“Año del centenario de Machu Picchu para el mundo” UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUMBES FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS ESCUELA AGROINDUSTRIAS

APLICACIÓN DE LA FISICOQUIMICA EN LA ELABORACION DE BEBIDAS

CARBONATADAS

Asignatura: Fisicoquímica

Docente: Ing. Victor

Benjamín Carril Fernandez

Ciclo: IV

Integrantes: Jiménez Silvera,

Milagros Jiron Domínguez,

Javier Paz Peralta, Elisa

Tumbes- Perú2011

APLICACIÓN DE LA FISICOQUIMICA EN LA ELABORACION DE BEBIDAS CARBONATADAS

En esta imagen se observan antiguos sifones exhibidos en una feria de Buenos Aires.

Burbujas de dióxido de carbono del agua carbonatada.

Las bebidas Carbonatadas o gaseosas son una consecuencia de los ensayos para producir

aguas efervescentes semejantes a las de las fuentes naturales. Al cabo de algún tiempo se les

agregaron saborizantes, y de ahí nacieron las diversas aguas y bebidas gaseosas, que son

esencialmente agua cargada con dióxido de carbono a la que se ha añadido azúcar y algún

ácido , una materia colorante y un agente de sabor. Para que se conserve el gas, se envasa la

bebida gaseosa en recipiente herméticamente cerrado.

La gaseosa (también llamada refresco, bebida carbonatada o soda), es una bebida saborizada, efervescente (carbonatada) y sin alcohol. Estas bebidas suelen consumirse frías, para ser más refrescantes y para evitar la pérdida de dióxido de carbono, que le otorga la efervescencia.

El agua con dióxido de carbono produce un equilibrio químico con el ácido carbónico:

H2O + CO2 <---> H2CO3

H2CO3 <---> H+ + HCO3-

HCO3- <---> H+ + CO3

=

El agua carbonatada, conocida también como soda, es agua que contiene ácido

carbónico (H2CO2) que, al ser inestable, se descompone fácilmente en agua y dióxido de

carbono (CO2), el cual sale en forma de burbujas cuando la bebida se despresuriza. Cuando

contiene un mayor contenido de minerales, por provenir de deshielo se la denomina agua

mineral gasificada; si se obtienen los minerales artificialmente se la denomina agua

gasificada artificialmente mineralizada.

Históricamente, las primeras aguas carbonatadas se preparaban añadiendo bicarbonato de

sodio a la limonada. Una reacción química entre el bicarbonato de sodio y el ácido

cítrico del limónproduce dióxido de carbono.

De manera industrial el agua carbonatada se prepara añadiendo ácido carbónico y dióxido de

carbono en una reacción exótermica en tanques de almacenamiento a presión para que no

exista despresurización y disociación de los minerales. De este proceso, sale como

residuo carbonato de calcio.

Como nota curiosa, es necesario resaltar que en algunos países se le da el nombre

de soda o club soda al agua carbonatada cuando se le adiciona bicarbonato, en tanto que al

agua carbonatada simple se le denomina agua con gas o agua gasificada.

Por lo general se consume combinada con bebidas alcohólicas

como whisky, Campari o ginebra, aun cuando hay personas que la suelen consumir por sí

sola.

ELABORACION DE LA GASEOSA

INGREDIENTES

1) Saborizante:

Los saborizantes para las bebidas gaseosas se preparan por empresas especializadas. Con cada sustancia se suministran instrucciones claras y la forma exacta para la preparación del jarabe. Los saborizantes son extractos alcohólicos, emulsiones soluciones alcohólicas o jugos de frutas.

Los extractos alcohólicos se preparan por lixiviación de drogas secas con soluciones alcohólicas, o bien lavando aceites esenciales con mezclas de agua y alcohol y dejando que se separe el aceite.

Las emulsiones se preparan con aceites esenciales, goma arábiga y jarabe espeso de azúcar o de glicerina; la mezcla se pasa por un homogeneizador. Ejemplo de estas emulsiones la de naranja y la llamada cerveza de raíces.

Algunos saborizantes, como el de cereza, fresa y helado con soda son solubles en soluciones alcohólicas diluidas, y se suelen prepara disolviendo los aceites esenciales en el alcohol y agregando agua hasta obtener la dilución conveniente.

Además de los saborizantes se usan otras sustancias para mejorar el sabor y el aroma del refresco. Por ejemplo, a los refrescos estilo "cola" se les ponecafeína en proporción de 7 a 23 mg por 100 cc. Se agrega la cafeína no tanto por el efecto estimulante cuanto por su sabor amargo.

2) Ácidos:

Ácido Cítrico. Se extrae de los limones, limas y piñas. Como el ácido cítrico es un ingrediente natural de todos los frutos cítricos, todas las bebidas que tienen estos sabores se acidifican con dicho ácido, que se usa en solución de 48%.

Ácido fosfórico. Es el acidulante más económico, no sólo por su bajo costo, sin también porque es muy potente. Se usa principalmente en los refrescos tipo "cola".

Acido tartárico. En uno de los subproductos de la elaboración del vino. El sabor ácido de la bebida depende de la concentración de iones de hidrógeno, pues tienen el mismo sabor ácido las soluciones de los ácidos cítricos, tartáricos o fosfóricos de igual pH. Se añaden ácidos a los refrescos para modificar la dulzura del azúcar y como preservativo. Todos los ácidos que se agreguen a los refrescos han de ser "grado para alimentos ".

3) Colores:

Caramelo. Es un color vegetal que se prepara quemando azúcar de maíz, generalmente con una sal amónica como catalizador. Es el color vegetal más usado y se añade a los refrescos estilo "cola ", cerveza de raíces, refrescos de jengibre, helado con soda, etc. En la industria de refrescos se conocen dos clases de caramelo: el espumoso y el no espumoso

Colores sintéticos: Hay 18 colores sintéticos aprobados para alimentos, de los cuales sólo siete son recomendables para refrescos. Como el Amarillo FDC #5 , tartracina ; Amarillo FD&C #6 , amarillo sunset ; Rojo FD&C #1 punzó 3R; Rojo FD&C # 2 , amaranto; Rojo FD&C # 4 ,punzó SX ; Azul FD&C # 1 ,azul brillante FCF ; Verde FD&C # 3, verde fijo FCF .

4) Preservativos:

La mayoría de las bebidas gaseosas se conservan bien con el ácido que lleva el refresco y con el gas carbónico. El gas carbónico ayuda a evitar eldesarrollo de hongos. Los refrescos que contienen zumos de frutas y los que se embotellan sin gas o con porco gas se conservan con benzoato de sodio. La solución de benzoato se agrega durante la preparación del jarabe.

5) Agua:

El agua del abastecimiento público contiene algunas veces sustancias minerales y vegetales que la hacen inadecuada para bebidas gaseosas. Para la preparación de éstas es necesario que el agua sea límpida , incolora e inodora, que no contenga bacterias , que su "alcalinidad" sea de menos de 50 ppm , que contenga menos de 500 ppm de sólidos totales y menos de 0.1 ppm de hierro o manganeso . El agua que contiene materia en suspensión no se carbonata fácilmente, y las bebidas que con ella se preparan se desgasifican rápidamente. El agua del abastecimiento público se trata en la planta embotelladora para purificarla. Con filtros de arena o de discos de papel y mediante el procedimiento de coagulación u sedimentación se clarifica el agua, y con carbón activo, ozono o cloro se le quita el color y el olor. Para eliminar las algas se requiere la cloración seguida de coagulación, sedimentación y filtración con carbón activo.

MÉTODOS DE FABRICACIÓN

§        Jarabe:

La mezcla completa de todos los ingrediente que se requieren para hacer la bebida gaseosa, con excepción del agua carbónica o agua de Seltz se conoce con el nombre de jarabe. La solución de azúcar en agua es el jarabe simple, u si a éste se añade algún ácido se denomina jarabe simple acidificado.

En una embotelladora se destina una sala separada a la mezcla del jarabe. Está provista de tanques mezcladores y de almacenamiento, y generalmente está situada en el segundo piso a efecto de que el jarabe pueda corres por su propio peso a la embotelladora. El agente edulcorante usual es el azúcar de cana. Para preparar el jarabe se pone la cantidad necesaria de agua, previamente tratada, en un tanque mezclador provisto de agitador mecánico; agitando sin cesar, se añade poco a poco la cantidad necesaria de azúcar. Luego que se disuelve el azúcar se agregan el saborizante, color, ácido y preservativo. Después de mezclar muy bien todos los ingredientes, se pasa el jarabe por un colador fino de alambre mónel o de acero inoxidable. Si el jarabe debe contener pulpa de frutas, se cuela antes de añadirle la pulpa.

§        Dióxido de Carbono y carbonatación:

La carbonatación se mide en volúmenes. A 60(F, el agua disuelve un volumen igual de dióxido de carbono medido a la presión atmosférica. Esto se denomina un volumen. La solubilidad está en razón directa de la presión, pero reduce según aumenta la temperatura.

El gas carbónico para bebidas gaseosas debe ser lo más puro posible y enteramente inodoro.

§        Lavado de botellas:

El lavado y esterilización de las botellas se efectúa con una solución alcalina caliente y después se enjuagan con agua potable. La solución alcalina se compone de sosa cáustica, carbonato sódico, fosfato trisódico y metasilicato sódico. La sosa cáustica es el principal ingrediente porque tiene mayor virtud germicida, y de ahí que la duración u la temperatura de l esterilización de las botellas dependen casi exclusivamente del contenido de sosa cáustica. Los demás álcalis aumentan un tanto la potencia germicida de la solución de sosa cáustica. Los elementos que modifican la eficienciagermicida son: la concentración cáustica, la duración del remojo y la temperatura. El lavado de botellas puede se de dos clases: por sumersión y de chorro.

§        Embotellamiento:

El término embotellamiento en la industria de bebidas gaseosas incluye no sólo el llenado y taponamiento de las botellas, sino también la medición de cantidades exactas de jarabe y agua gaseosas que se introducen en las botellas, así como la mezcladura después del taponamiento. Las máquinasllenadoras son de dos clases: de presión fuerte y de poca presión

§        Proyecto de la planta:

La planta embotelladora de bebidas gaseosas es moderna y está organizada para una producción económica y eficaz. La instalación sigue la moderna técnica de montaje en cadena. Las botellas vacías se descargan de los camiones y se depositan en un almacén. De éste se llevan por un trasportador mecánico, por gravedad, a la máquina lavador, en donde se

introducen a mano. Después del lavado y la esterilización, van saliendo por un orificio mecánico a un transportador de cadena, ya listas para ser llenadas, Por regla general, en una sola maquinaria se combinen a los tres aparatos: medidores de jarabe, llenadora y tapones. Al pasar las botellas por debajo del medidor, éste introduce la cantidad exacta de jarabe en cada recipiente. Pasan luego a la llenadora que las llena con agua gaseosa y a continuación la taponadora coloca y aprieta las corcholatas al pasar las botellas al mezclador, que las voltea varias veces para que se mezcle bien su contenido. El transporte de cadena conduce las botellas llenas que han de pasar por delante del inspector, y por último van a una plataforma cumuladora o a una empaquetadora automática; todas estas operaciones se efectúan rápida y eficientemente. Cada unidad embotelladora tiene capacidad que varía entre 18 y 220 botellas por minuto.

§        Comprobación de la Calidad:

Se hacen determinaciones de densidad del jarabe, que se expresa en grados Baumé y de la bebida gaseosa acabada, que se expresa en grados Brix; los grados Brix de soluciones de azúcar puro equivalen exactamente al porcentaje de azúcar. Para determinar la densidad con el hidrómetro es necesario desgasificar antes la bebida, para lo cual se traspasa varias veces de una vasija a otra.

También se determina el grado de carbonatación por la presión de gas y la temperatura; conociendo estos dos factores, se calcula con ayuda de una gráfica el número de volúmenes de gas que contiene el líquido. La presión de gas se determina insertando un manómetro de gas a través de la corcholata, después de lo cual se agita la botella para cerciorarse de que están en equilibrio las fases líquidas y gaseosa, pues de lo contrario puede se demasiado bajo el resultado.

Con el término alteración se designan las variaciones anormales que se producen en el aspecto, color sabor u olor de la bebida gaseosa, y que pueden ser ocasionadas por cambios físicos o químicos o por microorganismos. Las alteraciones físicas pueden ser originadas por el calor o por la luz solar. La luz directa del sol es perjudicial al sabor de casi todas las gaseosas, en particular de las que se preparan con jugos de frutas cítricos. La alteración del sabor causada por la luz que se preparan con jugos de frutos cítricos. La alteración del sabor casada por la luz en las gaseosas cítricas se designa con los "términos "aceitosa" y "trementinácea"; en casi todas las demás bebidas hay simplemente pérdida de sabor y de carácter. Algunos colores para alimentos, en particular la tartracina, se desvanecen rápidamente con la luz solar. El calor ordinario no basta para producir ningún efecto en particular, como el sabor de "conocimiento " ; pero las latas temperaturas aceleran las reacciones químicas y , por lo tanto hacen que se pierda la "frescura " .

Las alteraciones químicas que se operan en las gaseosas son: oxidación, acción enzimatática, reacción de cloro libre, saponificación de ésteres, hidrólisis y otras reacciones químicas de los saborizantes y desintegración de la molécula compleja del caramelo por la reacción de los ácidos y sustancias minerales .La oxidación puede se ocasionada por el aires que en mayor o menor proporción contienen todas bebidas gaseosas. Cuando es defectuoso el aparto de carbonatación, es posible que se introduzca mayor cantidad de aire y entonces el producto no contiene la cantidad adecuada de gas.  

Con frecuencia la bebida contiene alguna cantidad de cloro libre procedente del agua del abastecimiento público o de los aparatos que no fueron bien enjuagados, lo cual origina alteraciones muy notables e inconvenientes en el sabor y en el color del producto. Cuando éste se prepara con agua alcalina , el producto resulta muy soso y de olor extraño ; este

último se debe , indudablemente , a cierta reacción de sustancias alcalinas con los ingredientes saborizantes, Con el tiempo cambia paulatinamente el olor de las bebidas gaseosas, lo que sin duda es debido en parte a la reacción del ácido con los aceites esenciales saborizantes . El caramelo con frecuencia se vuelve insoluble al cabo de varios días.

La multiplicación de microorganismos puede ser causa de que en la bebida gaseosa se forme nata, nebulosidad, sedimento, etc. Los microbios causales son protozoos, algas, hongos, bacterias y levaduras.

Las bebidas gaseosas debidamente preparadas no fomentan la multiplicación de bacterias, pues al desarrollo de éstas se oponen el gas carbónico y el ácido del líquido. Por eso en las investigaciones de orden sanitario se halla un reducido índice colibacilar; esto es: que contienen pequeño número de Escherichia coli por 100 ml de líquido.

El acedamiento o fermentación de bebidas gaseosas es debido a la multiplicación de levaduras, microbios que se alimentan del azúcar y se calcula son la causa del 90% de ka inutilización de las bebidas gaseosa. Las poco ácidas o que no contiene poco gas o no lo contienen son más susceptibles a la invasión por sacaromices, pues los ácidos inhiben su desarrollo. Las que se preparar con agua muy alcalina fermentan fácilmente a la causa de la neutralización del ácido. La bebida gaseosa típica tiene acidez de 1.23g de ácido cítrico por litro, que basta para inhibir la reproducción de sacaromices.

Contaminación:

Durante el proceso de elaboración los jarabes para gaseosas están continuamente expuestos a la contaminación. La contaminación con metalesproducen efecto muy notable en el sabor de la bebida. Los jarabes acidificados cuando se ponen en contacto con cualquier metal, excepto el acero inoxidable y el metal, lo atacan, y de ahí que los enseres de la planta embotelladora deban ser de materiales que resistan la acción de los ácidos y del agua gaseosa. Los utensilios enchapados con otros metales, como la plata, deben ser revisados frecuentemente para descubrir posibles puntos de contaminación metálica.

La contaminación más insidiosa es la absorción de olores extraños procedentes de la atmósfera y ocasionados acaso por el desaseo de plata, o bien por la ubicación de ésta en zonas industriales donde el aire se impregna de olores desagradables. Para evitar esta clase de contaminación es preciso que las embotelladoras se conserven limpias de tales olores.

En ocasiones, el aceite de la maquinaria con que se produce el dióxido de carbono penetra en la solución gaseosa. Si no se procura siempre evitar el aceite de los convertidores de hielo seco, puede penetrar en la tubería del gas y en el carbonatador, y en le cabeza de la llenadora y llegar a la bebida gaseosa.

LINEA DE PRODUCCION DE BEBIDAS CARBONTADAS

Especificación de la línea de producción de bebidas carbonatadas:

Enfriador de jarabe

Filtro de carbón activo Lavadora/enjuagadora semiautomática

Intercambiador de iones de sodio Lavadora/enjuagadora automática

Filtro de alta precisión

Esterilizador UV

Mezcladora de bebidas Llenadora de misma presión

Tanque de almacenamiento de agua

Enroscadora

Filtro de jarabe Transportador

Caja de mezcla Envasadora de película contraída

Caja de reserva Etiquetadora

Llenadora de latas

[Modelo]: 3 en 1(con gas)Precio:Descripción de la llenadora de latas 3 en 1(con gas):Línea de producción de envasado de bebidas gasificadas de latas de aluminio; Tapadora de latas FBZ 1000-10000 latas/hora, Línea de producción de latas 3 en 1(con

gas)Características de la llenadora de latas 3 en 1(con gas):Funciones principales de la llenadora de latas 3 en 1(con gas):Se aplica al lavado/enjuagado, llenado y tapado de latas de aluminio, como el llenado y tapado de coca-cola, gaseosa y entre otras bebidas gasificadas. Es un equipo ideal para las fábricas medias y pequeñas.

Especificación de la llenadora de latas 3 en 1(con gas):

Tapadora de botellas plásticas tipo espiral

[Modelo]: YGZLa tapadora de botellas YGZ se aplica al tapado automático de botellas plásticas de cilindro. Tiene amplio campo de uso en bebidas alcohólicas, comidas, bebidas, medicinas, reactivos y pesticidas, etc. Es un equipo ideal de tapado automático tipo espiral.

PROCESO DE LA PREPARACION DE LA BEBIDA GASEOSA

Diagrama Nº 1 Pedido de matéria prima a Bodega

Recepción de la materiaprima

Materia primaen óptimas

condiciones

Colocación y mezcla de la materia prima en tanque de marmita para su cocimiento

Revisión de maquinarias que van hacer utilizadas

Purificación del jarabe

MANTENIMIENTO Y LIMPIEZA

Maquinarias enperfectas condiciones

Transportación del jarabe porfiltros de enfriamientos

Almacenamiento ypreparación del jarabe simple entanques de reservas

Inspección delbrix del jarabe

Carbonatación de la bebida

Llenado y envasado de la bebida

Fajillamiento yempaquetamiento de la bebida

Cuadro Nº 1

MATRIZ 1

Descripción de las actividades de los procesos, lugar de trabajo y de aspectos Producción de la bebida gaseosa de la Embotelladora Industrial Quevedo S.A. (EMIQUESA)

Pasos individuales del proceso

ReferenciaDescripción de los pasos individuales del proceso

AspectosCondiciones

normalesCondicionesanormales

Transporte yrecepción de la materia prima

R01

El proceso comienza con elrequerimiento de la bebida e insumos, concentrados yesencias desde la bodega

Se solicita las cantidades de lamateria prima necesaria para lapreparación de los productos.

Emisión de olores fragantes

Evacuación delagua y residuos sólidos, líquidos ygases o vapor deagua que son depositadas a la planta y luego al río Quevedo

Preparación deljarabe simple

R02

Se utiliza el aguaproveniente de pozos profundos artificiales debidamente tratada. Se leañade el azúcar y el color ala bebida para el cocimiento en el tanque de marmita

Planta de tratamiento deagua

Preparación de la de la bebida gaseosa.

Existen derramesde azúcar y de los concentrados de color al momentode añadir al aguapara el cocimiento, desechos a la planta de aguas residuales.

Transportación deljarabe por los filtros de enfriamiento

R03

Se alcanza una temperaturade 90ºC y pasa por la formación de capas del Filtro Ladero S.A. y luegopor el intercambiador decalor para enfriar el jarabe

Temperatura alta del caldero

Transporte por los filtros delenfriador.

Evaporación de vapor de agua de los tubos

Se genera muchovapor de agua y causa humedad y no existe unaseñalización delárea de intercambiador de calor

Preparación deljarabe terminado

R04

Se coloca el concentradodel sabor de la bebida y luego se realiza la bebida patrón que consiste en realizar los análisis microbiológicos, pH, acidez, color, olor y brix.

La preparación se la realiza enlos tanques dealuminio.

Realización de análisis.

Derrames deconcentrados y desperdicios de jarabe simple después de los análisis

Elaboración de labebida terminada

R05

Luego de obtener el jarabeterminado se envasa la bebida pasando por tuberías.

El equipo que se utiliza es elFlomix.

Tuberías de aceroinoxidable no debidamente señalizadas. Genera ruido, olores, humedad

Carbonatación de labebida

R06

Luego pasa al carbocoolerpara mezclarse con el CO2, esto se lo realiza a presiones elevadas

Área de colocación deCO2 a las bebidas.

Fuga de CO2. Se genera humedad yruido.

2

Envasado de la bebida

R07

La bebida pasa por elcodificador.

El lente chequea la botella paraver si estalimpia.

Después las botellas son taponadas.

Algunas botellasno pasan debidamente limpias, Generación de ruidos y desechos

Fajillamiento yempaquetamiento de la bebida

R08

Se fajilla la botella y luegose realiza el embalaje

La fajilla se coloca a cadaunidad de bebida.

Se transporta en los palets madera

Generación deplásticos, ruido, madera y vidrio

Inspección delproducto terminado en las bodegas de repartición

R09

La inspección se aplica enel área de almacenamiento de los productos

embarque y designación de la distribución delproductos a

Se transporta desde lasbodegas por medio de losmontacargas.

Se colocan los palets con el producto a los camiones repartidores.

Generación deruido, combustión de gas, smog, lubricantes.Faltan líneas deseñalización.

Termdinámica de una mezcla gas-vapor

El agua es un compuesto vital para el desarrollo de los procesos biológicos que se efectúan en la tierra, su presencia en forma líquida, sólida o vapor, influye además de forma importante en las condiciones climáticas. Los procesos físicos de evaporación, o sea la transición del estado líquido a vapor y el de condensación, el cambio del estado vapor a líquido, establecen

mecanismos de adición y eliminación de humedad, provocando cambios en los diferentes sistemas ecológicos.

El término humedad se aplica en los general a la cantidad de vapor presente en

un gas. Aunque los términos vapor y gas, podrían ser equivalentes, no lo son; el gas esun estado físico en donde, por arriba de ciertas condiciones "críticas" de presión y temperatura, no puede condensarse, es decir, convertirse en líquido. Es claro que el gas bajo las condiciones antes mencionadas podría licuarse y por lo tanto evaporarse, recibiendo el nombre de vapor. Entonces el vapor es el producto de la evaporación de un líquido.

Para que el proceso de evaporación exista es necesario aplicar al líquido una cantidad de energía tal que permita vencer las fuerzas de atracción entre las moléculas del propio líquido. Lo anterior provoca la liberación de moléculas que salen al espacio gaseoso que las rodean. La energía suministrada al líquido se conoce como el calor de vaporización, que no es otra cosa más que la cantidad de calor que hay que aplicar al líquido a una temperatura determinada para convertirlo en vapor.

Al aumentar la temperatura en el liquido aceleramos el proceso de vaporización,

es decir, habrá una mayor cantidad de vapor, presente en el gas, el proceso de evaporación continua hasta la ultima gota de liquido.

Si calentamos un liquido hasta su temperatura de ebullición, es decir la temperatura por encima de la cual, se convierte en vapor y este lo colocamos en un recipiente cerrado y lo aislamos térmicamente es decir realizamos un proceso "adiabático", podremos observar que bajo una condición de temperatura y presión, existe un numero determinado de moléculas de liquido que se integraron a la fase vapor (Nv) y que por choques entre moléculas y las paredes del recipiente existe otro numero determinado de moléculas de vapor que se condensan (NL) y regresan al seno del

liquido.

Durante el proceso de

evaporaciónnumero

de moléculasgas irá en aumento y cuando se

condiciones de

temperatura y presión se obtiene un equilibrio, en el cual, el numero de moléculas que salen del liquido por evaporación es igual al numero de moléculas que entran por condensación, lográndose un equilibrio dinámico. Este equilibrio se obtiene para cada temperatura y presión, ver figura (1).

Figura 1. Equilibrio dinámico entre fases para cada temperatura y presión

La cantidad de moléculas de vapor en el gas se puede medir por la presión que ejercen a una temperatura determinada. Esta presión se le conoce como presión de vapor (P0 ) y depende para substancias puras como el agua, exclusivamente de la temperatura (T) y en el caso de mezclas dependerá además de las concentraciones(X) de los componentes.

Para el caso de un liquido puro, P0 = f(T), esta función se puede representar en una gráfica como lo muestra la figura 2.

Presión

Temperatura

Al líquido que alcanza este equilibrio dinámico se dice que esta bajo condiciones

de saturación o saturado, es decir que a condiciones determinadas se tieneuna máxima

de moléculas en el vapor.

Esta relación entre la presión de vapor y la temperatura es particular para cada liquido y existen ecuaciones específicas para el cálculo de P0 a diferentes temperaturas.

Es claro que el proceso de evaporación, esta influenciado por la presión que ejerce el gas sobre el líquido. Entre

mayor sea esta presión, mayor energía se requerirá para evaporar un líquido. Este fenómeno lo podemos observar por la variaciónde las temperaturas de ebullición de un liquido, cuando se varía la presión del gas. Supongamos que se quiere evaporar agua al nivel del mar, la presión que ejerce el gas,es la que ejerce el aire que rodea al agua. A nivel del mar se tiene la mayor columna de gas presente sobre el liquido y por lo tanto se requerirá una temperatura mayor de ebullición, bajo estas condiciones la temperatura de ebullición del agua es de 100 °C.

A medida que la columna de aire disminuye, la presión disminuye y por lo tanto se tendrán temperaturas de ebullición menores a los 100 °C. Entonces, como se puede observar la presión de vapor es una función de la temperatura y de la presión total. En procesos de evaporación al ambiente, la presión total es igual a la atmosférica y varía muy poco, lo cual se supone para

efectos de diseño, constante. Lapresión atmosférica depende básicamente de la

columna de aire presente, es decir de la altitud del lugar.

La presión que ejerce el aire al nivel del mar es la equivalente a una columna de

760 milímetros de mercurio. Si se toma referencia una temperatura de 0 °C y una latitudde 45°, se obtiene una atmósfera normal o de referencia. Bajo estas condiciones un gas que siga el comportamiento y las “leyes ideales del estado gaseoso”, ocupará un volumen de 22.4 litros. A la presión que ejerce el aire se le conoce como presión atmosférica o manométrica.

La presión es la fuerza que ejerce es este caso el aire sobre una superficie. En el apéndice A se describen, las diferentes unidades de medida de la presión y sin equivalencias.

Normalmente cuando nos referimos al termino humidificación, hablamos de una mezcla de un gas y de un vapor. Si esta mezcla obedece las leyes ideales de los gases podemos aplicar la ley de Dalton de las presiones parciales: "la presión total (PT ) de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales (p) de los gases constituyentes"

PT

PA P

B P

C ..... P

n La presión parcial, P

(1.1)se define como la presión que cada gas ejerce si

ocupase por si sólo el volumen de la mezcla a la misma temperatura.La presión parcial de un componente de una mezcla de gases ideales es, por lo tanto, igual al producto de la presión total por la concentración de dicho constituyente particular,si tenemos una mezcla vapor-gas.

PV

X V

PT

(1.2)

T

PV

En el equilibrio o sea cuando un gas contiene la máxima cantidad posible de un

vapor se dice que está saturado y por lo tanto; la presión de vapor será igual a la presión parcial.

Si la mezcla esta constituida por los elementos vapor y gas, las presiones parciales serán igual:

PV X

V

X V

X G

(1.4) y PG X G X

X V

X G

(1.5)

en donde la concentración total

X T

X V X

G

En el apéndice II, se describen las diferentes formas de expresar las unidades de

concentración. En muchos casos se utilizan unidades referidas a un mol1 (n) de gas. Bajo estas condiciones la fracción molar del vapor (y) será:

y n

V PV

P 0

V(1.6)

nG

PG

PT

PV

en donde

nV

, y n

G

son el numero de moles del vapor y del gas respectivamente ,

en donde la fracción molar es igual a la composición en volumen.

Las relaciones anteriores nos dan la concentración del vapor XV en el gas, bajo

condiciones de saturación. Si la cantidad de vapor es menor que la correspondiente enel equilibrio, la saturación es parcial y la concentración del vapor XV quedará representa por:

X V P

V

PT

PV

(1.7)

aquí la P

V

es menor a0

.

Usos de las bebidas carbonatadas

El agua carbonatada se considera útil para eliminar manchas, por ejemplo, de café o las de la plata.

Un método comúnmente usado para evitar las manchas de vino tinto es esparcir sal en la mancha y

después aplicar una cantidad generosa de agua carbonatada.

La forma más popular de agua carbonatada son las saborizadas, y se les llama

comúnmente gaseosas o refrescos (aunque este nombre también se aplica a las que no son

gasificadas). Éstos se venden ampliamente en todo el mundo. Entre las marcas más populares se

encuentran Coca-Cola y Pepsi.

ACTUALIDAD

Actualmente, el agua carbonatada se manufactura pasando dióxido de carbono presurizado por el

agua. Esto incrementa la solubilidad. Por ejemplo, en un recipiente con agua a alta presión se

disuelve más CO2 que bajo condiciones atmosféricas normales. Cuando se reduce la presión, por

ejemplo al abrir la botella, el gas se disocia de la solución, creando las burbujas características.

CONCLUSIONES

 

Se hacen determinaciones de densidad del jarabe, que se expresa en grados Baumé y de la bebida gaseosa acabada, que se expresa en grados Brix; los grados Brix de soluciones de azúcar puro equivalen exactamente al porcentaje de azúcar. Para determinar la densidad con el hidrómetro es necesario desgasificar antes la bebida, para lo cual se traspasa varias veces de una vasija a otra.

También se determina el grado de carbonatación por la presión de gas y la temperatura; conociendo estos dos factores, se calcula con ayuda de una gráfica el número de volúmenes de gas que contiene el líquido. La presión de gas se determina insertando un manómetro de gas a través de la corcholata, después de lo cual se agita la botella para cerciorarse de que están en equilibrio las fases líquidas y gaseosa, pues de lo contrario puede se demasiado bajo el resultado.

Con el término alteración se designan las variaciones anormales que se producen en el aspecto, color sabor u olor de la bebida gaseosa, y que pueden ser ocasionadas por cambios físicos o químicos o por microorganismos. Las alteraciones físicas pueden ser originadas por el calor o por la luz solar. La luz directa del sol es perjudicial al sabor de casi todas las gaseosas, en particular de las que se preparan con jugos de frutas cítricos. El calor ordinario no basta para producir ningún efecto en particular, como el sabor de "conocimiento " ; pero las latas temperaturas aceleran las reacciones químicas y , por lo tanto hacen que se pierda la "frescura " .

Las alteraciones químicas que se operan en las gaseosas son: oxidación, acción enzimatática, reacción de cloro libre, saponificación de ésteres, hidrólisis y otras reacciones químicas de los saborizantes y desintegración de la molécula compleja del caramelo por la reacción de los ácidos y sustancias minerales .La oxidación puede se ocasionada por el aires que en mayor o menor proporción contienen todas bebidas gaseosas. Cuando es defectuoso el aparto de carbonatación, es posible que se introduzca mayor cantidad de aire y entonces el producto no contiene la cantidad adecuada de gas.  

BIBLIOGRAFIA:

http://www.ucm.es/info/fisatom/docencia/Masterfisica/Renovables/info%20complementaria/psicrometria.pdf

http://www.asturbega.es/

http://www.unirioja.es/servicios/sprl/pdf/gases.pdf

Kirk, Raymond E., Enciclopedia de Tecnología Química, Tomo 3, 1ra. Edición en español, Editorial Hispano América, México 1962, Págs. 67-78

Bebidas Carbonatas Maquinaria y Equipo, Consultado el 25 de Febrero de 2009 Disponible en: