DETERMINACION DE LA VISCOCIDAD EN SOLUCIONES AZUCARADAS Y FLUIDOS ALIMENTICIOS

1 INTRODUCCIÓN

La viscosidad es la fricción interna en un fluido, las fuerzas viscosas se oponen al movimiento de una porción de un fluido relativo a otra, la viscosidad hace que cueste trabajo palear una canoa en aguas tranquilas, pero también es lo que hace que funcione la pala .Los efectos viscosos son importantes en el flujo de fluidos en tuberías, el flujo en la sangre , la lubricación de piezas de un motor y muchas otras situaciones.

El control de la viscosidad es importante en muchos alimentos como por ejemplo las salsas, cremas, disolución de gelatin y recubrimiento de chocolate.

2 FUNDAMENTO TEORICO

La viscosidad es lo contrario de la fluidez , generalmente se define como resistencia al flujo . Los líquidos (y también los gases) pueden fluir , es decir desplazarse una porción respecto a otra .Las fuerzas de cohesión entre moléculas originan una resistencia interna a este desplazamiento relativo denominado viscosidad.

Se llama viscosidad o frotamiento interno a la resistencia experimentada por una porción de un liquido cuado se desliza sobre otra como consecuencia del rozamiento molecular. El agua fluye mas fácilmente que la melaza y esta con mas facilidad q una pasta de caucho. Los aceites de motor están clasificados en

una escala que corresponde a su viscosidad .Como la viscosidad normalmente aumenta cuando disminuye la temperatura tenemos que reemplazar el aceite para motor “pero de verano” (alta viscosidad) con uno de viscosidad mas baja para el tiempo frió.

En base al modelo cinético molecular, la viscosidad de los gases se incrementa al aumentar la temperatura .la viscosidad de los líquidos disminuye al aumentar al temperatura .

Las viscosidades de los líquidos se miden comúnmente con el viscosímetro de Ostwald , o para líquidos mas viscosos con el viscosímetro de esfera .La unidad de viscosidad es el poise (1g.cm-1.s –1), es el mas favorable para determinar la viscosidad de un liquido por comparación con otro liquido cuya viscosidad ya es conocida y en condiciones experimentales idénticas.

2.1 VISCOSIDAD DE LOS LIQUIDOS La viscosidad de un liquido puede ser determinado su velocidad de flujo a través de un bulbo capilar.

Para el volumen (v) de un liquido que fluye a través de un tubo capilar de radio r, longitud L, en un tiempo t, bajo una diferencia de presión P; su viscosidad N es expresada mediante la ecuación de Poiseuille:

Donde es la viscosidad del fluido. Esto es:

Si el líquido fluye únicamente por acción de la gravedad en un tubo situado verticalmente, la presión ∆p es la que ejerce la columna de líquido, esto es, ∆p=ρgh, siendo ρ la densidad del líquido y h la altura de la columna. Por tanto:

y como también h es una constante para un tubo determinado podemos escribir:

El valor de K´ depende por tanto de la geometría de cada viscosímetro en concreto y suele darlo el constructor, aunque puede determinarse utilizando un líquido de viscosidad conocida. Normalmente se determinan las viscosidades relativas referidas al agua. Para el agua se tendrá:

Para otro líquido cualquiera:

La viscosidad dinámica será:

Así pues, podemos conocer la viscosidad dinámica de un líquido midiendo su densidad y la razón entre los tiempos que tarda en fluir el mismo volumen de líquido y de agua. La viscosidad del agua debe buscarse en las tablas en que aparece su variación con la temperatura. A continuación se dan los valores de la viscosidad del agua para varias temperaturas. Vamos a considerar 20°C como temperatura ambiente.

El viscosímetro de Ostwald permite un cálculo rápido (aunque no de máxima precisión) de la viscosidad relativa de un líquido midiendo los tiempos que un mismo volumen de dos líquidos tarda en pasar entre las marca M1 y M2 (ver figura)

Viscosímetro de Ostwald

El viscosímetro de Ostwald está formado por un capilar unido por su parte inferior a una ampolla L y por su parte superior a otra ampolla S. Se llena la ampolla inferior L de agua introduciéndola por A. Se aspira por la rama B hasta que el nivel del agua sobrepase la ampolla superior procurando que no queden burbujas de aire.

Se deja caer el agua y se cuenta el tiempo que tarda en pasar entre los niveles M1 y M2. Se repite esta operación varias veces y se calcula el valor medio de los tiempos, t.

A continuación se procede de manera análoga con el líquido cuya viscosidad se desea conocer, obteniéndose el valor medio t´. Una vez obtenidos los tiempos se calcula el valor de la viscosidad dinámica.

Cuando se comience a trabajar tanto con el líquido como con el agua el viscosímetro debe estar limpio y seco.

3 MATERIALES

Viscosímetro de Oswald 1 refractómetro 1 cronómetro 1 termómetro 4 baguetas 1 espátula 4 probetas de 100 ml 4 picnometros 8 beacker’s de 250 ml 1 pinza para bureta

1 soporte universal 1 balanza analítica Azúcar Agua destilada

4 PROCEDIMIENTO

1. Preparar soluciones de azúcar al 5%, 10 %, 15% y 20%, medir la concentración de cada solución con el refractómetro. Anote los valores en °Brix.

2. Medir la densidad de las soluciones.3. Determinar la viscosidad (Oswald)

Medir 10 ml y depositar en el tubo C Succionar por el jebe la muestra problema observando que el líquido este por arriba del

menisco “a”. Dejar que fluya el líquido a través del capilar, contabilizando el tiempo que transcurre, desde

que el agua pasa por el menisco “a” al menisco “b”. Anotar ese periodo (t). Repetir el paso 6 veces, anulando los primeros datos hasta que no sean semejantes a los

datos tomados.

5 RESULTADOS

Tabla N° 1: Toma de datos del periodo de tiempo para las soluciones azucaradas y el agua pura con el viscosímetro.

Diámetro del viscosímetro:

Periodos de tiempo Promedio de tiempo Densidad2.22 2.05 1.99 2.19 1.97 2.04 2.05 2.00 2.06 1.022.32 2.46 2.2 2.32 2.27 2.2 2.22 2.12 2.26 1.0422.22 2.23 2.32 2.39 2.39 2.37 2.37 2.36 2.33 1.063

6 CÁLCULOS

Determine la viscosidad de todas las soluciones azucaradas y el agua pura según la ecuación (1):

N=Nw ρmuestra tmuestraρagua pura t agua pura

ρH 2O puro=1g /mlN H 2O puro

=0.9548cPtH 2O puro=1.70 s

Concentración: 5%

N5%=0.9548cP×1.024

gml×2.06 s

1gml×1.70 s

N5%=1.1847cP

Concentración: 10%

N10%=0.9548cP×1.042

gml×2.26 s

1 gml×1.70 s

N10%=1.3226 cP

Concentración: 15 %

N15%=0.9548cP×1.063

gml×2.33 s

1 gml×1.70 s

N15%=1.3911 cP

Concentración: 20%}

N20%=0.9548cP×1.084

gml×2.61 s

1 gml×1.70 s

N20%=1.5890 cP

Tabla N°2: Las viscosidades determinadas por el método de de Oswald (agua pura y soluciones azucaradas)

CONCENTRACION (%) 5 10 15 20Viscosidad (Centipoises) 1.1847 1.3226 1.3911 1.5890

Densidad (g/ml) 1.02 1.042 1.063 1.084

Realice el análisis de regresión de viscosidad en función de concentración (%) y un análisis de regresión de viscosidad en función y densidad.