Laboratorio de Química General y Orgánica

DETERMINACIÓN DE LA ACIDEZ DE LA LECHE OBJETIVOS � Comprender y aplicar los cálculos matemáticos asociados a la neutralización de un ácido débil

(ácido láctico) con una base fuerte. (NaOH) � Realizar un control de calidad del ácido láctico en una muestra de leche. Determinando y

comparando el valor experimental con el dado por el fabricante con relación al contenido de ácido láctico

� Determinar el % de acidez presente en una muestra de leche. FUNDAMENTO TEÓRICO ¿Cuáles son los constituyentes de la leche? ¿Por qué se corta y avinagra? La leche, es un líquido blanco muy nutritivo que por acuerdo internacional, se define como el producto de la ordeña regular y completa de vaca sana, bien alimentada y no fatigada y desprovisto de calostro este último corresponde a la primera leche que produce la hembra que ha tenido un hijo Se compone de 87% de agua, siendo lo restante grasa, proteínas (caseína y lactoalbúmina), azúcar de leche (sacarosa), sales minerales como fosfatos, sulfatos, y cloruros. Es de reacción ligeramente alcalina y al mismo tiempo ácida, por la presencia de fosfatos y de anhídrido carbónico Características de sus componentes Grasa: forma en la leche pequeñisimos glóbulos, visibles sólo al microscopio, más ligeros que el liquido y por eso asciende por el reposo, originando la crema o nata El aspecto blanco opaco tan característico de la leche se debe a la suspensión de la grasa en forma de estos glóbulos finísimos Normalmente, la grasa (o lípido) constituye desde el 3,5 hasta el 6,0% de la leche, variando entre razas de vacas y el tipo de alimentación. Una ración demasiado rica en concentrados que no estimulan la rumia en la vaca, presenta una baja en el porcentaje de grasa de un 2,0 a 2,5%. Caseina es la proteína más importante de leche se encuentra formando una mezcla heterogénea Tiene la propiedad de coagularse en presencia de cuajo de ternero y de los ácidos, originando la masa principal del queso La concentración de proteína en la leche varía de 3.0 a 4.0% (30-40 gramos por litro). El porcentaje varía con la raza de la vaca y en relación con la cantidad de grasa en la leche. Existe una estrecha relación entre la cantidad de grasa y la cantidad de proteína en la leche cuanto mayor es la cantidad de grasa, mayor es la cantidad de proteína.

Albúmina se halla en disolución en la leche y se considera como una forma especial de la caseína. Suele quedarse casi toda en el suero, que queda después de la fabricación del queso, y tiene la propiedad de coagularse por el calor (70 a 80 º C) formando el requesón.

Lactosa corresponde a la azúcar de la leche (C12H22O11x H2O), se encuentra en disolución y fermenta con facilidad, dando origen principalmente al ácido láctico el cual provoca la coagulación de la leche Si se deja la leche en contacto con el aire y la temperatura adecuada, se “corta” , lo que se debe al desarrollo de bacterias lácticas , como el bacilus acide lactici y streptococus lactici, que transforman la lactosa en 2 carbohidratos la glucosa y galactosa y luego en ácido láctico A pesar de que es un azúcar, la lactosa no se percibe por el sabor dulce. La concentración de lactosa en la leche es relativamente constante y promedia alrededor de 5% (4.8%-5.2%). A diferencia de la concentración de grasa en la leche, la concentración de lactosa es similar en todas las razas lecheras y no puede alterarse fácilmente con prácticas de alimentación. Sales minerales y Vitaminas la parte más importante de las sales minerales lo constituyen, fosfatos, sulfatos, cloruros. La leche es una fuente excelente para la mayoría de los minerales requeridos para el crecimiento del lactante. La digestibilidad del calcio y fósforo es generalmente alta, en parte debido a que se encuentran en asociación con la caseína de la leche. Como resultado, la leche es la mejor fuente de calcio para el crecimiento del esqueleto del lactante y el mantenimiento de la integridad de los huesos en el adulto. Otro mineral de interés en la leche es el hierro. Las bajas concentraciones de hierro en la leche no alcanzan a satisfacer las necesidades del lactante, pero este bajo nivel pasa a tener un aspecto positivo debido a que limita el crecimiento bacteriano en la leche. El hierro es esencial para el crecimiento de muchas bacterias. .A continuación se presenta 2 tablas .La tabla 1 con los promedios de la composición de la leche de vaca y búfalo y la Tabla 2 Concentraciones minerales y vitamínicas en la leche (mg/100ml)

Nutrientes Vaca

Bufalo

Humano

Agua g 88,0 84,0 87,5 Energía,Kcal 61,0 97,0 70,0 Proteína g 3,2 3,7 1,0 Grasa ,g 3,4 6,9 4,4 Lactosa,g 4,7 5,2 6,9 Minerales,g 0,72 0,79 0,20

La tabla 1 Promedios de la composición de la leche de vaca y búfalo

Tabla 2: Concentraciones minerales y vitamínicas en la leche (mg/100ml)

Minerales mg/100mL

Vitaminas ug/100mL

Potasio 138 Vit A 30,0 Calcio 125 Vit D 0,06 Cloro 103 Vit E 88,0 Fosforo 96 Vit K= 17,0 Sodio 58 Vit B1 =37,0

Azufre 30 Vit B2 =180 Magnesio 12 VitB6 46,0

Minerales trazas

*2<0,1

Vit B12=0,42 VitC = 1,7

Notas 1 µg = 0,001 gramo 2 Incluye cobalto, cobre, hierro, manganeso, molibdeno, zinc, selenio, iodo y otros. El estado de conservación La composición de la leche varía considerablemente con la raza de la vaca, el estado de lactancia, el alimento, época del año y muchos otros factores. Aún así, algunas de las relaciones entre los componentes son muy estables y pueden ser utilizados para indicar si ha ocurrido algún adulteración en la composición de la leche. Por ejemplo, la leche con una composición normal posee una gravedad específica que normalmente varía de 1,023 a 1,040 (a 20 ºC) y un punto de congelamiento que varía de -0,518 a -0,543 ºC. Cualquier alteración, por agregado de agua por ejemplo, puede ser fácilmente identificada debido a que estas características de la leche no se encontrarán más en el rango normal. La leche es un producto altamente perecedero que debe ser enfriado a 4ºC lo más rápidamente posible luego de su colección. Las temperaturas extremas, la acidez (pH) o la contaminación por microorganismos pueden deteriorar su calidad rápidamente. El estado de conservación de la leche se determina por medio de su acidez. La leche tiene un pH normalmente entre un rango de 6,3 a 6,5, y la de consumo entre 6,4 y 6,7. Esta determinación tiene especial interés para el reconocimiento de la leche de animales enfermos, observándose en la mastitis infecciosa, (inflamación de las glándulas mamarias que pueden ser causadas por microbios) por ejemplo un cambio de pH entre 7,3 ya 7,5. Mientras que una leche ácida presenta un pH de 6.0 la leche humana presenta un pH ligeramente superior al de la vaca (pH= 6,8 – 6,9) En este laboratorio se determinará el % en masa/masa (% m/m) de ácido láctico presente en una muestra de leche. El método que se empleará en la determinación será una titulación o valoración. Para determinar la cantidad de ácido láctico en la leche, se emplea una disolución standard (o patrón) de NaOH. La disolución standard o patrón es de concentración conocida, y es colocada en una bureta para medir el volumen de NaOH standard necesario que reacciona completamente con el ácido láctico proveniente de la leche

� TÉCNICA DE TITULACION O VALORACION. Es una técnica mediante la cual con la sola medición del volumen de una solución de concentración exactamente conocida (solución standard o patrón), se llega a determinar la concentración de otra sustancia de concentración desconocida, pero que reacciona cuantitativamente con la anterior. ¿Cómo se puede comprobar experimentalmente cuando la reacción química ha llegado a su término ? Un método para determinar cuando la reacción química ha llegado a su término, es mediante el uso de indicadores, los cuales son sustancias que sufren un cambio físico, generalmente de color, en las cercanías del punto en el cual la reacción ha finalizado.a este punto se le llama punto final El indicador utilizado en esta práctica es la Fenoltaleína que en medio ácido es incolora y en medio básica es una rosado pálido ¡ Para no olvidar ¡ Una completa neutralización involucra la reacción de la especie H3O

+ total con un número igual de moles de OH- H3O

+ + OH- 2 H2O

De acuerdo con lo anterior, 1 mol de un ácido láctico, reacciona con 1 mol de una base NaOH, esta condición queda expresada por la siguiente ecuación Orientaciones previas para realizar los cálculos Teniendo en consideración la ecuación de neutralización la cual es la siguiente C2H5OCOOH (ac) + NaOH (ac) C2H5OCOONa Ácido láctico lactato de sodio De la ecuación equilibrada se sabe que 1 mol de NaOH requiere 1 mol de ácido láctico para reaccionar completamente. Así en el punto de equivalencia la cantidad de moles de NaOH deben ser iguales a la cantidad de ácido en la muestra. Para calcular los moles de NaOH: n NaOH = VNaOH x CNaOH En el cual el V NaOH = volumen gastado en la bureta de NaOH

CNaOH = concentración molar exacta de NaOH (información de la etiqueta Como en el punto de equivalencia los moles (n) de NaOH son iguales a los moles de ácido láctico entonces:

Una reacción ácido-base termina cuando ocurre una completa neutralización. Cuando los moles de base reaccionan completamente con los moles de ácido a este punto se llama punto de equivalencia

n NaOH = n ácido láctico C2H5OCOOH Para determinar los gramos de ácido láctico se calculan a partir de la masa molar y los moles de este ácido. Los moles de ácido se determinaron anteriormente al determinar los moles de NaOH, ya que en el punto de equivalencia, cuando la reacción terminó los moles de ácido son iguales a los moles de base Por lo tanto los gramos de ácido láctico en la muestra de leche se determina de acuerdo con la siguiente ecuación: Gramos de ácido láctico = moles de ácido láctico x Masa Molar de ácido láctico De esta manera para determinar el % m /m de ácido láctico la expresión matemática que nos permite realizar dicho cálculo es Para no olvidar:los gramos de leche son la masa que corresponden a los 25 mL de leche Ver parte experimental Punto Equivalencia y Punto Final Recordemos que el instante en el cual la reacción química ha llegado a su término se llama Punto de equivalencia; es decir, "los moles de sustancias titulantes o valorantes son iguales a los moles de la sustancia que se está titulando o valorando. Es un punto teórico La evidencia física del punto de equivalencia se llama Punto final, instante en el cual el indicador cambia de color. Se debe registrar el volumen cuando esto ocurre. La diferencia entre el punto final y el punto de equivalencia se denomina error de valoración. USO DE LA BURETA � La bureta debe estar limpia y seca, posteriormente se mantiene en posición vertical con

ayuda de un soporte universal (o pie universal) con la llave cerrada (posición horizontal) y se vierte en ella unos 10 mL de la disolución que se va a emplear (NaOH patrón) .Se gira la bureta en posición horizontal de modo que moje toda la superficie interior de la bureta, luego se bota abriendo (posición vertical) la llave de la bureta. Este proceso se llama ambientar la bureta. Esto se realiza para eliminar los posibles residuos de agua que podría contener la bureta lo que traería como consecuencia un cambio en la concentración de NaOH patrón lo que alteraría los cálculos y resultados del contenido de ácido láctico

� Posteriormente se llena la bureta con la solución (NaOH patrón) sobrepasando el comienzo de

la marca de graduación; la marca cero. (se encuentra en la parte superior de la bureta) Sí se emplea un embudo de vástago corto para este paso se debe retirar de inmediato después de haber llenado la bureta.

� Se elimina un volumen de disolución ( NaOH patrón ) que se agregó a la bureta de modo que

la parte inferior del menisco coincida con el comienzo de la graduación es decir marca cero .La punta inferior de la bureta debe quedar totalmente llena de disolución. Se debe tener la

% m /m de ácido láctico = gramos de ácido láctico x 100 gramos de leche ( contenidos en los 25 mL de leche )

precaución que no se formen burbujas en la punta de la bureta. De ser así , se debe abrir la llave y dejar caer un volumen de disolución hasta eliminar las burbujas

� Cada vez que se agrega un volumen de disolución desde la bureta, se debe agitar el

recipiente con una mano, para permitir que las sustancias reaccionen y poder identificar con el menor error el punto final de la reacción. Con la otra mano se manipula la llave de la bureta

� Se continua la adición de la disolución que está en la bureta, hasta que el indicador

(Fenoltaleína) cambie de color. Se lavan las paredes del recipiente que recibe la disolución ( matraz erlenmeyer) con agua destilada desde la piseta .Impregnando las paredes interiores del recipiente con unas gotas de agua destilada que deben recibirse en este recipiente

� Se prosigue la titulación lentamente agregando la disolución de NaOH patrón contenida en la

bureta hasta que el indicador cambie a una coloración rosada que persista por más de 30 seg. Se efectúa la lectura del volumen gastado de NaOH en la bureta

� La titulación se repite con dos a tres muestras PARTE EXPERIMENTAL Para el desarrollo de este laboratorio lee sugiero reunir los siguientes materiales Materiales Reactivos bureta NaOH hidróxido de sodio 0,1 M Pinzas mariposas 1 litro de leche Soporte universal Agua destilada espátula Fenolftaleína al 1% p/p Embudo Vaso precipitado de 250 mL Propipeta para pipeta aforada de 25 mL Pipeta aforada de 25 mL 3 Matraces erlenmeyer de 100 mL Piseta con agua destilada Papel blanco Placa de agitación con agitador magnético Papel pH 1) Mida la masa a tres matraces distintos agregue 25 mL de leche en cada uno de ellos

(medidos en pipeta aforada) al cual le medirá su masa. Agite y agregue 2 gotas de fenolftaleína, vuelva agitar. Le sugerimos que marque los matraces

Para los pasos que a continuación se indican recordar revisar sección Uso de la bureta 2) Ambiente la bureta con la disolución de NaOH, estándar ( patrón) para ello debe agregar un

pequeño volumen de la disolución de NaOH, limpiar con dicho volumen toda la bureta y luego se elimina abriendo la llave de la bureta.Una vez ambientada, llene la bureta con NaOH, 0,10M estándar ( patrón) hasta nivelar en el O

3) Enseguida se realiza la valoración agregando gota a gota el NaOH (titulante) estándar o patrón 0,1 M desde la bureta, a uno de los matraces erlenmeyer. Se detiene la valoración en el momento que aparezca la primera coloración rosada que persista por más de 30 seg. Este corresponde al punto final de la valoración. Para visualizar mejor el punto final coloque un papel blanco debajo del erlenmeyer

4) Mida el pH a la disolución estándar de NaOH, la leche en los siguientes puntos antes del punto de final en el punto final después del punto final 5) Repita desde el paso 3 con los otros matraces La figura que a continuación se expone le servirá de guía para valorar

� Proceda a realizar sus cálculos necesarios para el %m/m de ácido láctico

NOTA Determine la masa molar del ácido láctico, para realizar los cálculos pertinentes

NaOH 0,1 M aproximada

25 mL de leche y fenoltaleina

INFORME LABORATORIO N#4

DETERMINACION DE LA ACIDEZ DE LA LECHE

Nombre Completo Integrantes Grupo Sección Día y Hora Nombre del Profesor Laboratorio Prof 1 Instrucciones El informe se entregará en hojas de matemática tamaño oficio, no se recibirán hojas arrancadas de cuaderno Ecuaciones químicas escriba la ecuación química de neutralización, así como los nombres de reactantes y productos (0.5 pto) Sistematización de Datos complete la siguiente tabla (1 pto) Masa Molar ácido láctico Concentración de NaOH estándar (lo que informa la etiqueta) Matraz Gramos de

leche en los 25 mL

V de solución de NaOH: estándar gastado

moles de NaOH

Moles de ac. láctico

g de ác.láctico experimentales

1 2 3 Prome

dio

CALCULOS Calcule los moles de NaOH y ácido láctico para cada matraz (1 pto)

Calcule los gramos experimentales de ácido láctico para cada matraz (1 pto)

Calcule promedio de los gramos experimentales (0.5 pto) Calcule % m/m de ácido láctico en la muestra. (1 pto) Aplicación 1) Explique a que atribuye el resultado obtenido del % m/m de ácido láctico (1.0 pto)

2) De acuerdo los valores de pH que Ud. midió experimentalmente la muestra de leche ¿Cuál es el estado de conservación de la muestra de leche? Fundamente (1.0 pto)