UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN FACULTAD DE INGENIERIA DE PROCESOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
“TECNOLOGÍA DE INDUSTRIA AZUCARERA”
TEMA: PRACTICA N°5: POLARIMETRIA DE SACAROSA DOCENTE: ING.YEMINA DIAZ VALENCIA
INTEGRANTES: 1. ALVAREZ MOLINA EVA LUZ 2. PICHA MAMANI MARCELA AREQUIPA - 2018
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17 de mayo de 2018
PRACTICA N°5 POLARIMETRIA DE LA SACAROSA I.
OBJETIVO Conocer los fundamentos, el equipo y familiarizarse con el uso del
polarímetro con el fin de identificar la sacarosa y otros azucares.
II.
FUNDAMENTO TEORICO 2.1.Polarimetría y polarímetro
La polarimetría es una técnica que se basa en la medición de la rotación óptica producida sobre un haz de luz polarizada al pasar por una sustancia ópticamente activa. La actividad óptica rotatoria de una sustancia, tiene su origen en las asimetrías estructural de las moléculas .Es una técnica no destructiva consistente en medir la actividad (rotación) óptica de compuestos tanto orgánicos como inorgánicos. Un compuesto es considerado ópticamente activo si la luz linealmente polarizada sufre una rotación cuando pasa a través de una muestra de dicho compuesto. La rotación óptica viene determinada por la estructura molecular y la concentración de molecular y la concentración de moléculas quirales. Cada sustancia ópticamente activa tiene su propia rotación específica. El polarímetro es el instrumento con el cual se mide el ángulo de giro de la luz polarizada en grados angulares. La polarimetría se usa en el control de calidad, control de procesos e investigación en la industria farmacéutica, química, aceites esenciales, alimentación y aromas. La polarimetría comprende las investigaciones de los fenómenos ópticos en que interviene la luz polarizada.Una de las principales aplicaciones de la polarimetría es el análisis de azúcares (Schnepel, 1998).
Figura 1. Polarímetro digital.
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2.2.Capacidad rotatoria específica La capacidad de hacer girar el plano de polarización es una propiedad intrínseca de una molécula ópticamente activa, ésta es constante para unas condiciones determinadas y se utiliza por ello en su caracterización. Además, si aplicamos la ley de Biot, la relación que expresa esta capacidad se le denomina rotación específica o ca pacidad rotatoria específica, [α]λ T, y está dada por la ecuación 1.
Donde:
t =
Rotación específica
T= 20°C λ=589.3 nm (normalmente se utiliza la longitud de onda de la línea D del sodio) α =Angulo de rotación de la luz polarizada c =Concentración
de la disolución de sustancia ópticamente activas en gramos/ml
l =Longitud
del tubo en decímetros
2.3.Actividad óptica: Medida de la capacidad de ciertas sustancias de hacer girar la luz polarizada plana. En el polarímetro se trabaja con sustancias ópticamente activas que se clasifican en: Dextrogiras: Desvían la luz hacia la derecha + Levogiras: Desvían la luz polarizada hacia la izquierda Los azucares son compuestos ópticamente activos, algunos como la fructosa (ver tabla 1) son levorrotatorios (giran la luz hacia la izquierda) y otros son dextrorotatorios (glucosa, sacarosa) cada azúcar tiene una rotación específica característica. Los valores de rotación específica de cada tipo de azúcar se encuentran en bibliografía (Pérez, 1991 ).
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TABLA 1: Rotación específica de algunos azucares.
F uente: Pérez 1991 ,
Figura 2. Diagrama de la polarimetría.
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III.
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MATERIALES, EQUIPOS E ISUMOS 3.1.Materiales Balanza Bagueta Vasos de precipitado Polarímetro Pipetas
3.2.Insumos Sacarosa: (10% - 15% - 20% - 26%) Glucosa: (15%)
IV.
MÉTODO
4.1.Para las soluciones de sacarosa Pesar sacarosa en los diferentes porcentajes, el cual se trabajó con
peso/peso. (10g, 15g, 20g y 26g de sacarosa) En cada una de las muestras se tuvo que aumentar con agua destilada hasta que llegue al peso de 100g. Disolver con la ayuda de una bagueta. Llevar la muestra hacia un polarímetro para tomar los datos necesarios.
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4.2.Para la solución de glucosa Pesar 15g de glucosa Enrasar con agua destilada hasta que llegue a 100g. Homogenizar la muestra con la ayuda de una bagueta. Llevar la muestra hacia un polarímetro para tomar los datos necesarios.
V.
RESULTADOS Y DISCUSION 5.1.Mediante el polarímetro se obtiene valores de ángulo de rotación y los sólidos totales (°Brix). CUADRO 1: Determinación de ángulo de rotación y ° Brix en sacarosa MUESTRA % 10% sacarosa 15% sacarosa 20% sacarosa 26% sacarosa 15% glucosa
ANGULO DE ROTACION DE SACAROSA 0.36 1.10 2.8 4.31 5.34
° BRIX 9.9 15 20 24.7 14.6
F uente: E laboración propia, 2018.
INTERPRETACION: Del cuadro se tienen datos que hacen referencia a que a mayor concentración
de sacarosa aumenta el ángulo de rotación, (sacarosa en 10% - 15% - 20% 26% - 15% de glucosa) y en °brix (10%sacarosa - 15% de glucosa – 15%sacrosa – 20%sacarosa - 26%sacarosa). UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN
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En la concentración del 15 % de sacarosa y glucosa, los sólidos totales
(°Brix) son distintos. Esto se debe al poder edulcorante que tiene la glucosa a comparación con la sacarosa. Según revisión bibliográfica: Los edulcorantes son un grupo de sustancias que comparten la propiedad de interaccionar con los receptores gustativos y producir una sensación de dulzor. Son aditivos alimentarios que se utilizan para obtener este sabor, asemejando a la sacarosa o azúcar común, que se presenta como una sustancia de impacto rápido, limpio, sin regusto residual y de caída rápida de intensidad. Ejemplo: la glucosa (Montijano et al., 1998).
5.2. Gráfica de los sólidos totales en función a la concentración (%) sacarosa
de
GRÁFICA N 1: Brix vs Concentración (% p/v)solución Sacarosa °
) 30 P / P % ( 25 A S O R 20 A C A S 15 E D N 10 O I C A R 5 T N E C 0 N 0 O C
°
y = 4.94x + 5.05 R² = 0.9997
° BRIX Linear (° BRIX)
1
2
3
4
5
BRIX
°
Los grados Brix miden el cociente total de sacarosa disuelta en un líquido, así pues de acuerdo a la Grafica 1, el valor de los grados Brix es directamente proporcional a la concentración de sacarosa presente en las muestras, es decir conforme aumenta la concentración de sacarosa, aumenta el valor de su valor de los grados Brix, lo cual es correcto. Dicha gráfica está regida por la ecuación y = 4.94x + 5.05 con un R² = 0,9997.
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5.3.Hallar la concentración de la disolución de sustancia ópticamente activa (g/mL) a partir de las diferentes concentraciones de sacarosa y glucosa. Aplicar la siguiente formula: C
=
L*c
CUADRO 2: Determinación de la concentración de la disolución de sustancia ópticamente activa (g/mL). SACAROSA 10% 15% 20% 26% GLUCOSA 15%
ÁNGULO DE ROTACION DE SACAROSA 0.36 1.10 2.8 4.31 5.34
CONCENTRACION 0.27g/ml 0.82g/ml 2.10g/ml 3.24g/ml CONCENTRACION 5.066g/ml
F uente: E laboración propia, 2018. En la gráfica 2 se observa concentración de la disolución ópticamente actica (g/ml) de la sacarosa y la glucosa a diferentes concentraciones p/p. El valor del ángulo de rotación óptica de la sacarosa a concentraciones de 10 %. 15 %, 20 % y 26 % son las siguientes: 0.36, 1.10, 2.8 y 4.31 respectivamente. En cuanto a la glucosa (15%) se obtiene un valor de 5.34 del ángulo de rotación. También se observa la concentración ópticamente activa de la sacarosa así como de la glucosa. La sacarosa a la concentración de 10 %. 15 %, 20 % y 26 % se obtiene concentraciones ópticamente activas 0.27 g/ml, 0.82 g/ml, 2.10 g/ml y 3.24 g/ml respectivamente. En cuanto a la glucosa al 15 % la concentración ópticamente activa es de 5.066 g/ml. El valor de rotación óptica depende de la frecuencia y de la temperatura. Generalmente se mide a 589 nm (línea D del sodio), pero también en otras longitudes de onda. Debido a la dependencia en cuanto a la temperatura de la capacidad rotacional, la temperatura se estabiliza y se mide por lo general a 20 °C, 22 °C o a 25 °C.
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El fenómeno de la actividad óptica consiste en un giro del plano de polarización de un haz luminoso al atravesar un material adecuado. Se presenta, además, la absorción o dispersión por el medio, lo que provoca elipticidad en la polarización.
La sustancia activa se llama dextrógira si dicho giro tiene lugar en sentido contrario al de las agujas del reloj para un observador que recibe la luz, y se llama levógira en caso contrario. El ángulo que gira el plano de polarización es proporcional al espesor del material atravesado, de modo que es posible caracterizar la magnitud del efecto mediante el poder rotatorio específico ρ, que mide el ángulo girado por unidad de espesor (Cabrera, López &
López, 1999). 5.4.Grafica de la concentración de la sacarosa ópticamente activa (g/mL) en función al ángulo de rotación.
GRÁFICA N 2:Concentración de la sacarosa ópticamente activa (g/mL) en función al ángulo de rotación. °
a i 5 c n a t 4.5 s u s ) e L 4 d m n / g 3.5 ó ( i c a u i v 3 l t o s c i d a e 2.5 a t l n e e 2 d m n a c 1.5 ó i i t c p a r ó 1 t n e c 0.5 n o C 0
y = 1.355x - 1.245 R² = 0.9772
Series1 Linear (Series1)
0
1
2
3
4
5
Angulo de rotación La relación que guarda el ángulo de rotación respecto a la concentración de actividad óptica es que mientras aumenta el ángulo de rotación en la sacarosa también aumenta la concentración aumenta la concertación de la actividad óptica.
El polarímetro es un instrumento utilizado para medir el poder de rotación específica de algunas sustancias ópticamente activas, aportando importante información relacionada con el peso específico, la pureza, la concentración y el contenido de la sustancia a analizar. El polarímetro es un instrumento
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utilizado para determinar la actividad óptica de una sustancia mediante la medición del cambio rotacional que sufre el plano de vibración de un haz de luz polarizada cuando atraviesa dicha muestra (Schnepel, 1998).
VI.
CONCLUSIONES
Es de suma importancia guardar una concordancia entre la muestra madre (y los
patrones que se derivan de ella) y la muestra problema. Pues como se discutió en el análisis de los resultados, los datos experimentales obtenidos presentaban un comportamiento atípico, pues se analizó el comportamiento de la sacarosa pura (dextrógira) Al momento de determinar la rotación de un compuesto mediante el polarímetro, es importante considerar todas las variables que pueden afectar la medición. Pues factores como la longitud del tubo, la temperatura o la radiación que incide sobre la muestra, pueden cambiar potencialmente el resultado a obtener mediante este método.
VII.
RECOMENDACIONES Durante el proceso de medición de polarimetría es recomendable el buen manejo
del equipo para la obtención de datos correctos. Se recomienda preparar las soluciones en condiciones adecuadas. La lectura de datos que se obtiene a través del equipo deberá ser el correcto, para luego realizar los cálculos correspondientes.
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BIBLIOGRAFIA
Matissek, R., Schnepel, F., Steiner, G. (1998). Análisis de los alimentos, Ed.
Acribia, S.A Alonso F. Tomas, Pardo E. Pérez, Oria E. Solano. Prácticas de laboratorio de Química Orgánica. Murcia: Universidad, Secretariado de Publicaciones, 1991. 3B SCIENTIFIC PHYSICS. U14390 Aparato de polarización de demostración. Disponible en: [https://www.3bscientific.es/productmanual/U14390_ES.pdf.] Skoog, D., Holler, F., Nieman, T. (2001). Principios de Análisis Instrumental, Ed. Mc Graw Hill. Ayres, G. (1970) Análisis Químico Cualitativo. EDICIONES DEL CASTILLO,
S.A. Madrid – España. Maier, Hans G. (1981) Métodos modernos de análisis de alimentos Tomo I.
EDITORIAL Acribia. Zaragoza Lees, R. (1971) Food Analysis Analitical and quality control methods for the
food manufacture and buyer Matissek
et al (1992) Análisis de alimentos: Fundamentos, Métodos, Aplicaciones. Editorial ACRIBIA. Zaragoza España.
Maynard A., J. (1970) Methods in Food AnalysisSecond Edition Pomeranz and
Meloan (1971) Food Analysis: Teory and practice
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ANEXOS
CÁLCULOS MUESTRA:SACAROSA
CONCENTRACION =
10%
=
° ∗ [] ∗
. ° ∗ [.] ∗
= . / =
15%
. ° ∗ [.] ∗
= . / =
20%
. ° ∗ [.] ∗
= . / =
26%
. ° ∗ [.] ∗
= . /
GLUCOSA
CONCENTRACION =
15%
. ° ∗ [. ] ∗
= . /
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