PRCTICA N 02

UNMSME.A.P ING. AGROINDUSTRIALLABORATORIO DE ANLISIS INSTRUMENTAL

PRCTICA N 01: DETERMINACIN DE CAFENA EN BEBIDAS GASIFICADASINTEGRANTES:HUAMN PONTE JORGE ALBERTOLEN FLORES EMIL ROMERO

PROFESOR: QUIM. EDDY SAUL REY-SANCHEZ GARCA

1. RESUMENSe muestra el uso de la tcnica de espectrofotometra UV en la determinacin de la concentracin de cafena en gaseosa inca cola. Se utiliz estndares primarios a concentraciones de 1, 2, 5 y 10 ppm con el fin de determinar un modelamiento que nos permita cuantificar la concentracin de cafena en la gaseosa, para ello se hicieron 3 diluciones de la muestra 1ml/ 25 ml , 1ml / 50 ml , 1 ml/ 100 ml. La gaseosa inka cola tiene una concentracin de 150.9 ppm y est dentro de los lmites (menor a 200 ppm) que exige la norma tcnica peruana de bebidas gasificadas.2. PRINCIPOS TEORICOSLa cafena es un alcaloide del grupo de las xantinas, slido cristalino, blanco y de sabor amargo, que acta como una droga psicoactiva, levemente disociativa y estimulante por su accin antagonista no selectiva de los receptores de adenosina. Fisone G, Borgkvist A, Usiello A (2004).Su frmula qumica es C8H10N4O2, su nombre sistemtico es 1,3,7-trimetilxantina o 3,7-dihidro-1,3,7-trimetil-1H-purina-2,6-diona y su estructura puede verse en la figura 1.La cafena es tambin un ingrediente comn de muchas bebidas no alcohlicas (especialmente bebidas gaseosas), como refrescos de cola originalmente preparados a partir de la nuez de cola. Estas bebidas contienen tpicamente entre 10 y 50 miligramos de cafena por racin. En contraste, las bebidas energticas como Red Bull pueden contener ms de 80 miligramos de cafena por racin. La cafena en estas bebidas est presente en los ingredientes usados en ellas, o se aade. El guaran, un ingrediente primario en las bebidas energticas, contiene grandes cantidades de cafena con pequeas cantidades de teofilina y teobromina junto a un excipiente natural que produce una lenta liberacin de estas sustancias.Este experimento se basa en la determinacin del espectro de absorcin de energa radiante por una sustancia en la regin ultravioleta, a partir del cual se determina la longitud de onda de mxima absorcin. Con esta longitud de onda se establece la curva de calibracin a partir de soluciones estndares preparadas a partir de una solucin patrn. Luego se miden las muestras con la longitud de onda de mxima absorcin que se determin de la solucin patrn y se calcula la concentracin utilizando la curva de calibracin.El espectro de absorcin de la cafena en agua presenta un mximo de absorcin de 273 nm. (Reyes. 1983).-Scattering:El concepto de scattering se relaciona mucho con el de reflexin. De hecho, scattering es un tipo de reflexin, al que se le llama reflexin difusa. A las reflexiones comunes (en donde la luz impacta la no-uniformidad o superficie y rebota en un ngulo predicho por la Ley de reflexin) se les denomina reflexiones especulares. En la figura 3 puede observarse como acta el fenmeno de reflexin difusa.

3. EQUIPO Espectrofotmetro UV 1700 SHIMADZUESPECIFICACIONES: Rango de longitud de onda de 190 a 1100 nm Banda espectral: 1 nm de ancho (190 a 1100nm) Longitud de onda de visualizacin: incrementos de 0,1 nm Longitud de onda establecidos: incrementos de 0.1 nm (incrementos de 1 nm al establecer el alcance de deteccin) Longitud de onda precisin: 0,1 nm en 656.1nm D2 0,3 nM (190 a 1100nm) Repetibilidad de longitud de onda: 0,1 nm Sistema fotomtrico: doble haz Rango fotomtrico: Absorbancia: -4-4 Abs Transmitancia: 0% a 400% Precisin fotomtrica: 0,002 Abs (0.5Abs) 0,004 Abs (1.0Abs) 0,006 Abs (2.0Abs) Repetibilidad fotomtrica: menos de 0,001 Abs (0.5Abs) menos de 0,001 Abs (1Abs) menos de 0,003 Abs (2.0Abs) La estabilidad de lnea de base: menos de 0.0003 Abs / H a 700 nm (Una hora despus de la fuente de luz en ON) Nivel de ruido: Dentro 0,00005 Abs valor RMS (a 700 nm) Peso: 15kg Software UV PROBE Agitador magntico

4. MATERIALES Vasos de 50 mL Fiolas de 25, 50 y 10mL Pipeta volumtrica de 1, 2, 5 mL Propipeta Papel tissue

5. REACTIVOS Estndar de cafena Agua Destilada6. MATERIA PRIMA Gaseosa Inka Kola7. PROCEDIMIENTO EMPLEADOPreparacin de la muestra Se coloc 50mL aproximadamente de la muestra (gaseosa Inka Kola) en un vaso de 100 mL, Luego se colc en el agitador magntico para desgasificarlo Se tom 1mL del agua desgasificada y se llev en una fiola a un volumen de 50mL, en otra con25mL y 100mL con agua destilada. Teniendo tres soluciones distintasPreparacin de estndares Se pes 0,104 g de cafena y se llev a una fiola de 100 mL con agua destilada. Se tom 1mL de esta solucin y se llev a un volumen de 50mL (sol. Patrn: 10ppm) Se prepar soluciones de 1, 2 y 5 ppm a partir del patrn.Determinacin de las absorciones de las muestras Con la ayuda del espectrofotmetro UV-1700 Shimadzu y utilizando el software UV probe realizamos la determiacion de la longitud de onda de la cafena Luego trazamos la curva con los estndares A continuacin realizamos las lecturas de las muestras y graficamos la curva patrn El software nos brinda las concentraciones obtenidas de las muestras con respecto al patrn.

8. TABLAS DE RESULTADOSCuadro 1. Longitud de onda de la cafena a 1ppm de solucin estndar.

NCONCENTRACION LONGITUD DE ONDA MAXIMAABSORBANCIA

1 (PICO)1 ppm2730.073

2 (VALLE)11 ppm2460.042

Cuadro 2. Valores de absorbancia de la solucin estndar y blanco a distintas concentraciones.

IDENTIDADCONCENTRACION (ppm)ABSORBANCIA A 273 nm

BLANCO00

ESTANDAR 110.046

ESTANDAR 220.106

ESTANDAR 350.263

ESTANDAR 4100.507

Cuadro 3. Valores de concentracin y absorbancia de la muestra a distintas diluciones.

IDENTIDADCONCENTRACION ANALITO (ppm)ABSORBANCIA A 273 nm

INCA KOLA 1/256.0360.306

INKA KOLA 1/503.0010.154

INKA KOLA 1/1001.4160.073

Cuadro 4. Prueba de GRUBBS

PRUEBA DE GRUBBS

Ts obtenido para 1.416 ppm0.881Ts < TValor tipico

T fijado al 95 %1.99

Cuadro 5. Concentracin de cafena en la gaseosa (ppm)

Cafena en gaseosa150.9 ppm

GRAFICO 1. Espectro de absorcin de la cafena a un 1ppm.

En un rango de longitud de onda de 180 400 nm se muestra el espectro de una solucin estndar a una concentracin de 1 ppm de cafena. Se observa que la longitud de onda mxima de absorcin de la cafena es de 473 nm a una absorbancia de 0.073.

Grafico 2. Absorbancia vs concentracin.

Al variar la concentracin de una solucin estndar (1, 2, 5 y 10 ppm) con la absorbancia se obtiene una recta con pendiente positiva con un nivel de aceptacin de 99.91 % lo cual indica que los datos cumplen con el modelamiento.

Grafico 3. Concentracin del analito (ppm) en funcin a las muestras a evaluar.

La concentracin del analito disminuye directamente proporcional con las diluciones hechas con la muestra de gaseosa. Se obtiene una aceptacin del 96,82 %, lo cual est dentro de lo aceptable pero se tiene que analizar el porqu de la variacin del ltimo punto, ya que es el que genera una ligera desviacin.

9. DISCUSION DE RESULTADOSEn la grfica 1 se muestra el espectro de absorcin de la cafena a 1ppm con una longitud de onda mxima de 273 nm lo cual se constata con lo dicho por Harold F y Jorge reyes (1983). La determinacin de la longitud de onda nos permiti tabular y obtener un grfico (grfico 2) de absorbancia que vara linealmente en funcin a las distintas concentraciones de solucin estndar lo que a su vez conlleva a pensar que se est cumpliendo con la ley de Lambert-Beer. El grafico 3 muestra una tendencia lineal con un nivel de confianza de 96,82 % con una ligera desviacin del ltimo punto, es decir con la menor dilucin (1ml/100 ml) generada por errores volumtricos al memento de pipetear la gaseosa, por inexperiencia del manipulador al momento de hacer las diluciones, por la luz parasitaria en el espectrofotmetro UV-1700 (manipulador mantuvo expuesta mucho tiempo el lugar donde se coloca la muestra a radiacin externa), se palpo la zona de la celda por donde pasa el haz de luz, porque no se saba con exactitud la pureza de la cafena utilizada como estndar entre otros. La desviacin se trat de eliminar mediante la Prueba de Grubbs, se hall un T de 0.88 y est por debajo del T de 1.99 en un nivel de confianza al 95 % lo que nos indica que dicho valor no es atpico por ende no puede ser eliminado.La concentracin de cafena en la gaseosa inka cola fue de 150.9 ppm y est dentro del rango de los requisitos de la norma tcnica peruana BEBIDAS GASIFIICADAS. JARABEADAS - INDECOPI ( ex ITINTEC ) 214.001. el cual menciona que debe ser menor a 200 ppm.10. CONCLUSION Y RECOMENDACIONES No hay dificultad para el cumpliento de la ley de Lambert-Beer. El proceso de anlisis por espectrofotometra UV de cafena en gaseosa no fue muy tedioso por la flexibilidad y versatilidad de la tcnica. La concentracin de cafena fue de 150.9 ppm y est dentro de los lmites que la norma tcnica peruana de bebidas gasificadas te lo exige.

11. BIBLIOGRAFIAThe international harmonized protocol for the proficiency testing of analytical chemistry laboratories. Pure & Appl. Chem., Vol 78, 1, 145 -196 (2005).Thomas Murphy y Alex T. Lau. (Noviembre/Diciembre 2008). Manejo de valores atpicos. 03/04/2015, de Magazines & Newsletters / ASTM Standardization News Sitio web: http://www.astm.org/SNEWS/SPANISH/SPND08/datapoints_spnd08.html.INDECOPI. (1974). NTP 214.002. Bebidas y gaseosas. 2002-2015, de Montana S.A Sitio web: http://biblioteca.montana.com.pe/dspace/handle/123456789/16/browse?type=subject&order=ASC&rpp=20&value=Normas+T%C3%A9cnicas.Anglica Rodrgues B.. (2001). Determinacin de cafena en bebidas gasificadas oscuras y determinacin de casena en leche con aplicacin de espectrofotometra de segunda derivada.. Revista Peruana de Qumicos e Ing. qumicos, 4, 72-77.Mximo Gallignani*, Marifred Torres, Carlos Ayala y Mara del Rosario Brunetto. (2008). Determination of caffeine in coffee by means Fourier transform infrared spectrometry. Rev. Tc. Ing. Univ. Zulia., 31, 159-168Harold F. WATSON/ Jorge Reyes. (1983). modern chemical analysis and instrumentation. EE.UU: Revert.

12. ANEXOSCALCULOS

1. PRUEBA DE GRUBBSSe calcula un promedio (Xp) de las tres concentraciones de la muestra del analito (cuadro 3):

Se halla la desviacin estndar (S):

Y finalmente el T, lo cual permitir definir si el valor es atpico o tpico:

El T < al T=1.99 definido para un nivel de confianza del 95 %. Entonces el valor no es atpico.

2. DETERMINACION DE LA CONCENTRACION DE CAFEINA EN LA GASEOSASe tiene que:Para una dilucin de 1 ml gaseosa en 25 ml de agua hay una concentracin de 6.036 ppm , entonces:

En conclusin en la muestra hay 150.9 ppm de cafena.

FIGURAS

Figura 1. Esquema molecular de la cafena

Figura 2. Espectrofotmetro UV-1700 shimadzu

Figura 3. Reflexin difusa (scattering)LABORATORIO DE ANLISIS INSTRUMENTALPGINA 2