en 100
de Hexano, se tapa y se guarda en la nevera durante 48 horas, si se
observa precipitado, se filtra al vacío y se determina la cantidad de
ceras.
• Determinación de calcio: Se pesa una cantidad determinada de muestra,
y se quema lentamente en una plancha de calentamiento, se lleva a la
estufa a 600ºC por cuatro (4) horas. Se transfiere cuantitativamente a
una fiola y se determina el calcio por retro-titulación de EDTA con
Cloruro de Calcio utilizando como indicador negro de Eriocromo T.
• Determinación de Cloruro: se pesa una cantidad determinada de
margarina en una fiola, se agregan 100ml de agua desmineralizada y se
calienta hasta fundir la margarina. Se determinan los iones Cloruro por el
método de Mohr, titulando con Nitrato de Plata y utilizando como
indicador Oxalato de Sodio.mm
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LOGROS Y APRENDIZAJE
Las pasantías en Alimentos Polar Comercial, planta salsas y untables
resultaron ser gratificantes y de gran provecho. En primera instancia el contacto
humano con las personas que laboran en el departamento de Investigación y
Desarrollo; y principalmente con las personas de trabajo directo dentro del
laboratorio, éstas llevaron a saber moldear cualquier actitud ante distintas
situaciones, momento a partir del cuál el trabajo comenzó a fluir. Como todo
principio, fue difícil, se debe tener en cuenta que venimos de una casa de
estudio en la que interactuamos con veinte personas en un laboratorio y la
presión que tenemos es la de terminar una practica; y luego nos vemos en una
planta que por momentos se detiene esperando un resultado nuestro.
Tuve la oportunidad de tener como jefe a una persona con muchos
conocimientos y experiencia, el cual me enseñó que es primordial en todo
análisis saber el por qué de cada paso, y cuando se tenga respuesta, no habrá
necesidad de memorizar nada.
Y como aspecto más importante, reforcé los conocimientos adquiridos
al tener contacto directo con equipos de HPLC, Cromatógrafos de Gases,
Espectrofotómetro de UV-Visible y Absorción Atómica, trabajando en equipo,
con orden y armonía.
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RECOMENDACIONES
A la empresa:
• Aceptar el apoyo de los centros educativos regionales y asi brindar mas
opciones para pasantes.
A la Universidad:
• Establecer convenios Empresas Polar y Universidad de Carabobo para
Pasantias y trabajos de Investigación.
• Preparar un poco más al estudiante en el aspecto psicológico para
enfrentarse al trabajo fuera de la universidad.
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ANEXOS
Anexo 1: Cromatógrafo de gases Perkin Elmer.
Anexo 2: Cromatógrafo de gases HP.
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Anexo 3: Cromatógrafo liquido.
Anexo 4: Columna de fase reversa (C18) del Cromatógrafo liquido.
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Anexo 5: Espectrofotómetro de UV-Visible.
Anexo 6: Espectrofotómetro de Absorción Atómica.
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BIBLIOGRAFÍA
• BURGET,C.A.; GREEN,L.E. and BONELLI, E.J. Chromatographic
Methods in Gas Analysis. Hewlett Packard. USA. 1979
• DABRIO,M.V. et.al. Cromatografía de Gases. Vol. I. Serie Química.
Colección Exedra. Editorial Alhambra.España.1971.
• DABRIO, M.V. et.al. Cromatografía de Gases. Vol. II. Series Química.
Colección Exedra. Editorial Alhambra. España. 1973.
• http://www.uhu.es/quimiorg/uv2.html