INTRODUCCIN:En la industria alimentaria conocer la densidad de los alimentos es de suma importancia. La determinacin de la densidad de los lquidos no resulta tediosa, pero si hablamos de solidos como los cereales, legumbres o polvos esto cambia ya que estos no solo cuentan con una densidad global sino tambin con una individual. Los granos no son lisos cuentan con unos poros, lo que da como consecuencia resultados errados al momento de determinar la densidad ya que en ellos se encuentra aire y al momento de calcular el volumen estamos sumando el del aire contenido en los poros y el de la materia en si. Es por esto que se puede determinar una densidad aparente, que es la que se halla tomando en cuenta el volumen de los poros y otra densidad que es la real en la que se resta ese volumen.En esta prctica se calculo la densidad real del arroz por el mtodo de Day modificado por Urea (1990), el cual consiste en extraer el aire de la muestra y producir un vaco parcial. Este mtodo se basa en determinar el volumen de poros del material al introducir un fenmeno de compensacin de presiones entre dos recipientes aislados del medio ambiente. La presin ser ejercida por un gas, en este caso aire, cuyo nmero de moles es constante en el sistema y es la suma de los que quedan en el recipiente, en el que previamente se hace vaco, y de los que se encuentran en el envase que contiene las partculas de la muestra. Despus del fenmeno de transferencia msica desde el recipiente con mayor presin hacia el que se le hizo vaco, el nmero de moles que queda distribuido en el sistema, estableciendo as la presin final de equilibrio.El objetivo de la presente prctica fue la determinacin de la densidad real del grano de arroz utilizando el mtodo de Day modificado por Urea (1990) y la determinacin del margen de error presente.

MATERIALES Y MTODOS:

MATERIALES:600g granos de Cacao de Piura.

Equipo para medir densidad real (originario de Day modificado por Urea (1990)).

Probeta 100 ml.

Balanza analtica.

Vasos precipitados.

Calculadora.

Cronmetro.

Mortero y piln

MTODOS:En la experiencia de laboratorio, se realiz la determinacin de la densidad aparente y real del grano de Cacao de Piura.Conocer la humedad del materialSe realiz dos veces por grupos diferentes la misma metodologa que consista en lo siguiente: Pelar 2-3 granos de Cacao de Piura Moler los granos en el mortero Determinar la humeadMetodologa de la determinacin de la densidad aparente: Se realiz por triplicado, es decir se llev a cabo la misma metodologa tres veces por grupos diferentes con el objetivo de comparar densidades aparentes entre los grupos y obtener una densidad aparente promedio; la metodologa que seguida se detalla a continuacin. Pesar 50 g de los granos de Cacao de Piura y anotar el peso exacto; pudiendo variar el peso a 60 g u otro. Verter la masa conocida en una probeta de 100 ml, y leer el volumen que ocupa la masa en granos. Determinar la densidad aparente, en relacin a lo siguiente:

Daparente= Masa Volumen

DondeDaparente: Densidad aparente.

Metodologa de la determinacin de la densidad real: Con respecto a esta metodologa se emple el equipo de Day modificado por Urea que est adjuntado en los anexos. Se sigui el siguiente procedimiento experimental con diferentes masas y se realizaron 2 corridas o repeticiones y se recibieron los datos de una prueba. Pesar en vasos precipitados y con ayuda de la balanza analtica 6 muestras de 60g, 40g, 40g, 40g, 40g y 40g cada una. Verificar que las vlvulas estn abiertas. Enchufar la bomba y el equipo de Day modificado por Urea. Colocar 60g de muestra en el Frasco 2. Cerrar el Frasco 2 y ambas vlvulas. Prender la bomba de vaco. Abrir la vlvula 1 por 10 segundos (la bomba succiona aire del Frasco 1). Cerrar la vlvula 1. Apagar la bomba de vaco. Leer la presin de vaco del Frasco 1, leer P1 (mmHg) Abrir la vlvula 2 por 10 segundos (empieza la transferencia de aire del Frasco 2 al 1) Leer la presin de equilibrio P2 Abrir la vlvula 1 Agregar 40g ms de muestra en el Frasco 2, cerrar el frasco y seguir los pasos desde el nmero 5, hasta que se haya acabado con las muestras.

RESULTADOS Y DISCUSIN:

Resultados:

Cuadro 1: Registro de datos (muestra1)Masa (Kg)P1 (mm.Hg)Peq (mm.Hg)P (mm.Hg)P/PeqPorosidad (P/Peq)*fc

0.069.244.614.631.0041.177

0.19.254.754.500.9471.109

0.149.404.744.660.9831.152

0.189.485.144.340.8440.989

0.229.635.334.300.8070.946

0.269.655.554.100.7390.866

0.39.775.783.990.6900.809

Figura 1: Grfica de la determinacin de la densidad real del Cacao de Piura en la muestra 1

Cuadro 2: Registro de datos (muestra2)Masa (Kg)P1 (mm.Hg)Peq (mm.Hg)P (mm.Hg)P/PeqPorosidad (P/Peq)*fc

0.069.514.624.891.0581.240

0.19.204.64.611.172

0.149.324.874.450.9141.0712

0.189.224.874.350.8931.047

0.229.335.164.170.8080.947

0.269.555.504.050.7360.863

0.39.305.513.790.6880.806

Figura2: Grfica de la determinacin de la densidad real del Cacao de Piura en la muestra 2

Cuadro3: Registro de datos (muestra3)Masa (Kg)P1 (mm.Hg)Peq (mm.Hg)P (mm.Hg)P/PeqPorosidad (P/Peq)*fc

0.064 kg8.754.474.280.9571.122

0.1011 kg8.734.763.970.8340.977

0.1417 kg8.944.794.150.8661.015

0.1821 kg8.914.834.080.8450.990

0.2229 kg8.854.973.880.7810.915

0.263 kg8.965.163.800.7360.863

0.30338.915.293.620.6840.802

Figura3: Grfica de la determinacin de la densidad real del Cacao de Piura (Datos dados en clase)

Cuadro 4: Anlisis de regresin de la curva obtenida para el grano de Cacao de PiuraResultadosValores obtenidosUnidades

Intercepto(a)1.2951.3491.163

Pendiente(b)1.6031.8251.144Kg-1

Coeficiente R20.9330.9900.884

Masa real0.8071.3621.316Kg

Densidad real928.7611567.491514.56Kg/m3

Densidad real promedio

1336.937Kg/m3

Densidad aparente448477486Kg/m3

Densidad aparente promedio470.33Kg/m3

Diferencia entre densidad real y densidad aparente

866.607Kg/m3

Porosidad del materialE = 1 (Paparente/ Preal)

0.648

Cuadro 5: Comparacin de resultados experimentales con tericos del Cacao de PiuraDensidad Aparente del Cacao de Piura

Mesa 1Mesa 2Mesa 3Densidad Promedio

448 kg/m3477 kg/m3486 kg/m3470.33 kg/m3

Valor ExperimentalValor tericoDiferencia entre valor experimental y terico

Densidad Real terica del Cacao de Piura (Hayes, 1992)1336.937 kg/m32330.768 kg/m3-993.831 kg/m3

Densidad Aparente terica del Cacao de Piura (Hayes, 1992)470.33 kg/m3480 kg/m3-9.67 kg/m3

Porosidad del Cacao de Piura (Hayes, 1992)0.6480.794-0.146

Discusiones:La densidad aparente es la relacin del peso de los granos frente al volumen total de la masa de granos, que influye los espacios que conforma la masa total; para Orrego (2003) es la densidad de una sustancia cuando se incluyen todos sus poros. En la prctica los diferentes grupos (Mesa1, Mesa2 y de datos dados en clase ) realizaron la determinacin de la densidad relativa con diferentes masas que oscilaban ente 40-50g; los resultados de las densidades aparentes son muy cercanas entre los tres resultados dando como promedio una densidad aparente igual a 470.33 kg/m3; la cual dista un poco de la terica que es 480 kg/m3 segn (Hayes, 1992).Comparando las densidades aparentes, se deduce que la obtenida en prctica es menor que la terica, esto debido quiz a una mala medicin del volumen que ocupaban los granos de arroz en la probeta, o a la mala disposicin espacial d los granos dentro de la probeta para evitar aquello, se debe dar algunos golpes a la probeta de plstico para reacomodar los granos tratando de que se tenga la menor cantidad de poros entre ellos.Segn Lewis y Orrego la densidad real se puede calcular con las densidades de sus componentes. En nuestra prctica la densidad real la calculamos con una mquina, conformada por 2 envases y una vlvula de vaco, variando la presin en los frascos. Esta mquina se usa para eliminar el aire del medio y as evitar que haya poros. En nuestro caso la densidad real que calculamos fue de 1336.937 kg/m3, pero segn Hayes es de 2330.768 kg/m3. Esto podra deberse a errores en el momento del pesado o por mala manipulacin del equipo. Tal vez no estaba bien calibrado, es por eso que al inicio de nuestra prctica debemos calibrar la mquina con un alimento que tenga densidad conocida.Otra causa de error es el volumen de los envases de la mquina, ya que estos no son iguales, las diferencias pueden ser mnimas pero influye en el resultado final. Para eliminar este error usamos el factor de correccin el cual se calcula experimentalmente. El cul sera el volumen del recipiente 1 entre el volumen del recipiente 2.

CONCLUSIONES:

La densidad aparente siempre ser menor a la densidad real, por diversos factores, como lo son la humedad, impurezas, grado de compactacin, etc.

Al ser la densidad real la relacin entre la masa del grano y el volumen real ocupado por los granos que incluye los espacios que conforma la masa total, la porosidad es esencial para hallar la densidad real en granos.

Conocer la densidad real es importante para los analistas de transferencia de masa y calor de granos.

Actualmente la densidad aparente o volumtrica es ms importante que la real en prcticas de secado y almacenaje.

RECOMENDACIONES:

Se recomienda tomar el volumen apenas cae la muestra al recipiente, sin moverlo para que se note la diferencia entre la densidad real y la aparente.

Tambin sera recomendable controlar el peso exacto de la muestra o calibrar adecuadamente la balanza y los equipos a usar, eso puede ser causa de error.

BIBLIOGRAFIA:HAYES, G. D. 1992. Manual de datos para ingeniera de los alimentos. Editorial ACRIBIA, S. A. ZARAGOZA. Espaa.LEWIS, M. J. Propiedades fsicas de los alimentos y de los sistemas de procesado. Editorial ACRIBIA, S. A. ZARAGOZA. Espaa.MOHSENIN. 1970. Propiedades Fsicas de los Materiales de Plantas y Animales. Gordon and Breach, SciencePublishers, Inc. Estados Unidos.ORREGO ALZATE, Carlos Eduardo. 2003. Procesamiento de alimentos. Centro de Publicaciones Universidad Nacional de Colombia. Primera Edicin.

ANEXOS:Para la medicin del volumen.

Ilustracin 1: Probeta y Vaso de PrecipitadoDebemos tener en cuenta el margen de error de la balanza puesto que es muy importante tener el peso exacto de nuestra muestra, ya que si no es as podramos tener ciertos errores.

Ilustracin 2: Equipo para la determinacin de densidad realSegn Orrego, las densidades cambian de acuerdo a la temperatura. En el siguiente cuadro tenemos las ecuaciones de las densidades de algunos componentes de los alimentos.

T en C: En el rango entre -40 a 150C

CUESTIONARIO

Por qu se utiliza agua para determinar el factor de correccin del recipiente 2? Qu otro fluido podra utilizar?

Para que se cumpla lo establecido por el mtodo de Day que modifico Urea es que los volmenes de los recipientes sean iguales, dado que no siempre se da esto, por el error de la construccin del equipo y del material, es que se hace necesario introducir un factor de correccin el cual se determina experimentalmente, mediante una curva de calibrado con agua, se usa agua porque como es un fluido incomprensible y dado a su composicin, ya que al realizar el experimento con agua y llenar el recipiente 2 con esta no dejara espacio para molculas de aire dando lugar a que la porosidad sea cero.

A que se llama presin de vaco?

Si la presin es menor que la atmosfrica, se la llama vaco y su valor manomtrico es el valor de la presin en que est por debajo de la presin atmosfrica. Un "alto vaco" es en realidad una bajsima presin absoluta. El vaco absoluto correspondera a cero.

Todos los valores de presin absoluta son positivos en los fluidos, pues un valor negativo indicara un estado de tensin, lo que se considera normalmente imposible en los fluidos. Las presiones manomtricas son positivas si estn por arriba de la presin atmosfrica y negativas en caso contrario.

Se aplica el trmino de vaco cuando la presin manomtrica es negativa. En este caso la presin de vaco siempre es inferior a la atmosfrica

Cmo afectar la humedad del grano en la densidad real y aparente?

La humedad es un factor de cuidado ya que forma parte de la composicin del grano, por lo que el contenido de humedad puede afectar las caractersticas fsicas del grano, por ejemplo, expandirse o contraerse al adquirir o perder humedad, y por tanto incide en la densidad aparente y el espacio intersticial de los granos.En el CUADRO 6, se puede observar cmo es que la humedad hace que la densidad aparente flucte tanto en relacin a la densidad real de algunos cereales.

CUADRO6: Humedad en base seca, densidad aparente y densidad real de diversos granos de cerealesCEREALHUMEDAD en B.S. (%)DENSIDAD APARENTE (kg/m3)DENSIDAD REAL (kg/m3)

Cebada7.5 8.2565 6501.374 1.415

Avena8.5 8.8358 5111.350 1.378

Arroz8.6 9.2561 5911.358 1.386

Trigo6.2 8.5790 - 8191.409 1.430

Fuente: Adaptado segn datos de Mohsenin (1970) Realice una lista de 10 alimentos comparando la densidad aparente con la densidad real( cite las fuentes bibliogrficas). AlimentoDensidad(kg/m3)Densidad Aparente (kg/m3)

Cebada1374 1415565 650

Avena1350 1378358 511

Arroz1358 1386561 591

Trigo1409 1430790 819

Guisante1085708

Bacalao10281055

Torta de soya10281028

Carne de res10101010

Fresa1048880

Manzana1056840

Lewis, M. J. Propiedades fsicas de los alimentos y de los sistemas de procesado. Orrego, Carlos Eduardo. Procesamiento de alimentos. 2003.