DETERMINACIONES DENSIMETRICAS, HIDROMETROS

I. INTRODUCCIÓN

Existen un sin número de características físicas relacionadas a los alimentos, características que van a definir la pureza y la calidad del alimento. Pues estas características son las que frecuentemente se estudian en control de calidad. Algunos ejemplos son los reógrafos, las gráficas de concentración y el peso específico, conocido también como Densidad Específica.

Experimentalmente es complicado hallar la Densidad Específica de un cuerpo sólido, más aún si se tratase de granos o cereales. Pues de tratarse de un cuerpo líquido, con la ayuda de un picnómetro conocer la densidad se hace muy sencillo. Con las muestras en granos se tendría que realizar la prueba de la probeta. La cual consiste en colocar agua en la probeta llegar hasta un volumen conocido, luego de esto se vacía el agua y se colocan los granos es la probeta hasta llevar al mismo volumen ocupado por el agua. Se tiene que dar pequeños golpes en la base de la probeta para poder así cubrir los espacios libres. Cuando ya se tiene el volumen conocido ocupado por los granos se pesa este volumen. La densidad entonces se halla por la fórmula:

Donde m es masa de los granos insertados en la probeta y V es el volumen ocupado por estos en la probeta.

Lógicamente que este método lleva latente una cantidad de error, pero es uno de los métodos más usados.

El objetivo de la práctica fue conocer los métodos para determinar la densidad de los alimentos.

II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

2.1. DENSIDAD DE LOS SÓLIDOS

Para material granulado (tal como guisantes, alubias, trigo, harina y polvos), leche, café y almidón, puede interesar conocer la densidad de las partículas individuales o unidades, o bien la densidad del conjunto del material, que incluye el volumen vacío entre las unidades individuales.

El término densidad de los sólidos o de las partículas se refiere a la densidad de una unidad individual. Esta unidad puede o no contener poros internos. La densi¬dad 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 tales poros.

La mayoría de las frutas y verduras frescas contienen entre un 75 y un 95% de agua. Por lo tanto, muchas densidades de alimentos deberían estar próximas al valor de la densidad del agua, es decir, 1.000 kg m-3, siempre que no contengan demasiado aire.

El agua a 0º C tiene una densidad de. 999-kg m-3, mientras que el valor corres¬pondiente para el hielo a 0° C es de 916 kg m-3. Conforme se reduce la temperatu¬ra del hielo, su densidad aumenta. Los valores se recogen en la Figura 1. Las densidades de los alimentos sólidas no están bien documentadas.

Milson y Kirk (1980) presentan valores para diferentes tipos de alimentos. Algunos de estos se recogen en la Figura 1.

Tabla Nº 1: Densidades o gravedades específicas GE de algunos alimentos

Fuente: Lees (1982)

En la Figura 3 aparecen valores de densidad para un conjunto de cereales. Las densidades de frutas y hortalizas congeladas son menores que la, correspondientes a las mismos productos en estado fresco, mientras, que la densidad del pescado congelado es mucho mayor que la del fresco. Este hecho no está suficientemente explicado. Obviamente, los alimentos sufren alguna disminución drástica en su densidad según se va congelando su agua.

Las densidades de los sólidos pueden determinarse por el principio de flotación, utilizando líquidos de densidades conocidas. La temperatura del líquido debería de ser igual a la del sólido.

La mayoría de los sólidos secos o polvos sin poros internos presentan densidades entre 1.4OO kg m-3 y 1.500 kg m-3, puesto que las densidades de la mayoría de los componentes de estos alimentos son razonablemente similares.

Las densidades de los sólidos son importantes en los procesos de separación como son la sedimentación y la centrifugación, y en el transporte neumático e hidráulico de polvos y partículas. Las condiciones del procesamiento, en particular durante la deshidratación y aglomeración, pueden afectar de manera notable la extensión y naturaleza de la formación de los poros, y por tanto la densidad del producto.

2.2. DENSIDAD APARENTE

Cuando se mezclan, transportan, almacenan y envasan productos granula¬dos, por ejemplo, guisantes y harina, es importante conocer las propiedades del material en su conjunto. Cuando tales sólidos son colocados en un recipiente, el volumen total ocupado contendrá una sustancia proporcional de aire. La porosidad E del material envasado es aquella fracción del volumen total que está ocupada por el aire, es decir:

La Porosidad resultará afectada por la geometría, tamaño y propiedades superficiales del producto. Además, si el envase se agita para apelmazar su contenido, el volumen total y la porosidad del producto disminuirán hasta que eventualmente el sistema alcanza un volumen de equilibrio. La densidad del pro¬ducto en conjunto bajo estas condiciones, se conoce generalmente como densidad aparente.

La densidad aparente del producto dependerá por lo tanto 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.; Normalmente, la densidad aparente se determina colocando un peso conocido de polvo (20 g (British Stan¬dards Institution) o 50 g (resto de Europa), según la Society of Dairy Technology (1980» dentro de un cilindro de medida, agitando el cilindro un cierto número de veces y determinando el volumen global resultante:

Sin embargo, los procedimientos recomendados utilizan condiciones ligera¬mente diferentes, y por tanto los valores de la Bibliografía deben ser considerados con precaución. La Figura 2 muestra algunos valores aproximados de la densi¬dad aparente para un conjunto de constituyentes de alimentos en forma pulverulenta.

Tabla Nº 2. Densidades aparentes de diversos polvos

Fuente: aMilson y Kirk (1980); bPeleg (1983)

La Figura 3 muestra algunos valores de densidad aparente para frutas y hortalizas; la Figura 4 presenta densidades de sólidos, densidades aparentes y contenidos en humedad para una serie de cereales. Se presenta una gama de valores para cada cereal ya que se midieron diferentes variedades.

Tabla Nº 3. Densidades aparentes de algunas frutas y hortalizas

Fuente. Mohsenin (1970)

Tabla Nº 4. Algunos cereales con sus respectivas densidades

Fuente: Mohsenin (1970)

2.3 DENSIDAD DE LÍQUIDOS y PESO ESPECÍFICO

El agua tiene una densidad máxima dé 1000 kg m-3 a 4.C Al aumentar la temperatura por encima de 4º C la densidad aumentará La adición de cualquier sólido, excepto la grasa, al agua hará aumentar su densidad. El valor de la densidad de una sustancia pura puede ser usado como una indicación del contenido en materia sólida.

No obstante, es a menudo más conveniente medir el peso específico PE de un líquido, siendo:

(Nótese que esta expresión puede utilizarse tanto para sólidos como para líquidos).

El peso específico es adimensional. El peso específico de un fluido cambia menos que su densidad frente a los cambios de temperatura.

2.3.1. Matraces de densidad

Un matraz de densidad puede utilizarse para determinar el peso específico de un líquido desconocido y de un sólido granulado con tal de que el sólido sea insoluble en el líquido. Deberá tenerse cuidado eliminar todo el aire del matraz cuando el líquido es añadido al sólido.

Se toman las siguientes lecturas: el peso w1 del matraz de densidad vacío, el peso w2 del matraz lleno de agua; el peso w3 del matraz lleno de líquido; el peso w4 del matraz más el sólido (lleno hasta aproximadamente un tercio); el peso w5, del matraz más el sólido más el líquido de relleno.

El peso específico del líquido es igual a:

Ahora el peso del sólido es w4-w1, y el peso del líquido que llena parte del volumen del sólido es w3-w1-(w5-w4). Por lo tanto, el peso específico del sólido es igual a:

Es decir,

El tolueno ha sido recomendado como disolvente adecuado para determinar el peso específico de los alimentos (Mohsein, 1970)

2.3.2. Hidrómetros y escalas hidrométricas

El hidrómetro de peso constante se basa en el principio de que un cuerpo flotante desplaza su propio peso de fluido. El instrumento se coloca dentro del fluido y la densidad del fluido es leída sobre la escala del cuello. Llamemos V al Volumen hasta la base del cuello, A a la sección transversal del cuello y W al peso del hidrómetro. Cuando se sumer¬ge en un líquido de densidad, la longitud de la porción del cuello sumergida es x. Así pues el volumen del líquido desplazado es Ax + V. El peso del líquido despla¬zado es igual a (Ax + V), el cual, por el principio de flotación, es igual a W. Por lo tanto

Los hidrómetros son fáciles de usar y están disponibles en una amplia varie¬dad de tamaños, por ejemplo, 1,000 - 1,100 Y 1,100 - 1.200 para diferentes aplicaciones.

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