sábado, 26 de diciembre de 2009
Por que el uso del azúcar como conservante de alimentos.
Fundamentalmente, Debido al fenómeno de ósmosis (el paso del agua de mayor concentración de solutos a menor, para equilibrar las concentraciones) los microorganismos que necesitan agua no pueden sobrevivir en el almíbar de las confituras y productos similares.
La cocina científica..
Hay tantas maneras de preparar un té que hasta los propios británicos no están de acuerdo sobre cuál es la adecuada. Sin embargo prácticamente todo el mundo está de acuerdo en que, si se quiere tomar té con leche, se debe echar primero la leche y sobre ella el té. De la misma manera, hay acuerdo en que la leche debe ser fría y sin que previamente haya sido hervida.
Los taninos, uno de los principales componentes del té, son los responsable de su sabor amargo y astringente.
Al añadir leche al té, los taninos se unen a las proteínas de la leche y disminuye en gran manera su astringencia.
Si se echa la leche sobre el té caliente, las proteínas de aquella se desnaturalizaran en parte perdiendo entonces la capacidad de enmascarar a los taninos. Al echar el té caliente sobre la leche fría se consigue que la temperatura aumente lentamente, dándole tiempo a la leche a realizar su tarea. De la misma manera, en la leche hervida, las proteínas ya se encuentran desnaturalizadas.
[La cafeína(3% del extracto seco) confiere al té su poder estimulante. En menor medida la teobromina(0,1 %) y la teofilina(0,005%).
Las aguas de fuerte mineralización no son buenas para preparar un buen té ya que precipitan (hacen desaparecer) muchos de los compuestos aromáticos del té.
La cafeína y los aromas se extraen en tres o cuatro minutos. La extracción de los taninos es mucho más lenta
CARNE A LA MAILLARD Y MEZCLA DE BIOMOLÉCULAS
Material necesario
Placa de asar, microondas.
Termómetros, balanza, regla.
Vasos de precipitado, vidrios de reloj.
Mechero Labogás, boles y varillas
de amasar.
Carne de diversos tipos, azúcar, harina.
Aceite, verduras, huevos y leche.
Aplicación didáctica
Efecto de los métodos de cocinado
sobre la carne
Pequeños trozos de carne, pesados y medidos,
se tratan con diferentes técnicas: microondas,
cocción en agua y asado en placa. Se toma la
temperatura final y se vuelven a pesar y medir.
Estos datos y el aspecto, permiten discutir el tipo
de calentamiento, sus consecuencias sobre la
pérdida de agua, la desnaturalización de las proteínas
cárnicas y el pardeado por las reacciones
de Maillard, que forman muchas de las moléculas
sápidas características. En el asado sobre
placa se estudia el efecto de la sal; añadiéndola
al principio el medio es hipertónico, y se pierde
agua que arrastra gran cantidad de sustancias
liposolubles en emulsión. La carne queda más
seca y menos sabrosa.
Preparación de caldo con sal o sin sal
Permite comprobar intercambios osmóticos entre
el agua y los ingredientes.
Influencia de los diferentes
componentes de la masa en su fluidez
Se elabora masa con diferentes cantidades de
azúcar, aceite, agua y leche para encontrar una
combinación fluida. Decidida la composición, la
masa se prepara y se observaba su comportamiento
sobre la plancha.
Preparación de caramelo
Se calienta una mezcla de 250 g de sacarosa y
poca agua, observando la temperatura en la que
la sacarosa queda disuelta. Si se sigue calentando
cambian las propiedades de la disolución
según la temperatura con una serie de estados
de viscosidad creciente conocidos en confitería
y caracterizados por la proporción agua-azúcar
propia. Al enfriar la mezcla, el grado de cristalización
y la textura final dependen de dicha proporción
pero también, sorprendentemente, de la
agitación a la que se sometió la mezcla en el calentamiento.
Sobre 150 C, toda el agua se ha
evaporado, queda sacarosa fundida y comienza
su degradación térmica, con un complejo esquema
de reacciones de caramelización.
HUEVOS CON HUEVOS = HUEVOS AL CUADRADO
Material necesario
Mecheros Labogás, trípodes y rejillas.
Aceite y huevos.
Vasos de precipitado, termómetros
digitales, agitador magnético.
Aplicación didáctica
Se introducen huevos en agua a 100 C durante intervalos fijos. Se toma la temperatura de
clara y yema con termopares y se observan. Se estudia la transmisión de calor en el huevo, las
temperaturas de coagulación de clara y yema y la formación de Fe2S3 en el contacto entre ambas, por reacción entre el H2S formado por las ovoalbúminas de la clara y el Fe de la yema. El calor dilata el aire contenido en el huevo. Con temperatura inicial cercana a la normal, escapa por los poros de la cáscara. Si está excesivamente frío, se dilata más que la cáscara, que se agrieta. Con sal o vinagre, el agua de cocción se acidifica y las ovoalbúminas coagulan, lo que sellala grieta.
Emulsión de aceite en agua
La proporción de agua (clara del huevo) y aceite es el factor determinante
de la formación de una emulsión de aceite en agua (mayonesa) o de una emulsión
de agua en aceite (mayonesa cortada).
Con una cantidad de aceite excesiva la emulsión flocula. La emulsión se estabiliza debido a las propiedades tensoactivas de la lecitina de la yema que recubre las gotas de aceite.
ESPUMA DE CLARA DE HUEVO
ESPUMA DE CLARA DE HUEVO | |||||||||||||||||||||||||||||
En el mundo de las espumas alimentarias, la más extendida es, sin duda, la espuma de clara de huevo o clara montada a punto de nieve. Merengues, bizcochos, tartas, mousses o souffles son algunos de los platos que basan su peculiar textura y su ligereza en la asombrosa capacidad espumante de las claras de huevo. | | ||||||||||||||||||||||||||||
PROTEÍNAS DE LA CLARA | | ||||||||||||||||||||||||||||
En principio todas las proteínas constituyentes de la clara de huevo se encuentran en disolución coloidal en la matriz acuosa gracias a su estructura globular. Aunque son largas cadenas de aminoácidos con elevado peso molecular (macromoléculas) y muchos de los aminoácidos que las constituyen son apolares e hidrófobos, su peculiar conformación en ovillo hace que los tramos no hidrosolubles de la molécula queden hacia su interior, presentándose hacia la parte externa una superficie completamente compatible con la disolución acuosa.
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MECANISMO DE FORMACIÓN DE LA ESPUMA | | ||||||||||||||||||||||||||||
La formación de la espuma es un proceso termodinámicamente adverso que requiere aporte energético en forma de energía mecánica suministrada por el batido. El batido de la clara no solamente introduce aire en ella, sino que además produce un flujo en su matriz acuosa que arrastra a las macromoléculas proteínicas. Si este flujo es suficientemente fuerte, puede desenvolver algunos de los ovillos menos estables, obligándolos a perder su estructura original y a presentar al exterior las zonas hidrófobas. Dada la cercanía de las burbujas de aire, las proteínas así desnaturalizadas se adsorben sobre la interfaz agua-aire orientando sus zonas apolares hacia el interior de la burbuja y sus zonas polares hacia la matriz acuosa; esto reduce drásticamente la tensión superficial de la burbuja actuando como un eficaz surfactante. | |||||||||||||||||||||||||||||
FASES DE LA FORMACIÓN DE LA ESPUMA | | ||||||||||||||||||||||||||||
En los primeros momentos del batido se forma una espuma basta, de grandes burbujas y poco estable, surfactada principalmente por las ovomucinas, que son las proteínas de la clara que más fácilmente pierden su estructura globular. Si el batido prosigue se incorporan a la capa surfactante ovoglobulinas y ovotransferrinas. Aunque las burbujas se hacen cada vez menores y lógicamente aumenta la extensión total de interfaz, el contenido de la clara en ovoglobulinas y ovotransferrinas es suficiente como para que la concentración de surfactantes alcance valores elevados en todo el volumen de espuma, permitiendo que espume de manera muy estable toda la clara (recuérdese que en otros alimentos, solamente una parte del líquido original queda espumado); de hecho, es posible añadir algo de agua a la clara y aún se conserva concentración proteínica suficiente como para montarla a punto de nieve. Además, al perder las proteínas su estructura original en ovillo, muchos de los enlaces débiles que la mantenían han quedado libres y tienden a rehacerse; al encontrarse una multitud de moléculas proteínicas entremezcladas en la capa surfactante, muchos de estos enlaces se rehacen como intermoleculares, asociando las diversas moléculas en una red proteínica continua que estabiliza aún más la espuma. En este punto del proceso se hace importante el papel de la conalbúmina, que no interviene como surfactante, pero al oxidarse con el oxígeno que se difunde desde las burbujas se asocia con las proteínas surfactantes conectando burbujas vecinas y fortaleciendo la red. Si a la aparición de esta estructura de conexión se une la elevada viscosidad que conserva la matriz retardando el drenaje, se puede entender la capacidad de la clara de huevo de formar, aún en crudo, una espuma tan abundante y persistente. Esta viscosidad se debe al elevado porcentaje de proteínas (principalmente ovoalbúminas) que, por ser más estables, aún conservan su estructura soluble. Sin embargo, el proceso de formación de enlaces entre moléculas proteínicas vecinas puede ir demasiado lejos: si se continúa el batido durante demasiado tiempo o con una potencia excesiva, la apertura de enlaces prosigue; las proteínas vecinas comienzan a asociarse tan estrechamente que expulsan el agua que embebe la red y la espuma queda seca y poco flexible, haciendo muy difícil su mezcla con otros componentes de la receta que se pretendía preparar. Más aún, si se prosigue el batido, aparecen gránulos proteínicos rígidos que supuran líquido y la graciosa uniformidad de una clara bien montada se pierde. A mano es prácticamente imposible llegar a este estado de sobrebatido, pero levantando la espuma con batidora es relativamente fácil alcanzarlo. Como se verá más adelante, hay estrategias que permiten bloquear la excesiva formación de enlaces intermoleculares, especialmente los puentes disulfuro, que son los más fuertes.
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Eqilibrio de solubilidad-precipitación
SOLUBILIDAD Y CONSTANTE DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD.
La solubilidad es una medida de la capacidad de una determinada sustancia para disolverse en otra. Se expresa en moles o gramos de soluto por litro.
Los equilibrios de solubilidad precipitación son equilibrios heterogeneos que se establecen en sales poco disueltas entre el soluto no disuelto y sus iones en disolución acuosa. En estos equilibrios se define una nueva constante de equilibrio llamada "producto de solubilidad, Ksp. Ejemplo:
AI(OH)3(s) = Al3+ (aq) + 3 OH- Ksp= Al3+?. OH-?
EFECTO DEL IÓN COMUN.
El efecto del ión común establece que para disminuir la solubilidad de una sal se agrega uno de los iones. Al aumentar la concentración de uno de los iones que forman el precipitado, la concentración del otro debe disminuir, para que Kps permanezca constante, a una temperatura determinada. Este efecto es el que permite reducir la solubilidad de muchos precipitados, o para precipitar cuantitativamente un ion, usando exceso de agente precipitante.
LAS LIMITACIONES DEL CONCEPTO DE Ksp
Las limitaciones del concepto de Ksp son:
· El efecto salino que hace referencia a la presencia de iones no comunes a los implicados en el equilibrio de solubilidad aumentando la solubilidad. Debido a ello el valos de Ksp varia en funcion de la cantidad de iones.
· Los equilibrios simultáneos que tienen lugar en una disolución dan lugar a que el valos de ksp pueda ser erroneo.
· La disociación incompleta de soluto en iones y el hecho de que algunos iones de la disolución se unan formando pares de iones da lugar a que el valor de Ksp sea mayor al esperado debido a la reduccion de iones disociados.
CRITERIOS PARA LA PRECIPITACIÓN Y RECIPITACIÓN TOTAL.
El producto iónico es el producto de las concentraciones molares (de equilibrio) de los iones constituyentes, cada una elevada a la potencia del coeficiente estequiométrico en la ecuación de equilibrio.
CmAn? ↔ m Cn+ + n Am-
Los criterios para que una sal se disuelva, no se disuelva o permanezca en equilibrio son:
· Si Ksp > Qsp la sal no precipita tratandose de una disolución no saturada.
· Si Ksp <>
· Si Ksp = Qsp se establece un equilibrio.
PRECIPITACIÓN FRACCIONADA
La precipitación fraccionada consiste en la separación de iones que tienen la propiedad de precipitar con la misma especie, dando precipitados con solubilidades suficientemente diferentes.
SOLUBILIDAD Y PH.
Si tenemos una sal poco soluble con un anión de propiedades básicas y un catión de propiedades ácidas, nos encontramos en una situación en la que la sal se verá afectada por el pH del medio, ya que la presencia de iones H facilitara la reaccion con los cationes que se quieren en solucion.
EQUILIBRIO DE IONES COMPLEJOS.
Un ión complejo es un anión o un catión poliatomico compuesto por un ión metálico central al que se unen otros grupos denominados ligandos.
Los complejos de coordinación son sustancias que contienen a los iones complejos.
Eqilibrio ácido-base
Breve revisión de la teoría de Arrhenius:
Tal como se definió en el momento del descubrimiento, las reacciones ácido-base se caracterizan por los ácidos de Arrhenius, que se disocian en solución acuosa formando iones hidrógeno (H+), reconocidos posteriormente como catión oxonio (H3O+), 5? y las bases de Arrhenius que forman aniones hidróxido (OH−. Más reciente, las recomendaciones de la IUPAC sugieren ahora el término más nuevo de "hidronio" 6? , en lugar de aceptado y más antiguo de "oxonio" 7? para ilustrar los mecanismos de reacción, tales como los definidos en las definiciones de Bronsted-Lowry y sistemas solventes, más claramente que con la definición de Arrhenius que actúa como un simple esquema general del carácter ácido-base 5? . La definición de Arrhenius se puede resumir como "los ácidos de Arrhenius forman iones hidrógeno en solución acuosa, mientras que las bases de Arrhenius forman iones hidróxido".
Teoría de ácidos y bases de Bronsted-Lowry:
En 1923, los químicos Johannes Nicolaus Brønsted y Thomas Martin Lowry reconocieron independientemente que las reacciones ácido-base involucran la transferencia de un protón. Un ácido de Brønsted-Lowry (o simplemente ácido de Brønsted) es una especie que dona un protón a una base de Brønsted-Lowry. La teoría ácido-base de Brønsted-Lowry tiene varias ventajas sobre la teoría de Arrhenius. Considere las siguientes reacciones del ácido acético (CH3COOH), el ácido orgánico que le da al vinagre su sabor característico.
La autoionización del agua y la escala de pH
Corresponde a la propiedad química del agua donde ésta se autosepara en sus componentes iónicos.
El agua es un electrolito débil, por lo que conduce la corriente eléctrica en una fracción pequeñísima, debido a que se encuentra poco disociada.
H2O + H2O = H3O+ + OH-
Al ser una reacción reversible, podemos expresarla en función de una constante de equilibrio:
Keq= [H3O+]·[OH-]
Al ser el agua una especie pura, no se le considera en la expresión, por ende, la constante de equilibrio del agua queda expresada en función de la presencia de los dos iones formados
Mediante procesos electroquímicos, se pudo comprobar que la constante de equilibrio de esta relación tiene un valor de:
[H3O+] = [OH-] = 1·10-7
Kw=1·10-14
Ácidos polipróticos:
Los ácidos polipróticos (o ácidos polibásicos) son ácidos que tienen más de un hidrógeno ionizable. Estos ácidos disocian en más de una etapa y cada etapa presenta su propia constante de equilibrio.
Los ácidos polipróticos no ceden de una vez y con la misma facilidad todos los protones, sino que hacen de forma escalonada, y cada vez con mayor dificultad. Las correspondientes constantes de disociación, disminuyen mucho (aproximadamente un factor de 10-5) para cada una de las sucesivas ionizaciones.
Los iones como ácidos y como bases: Estructura molecular y carácter ácido-base
El carácter ácido de las sustancias no se debe exclusivamente a que en disolución acuosa se disocien originando protones (H+), sino a su facilidad para ceder protones a otras.
Así, llaman ácidos a las sustancias que ceden protones y bases a las sustancias que aceptan protones. De manera que la sustancia que cede protones es el ácido (HCl) y la que los acepta, la base (H2O). Al ion H3O+ se le denomina ion hidroxonio o ion hidronio.
Ácidos y bases de Lewis:
Sustancias que pueden ceder pares de electrones son bases de Lewis y las que pueden aceptar pares de electrones son ácidos de Lewis. El ácido debe tener su octeto de electrones incompleto y la base debe tener algún par de electrones solitarios. El amoniaco es una base de Lewis típica y el trifluoruro de boro un ácido de Lewis típico. La reacción de un ácido con una base de Lewis da como resultado un compuesto de adición. Los ácidos de Lewis tales como el cloruro de aluminio, el trifluoruro de boro, el cloruro estánnico, el cloruro de zinc y el cloruro férrico son catalizadores sumamente importantes de ciertas reacciones orgánicas.
La lluvia ácida:
La lluvia ácida se forma cuando la humedad en el aire se combina con los óxidos de nitrógeno y el dióxido de azufre emitidos por fábricas, centrales eléctricas y vehículos que queman carbón o productos derivados del petróleo. En interacción con el vapor de agua, estos gases forman ácido sulfúrico y ácidos nítricos. Finalmente, estas sustancias químicas caen a la tierra acompañando a las precipitaciones, constituyendo la lluvia ácida.
Disoluciones reguladoras:
Una o varias sustancias químicas que afectan a la concentración de los iones de hidrógeno (o hidronios) en el agua. Siendo que pH no significa otra cosa que potencial de hidrogeniones (o peso de hidrógeno), una disolución reguladora (o "amortiguador") lo que hace es regular el pH.
Cuando una disolución reguladora es añadido al agua, el primer cambio que se produce es que el pH del agua se vuelve constante. De esta manera, ácidos o bases (álcalis = bases) adicionales no podrán tener efecto alguno sobre el agua, ya que esta siempre se estabilizará de inmediato.
Indicadores ácido-base
Un indicador de pH es una sustancia que permite medir el pH de un medio. Habitualmente, se utiliza como indicador sustancias químicas que cambia su color al cambiar el pH de la disolución. El cambio de color se debe a un cambio estructural inducido por la protonación o desprotonación de la especie. Los indicadores Ácido-base tienen un intervalo de viraje de unas dos unidades de pH, en la que cambian la disolución en la que se encuentran de un color a otro, o de una disolución incolora, a una coloreada.
Reacciones de neutralización y curvas de valoración:
Una reacción de neutralización es una reacción entre un ácido y una base. Cuando en la reacción participan un ácido fuerte y una base fuerte se obtiene una sal y agua. Mientras que si una de las especies es de naturaleza débil se obtiene su respectiva especie conjugada y agua. Así pues, se puede decir que la neutralización es la combinación de cationes hidrógeno y de iones hidróxido para formar moléculas de agua. Durante este proceso se forma una sal.
Las reacciones de neutralización son generalmente exotérmicas, lo que significa que desprenden energía en forma de calor.
Las valoraciones se representan mediante curvas de valoración, en las que suele representarse como variable independiente el volumen añadido de disolución estándar, titulante o patrón, mientras la variable dependiente es la concentración del analito en la etapa correspondiente de valoración (en una valoración ácido-base es generalmente el pH de la disolución, que cambia según la composición de las dos disoluciones).