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TITULAR DE LA MATERIA:
DCIQ. Tania Méndez Romero
ELABORÓ:
García Maldonado Eduardo Daniel 21120998
Garcia Rodríguez Paola Geraldine 21121000
Mondragón Diaz Cristina 21121028
Revillagigedol Sánchez Simon Pedro 21121033
Sandoval Sánchez María Fernanda 21121041
MORELIA, MICHOACÁN; 22 DE JULIO DEL 202 4
TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MORELIA
“José María Morelos y Pavón”
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y BIOQUÍMICA. OPERACIONES UNITARIAS II.
Reporte practica
de laboratorio
1. Introducción A lo largo de esta práctica se realizaron esferas de alginato mediante un proceso de esterificación. La esterificación es un proceso en el que un compuesto carbonílico reacciona con un nucleófilo en condiciones ácidas o básicas de manera que se forma un éster y libera una molécula de agua. Para la formación de las esferas de alginato es necesario que el líquido quede encapsulado dentro de la membrana que se forma por medio de una gelificación del líquido de manera superficial. Primeramente, se prepara una solución de alginato al 2% y una solución de cloruro de calcio al 2%. El alginato es proveniente de algas pardas, al entrar en contacto con el cloruro de calcio, se solidifica formando un gel similar a la gelatina. Al dejar caer el alginato en el cloruro de calcio a manera de gotas, se produce una membrana en forma de esferas que deja el líquido al interior. Al agregar las esferas de alginato en un medio de agua con glucosa, se presenta un proceso de absorción. La glucosa es una molécula relativamente pequeña, por lo tanto, entra al interior de la esfera a través de la membrana por medio de difusión, la velocidad de absorción depende de distintos factores como lo son: la concentración de glucosa, temperatura, tamaño de esferas e incluso la agitación.
2.1. Preparación de la práctica.
- Preparar una solución de alginato al 2% y una solución de cloruro de calcio al 2%.
- En una jeringa colocar la solución de alginato, la cual deberá gotear con cuidado en la solución de cloruro de calcio. Es importante realizarlo de manera cuidadosa para formar esferas uniformes.
- Dar tiempo para la completa solidificación de las esferas y medir su diámetro para obtener un valor promedio del mismo.
- Dividir el total de las esferas de alginato de calcio en tres partes iguales.
- Preparar 150 ml de una solución de glucosa al 10% y dividirla en tres vasos de precipitados de 100 mL.
- Medir la concentración inicial en grados Brix de glucosa en las soluciones anteriores. 2.2. Desarrollo. Experimento sin agitación:
- Sumergir las esferas de alginato en la solución de glucosa.
- Tomar lecturas de la concentración de glucosa cada 60 segundos (20 mediciones en total).
- Tabular los datos tiempo (s) y concentración (* Brix). Experimento con 3 00 rpm de agitación:
- Sumergir las esferas de alginato en la solución de glucosa.
- Encender la agitación para una velocidad de 100 rpm.
- Tomar lecturas de la concentración de glucosa cada 60 segundos (20 mediciones en total).
- Tabular los datos tiempo (s) y concentración (" Brix).
**3. Diagrama de bloques.
- Cálculos** a. Gráfica concentración vs. tiempo. Con y sin agitación.
°^ Preparacion soluciones de: Glucosa 10% Alginato 2% Cloruro de calcio 2%
°^ Gotear solucion de alginato en la solucio de cloruro de calcio para la formación de esferas y medir su diametro
°^ Colocar esferas en dos vasos con solucies de glucosa y medir su concentración en grados brix
°^ Someter un vaso a agitacion a 300 rpm. Tomar lecturas cada 60s durante 20 min.
°^ Realizar analísis de datos
4. Discusión de resultados En la práctica de laboratorio se observó un descenso más notable en los grados Brix de la solución de sacarosa en el caso de las esferas de alginato sometidas a agitación, en comparación con las que no lo fueron. Este fenómeno puede explicarse mediante los principios de transferencia de masa y la influencia de la agitación en estos procesos. La transferencia de masa ocurre debido a la existencia de un gradiente de concentración entre dos regiones. En este caso, existe una diferencia de concentración de sacarosa entre el interior de las esferas de alginato y la solución circundante. La difusión, que es el movimiento de moléculas desde una región de alta concentración a una de baja concentración, es un proceso clave en este contexto. La velocidad de este proceso está determinada por el coeficiente de difusividad, que depende de las propiedades del soluto y del solvente, así como de la temperatura. La agitación tiene varios efectos en el proceso de transferencia de masa. Primero, reduce el espesor de la capa límite o película estática de líquido que se forma alrededor de las esferas de alginato. Esta capa actúa como una barrera para la transferencia de masa, y al reducirse, se facilita un mayor intercambio de soluto entre las esferas y la solución. En un sistema sin agitación, esta capa límite es más gruesa, lo que impide una rápida difusión de la sacarosa desde las esferas hacia la solución. Además, la agitación introduce corrientes de convección en la solución. Estas corrientes mejoran el transporte de sacarosa desde la superficie de las esferas hacia el resto de la solución, aumentando la velocidad de la transferencia de masa en comparación con la difusión simple que ocurriría en un sistema estático. Aunque la agitación no cambia el coeficiente de difusividad intrínseco del soluto, sí aumenta la difusividad efectiva en el sistema al reducir la resistencia a la transferencia de masa. Esto resulta en una mayor tasa de cambio de concentración con el tiempo. En el experimento, los grados Brix, que miden la concentración de sacarosa, oscilaron entre 8 y 9 en ambos casos, pero el descenso fue más rápido en la solución agitada. Esto se debe a que la sacarosa se transporta más eficientemente desde las esferas al medio circundante en
presencia de agitación, reduciendo la concentración de la solución más rápidamente. La oscilación en los grados Brix dentro de este rango puede deberse a un equilibrio dinámico donde la tasa de difusión hacia el medio y la tasa de transporte hacia el interior de las esferas o hacia áreas de menor concentración se igualan.
