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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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