UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERFACULTAD DE INGENIERA QUMICAESCUELA ACADMICA PROFESIONAL DE QUMICA AMBIENTAL

Un ingeniero qumico del ambiente una empresa

Universidad innovadora

ESTUDIO DEL PH VARIANDO LAS CANTIDADES DE COLORANTE Y AZUCAR EN LA PREPARACION DEL JARABE

Simen Nez Yoselyn Cangalaya Gonzales yoselin Campos Huamn Ruth Chavez Paucar Jos

HUNCAYO-PERU2013

21

Dedicamos el presente trabajo a nuestros padres que con esfuerzo y dedicacin nos guan por el sendero del bien

El grupo

ndice4. Resumen5 4.1. abstract55. introduccin66. formulacion del problema7 6.1. problema general7 6.2. problemas especficos 77. objetivos7 7.1. objetivo general7 7.2. objetivos especificos78. justificacion79. marco teorico7 9.1. Definicin7 9.2. Composicin de la bebida carbonatada (gaseosa)8 9.3. Parmetros fisicoqumicos de la gaseosa10 9.4. tratamiento de agua10 9.4.1. procesos10 9.5. elaboracion de jarabes11 9.5.1. procesos11 9.6. Proceso de carbonatacin de agua12 9.7. envasado12 9.8. control de calidad12 9.9. Esquema grafico del proceso de elaboracin de gaseosas1310. hipotesis13 10.1. hipotesis general13 10.2. hipotesis especificas1311. parte experimental13 11.1. niveles de las variables13 11.2. tipo de investigacion14 11.3. diseo de investigacion14 11.4. poblacion y muestra14 11.5. equipos y materiales14 11.6. procedimiento1512. discusion de resultados15 12.1. presentacion, analisis e interpretacion de los datos para el pH15 12.2. analisis de varianza17 12.3. proceso de la prueba de hipotesis18 12.3.1. prueba de hipotesis para el factor A19 12.3.2. prueba de hipotesis para el factor B19 12.3.3. prueba de hipotesis para la interaccion dl factor A y factor B1913. cronogramas de acciones2114. conclusiones21 14.1. conclusion general21 14.2. conclusiones especificas2115. recomendaciones2116. bibliografia21 16.1. revistas21 16.2. paginas web2217.anexos22

4. ResumenEl proceso de la elaboracin de las gaseosas consta de varias etapas las cuales pueden beneficiar como alterar la buena calidad de la gaseosa que est regido por ciertos parmetros. Este trabajo contiene acerca de cada proceso para la buena calidad de la gaseosa.La elaboracin de gaseosas de manera casera o convencional es muy difcil de realizar debido a las variaciones que se realizan durante todo el proceso, es por eso que debemos controlar estas variaciones para obtener una gaseosa de alta calidad. Durante todo el proceso debemos controlar la calidad del agua, la buena elaboracin del jarabe y la efectividad al momento de envasar.La dificultad que resalta con ms claridad es la correcta preparacin del jarabe en la que si no se mide correctamente los ingredientes varan las condiciones o parmetros globales de la gaseosa, un error mnimo es las concentraciones altera varias propiedades de la gaseosa como el color o el pH las cuales deben estar bien para que la gaseosa sea aceptada en el mercado.Se realizara el siguiente trabajo teniendo en cuenta que debemos tener mucho cuidado al elaborar el jarabe para obtener una gaseosa de alta calidad y que sea aceptada en el mercado laboral.Palabras claves: jarabe, gaseosa, parmetros, pH, concentracin4.1.AbstractThe process of the elaboration of the sodas consists of several stages which can benefit as altering the good quality of the soda that is governed by certain parameters. This work contains about each process for the good quality of the soda. The elaboration of gassy in a homemade or conventional way is very difficult of carrying out due to the variations that are carried out during the whole process; it is for that reason that we should control these variations to obtain a soda of high quality. During the whole process we should control the quality of the water, the good elaboration of the syrup and the effectiveness to the moment to pack. The difficulty that it stands out with more clarity it is the correct preparation of the syrup in the one that if it is not measured the ingredients correctly they vary the conditions or global parameters of the soda, a minimum error is the concentrations it alters several properties of the soda as the color or the pH which should be well so that the soda is accepted in the market. He/she was carried out the following work keeping in mind that we should have much care when elaborating the syrup to obtain a soda of high quality and that it is accepted in the labor market. Key words: syrup, soda, parameters, pH, concentration

5. IntroduccinEn el presente trabajo sobre la obtencin de gaseosa se estudiara principalmente el control de calidad en su proceso de elaboracin, adems se analizaran las concentraciones de los ingredientes que intervienen en la preparacin del jarabe.Adems consideraremos los procesos de tratamiento del agua y de la correcta elaboracin del jarabe, adems la correcta de la gasificacin de la gaseosa, adems se estudiara los correctos usos de materiales y la adecuada limpieza de los utensilios que se usan en el proceso de la elaboracin de la gaseosa.Las gaseosas deben cumplir con los parmetros o estndares de calidad para que sean aceptadas en el mercado, las cuales debemos llegar o controlar para alcanzar la buena calidad de la gaseosa. El trabajo contiene toda esta informacin que daremos a conocer con mayor profundidad al avanzar con el trabajo.

6. Formulacin del problema 6.1. Problema generalCul es el pH de la gaseosa obtenida a partir de la variacin del azcar y del colorante (rubica) en la preparacin del jarabe?6.2. Problemas especficosCul es la cantidad optima de azcar para la correcta elaboracin del jarabe?Cul es la cantidad adecuada del colorante (rubica) para la correcta elaboracin del jarabe?7. Objetivos 7.1. Objetivo generalDeterminar el pH de la gaseosa obtenida a partir de la variacin del azcar y del colorante (rubica) en la preparacin del jarabe7.2. Objetivos especficosDeterminar la cantidad optima de azcar para la correcta elaboracin del jarabeDeterminar la cantidad adecuada del colorante (rubica) para la correcta elaboracin del jarabe8. JustificacinEn la elaboracin de bebidas carbonatas, el colorante le da el color a la gaseosa y el azcar le proporciona el dulce adecuada a la bebida para que sean aceptadas en el mercado. Cada uno cuando se emplea se rige debido a los parmetros.Por esa razn las concentraciones del colorante y del azcar deben ser estudiadas de manera detallada para evitar malos resultados.9. Marco terico9.1. Definicin: Las bebidas gaseosas son, hoy en da, una de las bebidas ms consumidas en todo el mundo, especialmente entre la poblacin joven. El consumo comienza a muy temprana edad y aumenta durante la adolescencia.Se las conoce en diferentes pases como gaseosa, refresco, refresco con gas, soda o soft drink.Son bebidas saborizadas, efervescentes sin contenido de alcohol.Estas bebidas representan un problema importante para nuestra salud, no slo por lo que contienen, sino tambin por los alimentos que desplaza de la dieta. El consumo importante de gaseosas se asocia a una ingesta ms baja de numerosasvitaminas,mineralesyfibra.Son un factor de riesgo importante para la salud en general, ya que contribuyen, sin lugar a dudas, con el sobrepeso y la obesidad. A su vez, aumentan el riesgo deosteoporosis, problemas dentales, renales y cardacos entre otras enfermedades.9.2. Composicin de la bebida carbonatada (gaseosa):Normalmente, las gaseosas contienen agua, azcar,edulcorantes artificiales, cidos (fosfrico, ctrico, mlico, tartrico),cafena, colorantes, saborizantes, dixido de carbono, conservantes y sodioA continuacin describiremos los componentes ms importantes de las gaseosas y sus efectos individualmente: Agua: el agua es el mayor ingrediente y representa el 90% o ms de las bebidas gaseosas. Tpicamente utilizan agua destilada o filtrada por osmosis inversa o nano filtracin, por tanto prcticamente se elimina su contenido deminerales. Azcar: las gaseosas contienen gran cantidad deazcar refinada. Una lata de 325 ml de bebida no diettica, contiene alrededor de 33 gramos de azcar (carbohidratos de absorcin rpida), el equivalente a 11 cucharitas de t. Azcar refinada se refiere al azcar blanca (sucrosa) o al almbar de maz con alta fructosa. La alta ingesta de azcar produce problemas dentales y aumenta el riesgo de sufrir de diabetes, cardiopatas, obesidad, sobrepeso y osteoporosisentre otras enfermedades. Edulcorantes artificiales: las bebidas gaseosas dietticas o de caloras reducidas contienen edulcorantes. Entre ellos se destaca el aspartamo, acesulfamo-k y la sacarina. Aspartamo(Nutrasweet/Equal): es 200 veces ms dulce que el azcar, por eso se utiliza en poca cantidad para endulzar la gaseosa. Acesulfamo-K (Sweet One): es 100-200 veces ms dulce que el azcar, con un gusto residual un tanto amargo. De acuerdo a estudios, no se aconseja su consumo ya que diversos anlisis en animales han mostrado supotencial carcingeno. Sacarina (Sweet'N Low/Sugar-Twin): es un edulcorante no nutritivo que es 300 veces ms dulce que el azcar. Al igual que el acesulfamo, estudios en animales de experimentacin han demostrado que superando ciertas dosis diarias este puede ser causa cncer. cidos: la mayora de las bebidas gaseosas contienen cidos: ctrico, fosfrico, mlico y tartrico. Estos cidos proporcionan esa sensacin refrescante y al mismo tiempo preserva la calidad y el dulzor de la bebida. El pH promedio de las bebidas gaseosas es de 2.4. cido fosfrico: crea un medio cido que mejora la absorcin del dixido de carbono, reduciendo la presin que genera el dixido de carbono y permitiendo as el embotellamiento. El cido fosfrico tiene un sabor amargo que es compensado con el agregado de azcar. Est relacionado con la prdida de calcio. cido ctrico: es un acidulante usado para complementar sabores frutados en las bebidas. Mantiene los niveles de pH bajos, impidiendo el crecimiento de organismos. Es uno de los cidos ms erosivos para los dientes. Hoy en da, el cido ctrico se obtiene industrialmente a partir del maz y no de frutos ctricos. Contiene MSG (glutamato de sodio) que puede ocasionar, en algunas personas susceptibles, dolores de cabeza, dolor de pecho, nuseas, etc. Cafena: es una sustancia adictiva que mejora el sabor de la gaseosa. Estimula el sistema nervioso y aumenta la frecuencia cardaca. Cuando se consumecafena, temporariamente aumenta la capacidad de atencin y disminuye la fatiga. Junto con el azcar genera una conducta adictiva que perjudica nuestra salud. En una lata de gaseosas de 355 ml hay aproximadamente 40 mg decafena. Dixido de carbono: responsable de las burbujas de la gaseosa, el dixido de carbono se introduce al agua bajo presin. A medida que se agrega ms dixido de carbono, disminuye el pH, otorgando ms acidez a la gaseosa y por lo tanto resulta ms burbujeante. Tambin se lo considera un conservante ya que genera un medio cido que previene el crecimiento de microorganismos. Conservantes: son sustancias que preservan el gusto y el sabor y conservan la bebida por ms tiempo, inhibiendo o deteniendo el crecimiento de microorganismo como hongos y bacterias. El exceso de preservativos puede causar asma, erupciones en la piel e hiperactividad.Los conservantes ms usados son: Dixido de sulfuro (E220):es el ms efectivo. Previene que las bebidas ctricas se oxiden y no cambien su color (que no viren al marrn). No puede ser usado en bebidas que son envasadas en contenedores de aluminio, ya que el contacto del dixido de sulfuro con el aluminio produce sulfuro de hidrgeno (cido sulfhdrico) que es altamente txico. Benzoato de sodio (E211): es muy efectivo contra el crecimiento de levaduras y bacterias. Es difcil de disolver y tiene tendencia a precipitar en cido benzoico. Bajo ciertas condiciones, reacciona con la vitamina C formando benceno, altamente txico para nuestro organismo por ser cancergeno. Sorbato de potasio (E202): es menos efectivo que el benzoato de sodio ante ciertas bacterias. Es ms efectivo en un medio menos cido comparado al benzoato de sodio. Es muy costoso y puede suprimir el sabor de la bebida. Se usa mayormente en bebidas a base de t. Dicarbonato dimetil (E242): se considera una esterilizante fro. Se lo inyecta en el producto inmediatamente al ser embotellado, elimina microorganismos que pueden estar en los contenedores. Se lo usa mayormente en bebidas energizantes. Saborizantes: presentes en todas las bebidas gaseosas. Se obtienen de fuentes naturales o artificiales. Se usan para proporcionar un aspecto ms amplio de sabores. Colorantes: hace que el producto final sea visualmente ms agradable. Corrige las variaciones naturales de color durante el procesado o el almacenamiento y da la caracterstica propia de color de cada bebida. Tienen efectos adversos ennios con hiperactividad. Uno de los colorantes ms utilizados es el color caramelo. Sodio: el contenido de sodio est en el rango de 20 mg-100 mg por cada 240 ml, dependiendo del fabricante y del sabor.

9.3. Parmetros fisicoqumicos de la gaseosaPARAMETROS MINIMOMXIMO

Grado Brix (porcentaje de slidos solubles como sacarosa.8.015.0

Alcohol en porcentaje en volumen a 15.56 C0%0.5%

Dixido de carbono (anhdrido carbnico) en volumen de gas absorbido por cada volumen de agua.1.0 volumen5.0 volmenes

Acidez expresada en gramos de cido ctrico anhdrido por cada 100 cm3 de muestra.0.0030.5

PH2.44.5

9.4. Tratamiento de agua Para la preparacin de bebidas carbonatadas es necesario que el agua sea lmpida, incolora e inodora, que no contenga bacterias, que su alcalinidad sea de menos de 50 ppm, que contenga menos de 500 ppm de slidos totales y menos de 0.1 ppm de hierro o manganeso El agua que contiene materia en suspensin no se carbonata fcilmente, y las bebidas que con ella se preparan se des gasifican rpidamente9.4.1. Procesos: Almacenamiento de agua crudaUna vez obtenida de la fuente de abastecimiento, el agua cruda ser almacenada en cisternas rectangulares de suficiente capacidad para abastecer agua de proceso, agua de lavado y el agua destinada a otros servicios. Primera filtracinSe realiza con la finalidad de separar los residuos orgnicos e inorgnicos encontrados en suspensin de hasta 20 micras nominales, usando para esta operacin un filtro de arena (cuarzo) un granular. Filtracin finaLa ltima filtracin se realiza para la separacin de slidos entre 5 y 10 micrones de tamao. De clorar (carbn activado)Se realiza para eliminar el cloro del agua Filtro de rayos ultravioletasElimina las bacterias microorganismos que se encuentran en el agua de clorada Diagrama de flujo para el tratamiento de aguas

9.5. Elaboracin del jarabeLa elaboracin del jarabe es bsicamente la mezcla del agua ya tratada con el azcar y otros aditivos.Se debe tomar en cuenta las precauciones necesarias para conservar jarabe en perfecto estado durante su almacenaje en la fbrica, siendo este almacenaje en un lugar cerrado y seco, con una temperatura que no debe exceder 32.2C, ni bajar de 0C.En las bebidas carbonatadas se podrn emplear acidulantes, cido ctrico, en la cantidad mnima necesaria. Para ello seguimos el siguiente proceso:9.5.1. Proceso Preparacin del jarabe simpleEs la mezcla del agua con el azcar y otros compuestos, realizado en vasos de precipitacin de 500mL donde se lleva a cabo el proceso de mezclado y agitado del producto. Cocimiento del jarabeEste proceso es realizado para encontrar la concentracin ideal de azcar (Brix) para nuestra bebida. Filtrado Se realiza con la finalidad de extraer slidos en suspensin e impurezas provenientes de los aditivos, azcar y/o otros compuestos adicionados. Reposo del jarabeEl jarabe reposar en tanques de vasos en precipitacin de 500mL, donde como parte de la conservacin de este jarabe se le adiciona 1 gramo de benzoato de sodio por cada kilogramo de azcar empleado. Diagrama de flujo de la elaboracin del jarabe

9.6. Proceso de carbonatacin de aguaEs donde al agua tratada se adhiere el dixido de carbono que se encuentra en el tanque para darle el gas respectivo. Esto se realiza gracias a un motor que los une para obtener el agua carbonatada para la elaboracin de gaseosas.9.7. Envasado En esta operacin se realiza el envasado de las bebidas carbonatadas en las botellas con ayuda de una llenadora y coronadora.9.8. Control de calidadSe verifica los parmetros o estndares de calidad para verificar si la gaseosa es apta para el consumo humano. pHElpHes una medida deacidezoalcalinidadde unadisolucin. El pH indica la concentracin de ioneshidronio[H3O+] presentes en determinadas sustancias.El pH es una medida utilizada por la qumica para evaluar la acidez o alcalinidad de una sustancia por lo general en su estado lquido (tambin se puede utilizar para gases). Debe de estar en el rango de 2,4 4,5.

9.9. Esquema grafico del proceso de elaboracin de gaseosasAdquisicin de ingredientes

Tratamiento de agua

Preparacin del jarabe

Control de calidadEnvaso y tapado CarbonatacinEnfriamiento

10. HiptesisVariable independiente

Azcar

Colorante (rubica)

Variable dependiente

pH

10.1. Hiptesis general:Influye las concentraciones adecuadas de azcar y colorante (rubica) en el pH de la gaseosa obtenida.10.2. Hiptesis especificasLa concentracin adecuada de azcar es de 275 g para la elaboracin de jarabe La concentracin ptima de colorante es de 0,2 g para la correcta elaboracin del jarabe11. Parte experimental11.1. Niveles de las variables:Tabla N1: variables independientesVariablesCantidad

Azcar270 g275 g

Colorante 0,25 g0,2 g

Tabla N2: variables constantesVariablesCantidad

cido ctrico2,4 g

Benzoato de sodio0,75 g

Agua tratada240 mL

Esencia 0,75 g

Cafena anhidra0,25 g

Con estos datos se realizara los experimentos del siguiente trabajo, formando as la tabla N3 donde se explica mejor los experimentos que se van a realizar durante la elaboracin del trabajoTabla N3: plan de experimentosNVariables independientesRepeticiones

AzcarColoranteIIIIII

1270 0,23,33,63,5

22700,253,53,43,5

32750,23,63,73,7

42750,253,73,83,7

11.2. Tipo de investigacinEl tipo de investigacin es experimental11.3. Diseo de investigacinSe utilizara un diseo factorial experimental simple de 2 2 (que est representado en la tabla N3)11.4. Poblacin y muestraPoblacin: 50 botellas elaboradas en el laboratorio de tecnologa de FIQ - UNCP.Muestra: 12 botellas de 500ml por envase11.5. Equipos y materialesEquipos Tratador de agua Carbonatacin Envasado y gasificacinMateriales 08 vasos de precipitacin de diferentes tamaos 01 varilla 01 cocinillaIngredientes e insumos Azcar cido ctrico Benzoato de sodio Colorante Cafena anhidra Esencia Agua tratada11.6. ProcedimientoCompramos los insumos que necesitamos para elaborar la gaseosa de sabor fresaPesamos todos los insumos para elaboracin de la gaseosa solo variando los valores independientes, los utensilios que usaremos estarn respectivamente lavados libre de impurezas para no alterar la composicin del jarabe.Encendemos la mquina del tratamiento de agua para obtener el agua adecuada para la elaboracin de gaseosas.Mezclamos todos los insumos y tenemos que diluir todos los componentes para una mejor calidad de gaseosa. Mientras enfra el jarabe encendemos la mquina que nos brindara el agua carbonatada para la correcta gasificacin del jarabe para obtener la gaseosa.Lavamos correctamente los envases y llenamos 80 mL del jarabe y comenzamos a gasificar en la mquina, la gasificacin debe ser la correcta. Tapamos la botella y equilibramos para obtener el color adecuado.Ese es la forma de como obtenemos la gaseosa en el laboratorio.12. Discusin de resultados12.1. Presentacin, anlisis interpretacin de los datos para el pHColoranteAzcarABpHTotal

0,2270--3,33,63,510,6(1)

0,25270+-3,53,43,510,4a

0,2275-+3,63,73,711b

0,25275++3,73,83,711,2ab

N=nmero de repeticiones=3b

ab

CANTIDAD DEAZUCAR

(1)a

CANTIDAD DE COLORANTE

Efecto principal de A

Efecto principal B

Efecto de la interaccin de AB

Suma de cuadrados

Suma de cuadrados total

Suma de cuadrados del error

12.2. Anlisis de varianzaFuente de variacinGrado de libertadSuma de cuadradosCuadrado medioF0FT

A10,00330,00330,41254,96

B10,1630,16320,3754,96

AB10,00330,00330,41254,96

Error80,07040,0088--

total110,24---

Para poder hallar el FT se acudi a la Tabla A4 Puntos crticos al 5% de la distribucin F, que se encuentra en el libro ANLISIS Y DISEO DE EXPERIMENTOS del autor Humberto Gutirrez Pulido.Nuestra significancia dada (): =0.05Para hallar el valor de FT en la tabla se tiene:FT , k-1, N-kNmero de niveles del factor de inters=kGrados de libertad en el numerador=k-1Grados de libertad en el denominador =N-kPara el factor AFT , k-1, N-k = FT0.5, 1, 10 = 4.96Para el factor AFT , k-1, N-k = FT0.1, 1, 10 = 4.96Para la interaccin del factor A y factor BFT , k-1, N-k = FT0.1, 1, 14 = 4.96Coeficientes de determinacin ()

Del valor (2) obtenido, explica de la variabilidad del ph observado en el experimento. Esto quiere decir que los factores estudiados (cido ctrico y azcar) son responsables o explican un alto porcentaje de la variabilidad observada en la variable de pH.12.3. Proceso de la prueba de hiptesisGrfica: curva de Fischer

12.3.1. Prueba de hiptesis para el factor A

12.3.2. Prueba de hiptesis para el factor B

12.3.3. Prueba de hiptesis para la interaccin del factor A y factor B

Resultados:De 12 experimentos.MEDIAVARIABLESPH

MUESTRA 13,3

MUESTRA 23,6

MUESTRA 33,5

MUESTRA 43,5

MUESTRA 53,4

MUESTRA 63,5

MUESTRA 73,6

MUESTRA 83,7

MUESTRA 93,7

MUESTRA 103,7

MUESTRA 113,8

MUESTRA 123,7

PARA EL PH

MEDIANA PH

MODA PH= 3,7

13. Cronograma de accionesAccionesPeriodo de tiempo

Ao 2013 (noviembre y diciembre)

Semana 1Semana 2Semana 3Semana 4

Elaboracin del proyectoxxxx

Recopilacin bibliogrficaxxx

Preparacin de materiales y equiposxx

Recopilacin de datosxx

Tratamiento de datosx

Resultados y discusinx

Redaccin del borrador del informe finalx

Presentacin y defensa de tesisx

14. Conclusiones14.1. Conclusin generalSe determin el pH de la gaseosa obtenida a partir de la variacin del azcar y del colorante (rubica) en la preparacin del jarabe14.2. Conclusiones especficas Determinamos la cantidad ptima de azcar para la correcta elaboracin del jarabeHallamos la cantidad adecuada del colorante (rubica) para la correcta elaboracin del jarabe15. Recomendaciones El personal que va a trabajar debe tener la indumentaria adecuada Los utensilios deben estar limpios, secos y en buen estado Medir cuidadosamente los insumos que van a utilizar para elaborar las gaseosas No jugar con los equipos del laboratorio No dejar que el tanque se llene de dixido de carbono Las botellas deben estar lavadas16. Bibliografa16.1. Revistas Proyecto de tesis 2009 FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA DESCRIPCION DE PREOCESOS Y PRUEBAS DE CALIDAD EN LA ELABORACION DE BEBIDAS GASIFICADAS, BACHILLER BERTHA CAPUCHO RAMOS. TECNOLOGIA DE BEBIDAS CARBONATADAS, CURSO - TALLER Ing. Luis Gmez Rojas, FIQ UNCP Per. CONCENTRACIN .Webpages.ull.es/users/banarve/info/unid.conc.pdf 2001 PDF LA TEMPERATURA. Ing. Lidia de Vargas 1995 PDF BEBIDAS CARBONATADAS, http://industriaalimentaria.org/docu/acm/4.pdf.16.2. Pginas web http://industriaalimentaria.org/docu/acm/4.pdf http://www.etseq.urv.es/wolframio/docs/Bebidascarbonatadas.pdf http://www.phelectronica.com.ar/imgs/pdf/Influencia%20Disuelto.pdf http://www.etseq.urv.es/wolframio/docs/Bebidascarbonatadas.pdf

17. Anexos