Viscosidad y densidad de jugo

Viscosidad y densidad de jugo de uvaAdrian Cadena Espina

Introduccin Los jugos concentrados de uva son usados extensivamente en la industria. Su empleo es en jugos, jaleas, mermeladas, bebidas, etc. Las propiedades fsicas en jugos la densidad, viscosidad, el ndice de refraccin, la elevacin de punto de ebullicin y el calor especifico son afectados por su contenido solido y su temperatura.La viscosidad y la densidad y su variacin con la concentracin y la temperatura son muy importantes para la industria de alimentos y para derivados de frutas.Objetivos

1. Determinar la variacin de la densidad y la viscosidad de jugo de uva, con la concentracin de slidos solubles y con la temperatura.

2. Determinar la Energa de Activacin para cada concentracin estudiada.

3. Sacar ecuaciones predictivas para las propiedades estudiadas de jugo de uvas, como funciones de concentracin de slidos solubles y de la temperatura.Materiales y mtodos Obtencin de la muestraEl jugo se realiz con uvas seleccionadas.Las uvas se lavaron, seleccionaron y despalillaron manualmente y se colocaron en un equipo para extraer el jugo de las uvas, que consta de un compartimiento inferior que contiene agua calentada con un mechero.Por efecto del vapor caliente comienzan las uvas a eliminar su jugo que caen por gravedad a otro compartimiento inferior.Estos jugos se recogieron en botellas de 1 litro, hermticamente selladas y tratadas trmicamente.Las botellas se mantienen a temperatura de heladera (5 C) hasta los estudios.

Preparacin de las diferentes concentracionesde los jugos y determinacin de la densidad, viscosidad y de los ndices de refraccinLas muestras a diferentes concentraciones de slidos solubles de los jugos utilizados, se realizaron por dilucin del ms concentrado. Se determinaron los slidos solubles en el jugo obtenido y se realizaron diferentes diluciones para las concentraciones de ensayo.

La determinacin de la densidad se realiz por picnometra.La determinacin de la viscosidad se realiz con un viscosmetro capilar tipo Ostwald.Las determinaciones de densidad y viscosidad se realizaron a 4 temperaturas (K) y 4 concentraciones de 2.4, 5. 7, 5. 9 y 12.5 (BRIX)Viscosmetro capilar tipo Ostwald Determinar la viscosidad de un lquido midiendo el tiempo de flujo de un volumen dado V del lquido en un tubo capilar bajo la influencia de la gravedad. Para un fluido virtualmente incompresible, como un lquido, este flujo est gobernado por la ley de Poiseuille de la forma:

Donde: dV/dT es la velocidad de flujo del liquido a lo largo de un tubo cilndrico de radio r y de longitud L. (p1-p2) es la diferencia de presiones entre los 2 extremos del tubo.Dado que (p1-p2) es proporcional a la densidad del liquido en estudio, se puede demostrar que para un volumen total dado de un liquido:

Donde: T es el tiempo en el que el menisco cae de la marca superior del viscosmetro a la inferior (de A a B) y K es una constante (por ejemplo agua)

1.Llenar el viscosmetro limpio y seco con 10 ml de liquido problema, a travs del tubo de mayor dimetro.2. Introducir el viscosmetro en el bao termosttico y esperar unos 5 minutos para que el liquido problema alcance la temperatura de medida.3. Succionar liquido por encima de la marca superior del viscosmetro (tubo de menor dimetro) y medir a continuacion el tiempo de paso del mismo entre las marcas A yB.4. Hacer para cada liquido un mnimo de 3 medidas independientes.5. Cuando se termina la serie de medidas es necesario limpiar el viscosmetro con agua y alcohol y secar suave.

6Picnmetro La densidad de un cuerpo es la masa del cuerpo por unidad de volumen:

La unidad de densidad es el kg/m3La densidad relativa es el coeficiente entre la densidad del cuerpo y la del otro que se toma como referencia. Para los solidos y los liquidos es usual tomar como referencia la densidad del agua a 4c.Considerando esta definicin de densidad relativa:

7Anlisis de datosLos valores experimentales de densidad y viscosidad, en funcin de las temperaturas y las concentraciones se evaluaron mediante ANOVA para determinar si existan diferencias significativas en el rango estudiado.Statgraphics Plus (1989).Regresin lineal.Ecuacin de Arrhenius.

Ecuacin de Arrhenius.La ecuacin 2 puede ser expresada en la forma logartmica como:

La influencia de la concentracin sobre Ea, se correlaciona mediante los modelos representados por las ecuaciones:

Donde es la viscosidad (mPa.s) es un factor pre- exponencial Eaes la energa de activacin (kJoul/mol), R es la constante de los gases, T es la temperatura absoluta (K).Ecuacin de una recta si se representa ln vs 1/T con pendiente -Ea/R, a partir de la pendiente se puede obtener la energa de activacin para cada concentracinDonde C es la concentracin (Brix), y a, b y d son constantes de los modelos, con su error standarOtra de las ecuaciones dadas por Giner, 1996,(23)es la siguiente:

La bondad del ajuste de los diferentes modelos fue evaluada mediante los siguientes parmetros de error RMSE, MBE y error porcentual.

Resultados Densidad como una funcin de la concentracin y la temperatura

Resultados Viscosidad como una funcin de la concentracin y la temperatura

Conclusin Se concluye que la densidad depende de la concentracin, y la viscosidad es funcin de la concentracin y de la temperatura.Ambas propiedades fsicas disminuyeron con un aumento de temperatura, dentro del rango de estudio y la viscosidad aumenta con un grado Brix. La obtencin de una Ecuacin de regresin lineal se expresa para la variacin de la densidad con la temperatura.La energa de activacin vari de 6,92 a 7,99 kJ/mol para una variacin de 2 a 12.5 Brix. Se ajust a modelos matemticos la variacin de la viscosidad en funcin de temperatura y concentracin y se presentan tres ecuaciones de ajuste.