-
7/22/2019 6641227 o 83
1/144
MONTAJE DE CURVAS DE CALIBRACIN PARA ANLISIS DE GOMAS,FOSFATOS,
SLICE, AZCAR Y SULFITOS POR ESPECTROFOTOMETRA UV
- VISIBLE EN EL LABORATORIO DE ASEGURAMIENTO DE CALIDAD
DELINGENIO PICHICHI S.A.
MARITZA CECILIA OSPINA VALENCIA
UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE PEREIRAFACULTAD DE TECNOLOGA
TECNOLOGA QUMICAPEREIRA
2008
-
7/22/2019 6641227 o 83
2/144
MONTAJE DE CURVAS DE CALIBRACIN PARA ANLISIS DE GOMAS,FOSFATOS,
SLICE, AZCARY SULFITOS POR ESPECTROFOTOMETRA UV
- VISIBLE EN EL LABORATORIO DE ASEGURAMIENTO DE CALIDAD
DELINGENIO PICHICHI S.A.
MARITZA CECILIA OSPINA VALENCIA
Trabajo de GradoTrabajo para optar al ttulo de Tecnlogo
Qumico
DirectorNelson Contreras Coronel
UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE PEREIRAFACULTAD DE TECNOLOGA
TECNOLOGA QUMICAPEREIRA
2008
-
7/22/2019 6641227 o 83
3/144
Nota de aceptacin
________________________
________________________
________________________
________________________
Presidente del jurado
_______________________Jurado
Pereira, Febrero de 2008
-
7/22/2019 6641227 o 83
4/144
TABLA DE CONTENIDO
Pgina
1. JUSTIFICACIN 1
2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 3
3. OBJETIVOS 4
3.1 OBJETIVO GENERAL 4
3.2 OBJETIVOS ESPECFICOS 4
4. MARCO DE REFERENCIA 5
4.1 MARCO TERICO 5
4.1.1 PROCESO DE FABRICACIN DEL AZCAR DE CAA 5
4.1.2 ESPECTROFOTOMETRA 19
4.1.3 CARACTERSTICAS TCNICAS DEL ESPECTROFOTOMETRO 26GNESIS
10
4.1.4 FUNDAMENTOS TERICOS DE LOS ANLISIS PARA LOS 27
CUALES SE REALIZARON LAS CURVAS
-
7/22/2019 6641227 o 83
5/144
4.1.5 FUNDAMENTOS TERICOS DE ESTADSTICA PARA LAS CURVAS 32
DE CALIBRACIN
5. METODOLOGA 42
5.1 METODOLOGA PARA CONSTRUIR LA CURVA DE CALIBRACIN 42
DE GOMAS EN JUGOS DE CAA
5.2 METODOLOGA PARA CONSTRUIR LA CURVA DE CALIBRACIN 45
DE FOSFATOS EN JUGOS DE CAA
5.3 METODOLOGA PARA CONSTRUIR LA CURVA DE CALIBRACIN 49
DE SILICE EN AGUAS DE CALDERAS
5.4 METODOLOGA PARA CONSTRUIR LA CURVA DE CALIBRACIN 53
DE SULFITOS EN AZUCAR
5.5 METODOLOGA PARA CONSTRUIR LA CURVA DE CALIBRACIN 58
DE AZUCAR EN EFLUENTES
6. RESULTADOS 61
6.1 RESULTADOS DE LA CURVA DE CALIBRACIN DE GOMAS EN 61JUGOS DE
CAA
6.2 RESULTADOS DE LA CURVA DE CALIBRACIN FOSFATOS EN 72
JUGOS DE CAA
-
7/22/2019 6641227 o 83
6/144
6.3 RESULTADOS DE LA CURVA DE CALIBRACIN SLICE EN 84
AGUA DE CALDERAS
6.4 RESULTADOS DE LA CURVA DE CALIBRACIN SULFITOS 95
EN AZCAR
6.5 RESULTADOS DE LA CURVA DE CALIBRACIN AZCAR 108
EN EFLUENTES
7. DISCUSIN
8. CONCLUSIONES
9. RECOMENDACIONES
10. BIBLIOGRAFIA
-
7/22/2019 6641227 o 83
7/144
LISTA DE TABLAS
Pgina
Tabla 1. Especificaciones de la caa de azcar 6
Tabla 2. Variables de control en el proceso de molienda 7
Tabla 3. Variables de control en la sulfitacin de jugo 9
Tabla 4. Variables de control en la alcalinizacin de jugo 11
Tabla 5. Variables de control en el calentamiento secundario de
jugo 13
Tabla 6. Variables de control en la clarificacin de jugo 14
Tabla 7. Variables de control en la evaporacin de jugo 15
Tabla 8. Parmetros de calidad para la precisin de los mtodos
33
Analticos
Tabla 9. Valores de t para varios niveles de probabilidad 36
Tabla 10. Niveles de confianza para varios valores de z 41
Tabla 11. Calidad, pureza y marca de reactivos utilizados para
la 43
Curva de calibracin gomas en jugos de caa
-
7/22/2019 6641227 o 83
8/144
Tabla 12. Volmenes de solucin patrn necesarios para preparar los
44
patrones para la curva de calibracin de gomas en jugos de
caa
Tabla 13. Calidad, pureza y marca de reactivos utilizados para
la 46
curva de calibracin de fosfatos en jugos de caa
Tabla 14. Volmenes de solucin patrn necesarios para preparar los
48
patrones para la curva de calibracin de fosfatos en jugos de
caa
Tabla 15. Calidad, pureza y marca de reactivos utilizados para
la 50
curva de calibracin slice en agua de calderas
Tabla 16. Volmenes de solucin patrn necesarios para preparar los
52
patrones para la curva de calibracin de slice en aguas de
calderas
Tabla 17. Calidad, pureza y marca de reactivos utilizados para
la 54
curva de calibracin sulfitos en jugos de caa
Tabla 18. Volmenes de solucin patrn necesarios para preparar los
57
patrones para la curva de calibracin de sulfitos en azcar
Tabla 19. Calidad, pureza y marca de reactivos utilizados para
la 58
curva de calibracin azcar en efluentes
Tabla 20. Volmenes de solucin patrn necesarios para preparar los
60
patrones para la curva de calibracin de azcar efluentes
Tabla 21. Datos obtenidos de absorbancia para la curva de 61
calibracin gomas en jugos de caa
-
7/22/2019 6641227 o 83
9/144
Tabla 22. Datos para calcular el lmite de deteccin para la curva
de 64
gomas en jugos de caa
Tabla 23. Desviaciones estndar para cada una de las
concentraciones 68
de la curva de calibracin gomas en jugos de caa
Tabla 24. Sensibilidad analtica para cada una de las
concentraciones 69
de la curva de calibracin gomas en jugos de caa.
Tabla 25. Datos para calcular la desviacin estndar del blancobls
70
en la curva de calibracin gomas en jugos de caa
Tabla 26. Datos obtenidos de absorbancia para la curva de 73
calibracin fosfatos en jugos de caa
Tabla 27. Datos para calcular la precisin para la curva fosfatos
76
en jugos de caa
Tabla 28. Desviaciones estndar para cada una de las
concentraciones 80
de la curva de calibracin fosfatos en jugos de caa
Tabla 29. Sensibilidad analtica para cada una de las
concentraciones 81
de la curva de calibracin fosfatos en jugos de caa.
Tabla 30. Datos para calcular la desviacin estndar del blancobls
en 82
la curva de calibracin fosfatos en jugos de caa
-
7/22/2019 6641227 o 83
10/144
Tabla 31. Datos obtenidos de absorbancia para la curva de
calibracin 84
slice en agua de calderas
Tabla 32. Datos para calcular la precisin para la curva slice en
agua 87
de calderas
Tabla 33. Desviaciones estndar para cada una de las
concentraciones 91
de la curva de calibracin slice en agua de calderas
Tabla 34. Sensibilidad analtica para cada una de las
concentraciones 92
de la curva de calibracin slice en aguas de calderas.
Tabla 35. Datos para calcular la desviacin estndar del blanco
bls en 93
a curva de slice en aguas de calderas
Tabla 36. Datos obtenidos de absorbancia para la curva de
calibracin 95
sulfitos en azcar
Tabla 37. Datos para calcular la precisin para la curva sulfitos
en 98
azcar
Tabla 38. Desviaciones estndar para cada una de las
concentraciones 102
de la curva de calibracin fosfatos en jugos de caa
Tabla 39. Sensibilidad analtica para cada una de las
concentraciones 103
de la curva de calibracin sulfitos en azcar
-
7/22/2019 6641227 o 83
11/144
Tabla 40. Datos para calcular la desviacin estndar del blanco
bls 104
en la curva de calibracin sulfitos en azcar
Tabla 41. Datos obtenidos de absorbancia para la curva de
107
calibracin azcar en efluentes
Tabla 42. Datos para calcular la precisin para la curva azcar en
110
efluentes
Tabla 43. Desviaciones estndar para cada una de las
concentraciones 114
de la curva de azcar en efluentes
Tabla 44. Sensibilidad analtica para cada una de las
concentraciones 115
de la curva de calibracin azcar en efluentes.
Tabla 45. Datos para calcular la desviacin estndar del
blancobl
s en 116
la curva de calibracin azcar en efluentes
-
7/22/2019 6641227 o 83
12/144
LISTA DE GRAFICAS
Pgina
Grfica 1. Curva de calibracin de gomas en jugos de caa 62
Grfica 2. Curva de calibracin de fosfatos en jugos de caa 74
Grfica 3. Curva de calibracin de slice en agua de calderas
85
Grfica 4. Curva de calibracin de sulfitos en azcar 98
Grfica 5. Curva de calibracin azcar en efluentes 110
-
7/22/2019 6641227 o 83
13/144
1. JUSTIFICACIN
El Ingenio Pichichi S.A. se encuentra ubicado en el departamento
del Valle del
Cauca en inmediaciones del municipio de Guacar, es una empresa
agroindustrial
orientada a la satisfaccin de sus clientes mediante la
elaboracin y
comercializacin de productos derivados de la caa de azcar (azcar
blanco,
azcar crudo, mieles de caa y otros subproductos como bagazo y
cachaza),
garantizando productos de la mejor calidad, bajo los ms altos
estndares dehigiene y seguridad, contando con certificacin bajo
norma ISO 9001 versin 2000
para Aseguramiento de la Calidad y la certificacin bajo norma
ISO 14001 versin
2004 para el Sistema de gestin ambiental, por lo cual es muy
importante la
eficiencia y productividad en los procesos y el control de
calidad que en estos se
hace.
Por lo anterior el Ingenio Pichichi S.A. cuenta con un
laboratorio de aseguramiento
de la calidad en el cual se hacen anlisis a las materias primas,
productos en
proceso y producto terminado frecuentemente con eficiencia y
oportunidad
garantizando la calidad de dichos anlisis.
Dentro de los anlisis realizados en el laboratorio se encuentran
el anlisis de
gomas y fosfatos en jugos de caa, slice en agua de calderas,
sulfitos en azcar y
azcar en efluentes de fbrica por espectrofotometra UV Vis que
son anlisis
de vital importancia para garantizar la calidad de los procesos
y de los productosterminados los cuales actualmente se realizan en
el espectrofotmetro Spectronic
401.
-
7/22/2019 6641227 o 83
14/144
En los ltimos aos se adquiri un nuevo espectrofotmetro, el
Gnesis 10, el cual
se utiliza principalmente para anlisis de color en azcares,
jugos y meladuras, y
no tiene en su sistema de almacenamiento las curvas de
calibracin con las que
cuenta el espectrofotmetro Spectronic 401, por eso se llego a la
conclusin de
que dicho equipo est siendo subutilizado y se plantea en el
presente trabajo de
grado el montaje de las curvas de calibracin en el
espectrofotmetro Gnesis 10
logrando as optimizar su uso y mejorando la eficiencia y
productividad en ellaboratorio de Aseguramiento de la Calidad del
Ingenio Pichichi S.A.
-
7/22/2019 6641227 o 83
15/144
2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Debido a que en el laboratorio de control de calidad del Ingenio
Pichichi S.A. se
realizan constantemente anlisis a las materias primas,
materiales en proceso y
producto terminado para garantizar la calidad en los procesos y
en el producto
final es de vital importancia el anlisis de gomas y fosfatos en
jugos de caa,
slice en agua de calderas, sulfitos en azcar y azcar en
efluentes de fbrica los
cuales se realizan por espectrofotometra, es necesario que los
equipos con quese cuenta tengan un uso ptimo y no estn relegados a
unos cuantos anlisis
desaprovechndose su calidad como es el caso del espectrofotmetro
Gnesis
10.
El espectrofotmetro Gnesis 10 es un equipo de alta tecnologa y
de gran utilidad
para los anlisis que se realizan por espectrofotometra en el
Laboratorio de
Aseguramiento de la Calidad del Ingenio Pichichi S.A. y no esta
cumpliendo con
todas las funciones para las cuales fu fabricado debido a la
falta de las Curvas de
Calibracin para dichos anlisis en su sistema de
almacenamiento.
-
7/22/2019 6641227 o 83
16/144
3. OBJETIVOS
3.1 OBJETIVO GENERAL
Implementar las curvas de calibracin para los anlisis de gomas y
fosfatos en
jugos de caa, slice en agua de calderas, sulfitos en azcar y
azcar en efluentes
por espectrofotometra UV - Visible en el espectrofotmetro Gnesis
10.
3.2 OBJETIVOS ESPECFICOS
Conocer y revisar las metodologas que van a ser utilizadas para
realizar
las curvas de calibracin para los anlisis de gomas y fosfatos en
jugos de
caa, slice en agua de calderas, sulfitos en azcar y azcar en
efluentes
por espectrofotometra UV - Visible en el espectrofotmetro Gnesis
10.
Realizar el montaje de las curvas de calibracin para los anlisis
de gomas
y fosfatos en jugos de caa, slice en agua de calderas, sulfitos
en azcar y
azcar en efluentes por espectrofotometra UV - Visible en el
espectrofotmetro Gnesis 10.
Realizar anlisis estadstico a cada una de las curvas
mencionadas, tales
como lmite de deteccin, desviacin estndar, precisin y sesgo.
-
7/22/2019 6641227 o 83
17/144
4. MARCO DE REFERENCIA
4.1 MARCO TERICO
4.1.1 PROCESO DE FABRICACIN DEL AZCAR DE CAA EN EL
INGENIO PICHICHI S.A. [1]
Los diferentes procesos realizados para la elaboracin del azcar
de caa en el
Ingenio Pichichi S.A., estn divididos entre las reas de Molinos
y Elaboracin.
4.1.1.1 MOLINOS
4.1.1.1.1 RECEPCIN DE MATERIA PRIMA
Se recibe la caa trada del campo y se le extrae el jugo. En l se
distinguen
cuatro secciones: recepcin de materia prima, preparacin de caa,
molienda y
pesaje de jugo.
Composicin aproximada de la caa de azcar Porcentaje
Agua 73 - 76%
Slidos 24 - 27%
Fibra(seca) 11 16%Slidos solubles 10 16 %
Composicin Aproximada del Guarapo Porcentaje
Azcares 75 - 92%
Sales 3 7.5%
cidos orgnicos libres 0.5 2.5%
-
7/22/2019 6641227 o 83
18/144
Otros: Protenas, almidn, gomas
Ceras, grasas, fosftidos.
TABLA 1. Especificaciones de la caa de azcar
CARACTERSTICA UNIDADRANGO DE
CONTROL
BRIX % 15-22RENDIMIENTO TERICO % Mnimo 8
GOMAS ppm Mximo 400
EDAD meses 10-15
ANTIGEDAD A LA
BSCULAhoras Mximo 50
MATERIA EXTRAA % Mximo 7
La caa cosechada en el campo se transporta a la Fbrica en
tractomulas y trenes
caeros, estos son pesados para obtener por diferencia el peso de
la caa entrada
a Fbrica. La caa es descargada mediante gras hilo a un
transportador de
cadenas denominado mesacaa, donde se regula y acondiciona la
forma como
la caa es alimentada a las picadoras.
-
7/22/2019 6641227 o 83
19/144
4.1.1.1.2 MOLIENDA
4.1.1.1.2.1 MOLINOS
En los molinos se hace la extraccin de jugo o guarapo por la
compresin de la
caa en los molinos. Estos son equipos compuestos generalmente
por tres
cilindros de gran tamao, llamados mazas, con grabados o ranuras
de
diferentes formas dispuestas en forma triangular.
TABLA 2. Variables de control en el proceso de molienda
REQUISITOS DE
ENTRADA
CONDICIONES DE
PROCESOREQUISITOS DE SALIDA (%)
Caa Preparada IP 80
Extraer la mxima
cantidad de
Azcar de la caa que
entra.
Sacarosa en bagazo 2.3 2.5
Extraccin 95Humedad del bagazo 50 - 51
Todo el jugo del primer molino y parte del jugo del segundo
molino en cada
tandem son tamizados en filtros DSM (Dutch State Mines), los
cuales consisten en
una caja de alimentacin, una boquilla distribuidora del chorro y
una superficie
cncava de metal perforado.
El jugo mezclado se tamiza en la superficie cncava mientras que
las partculas de
fibra son obligadas a correr hacia abajo, mediante la accin del
chorro de jugo,
para ser descargadas por la boca de rebose y retornadas al
bagazo que alimenta
el primer molino. La extraccin de esta fibra mejora la capacidad
de los
clarificadores y produce jugos ms claros y cachazas ms
densas.
-
7/22/2019 6641227 o 83
20/144
4.1.1.2 ELABORACIN
En esta rea al jugo proveniente de los molinos se le realizan
las siguientes
operaciones: clarificacin de jugo, evaporacin, clarificacin de
meladura,
cristalizacin, centrifugacin, secado y empaque.
4.1.1.2.1 CLARIFICACIN DE JUGO
La clarificacin de jugo tiene como objeto producir un
precipitado de composicin
compleja que contiene sales insolubles de cal, albmina
coagulada, ceras, grasas
y gomas que contiene el jugo de caa, ya que stas son precursoras
de color y
turbiedad, adems disminuyen la eficiencia de extraccin de
sacarosa. Esta
remocin se lleva a cabo con los siguientes equipos:
* Torre de sulfitacin. * Calentadores 1 y 2
* Torre de prefloculacin * Clarificadores 1, 2,3
* Tanque de jugo claro * Filtros Oliver.
Y se efectan las siguientes operaciones:
4.1.1.2.1.1 Calentamiento primario de jugo
El jugo mezclado procedente de la bscula con un pH de 5.2 a 5.5,
se pasa atravs de dos calentadores de carcaza y tubos, con 2400 ft2
de superficie de
calentamiento, que operan en paralelo y utilizan VAPOR GAS (5 -
7 psi) como
medio de calentamiento.
-
7/22/2019 6641227 o 83
21/144
En el calentamiento la temperatura del jugo se lleva de 30C a
85C, debido a que
a esta temperatura se minimizan los consumos de azufre y cal
porque la velocidad
de reaccin es mayor, adems con el calentamiento a pH cido se
coagulan
protenas y albminas.
4.1.1.2.1.2 Sulfitacin de jugo
TABLA 3. Variables de control en la sulfitacin de jugo
REQUISITOS DE
ENTRADA
CONDICIONES DE
PROCESOREQUISITO DE SALIDA
Jugo mezclado
pH 5.2 5.5
Descenso de pH del jugo por
la absorcin de vapores de
SO2(anhidro sulfuroso) en
una torre de sulfitacin)
Jugo sulfitado variable
pH 4.2 4.6
La sulfitacin consiste en la adicin de SO2(Anhidro Sulfuroso) al
jugo mezclado
para conseguir los siguientes objetivos:
Retirar no-azcares y sulfato de calcio (CaSO4) por reacciones de
precipitacin
para conseguir azcar de color blanco. Adems el CaSO4 forma
cristales
gruesos que son una excelente ayuda filtrante.
Reducir el ion frrico a ferroso, lo que disminuye el efecto
catalizador del
primero en las reacciones de oxidacin de azcares reductores y
polifenoles
(taninos, hidrxilos fenlicos de la antacianina en la corteza y
escaretina en la
fibra) que producen compuestos coloreados. Esto se logra con la
adicin de
SO2en solucin cida.
-
7/22/2019 6641227 o 83
22/144
La adicin de SO2se realiza en una torre de absorcin de seccin
rectangular, en
la cual el jugo y el SO2 fluyen en contracorriente. Se debe
mantener regulado el
bombeo desde la bscula de jugo hacia la torre de sulfitacin,
controlando el
retorno. El SO2se produce al quemar azufre pulverizado en un
quemador ubicado
en la base de la torre, los gases son conducidos por una tubera
de acero
recubierta internamente con plomo que es refrigerada
externamente con agua. El
flujo de gases es propiciado por medio de un ventilador de
correas.
En la sulfitacin el pH del jugo desciende 0.8 a 1.0 unidades,
cuando se est
produciendo azcar crudo no se sulfita el jugo.
Si el descenso de pH es menor de 0.5 se toman las siguientes
acciones:
Revisar que el extractor este trabajando correctamente.
Revisar posibles roturas en al torre de sulfitacin en las
tuberas.
Revisar si el bombeo de jugo esta muy irregular.
Revisar si estn trabajando las dos bandejas en el quemador.
-
7/22/2019 6641227 o 83
23/144
4.1.1.2.1.3 Alcalinizacin de jugo
TABLA 4. Variables de control en la alcalinizacin de jugo
REQUISITO DE
ENTRADA
CONDICIONES DEL
PROCESO
REQUISITO DE SALIDA
Jugo sulfatado
pH: 4.2 4.6
Aumentar el pH por la
adicin de una lechada decal para disminuir la
inversin. Tambin acta
como floculante formando
principalmente sulfato
tricalcico
pH 6.7 7.7
La alcalinizacin consiste en la adicin de lechada de la cal al
jugo, la lechada se
prepara con Cal Viva (CaO) que se diluye con agua, adems se le
adiciona azcar
para iniciar la formacin del Sacarato de Calcio y as aumentar la
solubilidad. La
lechada de cal se prepara a 12Baum y luego es bo mbeada a la
planta. Los
principales objetivos de la alcalinizacin o defecacin del jugo
son:
Elevar el pH del jugo para disminuir la inversin de la sacarosa.
La inversin es
la descomposicin de sacarosa en Glucosa (Dextrosa) y Fructosa
(Levulosa),
sta ocurre principalmente a pH cidos y bajas temperaturas.
Eliminar sustancias precursoras de turbidez mediante reacciones
que producen
sales poco solubles de cal, tales como: Fosfato Triclcico,
Oxalato de Calcio y
-
7/22/2019 6641227 o 83
24/144
-
7/22/2019 6641227 o 83
25/144
TABLA 5. Variables de control en el calentamiento secundario de
jugo
REQUISITO DE
ENTRADA
CONDICIONES DE
PROCESO
REQUISITO DE
SALIDA
Jugo Encalado:Temperatura:
42 46 C
Calentar el jugo para coagular
albmina y algunas grasas,
ceras y gomas.
Asegurar la eliminacin delaire disuelto por evaporacin
instantnea y disminucin de
la solubilidad, lo cual es
esencial para la precipitacin
de las impurezas
Temperatura :
95 103C
4.1.1.2.1.5 Clarificacin de jugo
La clarificacin es un proceso empleado para eliminar la mxima
cantidad de
impurezas que posee el jugo. Para efectuar la clarificacin se
necesita de: Cal,
temperatura y sedimentacin-decantacin.
-
7/22/2019 6641227 o 83
26/144
TABLA 6. Variables de control en la clarificacin de jugo
REQUISITO DE
ENTRADA
CONDICIONES DE
PROCESO
REQUISITO DE SALIDA
Jugo encalado caliente
pH: 7.4 7.8
Separar los lodos formados
por las reacciones con la
cal, el SO2 y el
calentamiento secundario ensedimentadores continuos,
para aumentar la
precipitacin de lodos se
usa ayuda de floculantes
JUGO CLARO:
Color 10.000 u.m.a
Turbiedad 1600 u.m.a.
pH 6.7 7.7slidos insolubles
0.12%
Fosfatos 20 ppm
Cachaza: Buena
consistencia.
El precipitado formado en el jugo alcalinizado es de composicin
compleja, tiene
una parte ms ligera y otra ms pesada que el jugo y est formado
por los
productos de las reacciones con la cal, el SO2y el calentamiento
secundario.
4.1.1.2.2 EVAPORACIN DE JUGO
El jugo retirado de los clarificados, denominado JUGO CLARO, es
enviado a un
tanque provisto de una malla para retirar el bagacillo y de all
es bombeado a losevaporadores.
-
7/22/2019 6641227 o 83
27/144
TABLA 7. Variables de control en la evaporacin de jugo
REQUISITO DE
ENTRADA
CONDICIONES DE
PROCESO
REQUISITO DE SALIDA
Brix jugo claro 15 17 Evaporar entre el 75 al 80%
del agua del jugo para
obtener un jugo concentradollamado meladura
Meladura sin clarificar
Brix : 58-64
El jugo claro contiene aproximadamente un 85% de agua y 15% de
slidos. El
proceso de evaporacin tiene como objetivo eliminar parte del
agua para obtener
un jugo concentrado, denominado MELADURA, con una composicin
aproximada
de 35% de agua y 65% de slidos.
4.1.1.2.3. CLARIFICACIN DE MELADURA
Aunque el clarificador de meladura por s solo (sin sulfitacin)
prcticamente no
remueve el color si es muy importante para la calidad de azcar
en cuanto a la
turbiedad se refiere, e indirectamente ayuda en el color por
mejorar las etapas de
cristalizacin y centrifugacin. El propsito de la clarificacin de
meladura es
remover por flotacin parte de las impurezas que no se pudieron
retirar en la
purificacin de jugo, ya sea porque se mantuvieron en solucin,
suspensin oporque flotaron en el jugo claro.
-
7/22/2019 6641227 o 83
28/144
4.1.1.2.3.1 Sulfitacin de meladura
La meladura obtenida en los evaporadores es enviada a dos
tanques cilndricos,
donde tambin se adiciona el lavado de las centrfugas de primera
la entrada a la
torre de sulfitacin es regulada por la vlvula que da el acceso a
est.
La sulfitacin de meladura tiene los mismos objetivos de la
sulfitacin de jugo, lanica diferencia es que se realiza en una
torre de absorcin de seccin circular
construida en acero, con platos de malla en acero
inoxidable.
La meladura sulfitada es recibida en un tanque de sello ubicado
en la parte
inferior de la torre, en el cual se le adiciona Acido Fosfrico y
un tensoactivo
(Propeg) para reducir la viscosidad y favorecer la flotacin.
4.1.1.2.3.2 Alcalinizacin de meladura
Esta operacin tiene los mismos objetivos y se realiza con el
mismo tipo de cal
que la alcalinizacin de jugo, la mezcla Cal - Meladura se hace
en un mezclador
esttico.
Se debe aplicar cido fsforico par conseguir mnimo 80 ppm en la
meladura sin
clarificar y se aplica tensoactivo para mejorar la asencin de
los floculos.
4.1.1.2.3.3 Calentamiento en la meladura
Los objetivos del calentamiento son liberar el exceso de aire en
la meladura por
disminucin de la solubilidad y reducir la viscosidad de la
meladura. En el
calentamiento la temperatura de la meladura es elevada hasta 80C
- 85C. Esta
-
7/22/2019 6641227 o 83
29/144
temperatura permite disminuir la viscosidad para mantenerla por
debajo de 10
centipoises sin que exista un incremento de color. Para el
calentamiento se usa
vapor vivo en contacto directo con la meladura.
4.1.1.2.3.4 Floculacin de meladura
El floculante se adiciona para juntar los cogulos y as aumentar
su tamao de
modo que puedan ser izados por una o ms burbujas de aire. Este
perodo debecumplirse agitando el material sin que haya un rgimen
turbulento, por tanto se
debe utilizar un floculador bien diseado.
4.1.1.2.4 CRISTALIZACION
La cristalizacin es la produccin y desarrollo de cristales a
partir de meladura y/o
mieles que se alimentan a un evaporador de simple efecto operado
al vaco,llamado TACHO. El principal objetivo de esta operacin,
llamada TEMPLA, es
extraer la mayor cantidad de sacarosa que se encuentra
solubilizada en la
meladura y/o mieles como cristales de azcar.
4.1.1.2.5 CENTRIFUGACIN
La masacocida proveniente de los tachos es descargada en
tanques, llamados
mezcladores de donde se alimentan las centrfugas, las cuales son
mquinas que
giran a altas velocidades y emplean la fuerza centrfuga para
separar los cristales
que contiene la masacocida de las mieles que los rodean.
La centrfuga consta de un tambor perforado o canasto que gira
sobre un eje
vertical llamado huso, flecha o eje, el canasto gira dentro de
un envolvente
-
7/22/2019 6641227 o 83
30/144
metlico que recoge la miel expulsada por la fuerza centrfuga a
travs de las
perforaciones del canasto, mientras que el azcar forma una capa
dentro del
mismo, que es lavada con agua caliente y vapor para retirar la
miel residual.
La descarga del azcar se hace en las mquinas por tandas por la
parte inferior
del canasto cilndrico, utilizando un arado para desprender la
capa de azcar
mientras el canasto gira lentamente. En las mquinas continuas el
descargue se
hace por rebose en la parte superior del canasto cnico sin
disminucin de la
velocidad de operacin. El azcar descargado es conducido por
transportadorassin fin.
4.1.1.2.6 SECADO
Cuando se est produciendo azcar blanco, ste debe tener una
humedad
mxima de 0.07% por lo cual se hace necesario secar el azcar
obtenido en las
centrfugas de primera. Para reducir la humedad del azcar que se
va a empacar
se hace pasar esta por una secadora rotatoria que trabaja con
aire, el cual es
calentado con vapor vivo en un radiador y fluye en
contracorriente con el azcar.
El cilindro de la secadora tiene en su parte terminal un tamiz a
travs del cual se
descarga el azcar a una tolva, que alimenta la seccin de empaque
y separa los
terrones, que son disueltos junto con el polvillo. En el Ingenio
se cuenta con dos
secadoras que operar en paralelo.
4.1.1.2.7 EMPAQUE
El Azcar Blanco se empaca en bultos de papel Kraft de tres capas
con capacidad
de 50 kilogramos, El Azcar Blanco Directo Especial de exportacin
se empaca en
sacos de polipropileno con bolsa interna de polietileno con
capacidad de 50
kilogramos y el azcar Crudo se despacha a granel en tractomulas
o volcos.
-
7/22/2019 6641227 o 83
31/144
4.1.2 ESPECTROFOTOMETRA [2]
4.1.2.1 ABSORCIN DE RADIACIONES
Una sustancia es una estructura energtica: se mueven sus
molculas, los grupos
de tomos en las molculas, los tomos en los grupos, los
electrones en los
tomos. El grado de agitacin depende del tipo de sustancia, de la
influencia delmedio en que se halle y del efecto de energa externa
que le llegue.
Dependiendo de su complejidad, una sustancia puede llegar a una
infinidad de
estados energticos, pero todos ellos cuantificados. Las energas
de las
radiaciones electromagnticas tambin son cuantificadas. Por lo
tanto, cada
sustancia puede absorber ciertas radiaciones y otras no. La
absortividad
especfica a y la absortividad molar E son factores que indican
la capacidad
de una sustancia para absorber una radiacin determinada y junto
con su curva
espectral son parmetros utilizados como referencia para la
identidad de un
compuesto.
4.1.2.2 TRANSMITANCIA Y ABSORBANCIA
Una radiacin tendr un 100%de transmitancia (T) si al pasar a
travs de una
sustancia sale inalterada, es decir, su intensidad, no es
absorbida por la sustancia.Si la radiacin es absorbida
parcialmente, la transmitancia ser inferior al 100%.
-
7/22/2019 6641227 o 83
32/144
Si se escoge una radiacin que puede ser absorbida por la
sustancia en estudio,
el porcentaje transmitido disminuye en proporcin logartmica con
la cantidad de
sustancia presente. Como esta disminucin es logartmica se
introduce por
conveniencia prctica el trmino absorbancia (A): A = -log
(T);
o A = 2 - log % T.
Las escalas del sistema de lectura vienen graduadas en
porcentajes de
transmitancia (%T)o en (A). Transmitancia 100%equivale a
absorbancia cero. 0%transmitancia corresponde a absorbancia
infinita.
4.1.2.3 LEY DE BEER Y PARMETROS DE CONTROL
La ley de Beer establece que si a travs de una solucin con
concentracin c en
una especie absorbente, contenida en una celda de espesor b,
pasa una radiacin
monocromtica que es absorbida por la especie, se cumple la
relacin: A = abc,
siendo A,la absorbancia ya la absortividad especfica; o sea, que
la magnitud de
la absorbancia es proporcional al poder absorbente, al espesor
de la celda y de la
concentracin, b se expresa en cmy cen g/Lo mg/ml, la absorbancia
A tambin
es igual Ebc (A = Ebc), siendoE la absortividad molar (E = a *
pm)donde pm =
masa molar de la sustancia, cuando se utiliza esta expresin
matemtica c se
expresa en moles por litro (mol/L).
Un anlisis matemtico del error de medida debido a las
limitacionesinstrumentales (luz no estrictamente monocromtica,
ruido o inestabilidad
electrnica, imprecisiones en el ajuste del equipo, etc.), lleva
a concluir que el
error de medida es mnimo cuando la absorbancia es de 0.4343, que
corresponde
a 36.8% de transmitancia. El error fotomtrico no aumenta mucho
si se trabaja en
condiciones que dan entre 15 y 70% de transmitancia
(absorbancias 0.8 a 0.15
-
7/22/2019 6641227 o 83
33/144
aproximadamente). Es claro que el error fotomtrico es solo uno
de los factores
del error total en una determinacin.
En la prctica para ajustarse a los rangos de absorbancia o
transmitancia dados,
se debe trabajar dentro de un rango apropiado de
concentraciones, aunque
tambin se podra cambiar el espesor de la celda, o variar la
absortividad
especfica. La absortividad especfica se puede variar,
utilizando
otra radiacin que la sustancia absorba ms o menos, segn se
requiera. Tambinse puede variar llevando la sustancia a un estado
qumico que presente un mayor
o menor poder absorbente; esta ltima opcin implica generalmente
cambiar
tambin la radiacin por una apropiada al nuevo estado de la
sustancia.
4.1.2.3 LOS COLORES Y LA LUZ BLANCA
Las radiaciones entre 400 y 800 nm (luz visible), las puede
diferenciar el ojo
humano: 420 luz violeta, 470 azul, 520 verde, 580 amarillo, 700
rojo, y an tonos
intermedios. La luz blanca es una mezcla balanceada de las
radiaciones entre 400
y 800 nm. Si a la luz blanca le quitamos la radiacin azul, la
mezcla de las dems
radiaciones da una sensacin visual similar al amarillo real; o
sea que si una
sustancia es de color amarillo puede ser que absorbe todas las
radiaciones menos
el amarillo (580 nm) o que absorbe preferencialmente el azul y
lo que vemos es la
mezcla de los dems (decimos que el azul absorbido es el color
complementario
del amarillo), Similarmente el amarillo es el complementario del
azul, el rojo es elcomplementario del verde azuloso.
-
7/22/2019 6641227 o 83
34/144
-
7/22/2019 6641227 o 83
35/144
a. La fuente de radiaciones:El material emisor vara, por
ejemplo: gas hidrgeno
o deuterio para el ultravioleta, filamento de tungsteno, o
tungsteno halgeno para
el visible, aleacin de nquel y cromo, o cuerpos incandescentes
de Nernst o un
Globar para el infrarrojo; existen fuentes de muchos otros
materiales para las
distintas regiones. Una buena fuente debe emitir todas las
radiaciones de su
regin con intensidad suficiente y uniforme. En la realidad las
fuentes emiten unas
radiaciones con mayor intensidad que otras.
b. Sistema selector de una radiacin de longitud de onda
especfica: puede
ser un filtro de absorcin, de interferencia, de difraccin, o un
sistema
monocromador. Los filtros absorben o interfieren casi todas las
radiaciones del haz
y dejan pasar selectivamente ciertos rangos estrechos de
longitud de onda; se
requiere un filtro diferente para cada longitud de onda que se
desee seleccionar.
Un sistema monocromador es ms complejo y costoso, pero permite
seleccionar
rangos de longitud de onda ms estrechos y adems, cualquier rango
de inters.
Por tanto, los monocromadores dan anchos de banda ms estrechos,
o sea que la
radiacin es mejor seleccionada. Un monocromador en s, no logra
seleccionar
radiaciones realmente monocromticas; es decir, de una sola
longitud de onda.
Un monocromador es un sistema ptico que consta de lentes o
espejos de
curvaturas especiales y de un prisma o de una rejilla de
difraccin. En los equipos
modernos se prefieren los espejos respecto de los lentes y las
rejillas de difraccinrespecto de los prismas. Cuando se usan lentes
y prismas, el material de que
estn hechos debe ser transparente a la regin del espectro en que
van a
funcionar. En el monocromador se encuentra un sistema regulador
de la
intensidad del rayo y del ancho de banda constituido por
rendijas de tamao
adecuado para dejar pasar un haz de radiaciones mayor o menor.
Generalmente
existen una a la entrada y otra a la salida del sistema
monocromador. Unos
-
7/22/2019 6641227 o 83
36/144
equipos tienen rendijas de salida de tamao constante, otros de
tamao variable
manualmente o automtico, de acuerdo con la intensidad de la
radiacin
seleccionada o como recurso individual para regular el ancho de
banda.
c. Las celdas: Son los recipientes dentro de los cuales se
coloca la sustancia a
analizar. El material de la celda debe ser transparente a las
radiaciones de la
regin espectral en que se usa, o sea, que no debe absorber
dichas radiaciones.
Para el ultravioleta el cuarzo, para el visible el vidrio, el
cuarzo, metacrilato; para elinfrarrojo las celdas son de cristal
aunque a veces se usan tubos de ensayo
cilindricos, idealmente las paredes deben ser planas, y
colocadas en forma que el
rayo incida perpendicularmente sobre ellas. Adems, estas paredes
deben
conservarse perfectamente pulidas y limpias.
Cuando en la ley de Beer se habla del espesor de la celda, no se
refiere al
espesor de la pared, sino al espesor de la capa de solucin que
es atravesada por
el rayo, o sea la distancia interna entre las paredes de la
celda.
e. Sistema detector amplificador y de lectura: El detector es un
dispositivo
sobre el cual incide la radiacin y produce una seal electrnica
de la magnitud
proporcional a la intensidad de la radiacin. La seal electrnica
producida pasa
generalmente a un sistema de amplificacin. La seal amplificada
acciona el
sistema de lectura.
Cada regin del espectro requiere de un detector adecuado, por
ejemplo, un
fototubo para el ultravioleta, una celda fotovoltaica para el
visible, una termocupla
o un bolmetro para el infrarrojo, diodos de silicio o un arreglo
de diodos para el
ultravioleta/visible/IR cercano; estos detectores deben de ser
de un material
sensible apropiado.
-
7/22/2019 6641227 o 83
37/144
El sistema de lectura puede ser una aguja que se desplaza sobre
una escala, un
sistema digital electrnico, o una pluma de escribir que traza un
registro sobre un
papel, un monitor una pantalla de cristal lquido, una
impresora.
-
7/22/2019 6641227 o 83
38/144
4.1.3 CARACTERSTICAS TCNICAS DEL ESPECTROFOTOMETRO GENESIS
10 [3]
CONEXIN: 100 240 V
FUENTE: Lmparade Tungseno
RANGO ESPECTRAL: 190 a 1100 nm
ANCHO DE BANDA: 5 nm
DISEO PTICO: Haz Dividido, en base de rejilla, doble
detector
CELDAS: De vidrio cilndricas de 1.0 cm. de espesor y hasta 10 ml
de capacidad.
SISTEMA DE AMPLIFICACIN: Electrnico
SISTEMA DE LECTURA: Digital
INSTRUMENTO DE LECTURA: Pantalla de cristal lquido (LCD)
-
7/22/2019 6641227 o 83
39/144
4.1.4 FUNDAMENTOS TERICOS DE LOS ANLISIS PARA LOS CUALES SE
REALIZARON LAS CURVAS
4.1.4.1 GOMAS EN JUGOS DE CAA [4]
Las dextranas y gomas son polisacridos que, a diferencia del
almidn, son
solubles en el guarapo fro. Los dextranos son los productos de
la infeccin
microbiana de las clulas daadas. El trmino general gomas, usado
confrecuencia para incluir las dextranas y que originalmente se
defina como aquellos
materiales que se podan precipitar con alcohol al 75%, se
refiere a los
polisacridos solubles que ocurren naturalmente, como los
polisacridos
estructurales de las paredes celulares, ISP (por sus siglas en
ingls, indigenous
sugarcane polysaccharide); polisacrido natural de la caa de
azcar, un polmero
de arabinosa, galactosa y cido glucurnico y sarkarn (un polmero
de glucosa).
La pectina se menciona en la bibliografa antigua como un
compuesto de la caa
de azcar, sin hacer referencia alguna a su aislamiento o
identificacin. La pectina
est constituida por unidades de cido galacturnico, y se ha
demostrado que no
se encuentra cido galacturnico en hidrolizados de los
polisacridos de la caa
de azcar, ni en los de del azcar crudo, ni en los del jugo de
caa. Por
consiguiente, parece ser que la pectina no existe en la caa de
azcar. La pectina
se encuentra en la remolacha azucarera y es posible que en las
referencias
antigas sta se haya confundido con la caa.
Si la caa se ha deteriorado y formado dextrano, el nivel de goma
excede del 1%.
En catorce muestras de guarapo fresco procedente de la
desmenuzadora se
encontr un promedio de 620 ppm (0.62% en volumen) de
polisacridos solubles.
Los dextranos constituyen una serie de polmeros de glucosa con
un 50% de
enlaces 1,6 cuando menos. Los dextranos presentes en la caa de
azcar,
-
7/22/2019 6641227 o 83
40/144
originados por el Leuconostoc mesenteroides,contienen cuando
menos un 90%
de enlaces 1,6, otros enlaces 1,4 1,3) ocurren en los puntos
de
ramificacin de la cadena. Los dextranos se forman rapidamente en
condiciones
de pH cido, bajo brix y temperatura ligeramente elevada, como
las que se
encuentran en el guarapo y en los materiales de baja pureza en
la fbrica y la
refinera. La acumulacin de los dextranos causa muchos problemas
en el
proceso, tales como: prdidas del rendimiento, baja recuperacin,
aumento de la
viscosidad y la pureza de las melazas, dificultades en la
filtracin y distorcin enlos cristales. Un problema importante lo
constituye el efecto de los dextranos sobre
las lecturas de polarizacin debido a que poseen una rotacin
especfica de ( )20
D+ 199.
4.1.4.2 FOSFATOS EN JUGOS DE CAA [4]
El contenido de fosfato en el jugo es el factor ms importante
para unaclarificacin eficiente. En la caa de azcar, los fosfatos
son de naturaleza
inorgnica y orgnica. Los fosfatos inorgnicos existen como iones
fosfatos libres,
mientras que los fosfatos inorgnicos existen en forma de
fosfolpidos,
fosfoprotenas, nucletidofosfatos y hexosafosfatos.
Es comprensible que slo los iones fosfato libres tomen parte en
la clarificacin del
jugo. Por lo tanto, los jugos con una cantidad adecuada de
fosfatos inorgnicosson los ms deseables.
Los estudios realizados confirman la necesidad de aplicar
cantidades balanceadas
de fertilizantes al cultivo de la caa, y observan un incremento
significativo en el
nivel total de fosfatos cuando la caa alcanza el mximo de
maduracin y una
acumulacin pronunciada de fosfatos inorgnicos en el jugo. Si los
fertilizantes no
-
7/22/2019 6641227 o 83
41/144
se aplican de manera adecuada, es probable que haya ms fosfatos
orgnicos en
el jugo que fosfatos inorgnicos. En estas condiciones, el jugo
no responde bien a
la clarificacin.
Por otra parte, esta bien comprobado que si el nivel de fosfatos
inorgnicos en el
jugo crudo es menor de 300 ppm, no se podr clarificar
apropiadamente el jugo, y
es probable que se requiera la aplicacin de fosfatos.
La cantidad de fosfato inorgnico que se deja en el jugo
clarificado no debe ser
menor de 10 ppm; de otra forma, existe el riesgo considerable de
que el jugo se
alcalice en exceso, condicin acompaada de un alto contenido de
no azcares en
el jugo clarificado, mayor nmero de de sales de calcio y azcares
crudos
resultantes de baja calidad.
4.1.4.3 SLICE EN AGUA DE CALDERAS [5]
El agua es el fluido de trabajo de los sistemas de vapor y una
de las sustancias
naturales ms abundantes; sin embargo, nunca se encuentra en
estado puro,
adecuado para la alimentacin directa de una caldera. Por lo comn
en estado
natural, el agua se encuentra turbia, con materias slidas en
suspensin fina.
Incluso cuando est clara, el agua natural contiene soluciones de
sales y cidos
que daan con rapidez el acero y los metales a base de cobre de
los sistemas de
vapor.
El agua cruda contiene componentes inicos que forman
incrustaciones tales
como las de slice que causan corrosin tales como oxgeno
disuelto, dixido de
carbono, etc. Estos componentes pueden precipitar como
incrustacin sobre las
-
7/22/2019 6641227 o 83
42/144
paredes interiores de la caldera o causar corrosin. Esto reducir
la eficiencia
trmica y puede causar ruptura en los tubos de la caldera.
La slice no forma incrustacin en solitario sino que imparte una
estructura vtrea a
los depsitos de sulfato clcico, lo que produce una costra muy
dura, frgil y
prcticamente insoluble en los cidos. La slice en las calderas de
alta presin de
una central trmica generadora se volatiliza y viaja con el vapor
al turbogenerador
para depositarse como incrustacin dura, pareciendo porcelana
sobre las piezasinternas de la turbina.
4.1.4.4 SULFITOS EN AZCAR [4]
Los sulfitos son las sales o steres del cido sulfuroso H2SO3.
Las sales de sulfito
contienen el anin SO32-, siendo los ms importantes el sulfito
sdico y el sulfito demagnesio. Se forman al poner en contacto el
dixido de azufre (SO2) con
disoluciones alcalinas. Se trata de sustancias reductoras
pasando el azufre del
estado de oxidacin +4 a +6. En disoluciones cidas se descomponen
liberando
de nuevo dixido de azufre. Los sulfitos orgnicos (R-S(O)-R'; R,
R' = restos
orgnicos) se obtienen convenientemente a partir de Cloruro de
Tionilo (SOCl2) y
alcoholes.
El ion del sulfito tiene forma casi tetradrica con el tomo de
azufre en el centro y
los tres tomos de oxgeno y un par de electrones apuntando a las
esquinas.
-
7/22/2019 6641227 o 83
43/144
En la elaboracin de azcar de caa se realiza un proceso conocido
como
sulfitacin y consiste en la adicin de SO2 al jugo mezclado para
conseguir los
siguientes objetivos:
- Retirar no azcares y sulfato clcico por reacciones de
precipitacin para
conseguir azcar de color blanco. Adems el sulfato clcico forma
cristales
gruesos que son una excelente ayuda filtrante.
- Reducir el in frrico a ferroso, lo que disminuye el efecto
catalizador delprimero en las reacciones de oxidacin de azcares
reductores y
polifenoles que producen compuestos coloreados.
-
7/22/2019 6641227 o 83
44/144
4.1.5 FUNDAMENTOS TERICOS DE ESTADSTICA PARA LAS CURVAS DE
CALIBRACIN [11], [12]
4.1.5.1 PRECISIN
La precisin describe la reproducibilidad de los resultados; es
decir, la
concordancia entre los valores numricos de dos o ms medidas
replicadas o
medidas que se han realizado exactamente de la misma forma. En
general, laprecisin de un mtodo analtico se obtiene fcilmente
mediante la simple
repeticin de la medida.
La precisin indica la medida del error aleatorio, o
indeterminado, de un anlisis.
Los parmetros de calidad de la precisin de la desviacin estndar
absoluta, la
desviacin estndar relativa, el coeficiente de variacin y la
varianza. Estos
trminos se definen en la siguiente tabla:
-
7/22/2019 6641227 o 83
45/144
TABLA 8. Parmetros de calidad para la precisin de los mtodos
analticos
Trminos Frmula
Desviacin estndar
absoluta, s
Desviacin estndar
relativa (RSD)
Desviacin estndar de la
media,m
s
Coeficiente de variacin,
CV
Varianza
( )
1
1
2
=
=
N
xx
s
N
i
i
x
sRSD =
Nssm /=
%100*x
sCV =
2s
-
7/22/2019 6641227 o 83
46/144
4.1.5.2 SESGO
El sesgo mide el error sistemtico, o determinado, de un mtodo
analtico. El
sesgo se define mediante la ecuacin
txSesgo = (1)
Donde es la medida de la concentracin de un analito en una
muestra cuya
concentracin estx para determinar la exactitud hay qu analizar
uno o varios
materiales de referencia cuya concentracin de analito es
conocida. Sin embargo,
los resultados de dichos anlisis tambin tendrn tanto errores
sistemticos, pero
si se realiza un nmero suficiente de determinaciones, se puede
detectar el valor
de la media, para un nivel de confianza dado.
4.1.5.2.1 Prueba del sesgo
El sesgo de un mtodo analtico, generalmente, se detecta
analizando uno o
varios materiales de referencia cuya composicin se conoce. Con
toda seguridad,
la media experimental del anlisis x diferir del valor verdadero
proporcionado
para el material de referencia. En este caso, debe juzgarse si
esta diferencia es
consecuencia de un error aleatorio en el anlisis del material de
referencia o de un
sesgo en el mtodo usado.
La forma habitual de tratar estadsticamente este problema
consiste en comparar
la diferencia x - con la diferencia que cabra esperar para un
nivel de
probabilidad dado si no existiera sesgo. Si el valor
experimental x - es mayor
que la diferencia calculada, es probable que exista un sesgo,
por el contrario, si el
-
7/22/2019 6641227 o 83
47/144
valor experimental es igual o menor que la diferencia calculada,
no queda
demostrada la presencia de un sesgo.
Este test de deteccin del sesgo utiliza el parmetro estadstico t
y se utiliza la
siguiente ecuacin:
N
tsx =
(2)
Donde N es el nmero de medidas replicadas que se han utilizado
en el test. La
presencia de un sesgo en el mtodo viene indicada cuando el valor
de x -
experimental es mayor que el valor de x - calculado a partir de
la ecuacin (2).
Por el contrario, si el valor calculado a partir de la ecuacin
(2) es ms grande, no
queda demostrada la presencia de un sesgo.
En la siguiente tabla se muestran los valores de t para varios
niveles de
probabilidad:
-
7/22/2019 6641227 o 83
48/144
TABLA 9. Valores de t para varios niveles de probabilidad
Grados de
libertad
Valor para un intervalo de confianza (%)
80 90 95 99 99.9
1
23
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
3,08
1,891,64
1,53
1,48
1,44
1,42
1,40
1,38
1,37
1,36
1,36
1,35
1,34
1,29
6,31
2,922,35
2,13
2,02
1,94
1,90
1,86
1,83
1,81
1,80
1,78
1,77
1,76
1,64
12,7
4,303,18
2,78
2,57
2,45
2,36
2,31
2,26
2,23
2,20
2,18
2,16
2,14
1,96
63,7
9,925,84
4,60
4,03
3,71
3,50
3,36
3,25
3,17
3,11
3,06
3,01
2,98
2,58
637
31,612,9
8,60
6,86
5,96
5,40
5,04
4,78
4,59
4,44
4,32
4,22
4,14
3,29
4.1.5.3 SENSIBILIDAD
En general se acepta que la sensibilidad de un instrumento o de
un mtodo es una
medida de su capacidad de diferenciar pequeas variaciones en la
concentracin
del analito. Dos factores limitan la sensibilidad: la pendiente
de la curva de
-
7/22/2019 6641227 o 83
49/144
calibrado y la reproducibilidad o precisin del sistema de
medida. Entre dos
mtodos que tengan igual precisin, ser ms sensible aquel cuya
curva de
calibrado tenga mayor pendiente.
La definicin cuantitativa de sensibilidad, aceptada por la Unin
Internacional de
Qumica pura y Aplicada (IUPAC), es la de sensibilidad de
calibrado, que se
define como la pendiente curva de calibrado a la concentracin
objeto de estudio.
La mayora de las curvas de calibrado que se usan en qumica
analtica sonlineales y se pueden representar mediante la
ecuacin.
blSmcS += (3)
En la que Ses la seal medida, c es la concentracin del analito,
blS es la seal
instrumental de un blanco y m es la pendiente de la lnea recta.
La sensibilidad de
calibrado como parmetro de calidad tiene el inconveniente de no
tener en cuenta
la precisin de las medidas individuales.
Mandel y Stiehler consideraron la necesidad de incluir la
precisin en un
tratamiento matemtico coherente para la sensibilidad y proponen
la siguiente
definicin para la sensibilidad analtica, .
SSm=
(4)
Aqu,m es de nuevo la pendiente de la curva de calibrado y SS es
la desviacin
estndar de las medidas.
-
7/22/2019 6641227 o 83
50/144
La sensibilidad analtica tiene la ventaja de ser relativamente
insensible a los
factores de amplificacin. Por ejemplo, al aumentar la ganancia
de un instrumento
por un factor de cinco, el valor de m se incrementar en cinco
veces. Sin
embargo, este aumento vendr acompaado, en general, del
correspondiente
aumento enSS y por tanto la sensibilidad analtica se mantendr
prcticamente
constante. La segunda ventaja de la sensibilidad analtica radica
en su
independencia de las unidades de medida S.
4.1.5.4 LMITE DE DETECCIN
La definicin cualitativa ms aceptada para el lmite de deteccin
es la mnima
concentracin o la mnima masa de analito que se puede detectar
para un nivel de
confianza dado. Este lmite de depende de la relacin entre la
magnitud de la
seal analtica y el valor de las fluctuaciones estadsticas de la
seal del blanco.Por tanto, a no ser que la seal analtica sea mayor
que la del blanco, en un
mltiplo kde la variacin del blanco debida a errores aleatorios,
no ser posible
detectar con certeza esta seal. As al aproximarse al lmite de
deteccin, la seal
analtica y su desviacin estndar se aproximan a la seal del
blancoblS y a su
desviacin estndarbl
s . Por tanto la mnima seal analtica distinguiblem
S se
considera que es igual a la suma de la seal media del blanco blS
ms un mltiplo
kde la desviacin estndar del mismo, Esto es,
blblm SksS += (5)
-
7/22/2019 6641227 o 83
51/144
Experimentalmente, mS se puede determinar realizando 20 o 30
medidas del
blanco, preferiblemente durante un amplio perodo de tiempo. A
continuacin, los
datos se tratan estadsticamente para obtenerblS y bls
Finalmente, la pendiente
de la ecuacin (3) ym
S se utilizan para calcularmc que se define como lmite de
deteccin, y cuya ecuacin es:
mSSc lmm
b= (6)
Como ha indicado Ingle1para determinar el valor de ken la
ecuacin (5) se han
usado numerosas alternativas, relacionadas correcta o
incorrectamente con los
estadsticos para los niveles de confianza. Kaiser2 argumenta que
un valor
razonable para la constante es k= 3. Considera que es incorrecto
suponer una
distribucin estrictamente normal de los resultados a partir de
las medidas delblanco, y que cuando k= 3, el nivel de confianza de
la deteccin ser de un 95
por 100 en la mayora de los casos. Asimismo considera ventajoso
un mayor valor
de k y por tanto un mayor nivel de confianza. Long y
Winefordner3, en un estudio
sobre lmites de deteccin, tambin recomiendan la utilizacin de k=
3.
_____________
1J.D. Ingle Jr., Chem. Educ., 1970, 42, 100.2H. Kaiser, Anal.
Chem.,1987, 42, 53 A3 G. l. Long y J. D. Winefordner, Anal. Chem.,
1983, 55.
-
7/22/2019 6641227 o 83
52/144
4.1.5.5 INTERVALO LINEAL
El intervalo lineal de un mtodo analtico va desde la
concentracin ms pequea
a la que se puede realizar en medidas cuantitativas (lmite de
cuantificacin LOQ)
hasta la concentracin a la que la curva de calibrado se desva de
la linealidad
(lmite de linealidad, LOL). Para las medidas cuantitativas se
toma como lmite
inferior, en general, la que corresponde a diez veces la
desviacin estndar de las
medidas repetidas en un blanco o bls10 . En este punto, la
desviacin estndarrelativa es del orden de un 30 por 100 y disminuye
con rapidez cuando las
concentraciones aumentan. En el lmite de deteccin, la desviacin
estndar
relativa es del 100 por 100.
Para que un mtodo analtico sea til, debe tener un intervalo
lineal de, al menos,
dos rdenes de magnitud. Algunos intervalos de concentracin
aplicable de cinco
a seis rdenes de magnitud.
4.1.5.6 LIMITES DE CONFIANZA (LC)
La media de la poblacin )( o media verdadera de un conjunto de
medidas es
una constante que siempre ser desconocida. Sin embargo, en
ausencia de
errores sistemticos, se pueden fijar unos lmites dentro de los
cuales cabe
esperar que se encuentre la media de la poblacin con un grado de
probabilidad
dado. Los lmites obtenidos de esta forma se denominan lmites de
confianza.
Los lmites de confianza, que se calculan a partir de la
desviacin estndar de la
muestra, dependen de la certeza con que se conoce s. Si hay
razones para creer
que s es una buena aproximacin de , Los lmites de confianza sern
ms
-
7/22/2019 6641227 o 83
53/144
significativamente ms estrechos que si la estimacin de s se ha
obtenido con
slo dos o tres medidas.
Para calcular los lmites de confianza se utiliza la siguiente
ecuacin:
N
zxLCpara
= (7)
En la siguiente tabla se encuentran los valores de z para varios
niveles de
confianza:
TABLA 10. Niveles de confianza para varios valores de z
Nivel de confianza (%) z
5068
80
90
95
96
99
99.799.9
0,671,00
1,29
1,64
1,96
2,00
2,58
3,003,29
-
7/22/2019 6641227 o 83
54/144
5. METODOLOGA
Las metodologas que se siguieron para la elaboracin de las
curvas de
calibracin descritas en este trabajo de grado son las
siguientes:
5.1 METODOLOGA PARA CONSTRUIR LA CURVA DE CALIBRACIN DE
GOMAS EN JUGOS DE CAA [6]
5.1.1 PRINCIPIO
El mtodo considera las gomas como el material polisacrido
precipitado en
etanol, a partir de una solucin de sacarosa, libre de almidones
y protenas. De
acuerdo con el procedimiento el cido tricloroactico precipita la
protena del
jugo; la filtracin subsiguiente remover slidos, las protenas y
una gran parte del
almidn que no es soluble en el jugo fro. Se forma una turbiedad
con etanol la
cual se lee a una longitud de onda de 720 nm.
5.1.2 EQUIPO
Espectrofotmetro GENESIS 10
Balanza analtica
Celdas de absorcin
Erlenmeyers
Pipetas volumtricas
Papel filtro Whatman N1
Matraces volumtricos
Vidrio de reloj
-
7/22/2019 6641227 o 83
55/144
5.1.3 REACTIVOS
TABLA 11. Calidad, pureza y marca de reactivos utilizados para
la curva de
calibracin gomas en jugos de caa
REACTIVO CALIDAD PUREZA [%] MARCA
cido tricloroactico Reactivo 99.5 MERCK
Etanol absoluto Reactivo 99.9 MERCKSacarosa Reactivo 99.0
MERCK
Dextrana Reactivo 99.0 MERCK
5.1.3.1 Solucin de sacarosa pura: Disolver 100 g de sacarosa
grado analtico
en agua y llevarlo a 1000 ml.
5.1.3.2 Etanol absoluto
5.1.3.3 cido tricloroactico al 10%
5.1.3.4 Agua destilada
5.1.4 PROCEDIMIENTO
5.1.4.1 Solucin patrn de dextrana:Tomar 1000 mg de dextrana y
disolverlos
en agua destilada, adicionando la solucin a un matraz volumtrico
de 1000 ml y
completando el volumen con agua destilada.
-
7/22/2019 6641227 o 83
56/144
5.1.4.2 Blanco: Tomar 20 ml de solucin de sacarosa en un matraz
volumtrico
de 50 ml y adicionar 2 ml de etanol absoluto.
5.1.4.3 Patrones para la curva de calibracin: Tomar 20 ml de
solucin de
sacarosa en un matraz volumtrico de 50 ml y adir los mililitros
necesarios de la
solucin patrn de dextrana (5.1.4.1) para preparar cada uno de
los
patrones de acuerdo a la Tabla 9, completar el volumen con agua
destilada.
TABLA 12. Volmenes de solucin patrn necesarios para preparar
los
patrones para la curva de calibracin de gomas en jugos de
caa
Patrn
(Dextrana)
Concentracin
[ppm]
Volumen de
solucin patrn
[ml]
Volumen solucin
de sacarosa [ml]
1 50 2.5 20
2 100 5.0 20
3 200 10.0 20
4 300 15.0 20
5 400 20.0 20
6 500 25.0 20
Tomar alcuotas de 10 ml , llevar a tubos de ensayo y adicionar 2
ml de cido
triclorocetico, agitar la solucin y filtrar a travs de papel
filtro Whatman N1.
Despus adicionar 5 ml de etanol absoluto y dejar en reposo por
dos minutos, leer
con un blanco de reactivos en un espectrofotometro la turbidez a
una longitud de
onda de 720 nm.
-
7/22/2019 6641227 o 83
57/144
5.2 METODOLOGA PARA CONSTRUIR LA CURVA DE CALIBRACIN DE
FOSFATOS EN JUGOS DE CAA [6]
5.2.1 PRINCIPIO
Los fosfatos se determinan por reaccin del molibdato de amonio
en medio cido
formando cido fosfomolbdico que se reduce a un complejo
intensamente azul
por accin del cido amino-naftol-sulfnico.
5.2.2 EQUIPO
Espectrofotmetro GENESIS 10
Balanza analtica
Plancha de agitacin
Celdas de absorcin
Erlenmeyers
Pipetas volumtricas
Vidrio de reloj
Matraces volumtricos
-
7/22/2019 6641227 o 83
58/144
5.2.3 REACTIVOS
TABLA 13. Calidad, pureza y marca de reactivos utilizados para
la curva de
calibracin fosfatos en jugos de caa
REACTIVO CALIDAD PUREZA [%] MARCA
cido Sulfrico Reactivo 95.0 MERCK
Molibdato de amonio Reactivo 81.0 MERCK
Acido 1-amino-
2naftol-4sulfonico
Reactivo 95.0 CARLO ERBA
Fosfato de potasio Reactivo 99.0 MERCK
5.3.2.1 cido sulfrico 10 N:Agregar 280 ml de cido sulfrico
concentrado a
500 ml de agua destilada, mezclar y completar el volumen a 1000
ml.
5.3.2.2 Solucin de molibdato de amonio: Disolver 30 g de
molibdato de amonio
en 350 ml de agua destilada, agregar 600 ml de cido sulfrico 10
N (o 168 ml de
cido sulfrico concentrado) lentamente mientras agita. Enfriar y
completar el
volumen a 1000 ml con agua destilada y guardar en frasco de
polietileno.
-
7/22/2019 6641227 o 83
59/144
5.3.2.3 Solucin de Acido 1-Amino-2-Naftol-4-Sulfnico: Disolver
1.5 g de cido
1-amino-2-naftol-4-sulfnico y 7.5 g de sulfito de sodio o 3.8 g
de sulfito de
sodio anhidro en 100 ml de agua destilada y mezclar hasta
disolver.
Agregar 79.7 g de bisulfito de sodio, disueltos en 700 ml de
agua destilada y
completar a 1000 ml con agua destilada. Guardar en frasco de
color ambar.
5.3.2.4 Solucin Estndar de Fosfato (100 ppm): Disolver 0.1433 g
de fosfato de
potasio monobsico (seco en estufa) en 1000 ml de agua
destilada.
5.2.4 PROCEDIMIENTO
5.2.4.1 Solucin Estndar de Fosfato (100 ppm): Disolver 0.1433 g
de fosfato de
potasio monobsico (seco en estufa) en 1000 ml de agua
destilada.
5.2.4.2 Blanco: tomar 40 ml de agua destilada, pasar a un matraz
volumtrico de
50 ml y agregar 5 ml de solucin cida de molibdato de amonio,
completar el
volumen con agua destilada.
5.1.4.3 Patrones para la curva de calibracin: Tomar los
mililitros necesarios de
la solucin estndar de fosfato (5.2.4.1) para preparar cada uno
de los patrones de
acuerdo a la Tabla 11, llevar a un matraz volumtrico de 100 ml y
completar el
volumen con agua destilada.
-
7/22/2019 6641227 o 83
60/144
TABLA 14. Volmenes de solucin patrn necesarios para preparar
los
patrones para la curva de calibracin de fosfatos en jugos de
caa
Patrn Concentracin
[ppm]
Volumen de solucin estndar
[ml]
1 2 2.0
2 5 5.0
3 10 10.0
4 20 20.0
5 40 40.0
6 60 60.0
7 80 80.0
8 100 100.0
Tomar 10 ml de cada una de estas soluciones y pasarlas a un
matraz volumtrico
de 50 ml, diluir en 30 ml de agua destilada, agregar 5 ml de
solucin cida de
molibdato de amonio y 2 ml de solucin de cido
1-amino-2-naftol-4-sulfnico,
completar el volumen con agua destilada, agitar bien y esperar 5
minutos para leer
luego en espectrofotmetro a una longitud de onda de 650 nm,
usando la muestrablanco para cuadrar el cero de absorbancia.
-
7/22/2019 6641227 o 83
61/144
5.3 METODOLOGA PARA CONSTRUIR LA CURVA DE CALIBRACIN DE
SLICE EN AGUA DE CALDERAS [7]
5.3.1 PRINCIPIO
La slice se determina por medida del color azul desarrollado por
el complejo slico
molibdato con sulfito de sodio en medio cido. Cuando hay
fosfatos presentes
en la muestra estos forman un complejo fosfo-molibdato similar,
el cual sedestruye por la adicin de cido oxlico para eliminar la
interferencia.
5.3.2 EQUIPO
Espectrofotmetro, GENESIS 10
Celdas de absorcin.
Balanza analtica
Plancha de agitacin
Erlenmeyers
Pipetas volumtricas
Vidrio de reloj
Matraces volumtricos
-
7/22/2019 6641227 o 83
62/144
5.3.3 REACTIVOS
TABLA 15. Calidad, pureza y marca de reactivos utilizados para
la curva de
calibracin slice en agua de calderas
REACTIVO CALIDAD PUREZA [%] MARCA
Acido Clorhidrico Reactivo 37.0 MERCK
Molibdato de
amonioReactivo 81.0 MERCK
Acido oxlico Reactivo 99.8 CARLO ERBA
Metasilicato de
amonioReactivo 95.0 MERCK
cido 1-amino-2-
naftol-4-sulfnico Reactivo 95 CARLO ERBA
5.3.3.1 cido clorhdrico 50%: Adicionar a un matraz volumtrico de
1000 ml,
300 ml de agua bidestilada y adicionar 500 ml de cido clorhdrico
concentrado,
completar el volumen con agua bidestilada, agitar y guardar en
frasco de
polietileno.
5.3.3.2 Reactivo de molibdato de amonio: Dilyanse 10 g de
molibdato de
amonio en 100 ml de agua bidestilada, ajstese el pH a 7-8 con
hidrxido de
amonio o hidrxido de sodio y llvese a un frasco de polietileno
para su
conservacin.
-
7/22/2019 6641227 o 83
63/144
5.3.3.3Solucin de cido oxlico: Disulvanse 7.5 g de cido oxlico
en 50 ml
de agua bidestilada y compltese a 100 ml en un matraz volumtrico
de 100 ml.
5.3.3.4 Agente reductor: Disulvanse 500 mg de cido
1-amino-2-naftol-4-
sulfnico y 1.0 g de sulfito de sodio en 50 ml de agua
bidestilada con calor suave
si fuera necesario. Fltrese y llvese a un frasco de polietileno,
conservndolo
refrigerado.
5.3.4 PROCEDIMIENTO
5.3.4.1 Solucin madre de slice (1000 g/L): Disulvanse 4.73 g de
metasilicato
de sodio nonahidratado, en agua bidestilada y llvese a 1000
ml.
5.3.4.2 Solucin estndar de slice: Disulvanse 10 ml de solucin a
1000 ml
con agua bidestilada y consrvese en frasco de polietileno.
5.3.4.3 Blanco: En un erlenmeyer de 50 ml adicionar 50 ml de
agua bidestilada y
agregar en sucesin rpida 1 ml de cido clorhdrico al 50 % y 2 ml
de reactivo de
molibdato de amonio. Mzclese y deje reposar durante 5 minutos y
adase 2 ml
de solucin de cido oxlico.
5.1.4.3 Patrones para la curva de calibracin: Tomar los
mililitros necesarios de
la solucin estndar de slice (5.3.4.2) para preparar cada uno de
los patrones deacuerdo a la Tabla 13, llevar a un matraz volumtrico
de 50 ml y completar el
volumen con agua bidestilada.
-
7/22/2019 6641227 o 83
64/144
Tabla 16. Volmenes de solucin patrn necesarios para preparar
los
patrones para la curva de calibracin de slice en aguas de
calderas
Patrn Concentracin
[ppm]
Volumen de solucin estndar
[ml]
1 0.1 0.5
2 0.5 2.5
3 1.0 5.04 1.5 7.5
5 2.0 10
Pasar cada una de las muestras a matraces volumtricos de 100 ml
y adicionar en
sucesin rpida 1.0 ml de cido clorhdrico al 50 % y 2 ml de
reactivo de molibdato
de amonio. Mzclese invirtiendo seis veces por lo menos, y djese
reposardurante 5 minutos. Adanse 2 ml de solucin de cido oxlico;
esprese 2
minutos; adanse 2 ml de agente reductor y mzclese totalmente. Al
cabo de 5
minutos, mdase el color azul fotomtricamente a una longitud de
onda de 815 nm.
-
7/22/2019 6641227 o 83
65/144
5.4 METODOLOGA PARA CONSTRUIR LA CURVA DE CALIBRACIN
SULFITOS EN AZCAR [8]
5.4.1 PRINCIPIO
El color del complejo sulfito/rosanilina es una medida
fotomtrica, en una longitud
de onda cercana a 560 nm, despus de la reaccin con
formaldehdo.
5.4.2 EQUIPO
Espectrofotmetro GENESIS 10
Balanza analtica
Plancha de agitacin
Celdas de absorcin de 1.0 cm
Matraces volumtricos de 100 ml Pipetas volumtricas
Vidrio de reloj
Tubos de ensayo
-
7/22/2019 6641227 o 83
66/144
5.4.3 REACTIVOS
TABLA 17. Calidad, pureza y marca de reactivos utilizados para
la curva de
calibracin sulfitos en jugos de caa
REACTIVO CALIDAD PUREZA [%] MARCA
Hidrocloruro de
rosanilina
Reactivo 97.0 MERCK
Acido clorhidrico Reactivo 37.0 MERCK
Formaldehido Reactivo 37.0 MERCK
sacarosa Reactivo 99.0 MERCK
Hidrxido de sodio Reactivo 99.0 MERCK
Yoduro de potasio Reactivo 99.5 MERCK
Yodo Bisublimado Reactivo 99.9 CARLO ERBA
Almidn Reactivo 99.5 MERCK
Tiosulfato de sodio Reactivo 99.5 MERCK
Sulfito de sodio Reactivo 98.0 MERCK
5.4.3.1 Solucin saturada de hidrocloruro de rosanilina:
Disulvase 1.0 g de
hidrocloruro de rosanilina en 100 ml de agua destilada, calentar
a 50 C y dejar
enfriar con agitacin. Despus dejar reposar por 48 h, filtrar la
solucin.
5.4.3.2 Solucin coloreadora de rosanilina: Transferir 4 ml de
solucin saturada
de hidrocloruro de rosanilina a un frasco volumtrico de 100 ml,
adicionar 6 ml de
cido clorhdrico concentrado y lleve la mezcla hasta la marca con
agua destilada.
5.4.3.3 Solucin de formaldehdo: En un matraz volumtrico de 1000
ml diluir 5
ml de formaldehdo en 200 ml de agua destilada y despus completar
el volumen.
-
7/22/2019 6641227 o 83
67/144
5.4.3.4 Solucin de sacarosa pura: Disolver 100 g de sacarosa
grado analtico
en agua destilada y llevarlo a 1000 ml.
5.4.3.5 Solucin de hidrxido de sodio 0.1 mol/L
5.4.3.6 Solucin de Yodo, 0.05 mol/L: Disolver 20 g de reactivo
de yoduro de
potasio grado analtico en 40 ml de agua destilada en un frasco
volumtrico de
1000 ml. Despus de la adicin de 12.69 g de reactivo de yodo
grado analtico,agitar hasta que se disuelva todo el yodo y
completar hasta la marca con agua
destilada.
5.4.3.7 Solucin de Acido clorhidrico concentrado
5.4.3.8 Indicador de yodo (almidn)
5.4.3.9 Solucin tiosulfato de sodio, 0.1 mol/L: Disolver 24.817
g de reactivo de
tiosulfato de sodio pentahidratado en 200 ml de agua destilada
en un matraz
volumtrico de 1000 ml y despus completar el volumen.
5.4.4 PROCEDIMIENTO
5.4.4.1 Solucin estndar de sulfito: Disolver aproximadamente 2.5
g de
reactivo de sulfito de sodio heptahidratado en solucin de
sacarosa y lleve a 500ml con esta solucin pura de sacarosa.
5.4.4.1.1. Valoracin de la solucin estndar de sulfito: Adicionar
25 ml de
solucin de yodo 0.05 mol /L en un erlenmeyer de 250 ml y agregar
10 ml de la
solucin de cido clorhidrico 1 mol/L y agregar aproximadamente
100 ml de agua
destilada. Medir con una pipeta 25 ml de solucin estndar de
sulfito en este
-
7/22/2019 6641227 o 83
68/144
frasco mientras que el frasco es agitado. Entonces titular el
exceso de yodo con la
solucin de tiosulfato de sodio 0.1 mol/L hasta que el color del
frasco sea plido.
Despus agregar 1 ml de indicador de yodo (almidn) y continuar la
titulacin
hasta que se desaparezca el color azul. Registrar la
titulacin.
5.4.4.2 Solucin estndar diluida de sulfito: Diluir 5 ml de
solucin estndar de
sulfito a 100 ml exactamente con solucin pura de sacarosa.
5.4.4.3 Blanco: como blanco se utiliza nicamente agua
destilada
5.4.4.4 Patrones para la curva de calibracin: Tomar los
mililitros necesarios de
la solucin estndar diluida de sulfito (5.4.4.2) para preparar
cada uno de los
patrones de acuerdo a la Tabla 15, llevar cada uno de los
patrones a un matraz
volumtrico de 100 ml, adicionar a cada uno de los frascos
volumtricos 4.0 ml de
solucin de hidrxido de sodio 0.1 mol/L y llevar hasta la marca
con la solucin
pura de sacarosa y mezclar.
-
7/22/2019 6641227 o 83
69/144
TABLA 18. Volmenes de solucin patrn necesarios para preparar
los
patrones para la curva de calibracin de sulfitos en azcar.
De cada uno de los matraces volumtricos transferir una alcuota
de 10 ml a tubos
de ensayo limpios y secos, agregar 2.0 ml de solucin
decoloradora de rosanilinay 2.0 ml de solucin de formaldehdo, tapar
los tubos y mezclar, dejarlos en reposo
a temperatura ambiente durante 30 minutos y despus leer
fotomtricamente
utilizando como blanco agua destilada para leer a una longitud
de onda de 560
nm.
Patrn Concentracin
[ppm]
Volumen de solucin estndar
[ml]
1 2.48 1.0
2 4.96 2.0
3 7.44 3.0
4 9.92 4.0
5 12.4 5.0
6 14.88 6.0
-
7/22/2019 6641227 o 83
70/144
5.5. METODOLOGA PARA CONSTRUIR LA CURVA DE CALIBRACIN
AZCAR EN EFLUENTES [9]
5.5.1 PRINCIPIO
Este mtodo se fundamenta en la reaccin del resorcinol en medio
cido fuerte,
con la molcula de fructosa proveniente de la hidrlisis de la
sacarosa
desarrollndose un color rosa caracterstico que demuestra la
positividad de laprueba.
5.5.2 EQUIPO
Balanza analtica
Matraces volumtricos
Pipetas volumtricas
Tubos de vidrio con tapa (pirex)
Espectrofotmetro GENESIS 10
5.5.3 REACTIVOS
TABLA 19. Calidad, pureza y marca de reactivos utilizados para
la curva de
calibracin azcar en efluentes
REACTIVO CALIDAD PUREZA [%] MARCA
Resorcinol Reactivo 99.0 MERCK
Etanol Reactivo 99.9 MERCK
Sacarosa Reactivo 99.0 MERCK
-
7/22/2019 6641227 o 83
71/144
5.5.3.1 Solucin de resorcinol al 1%: Disolver 1.0 g de
resorcinol en etanol
absoluto y transferirlo a una matraz volumtrico de 100 ml,
completar el volumen
hasta la marca con etanol y mezclar. Guardar en frasco color
mbar y colocarlo en
refrigeracin.
5.5.3.2 cido clorhdrico concentrado
5.5.4 PROCEDIMIENTO
5.5.4.1 Solucin estndar de sacarosa reactivo (1000 mg/L): Pesar
0.2 g de
sacarosa grado analtico y disolverlos en agua en matraz
volumtrico de 200 mL,
completar el volumen con agua destilada y mezclar.
5.5.4.2 Blanco: Transferir 4.0 mL de agua destilada a un tubo de
ensayo y 2.5 mL
de cido clorhdrico concentrado.
5.5.4.4 Patrones para la curva de calibracin: Tomar los
mililitros necesarios de
la solucin estndar de sacarosa reactivo (5.5.4.1) para preparar
cada uno de los
patrones de acuerdo a la Tabla 20, llevar cada uno de los
patrones a un matraz
volumtrico de 50 mL y completar el volumen con agua
destilada.
-
7/22/2019 6641227 o 83
72/144
TABLA 20. Volmenes de solucin patrn necesarios para preparar
los
patrones para la curva de calibracin de azcar efluentes.
Tomar alcuotas de 4.0 mL en tubos de ensayo, adicionar a cada
uno 2.5 mL de
cido clorhdrico y 1.5 de solucin de resorcinol al 1% leer
fotometricamente,tomando el blanco (5.5.4.2) como referencia a una
longitud de onda de 480 nm.
Patrn Concentracin
[ppm]
Volumen de solucin estndar
[ml]
1 50 2.5
2 100 5.0
3 200 10
4 300 15
5 400 20
6 500 25
-
7/22/2019 6641227 o 83
73/144
-
7/22/2019 6641227 o 83
74/144
Grfica 1. Curva de calibracin de gomas en jugos de caa
y = 0,0005x
R2= 0,9974
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0 100 200 300 400 500
CONCENTRACION DE DEXTRANA[ppm]
ABSORBANCIA
-
7/22/2019 6641227 o 83
75/144
Para determinar el contenido de dextrana en una muestra se
obtiene directamente
la concentracin de la curva de calibracin si no fue necesaria
ninguna dilucin. Si
fue necesaria alguna dilucin de la muestra para poder utilizar
la curva, entonces
la concentracin de dextrana en la muestra original es:
(ppm de dextrana directamente de la curva)*Vol. final
mg dextrana/L =
--------------------------------------------------------------------------
mL de muestra
6.1.2 Anlisis estadstico
6.1.2.1 Coeficiente de correlacin
El coeficiente de correlacin obtenido fue de 0.9974
6.1.2.2 Precisin
Para el clculo de la precisin se prepararon 10 muestras con un
contenido de
150 ppm de dextrana y se analizaron con la metodologa descrita
para el anlisis
de gomas en jugos de caa, a las cules se les calcularon los
parmetros de
calidad de la precisin.
A continuacin se muestran los datos obtenidos para los clculos
de la precisin:
-
7/22/2019 6641227 o 83
76/144
Tabla 22. Datos para calcular la precisin para la curva gomas en
jugos de
caa
Muestra Absorbancia Concentracin
[ppm]
1 0.076 152
2 0.076 1523 0.076 152
4 0.075 150
5 0.077 154
6 0.076 152
7 0.076 152
8 0.074 148
9 0.074 14810 0.076 152
6.1.2.2.1 Desviacin estndar absoluta (s )
Utilizando la frmula para la desviacin estndar absoluta de la
Tabla 8., se
calcula para los datos de la tabla anterior, obtenindose el
siguiente resultado.
=s 1,93 para un nivel de probabilidad de 95% se reportar la
precisin como 2 s
-
7/22/2019 6641227 o 83
77/144
6.1.2.2.2 Desviacin estndar relativa (RSD)
Con la desviacin estndar absoluta s y la media x y utilizando la
frmula para
desviacin estndar relativa de la Tabla 8, se calcula y el
resultado es el siguiente:
x = 151,2
RSD = 0,013 ppm de dextrana
6.1.2.2.3 Desviacin estndar de la media ( ms )
La desviacin estndar de la media se calcula con la desviacin
estndar absoluta
s y la raz del nmero de muestras N = 10, con la frmula para
desviacin
estndar de la media de la Tabla 8, obtenindose el siguiente
resultado:
ms = 0,611 para un nivel de probabilidad de 95% se reportar la
precisin como 2s
6.1.2.2.4 Coeficiente de variacin (CV)
El coeficiente de variacin se calcula utilizando la frmula de la
Tabla 8., con la
desviacin estndar s y la media x , obtenindose el siguiente
porcentaje para el
coeficiente de variacin.
CV = 1,30 %
6.1.2.2.5 Varianza ( 2s )
-
7/22/2019 6641227 o 83
78/144
La varianza es el cuadrado de la desviacin estndar s , el
resultado obtenido es
el siguiente:
2s = 3,73
6.1.2.3 Sesgo
Debido a que el sesgo se detecta analizando uno o varios
materiales de referencia
cuya composicin se conoce se utilizan los datos obtenidos de la
tabla 22para el
clculo de este.
Se calcula la medida experimental del sesgo con la ecuacin (1),
utilizando la
media de los datos x y el valor verdadero que es la concentracin
a la que
fueron preparadas las muestras en este caso =150.
El resultado fue:
x - = 1,20 % de Sesgo
Luego, con la desviacin estndar s y la ecuacin (2) , se
determina si hay
presencia de un sesgo, esta frmula utiliza el parmetro
estadstico t y en este
caso este valor es para un nivel de confianza de 95% y 9 grados
de libertad, el
valor de t para determinados niveles de confianza se encuentra
en la Tabla 9.
Para un nivel de confianza 95 % y 9 grados de libertad el valor
de t = 2.26.
El valor obtenido es 1,38 utilizando la ecuacin (2)
-
7/22/2019 6641227 o 83
79/144
De acuerdo a lo descrito en el numeral 4.1.5.2.1, no queda
demostrada la
presencia de un sesgo en el mtodo debido a que el valor x - =
1,20 es menor
que 1.38 obtenido de la ecuacin (2) para un nivel de confianza
de 95%.
6.1.2.4 Sensibilidad
6.1.2.4.1 Sensibilidad de calibracin
La sensibilidad de calibracin se define como la pendiente de la
lnea de
calibracin, en este caso la pendiente obtenida, es decir, la
sensibilidad de
calibracin S para la curva de calibracin de gomas en jugos de
caa fue:
S = 0,0005 ppm de dextrana
6.1.2.4.2 Sensibilidad analtica
Para calcular la sensibilidad analtica se calcul la desviacin
estndar s de
cada una de las medidas de las concentraciones de la curva de
calibracin. En la
siguiente tabla se muestra los datos obtenidos para cada una de
las
concentraciones y su respectiva desviacin estndar.
-
7/22/2019 6641227 o 83
80/144
TABLA 23. Desviaciones estndar para cada una de las
concentraciones de
la curva de calibracin gomas en jugos de caa
Concentracin
de dextrana ppm
N. de replicados
,N
Media de la
absorbancia
Desviacin
estndar, ppm
50 10 0.029 0,0014
100 10 0.0540,0007
200 10 0.0950,0021
300 10 0.155 0,0028
400 10 0.2050,0014
500 10 0.2450,0014
Luego, con la sensibilidad de calibrado S y la desviacin estndar
para cada una
de las concentraciones se utiliz la ecuacin (4) para obtener las
sensibilidades
analticas para cada una de las concentraciones, a continuacin se
muestran
los resultados obtenidos.
-
7/22/2019 6641227 o 83
81/144
TABLA 24 . Sensibilidad analtica para cada una de las
concentraciones de
la curva de calibracin gomas en jugos de caa.
Concentracin de dextrana
ppm
Sensibilidad analtica
500,353
1000,707
2000,236
3000,178
400 0,354
5000,354
6.1.2.5 Lmite de deteccin
Se prepararon 10 blancos de acuerdo a la seccin (5.1.4.2),
leyndose las
absorbancias de cada uno de los blancos a 720 nm, para calcular
con estos la
desviacin estndar del blanco bls .
-
7/22/2019 6641227 o 83
82/144
TABLA 25. Datos para calcular la desviacin estndar del blanco
bls en la
curva de calibracin gomas en jugos de caa
Blanco Absorbancia
1 0.001
2 0.001
3 -0.0014 -0.001
5 0.000
6 0.002
7 -0.002
8 0.000
9 0.000
10 -0.001
La desviacin estndar para el blancobls es:
bls = 0,0014
Con la desviacin estndar del blanco y la sensibilidad de
calibracin S con un k =
3, y las ecuaciones (5) y (6), se calcula el limite de deteccin
mc .
mc = 8,49 ppm de Dextrana
-
7/22/2019 6641227 o 83
83/144
6.1.2.6 Intervalo lineal
6.1.2.6.1 lmite de cuantificacin (LOQ)
Para calcular el lmite de cuantificacin se multiplic la medida
de la desviacin
estndar del blanco por 10, obtenindose el siguiente
resultado:
bls = 0,0014 * 10 = 0,014 A
Con este resultado de absorbancia se determina a que
concentracin de dextrana
corresponde, entonces:
LOQ = 24,14 ppm de dextrana
El intervalo lineal para la curva de calibracin de gomas en
jugos de caa es de
seis rdenes de magnitud.
6.1.2.7 Lmites de confianza
Se calcularon los lmites de confianza para la concentracin de
gomas en la
muestra de 150 ppm, utilizando para esto la desviacin estndar de
las
concentraciones obtenidas de las 10 muestras Tabla 22,
calculndose con la
ecuacin (6) para un nivel de confianza del 95%, el valor de zse
encuentra en laTabla 9, para determinados niveles de confianza.
-
7/22/2019 6641227 o 83
84/144
Para un nivel de confianza del 95% z = 1.96
x = 151,2
=s 1,93
9
93.1*96.12.151%95 =LC
26.12.151%95 =LC
De lo anterior se concluye que hay un 95% de probabilidad de que
la x =
151.2 se encuentre entre 149.9 y 152.5 ppm de dextrana.
6.2 RESULTADOS DE LA CURVA DE CALIBRACIN DE FOSFATOS EN
JUGOS DE CAA
6.2.1. Datos obtenidos
Siguiendo la metodologa descrita para la realizacin de la curva
de calibracin
para fosfatos en jugos de caa (5.2) se prepararon los patrones y
se realizaron 10
lecturas de absorbancia de cada uno para tratamiento estadstico
posterior, con
las lecturas obtenidas se calcul la media de la absorbancia para
cada uno de los
patrones y se tabularon con los datos de las concentraciones,
despus se
graficaron para obtener as la curva de calibracin. Se comprob
que el sistema
obedece a la ley de Beer, se realiz el ajuste de la recta
pasando por cero y se
obtuvo la ecuacin y el coeficiente de correlacin.
-
7/22/2019 6641227 o 83
85/144
Tabla 26. Datos obtenidos de absorbancia para la curva de
calibracin
fosfatos en jugos de caa
Patrn Nmero de lecturas
por patrn
Concentracin
[ppm PO-4]
Media de
Absorbancia
0 Blanco 0.0 0.000
1 10 2.0 0.020
2 10 5.0 0.0623 10 10.0 0.093
4 10 20.0 0.148
5 10 40.0 0.316
6 10 60.0 0.436
7 10 80.0 0.585
8 10 100.0 0.762
-
7/22/2019 6641227 o 83
86/144
Grfica 2. Curva de calibracin de fosfatos en jugos de caa
y = 0,0074x
R20,9977=
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0 20 40 60 80 100
CONCENTRACION DE FOSFATOS [ppm]
ABSORBANCIA
-
7/22/2019 6641227 o 83
87/144
Para determinar el contenido de fosfatos en una muestra se
obtiene directamente
la concentracin de la curva de calibracin si no fue
necesaria
ninguna dilucin. Si fue necesaria alguna dilucin de la muestra
para poder utilizar
la curva, entonces la concentracin de fosfatos en la muestra
original es:
(ppm de PO-4directamente de la curva)*Vol. final
mg PO-4/L =
-------------------------------------------------------------------
mL de muestra
6.2.2 Anlisis estadstico
6.2.2.1 Coeficiente de correlacin
El coeficiente de correlacin obtenido fue de 0.9977
6.2.2.2 Precisin
Para el clculo de la precisin se prepararon 10 muestras con un
contenido de 70
ppm de PO-4 y se analizaron con la metodologa descrita para el
anlisis de
fosfatos en jugos de caa, a las cules se les calcularon los
parmetros de calidad
de la precisin.
A continuacin se muestran los datos obtenidos para los clculos
de la precisin:
-
7/22/2019 6641227 o 83
88/144
Tabla 27. Datos para calcular la precisin para la curva fosfatos
en jugos de
caa
Muestra AbsorbanciaConcentracin
[ppm]
1 0.511 69.1
2 0.505 68.23 0.513 69.3
4 0.508 68.6
5 0.515 69.6
6 0.520 70.3
7 0.502 67.8
8 0.513 69.3
9 0.519 70.110 0.524 70.8
6.2.2.2.1 Desviacin estndar absoluta (s )
Utilizando la frmula para la desviacin estndar absoluta de la
Tabla 8., se
calcula para los datos de la tabla anterior, obtenindose el
siguiente resultado.
=s 0,928
-
7/22/2019 6641227 o 83
89/144
6.2.2.2.2 Desviacin estndar relativa (RSD)
Con la desviacin estndar absoluta s y la media x y utilizando la
frmula para
desviacin estndar relativa de la Tabla 8, se calcula y el
resultado es el siguiente:
x = 69,3
RSD = 0,013
6.2.2.2.3 Desviacin estndar de la media ( ms )
La desviacin estndar de la media se calcula con la desviacin
estndar absoluta
s y la raz del nmero de muestras N = 10, con la frmula para
desviacin
estndar de la media de la Tabla 8, obtenindose el siguiente
resultado:
ms = 0,293
6.2.2.2.4 Coeficiente de variacin (CV)
El coeficiente de variacin se calcula utilizando la frmula de la
Tabla 8., con la
desviacin estndar s y la media x , obtenindose el siguiente
porcentaje para el
coeficiente de variacin.
CV = 1,34 %
6.2.2.2.5 Varianza ( 2s )
-
7/22/2019 6641227 o 83
90/144
La varianza es el cuadrado de la desviacin estndar s , el
resultado obtenido es
el siguiente:
2s = 0,860
6.2.2.3 Sesgo
Debido a que el sesgo se detecta analizando uno o varios
materiales de referencia
cuya composicin se conoce se utilizan los datos obtenidos de la
tabla 27para el
clculo de este.
Se calcula la medida experimental del sesgo con la ecuacin (1),
utilizando la
media de los datos x y el valor verdadero que es la conce
