Técnicas Instrumentales de Análisis Análisis i Control … · El método también es aplicable a la leche condensada parcialmente desnatada y a la leche condensada desnatada 3.-

Técnicas Instrumentales de Análisis

2º CFGS Análisis i Control de Calidad

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Fecha de edición : 30 - 09 - 2014 2014-2015 Fecha de revisión : 30 – 10 - 2014

Castell I Domènech Departamento

Químicas

PNT 8

DET. SACAROSA EN LECHE CONDENSADA MEDIANTE POLARIMETRÍA Y REFRACTOMETRÍA

REALIZADO POR: Noelia Luis y Unai Martínez FIRMA PROFESOR

REVISADO POR: Luis Álvarez

1.- OBJETIVO DE LA PRÁCTICA. El objetivo de este PNT es determinar el tanto por cien (%) de sacarosa en una muestra de leche condensada entera mediante la utilización de un refractómetro y un polarímetro. 2.- CAMPO DE APLICACIÓN Este PNT especifica un método polarimétrico y refractómetro para la determinación de sacarosa en leche condensada azucarada. El método también es aplicable a la leche condensada parcialmente desnatada y a la leche condensada desnatada 3.- FUNDAMENTOS Contenido de sacarosa de leche condensada azucarada: es el contenido de SACAROSA INALTERADA

• Rotación óptica de la sacarosa

La sacarosa pertenece a genero de las sustancias ópticamente activas, es decir, sustancias capaces de cambiar la posición del plano de polarización de la luz polarizada que las atraviesa (una luz en el que las oscilaciones se verifican en un plano determinado). La actividad óptica está vinculada con la presencia de átomos asimétricos de carbono en la molécula de sacarosa. Por sus propiedades físicas y químicas no se diferencian, pero los isómeros ópticos se distinguen uno del otro por su estructura como un objeto asimétrico de su imagen especular. El proceso de inversión del azúcar es la descomposición hidrolítica de la sacarosa (𝐶!"𝐻!!𝑂!!) en glucosa y fructosa

𝐶!"𝐻!!𝑂!! + 𝐻!𝑂 → 𝐶!𝐻!"𝑂! + 𝐶!𝐻!"𝑂!

• Lactosa y otros azucares

La lactosa y otros azucares solubles en agua, como la galactosa, interfieren en las medidas ópticas (polarimetría y refractometría) impidiendo una correcta obtención de resultados.



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• Reacciones químicas que suceden - En la adición inicial de amoniaco (NH3) se lleva la lactosa hasta su

mutorrotación final

- El acético añadido, además de usarse para disminuir el pH alcalino que ha dejado el amoniaco, también afecta a la solubilidad de las proteínas (caseína). Estas proteínas se desnaturalizan (coagulan). El ácido acético también separa la Alfa-lactoalbúmina de la glucosa y la galactosa de la lactosa. Además hidroliza la sacarosa, pero manteniendo la lactosa y otros azucares prácticamente no hidrolizados.

- El acetato de cinc [Zn(CH3COO)2] o también llamado Reactivo

Carrez I se utiliza para clarificar la disolución y facilitar así la filtración.

- El ferrocianuro de potasio [K4[Fe(CN)6]] o también llamado

Reactivo Carrez II se utiliza para precipitar y unir los coágulos de proteínas que se han formado con el ácido acético y formar masas de mayor peso para que se posen por gravedad.

- El HCl añadido en una porción de muestra filtrada se utiliza para que

en un calentamiento posterior no se vuelvan a activar la lactosa y otros azucares ya que este acido los deja virtualmente desactivados.

• Polarímetro

El dispositivo que se utiliza para medir el efecto de la luz polarizada sobre

los compuestos ópticamente activos es un polarímetro. El analizador de un polarímetro no es más que otro polarizador. Si el tubo del polarímetro está vacío, o si se encuentra presente una sustancia ópticamente inactiva, los ejes de la luz polarizada plana y del analizador estarán completamente paralelos cuando el instrumento da una lectura de 0º y el observador detectará que se transmite una cantidad máxima de luz. Si por lo contrario, el tubo contiene una sustancia ópticamente activa, por ejemplo una solución de un enantiómero, el plano de polarización de la luz habrá girado un ángulo α a medida que pasa a través del tubo. Para detectar la máxima brillantez de la luz el observador tendrá que hacer girar α(º) el eje del analizador en dirección de las manecillas del reloj o en



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dirección contraria. Si el analizador gira en dirección de las manecillas del reloj, se dice que la rotación es positiva (+). Si la rotación es contraria a la de las manecillas del reloj, se dice que la rotación es negativa (-). Se dice también que una sustancia que hace girar la luz polarizada plana en la dirección de las manecillas del reloj es dextrógira y la que hace girar la luz polarizada plana en dirección opuesta es levógira.

El ángulo α varía de acuerdo al número de moléculas con actividad óptica

que se encuentren en el trayecto de la luz polarizada, por lo que la rotación observada dependerá de la longitud de la trayectoria que recorra la luz polarizada a través de la muestra ópticamente activa y de la concentración si está en solución El ángulo depende de la longitud de onda de la luz empleada, razón por la cual los polarímetros trabajan con luz de una determinada longitud de onda.

• Refractómetro ABBE

El refractómetro de ABBE permite obtener una medición del índice de

refracción de un líquido depositándolo sobre una superficie de vidrio, colocándolo en un dispositivo óptico, y ajustando un botón para conducir una placa iluminada hacia el centro de un retículo. La idea es iluminar el líquido a analizar con luz rasante y determinar el ángulo límite e que depende del índice n buscado y del índice N del material sobre el que reposa el líquido y en el cual el rayo rasante penetra.

4.- REFERENCIAS TELEMATICAS

• B.O.E. 4-2-1989 https://www.boe.es/boe/dias/1989/02/04/pdfs/A03439-03447.pdf Método 5 Apartado 5.3

• B.O.E. 21-7-1977 http://www.boe.es/boe/dias/1977/07/21/pdfs/A16281-16290.pdf Método 9 Apartado 9.3

• ISO 2911:2004



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5.- DESARROLLO 5.1.- Materiales

• Vasos de precipitados (100 y 250 mL) • Matraces aforados (50, 100 y 250 mL) • Pipeta graduada • Varilla agitadora • Cuentagotas • Vidrio reloj • Embudo • Papel de filtro • Soporte, nuez y aro • Papel indicador pH • Vasos para guardar la muestra (X2) • Probeta

5.2.- Reactivos

• Agua destilada • Ácido acético (CH3COOH) 5% V/V • Ácido clorhídrico (HCl) 6M • Sacarosa al 0%, 10%, 20% y 40% p/V • Ferrocianuro de potasio [K4(Fe(CN)6)] al 10 % p/V • Acetato de cinc [Zn(CH3COO)2] 20% p/V • Rojo neutro • Muestra (leche condensada) • Etanol

5.3.- Equipos

• Balanza precisión (± 0,001 g) • Baño termostático (±0,1 °C) • Polarímetro • Refractómetro ABBE



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5.4.- Tratamiento previo de la muestra

• La muestra se debe homogenizar perfectamente con una varilla, espátula o agitación.

5.5.- Prescripciones previas y condiciones de ensayo

• Todas las medidas se harán a temperatura de laboratorio, esto quiere decir que la temperatura se debe dejar estabilizarse antes de medir

• El polarímetro deberá estar encendido al menos media hora (30 min) antes de proceder a las medidas

5.6.- Procedimiento operativo 5.6.1.- Preparación de las disoluciones

• Disolución amoniaco: se toman 20mL de NH3, aforar a 100mL • Disolución ácido clorhídrico (HCl) 6M; se toman 50mL HCl,

aforar a 100mL • Disolución ácido acético (HAc) 5%; se toman 6mL HAc, aforar a

100mL • Disolución [K4(Fe(CN)6)] al 10%; se pesan 28.66g, disolver y

aforar a 250mL • Disolución [Zn(CH3COO)2] al 22%; se pesan 65.79g, disolver y

aforar a 250mL • Disolución sacarosa al 0% 10% 20% y 40%; se pesan 0, 10, 20 y

40g, disuelven cada una y aforan a 100mL 5.6.2.- Preparación de muestra

1. Pesar unos 50 g de leche condensada en un vaso de precipitado 2. Adicionar 50 mL de agua destilada caliente (el volumen es

orientativo no es necesario que sea exacto ya que solo será para homogenizar la muestra) y mezclar bien

3. Dejar enfriar a temperatura ambiente



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4. Añadir 5 mL de amoniaco 10% 5. Agitar y dejar en reposo 15 min 6. Añadir 3 gotas de rojo neutro (el intervalo del rojo neutro es rojo-

6.8◄►8.4-amarillo) 7. Comprobación de neutralidad: comprobar el pH con la tira de pH

y en caso de no ser neutro añadir Ácido acético hasta neutralidad (o hasta que la mezcla se vuelva roja a causa del indicador)

8. Añadir 12,5 mL [Zn(CH3COO)2] a la muestra 9. Añadir 12,5 de [K4(Fe(CN)6)]a la muestra 10. Homogenizar la muestra y en caso de generarse espuma eliminar

con una gotas de Etanol 11. Enrasar a un matraz de 250 mL 12. Preparar el montaje de filtración (cualquier tipo de filtración es

válida siempre que sea con papel de filtro estándar) 13. Comenzar filtración y desechamos las primeros 25 mL (puedes

medir los 25 mL usando una probeta de pequeña) 14. Del filtrado coger 40 mL y apartarlos como muestra 2 15. El resto del filtrado se etiqueta como muestra 1 y con esta se

puede comenzar la medición con el polarímetro y el refractómetro 16. Continuamos con la muestra 2 (inversión de la sacarosa) 17. Añadimos 6 mL de HCl 6M en la muestra 2 18. Calentamos a 60ºC durante 10 minutos 19. Dejar en reposo durante 1 hora y aforamos a 50 mL y etiquetar

como muestra 2

5.6.3.- Lectura con el refractómetro

1. Proceder a la realizar una curva de calibración 2. Limpiar con sumo cuidado el refractómetro con la mezcla de

alcohol del laboratorio 3. Dirigir el refractómetro hacia una fuente de luz y abrir la platina

de iluminación



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4. Añadir unas gotas de agua destilada en el prisma y leer con el refractómetro (teóricamente debería ser 1,333 en índice de refracción ya que el contenido en azúcar es 0%)

5. Repetir el mismo procedimiento con diluciones al 10%, 20% y 40% de sacarosa

6. Leer le índice de refracción con la muestra 1 y 2

5.6.4.- Lectura con el polarímetro

1. Llenar el tubo del polarímetro de 20 cm con agua destilada con precaución de que no queden burbujas

2. Una vez lleno y cerrado lo ponemos en le polarímetro buscar hasta que no haya un punto de penumbra (cuando no se pueden diferenciar las tres zonas de luz) y medimos lo grados rotados (al ser agua destilada debería ser 0º en caso de que no lo sea, los grados del blanco debe restarse a cada lectura realizada con el polarímetro)

3. Realizamos el mismo por procedimiento pero con las muestras 1 y 2 conociendo la temperatura de ambas al realizar la medición (se requiere para los cálculos)

6.- CALCULOS Y FÓRMULAS 6.1.- Refractómetro ABBE

Se trata de realizar una curva de calibración con las soluciones de sacarosa a concentración conocida y determinar la ecuación de la recta a esos valores.

𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑛

𝑦 = 𝑖𝑛𝑑𝑖𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑓𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑥 = 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑒𝑛 𝑠𝑎𝑐𝑎𝑟𝑜𝑠𝑎 𝑔/100𝑚𝑙

Con cada dato debe sustituirse el índice de refracción y despejar la

concentración de sacarosa con la muestra 1 y 2



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𝑥 = 𝑦 − 𝑛𝑚

Recordatorio: Hay que tener en cuenta la dilución para obtener la concentración

de la leche condensada original 6.2.- Polarímetro

Utilizar la fórmula para determinar el % sacarosa

𝑆% = 𝐴 − 1,25𝐵

𝑄 𝑥𝑉 − Ʌ𝑉𝑉 𝑥

𝑉𝐿 𝑥 𝑚

m = Es la masa de la muestra de prueba en gramos A = Es la lectura directa del polarímetro antes de la inversión B = Es la lectura del polarímetro después de la inversión L = Es el largo, en dm, del tubo del polarímetro Q = Es el factor de división de la inversión

La siguiente fórmula de valores exactos para Q, para varias fuentes de luz con correcciones, donde sea necesario, para concentración y temperatura.

𝑄 = 0.8825+ 0.0006 𝐶 − 9 − 0.0033(𝑇º− 20)

C = Es el porcentaje de azúcares totales en la solución invertida de acuerdo a la lectura polarimetría.

𝑎 = 100𝑎𝑐 𝑥 𝑙

• [α] = rotación específica de la sacarosa (+66.74) • A = grados rotados en la muestra 2 (inversión de la

sacarosa) • C = concentración g/100mL • L= longitud del polarímetro en dm • T = Es la temperatura en grados Celsius, de la solución

invertida durante la lectura polarimetría.



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V = Es el volumen en mL a lo cual la muestra es diluida antes de la filtración ɅV= Es la corrección, en mL por el volumen del precipitado formado durante la clarificación

Ʌ𝑉 = 𝑚100 (1,08𝐺 + 1,55𝑃)

m = Es la masa de la muestra de prueba en gramos G = Porcentaje de grasa en la muestra. P = Siendo el porcentaje de proteína en la muestra

Advertencia: Debe tenerse en cuenta la dilución para obtener la concentración de la leche condensada original

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