Análisis de alimentos
por Cristina Álvarez Oquina
| Referencia APA | Cristina Álvarez Oquina. (2017). Análisis de alimentos. Síntesis. |
| Título | Análisis de alimentos |
| Autor | Cristina Álvarez Oquina |
| Categoría | Ingenieria |
| Subcategoría | Alimentos |
| Tags | #gammacultural |
| Editorial | Síntesis |
| ISBN | 9788490774885 |
| Año | 2017 |
| Páginas | 284 |
| Idioma | Español |
Descripción
Descripción
Esta obra recoge de forma clara y didáctica los contenidos teóricos y prácticos del análisis fisicoquímico de los alimentos. Se divide en tres partes, una inicial de conceptos básicos, la segunda de análisis físicos y químicos y la tercera relativa al análisis instrumental. De esta forma, el lector no solo adquirirá las habilidades manipulativas, sino que también será capaz de entender los procesos y de interpretar los resultados obtenidos, con un espíritu crítico basado en los conocimientos teóricos que se le proporcionan a lo largo de todos los capítulos del libro.
Destinado especialmente a los alumnos del ciclo formativo de grado superior Procesos y Calidad en la Industria Alimentaria, también es útil para profesionales y estudiantes que deseen iniciarse y conocer los procedimientos de análisis de alimentos y sus bases químicas.
PRESENTACIÓN .............................................................................................................................................................. 13
Parte I
CONCEPTOS DE QUÍMICA GENERAL APLICADOS AL ANÁLISIS DE ALIMENTOS
1. ORGANIZACIÓN Y NORMAS DE TRABAJO
EN EL LABORATORIO DE ANÁLISIS DE ALIMENTOS ..................................................................... 17
Objetivos ................................................................................................................................................................... 17
Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 18
Glosario ...................................................................................................................................................................... 19
1.1. El laboratorio como lugar de trabajo ..................................................................................... 19
1.2. Manejo de reactivos químicos .................................................................................................... 19
1.2.1. Interpretación de las etiquetas de los envases de reactivos químicos .......... 19
1.2.2. Clases y categorías de peligro ........................................................................................ 21
1.2.3. Pictogramas de peligro del producto ......................................................................... 22
1.2.4. Palabras de advertencia ..................................................................................................... 25
1.2.5. Indicaciones de peligro .................................................................................................... 25
1.2.6. Consejos de prudencia ..................................................................................................... 26
1.2.7. Frases R y S .............................................................................................................................. 27
1.2.8. Fichas de seguridad ............................................................................................................ 27
1.2.9. Manipulación de reactivos químicos en el laboratorio ........................................ 28
1.3. Material de laboratorio ................................................................................................................... 29
1.3.1. Precauciones en el manejo de material de vidrio ................................................... 36
1.3.2. Limpieza del material de vidrio ...................................................................................... 36
6ANÁLISIS DE ALIMENTOS
ÍNDICE
1.4. Eliminación de residuos .................................................................................................................. 37
1.5. Hábitos personales y de trabajo ............................................................................................... 38
1.5.1. Toma de datos y emisión de informes ........................................................................ 39
1.6. Elementos de actuación y protección .................................................................................. 40
1.6.1. Equipos de protección individual ................................................................................ 40
1.6.2. Duchas de seguridad y fuentes lavaojos .................................................................... 44
1.6.3. Extintores y mantas ignífugas ........................................................................................... 44
1.6.4. Vitrinas de laboratorio o campanas de gases ........................................................... 45
Resumen .................................................................................................................................................................... 46
Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ 47
Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 47
2. MÉTODOS DE MUESTREO .............................................................................................................................. 49
Objetivos ................................................................................................................................................................... 49
Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 50
Glosario ...................................................................................................................................................................... 51
2.1. Introducción ........................................................................................................................................... 51
2.2. Población y muestra .......................................................................................................................... 52
2.2.1. Teoría de muestreo .............................................................................................................. 53
2.2.2. Muestras aleatorias ............................................................................................................... 53
2.2.3. Parámetros estadísticos ..................................................................................................... 53
2.2.4. Error normal (error estándar) ........................................................................................... 54
2.2.5. Curva característica .............................................................................................................. 54
2.3. Planes de muestreo ........................................................................................................................... 55
2.3.1. Muestreo de aceptación ................................................................................................... 55
2.3.2. Tipos de planes de muestreo de aceptación por atributos ............................... 57
2.3.3. Tipos de planes de muestreo de aceptación por variables ............................... 61
2.3.4. Otros planes de muestreo ................................................................................................ 68
2.3.5. Selección de planes de muestreo en alimentos ..................................................... 69
2.4. Manejo de muestras de alimentos ........................................................................................... 70
2.4.1. Material utilizado .................................................................................................................. 70
2.4.2. Personal de muestreo ......................................................................................................... 71
2.4.3. Obtención de la muestra .................................................................................................. 71
2.4.4. Identificación de la muestra ............................................................................................ 75
2.4.5. Conservación y transporte ................................................................................................ 75
2.4.6. Informe de muestreo .......................................................................................................... 76
2.4.7. Tratamiento de la muestra previo al análisis .............................................................. 76
2.4.8. Eliminación de residuos de muestras una vez analizadas ................................... 77
2.5. Diagrama general para definir y documentar un sistema de muestreo ............ 77
Resumen .................................................................................................................................................................... 80
Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ 81
Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 82
3. DISOLUCIONES ..................................................................................................................................................... 83
Objetivos ................................................................................................................................................................... 83
Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 84
Glosario ...................................................................................................................................................................... 84
3.1. Disoluciones: naturaleza y tipo .................................................................................................. 85
7ANÁLISIS DE ALIMENTOS
ÍNDICE
3.1.1. Definición de disolución ................................................................................................... 86
3.1.2. Características de las disoluciones ................................................................................ 86
3.1.3. Tipos de disoluciones ........................................................................................................ 86
3.2. Conceptos básicos de química importantes
para la expresión de la concentración de disoluciones ........................................... 87
3.2.1. Densidad ................................................................................................................................. 87
3.2.2. Masa atómica y masa molecular ..................................................................................... 88
3.2.3. Concepto de
mol ................................................................................................................ 89
3.2.4. Peso equivalente .................................................................................................................. 90
3.3. Expresión de la concentración de las disoluciones ..................................................... 91
3.3.1. Porcentaje en peso (%P/P) ............................................................................................... 91
3.3.2. Porcentaje peso/volumen (%P/V) .................................................................................. 92
3.3.3. Porcentaje volumen/volumen (%V/V) .......................................................................... 93
3.3.4. Concentración en gramos por litro (g/L) ..................................................................... 94
3.3.5. Concentración en partes por millón (p. p. m.) ........................................................ 94
3.3.6. Molaridad ................................................................................................................................ 95
3.3.7. Normalidad ............................................................................................................................ 96
3.4. Mezcla y dilución de disoluciones ........................................................................................... 99
Resumen .................................................................................................................................................................... 102
Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ 102
Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 103
Parte II
ANÁLISIS FISICOQUÍMICOS
4. REACCIONES ÁCIDO-BASE Y SU APLICACIÓN EN EL ANÁLISIS DE ALIMENTOS ....... 107
Objetivos ................................................................................................................................................................... 107
Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 108
Glosario ...................................................................................................................................................................... 109
4.1. Reacciones de transferencia de protones.
Teorías de Arrhenius y Brönsted-Lowry ................................................................................ 109
4.1.1. Teoría de Arrhenius o teoría de la disociación electrolítica ................................ 109
4.1.2. Teoría de Brönsted-Lowry o teoría del ácido-base conjugado ......................... 111
4.1.3. Teoría de Lewis ..................................................................................................................... 113
4.2. Equilibrios ácido-base en medio acuoso:
disociación del agua, concepto de
pH ................................................................................ 114
4.2.1. Disociación del agua .......................................................................................................... 114
4.2.2. Concepto de
pH .................................................................................................................. 115
4.2.3. Medida del pH ..................................................................................................................... 116
4.3. Fuerza de ácidos y bases ............................................................................................................... 120
4.3.1. Ácidos fuertes ....................................................................................................................... 120
4.3.2. Bases fuertes ........................................................................................................................... 121
4.3.3. Ácidos débiles ..................................................................................................................... 121
4.3.4. Bases débiles ......................................................................................................................... 121
4.3.5. Relación entre la constante ácida y la constante básica ....................................... 122
4.4. Hidrólisis .................................................................................................................................................... 122
4.4.1. Sales de ácido fuerte y base fuerte .............................................................................. 122
4.4.2. Sales de ácido débil y base fuerte ............................................................................... 122
4.4.3. Sales de ácido fuerte y base débil ............................................................................... 123
8ANÁLISIS DE ALIMENTOS
ÍNDICE
4.4.4. Sales de ácido débil y base débil ................................................................................ 124
4.4.5. Disoluciones reguladoras o tampón ............................................................................. 125
4.5. Volumetrías ácido-base ................................................................................................................... 127
4.5.1. Introducción a los métodos volumétricos de análisis ........................................... 127
4.5.2. Cálculos básicos sobre volumetrías .............................................................................. 130
4.5.3. Tratamiento de datos de una valoración .................................................................... 130
4.5.4. Volumetrías de neutralización o volumetrías ácido-base .................................... 131
4.5.5. Preparación de soluciones de ácidos o bases ........................................................ 131
4.6. Aplicaciones de las valoraciones de neutralización
en el análisis de alimentos ........................................................................................................... 133
Resumen .................................................................................................................................................................... 134
Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ 134
Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 135
5. REACCIONES DE PRECIPITACIÓN Y SU APLICACIÓN
EN EL ANÁLISIS DE ALIMENTOS .............................................................................................................. 137
Objetivos ................................................................................................................................................................... 137
Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 138
Glosario ...................................................................................................................................................................... 139
5.1. Reacciones de precipitación ....................................................................................................... 139
5.1.1. Producto de solubilidad. Solubilidad ......................................................................... 140
5.1.2. Factores que influyen en la solubilidad (equilibrios de precipitación) ......... 143
5.2. Precipitación fraccionada o precipitación selectiva ..................................................... 145
5.3. Precipitados ............................................................................................................................................ 146
5.3.1. Pureza del precipitado ...................................................................................................... 146
5.4. Valoraciones de precipitación .................................................................................................... 148
5.4.1. Indicadores para las valoraciones de precipitación .............................................. 148
5.4.2. Preparación de disoluciones de precipitación ........................................................ 149
5.5. Aplicaciones de las valoraciones de precipitación ....................................................... 149
Resumen .................................................................................................................................................................... 150
Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ 151
Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 151
6. REACCIONES DE FORMACIÓN DE COMPLEJOS Y SU APLICACIÓN
EN EL ANÁLISIS DE ALIMENTOS ................................................................................................................ 153
Objetivos ................................................................................................................................................................... 153
Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 154
Glosario ...................................................................................................................................................................... 155
6.1. Reacciones de formación de complejos. Concepto .................................................... 155
6.2. Equilibrios y constantes de formación .................................................................................. 157
6.3. Volumetrías de formación de complejos ............................................................................. 158
6.3.1. Volumetrías con formación de un complejo estable. Valoración con AEDT:
complexometrías ................................................................................................................. 159
6.4. Aplicaciones de las volumetrías de formación de complejos
en el análisis de alimentos ............................................................................................................. 160
Resumen .................................................................................................................................................................... 161
Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ 161
Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 161
9ANÁLISIS DE ALIMENTOS
ÍNDICE
7. REACCIONES DE OXIDACIÓN-REDUCCIÓN Y SU APLICACIÓN
EN EL ANÁLISIS DE ALIMENTOS ................................................................................................................ 163
Objetivos ................................................................................................................................................................... 163
Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 164
Glosario ...................................................................................................................................................................... 165
7.1. Reacciones de transferencia de electrones.
Conceptos de
oxidación y
reducción ................................................................................... 165
7.2. Ajustes de reacciones de oxidación-reducción. Estequiometría ........................ 167
7.2.1. Método del estado de oxidación ................................................................................. 167
7.2.2. Método del ion-electrón .................................................................................................. 169
7.3. Sustancias oxidantes y reductoras ........................................................................................... 170
7.3.1. Qué es un electrodo y cómo se forma ....................................................................... 171
7.3.2. Factores que modifican el valor del potencial de electrodo ............................. 175
7.3.3. Predicción de la espontaneidad de un proceso de oxidación-reducción ..... 177
7.4. Volumetrías de oxidación-reducción ..................................................................................... 177
7.4.1. Indicadores de oxidación-reducción .......................................................................... 178
7.4.2. Reactivos oxidantes ............................................................................................................. 178
7.4.3. Reactivos reductores .......................................................................................................... 179
7.4.4. Reactivos auxiliares .............................................................................................................. 180
7.5. Aplicaciones de las reacciones de oxidación-reducción
en el análisis de alimentos ............................................................................................................. 181
7.5.1. Permanganato potásico. Permanganimetrías ............................................................. 181
7.5.2. Dicromato potásico. Dicromatometrías ...................................................................... 182
7.5.3. Yodo. Yodometrías y yodimetrías .................................................................................. 183
Resumen .................................................................................................................................................................... 186
Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ 186
Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 187
8. MÉTODOS FÍSICOS UTILIZADOS EN EL ANÁLISIS DE ALIMENTOS ..................................... 189
Objetivos ................................................................................................................................................................... 189
Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 190
Glosario ...................................................................................................................................................................... 191
8.1. Introducción ........................................................................................................................................... 191
8.2. Métodos gravimétricos .................................................................................................................... 191
8.2.1. Métodos de precipitación ............................................................................................... 192
8.2.2. Métodos de volatilización ............................................................................................... 192
8.2.3. Cálculo de resultados de un análisis gravimétrico .................................................. 193
8.2.4. Técnicas y equipos empleados en el análisis gravimétrico ................................. 194
8.2.5. Métodos gravimétricos: técnicas más utilizadas en el análisis de alimentos .... 198
8.2.6. Aplicaciones de los métodos gravimétricos en el análisis de alimentos ...... 201
8.3. Procesos de extracción ................................................................................................................... 201
8.3.1. Características del disolvente de extracción ............................................................. 201
8.3.2. Extracción líquido-líquido simple ................................................................................ 202
8.3.3. Extracción líquido-líquido en continuo ...................................................................... 203
8.3.4. Extracción sólido-líquido ................................................................................................. 204
8.3.5. Extracción sólido-líquido en continuo ....................................................................... 204
8.3.6. Aplicación de los métodos de extracción en el análisis de alimentos .......... 204
8.4. Procesos de destilación .................................................................................................................. 206
8.4.1. Destilación simple ............................................................................................................... 207
8.4.2. Destilación fraccionada ..................................................................................................... 207
10ANÁLISIS DE ALIMENTOS
ÍNDICE
8.4.3. Destilación por arrastre de vapor .................................................................................. 207
8.4.4. Destilación azeotrópica ..................................................................................................... 208
8.4.5. Aplicación de la destilación en el análisis de alimentos ..................................... 208
8.5. Procesos auxiliares de separación ........................................................................................... 209
8.5.1. Procesos de filtración ......................................................................................................... 209
8.5.2. Procesos de centrifugación .............................................................................................. 210
8.5.3. Aplicaciones de la filtración y la centrifugación en el análisis de alimentos .... 212
Resumen .................................................................................................................................................................... 212
Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ 213
Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 213
Parte III
ANÁLISIS INSTRUMENTAL
9. INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS INSTRUMENTAL ................................................................................ 217
Objetivos ................................................................................................................................................................... 217
Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 218
Glosario ...................................................................................................................................................................... 219
9.1. Características e importancia del análisis instrumental ............................................... 219
9.2. Clasificación de los métodos instrumentales ..................................................................... 220
9.3. Selección de un método analítico .......................................................................................... 220
9.4. Parámetros instrumentales ............................................................................................................ 221
9.5. Curva de calibrado. Rango de linealidad. Interpolación ........................................... 223
9.5.1. Rectas y curvas de calibrado ........................................................................................... 225
9.5.2. Aplicación de la curva de calibrado
para calcular la concentración de la muestra problema ...................................... 229
Resumen .................................................................................................................................................................... 230
Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ 230
Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 232
10. TÉCNICAS INSTRUMENTALES DE ANÁLISIS ........................................................................................ 233
Objetivos ................................................................................................................................................................... 233
Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 234
Glosario ...................................................................................................................................................................... 235
10.1. Métodos electroquímicos. Magnitudes electroquímicas ........................................... 235
10.1.1. Potenciometrías. Electrodos indicadores y de referencia.
Electrodos selectivos ......................................................................................................... 236
10.1.2. Conductimetría ..................................................................................................................... 244
10.2. Métodos ópticos ................................................................................................................................. 246
10.2.1. Propiedades de la radiación electromagnética ....................................................... 247
10.2.2. Espectro óptico o electromagnético ........................................................................... 248
10.2.3. Teoría de la absorción molecular .................................................................................. 248
10.2.4. Instrumentos ópticos en medidas de absorbancia ................................................ 250
10.2.5. Absorbancia y transmitancia: ley de Lambert-Beer ................................................ 250
10.2.6. Clasificación de los métodos ópticos ......................................................................... 252
10.2.7. Refractometría ........................................................................................................................ 253
10.2.8. Espectrofotometría IR y colorimetría visible-UV ...................................................... 254
11ANÁLISIS DE ALIMENTOS
ÍNDICE
10.3. Métodos cromatográficos ............................................................................................................. 261
10.3.1. Términos elementales en cromatografía ...................................................................... 261
10.3.2. Clasificación de los métodos cromatográficos ........................................................ 261
10.3.3. Proceso cromatográfico estándar en columna ......................................................... 264
10.3.4. Parámetros que se miden en cromatografía .............................................................. 265
10.3.5. Cromatografía en papel. Características ...................................................................... 267
10.3.6. Cromatografía en capa fina. Características ............................................................... 270
10.3.7. Cromatografía de líquidos. Características ................................................................. 272
10.3.8. Cromatografía de gases. Características ...................................................................... 274
10.4. Métodos electroforéticos .............................................................................................................. 277
10.4.1. Tipos de electroforesis ...................................................................................................... 278
10.4.2. Aplicaciones de la electroforesis en el análisis de alimentos ............................ 279
Resumen .................................................................................................................................................................... 279
Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ 280
Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 281
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................................................. 283
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