El estado físico de la materia en los alimentos

Los estados de agregación de la materia explicados desde el punto de vista de la alimentación.

1. Estados físicos de la materia en la alimentación UNIVERSIDAD ABIERTA Y A DISTANCIA DE MÉXICO Alumno: Olivié Drouaillet Padrón

2. Introducción El presente trabajo tiene como objetivo explicar los estados de agregación de la materia, así como sus características y para esto se ha recurrido al tema de la alimentación, como un modo para contextualizar el contenido. Además, se incluye un experimento casero en el que se muestran los cambios de estado y por último, una investigación acerca del quinto estado de agregación. Fuente: http://2.bp.blogspot.com/-NoVlUWSHosA/Ves-5m_Q4bI/AAAAAAAAADw/_- WUADX0ZCs/s1600/7.jpg

3. En primer lugar, entendamos por materia como cualquier cosa que ocupa un espacio y que tiene masa, tanto la podamos ver, como no (Chang, 2002). Esta materia tiene ciertas características y muchas de ellas las podemos ver a simple vista, como distinguir su masa y su volumen, o aspectos más básicos como su olor, color o sabor, en algunos casos. Una propiedad muy en particular son los estados de agregación , que de igual forma en sustancias como el agua podemos identificar con claridad, sin embargo, en temas científicos, estos van más allá que el clásico ejemplo de “sólido, líquido y gaseoso”. Desde la educación básica y con nuestra observación diaria hemos aprendido estos tres estados físicos de la materia. Fuente: http://rimasdecolores.blogspot.mx/2016/03/los-estados-del-agua-y-los-cambios-de-estado.html

4. Sin embargo, estudiar los estados físicos de la materia va más allá. Hay un aspecto evidente del que se parte para distinguir las diferencias y semejanzas de la materia y esto es al momento de aplicarles una fuerza deformante. Hay materiales que resisten más, otros menos y otros incluso, es fácil comprimirlos. La respuesta de los materiales ente las fuerzas deformantes y las fuerzas que los comprimen son los que los hace agruparlos en los grupos a los que llamamos estados de agregación (de Olaiza , 2007). Fuente: http:// eltamiz.com/images/2010/August/cambios-fase.png

5. Los estados físicos de la materia Todas las sustancias, pueden existir en principio, en cualquier estado de agregación. En estado sólido , las moléculas se encuentran unidas de forma organizada y con poca libertad de movimiento. Son poco deformables, incompresibles y conservan su volumen ante la compresión. Las moléculas de un líquido también están unidas, pero se pueden mover sus moléculas libremente, los líquidos son deformables, toman la forma del recipiente que los contiene al aplicárseles una fuerza y conservan su volumen ante la compresión. Por último, el estado gaseoso es muy deformable y a diferencia de los anteriores, muy compresible, al aplicársele una fuerza toma la forma del recipiente que lo contiene ya que sus moléculas están separadas en espacios más grandes que el tamaño de las mismas. ( Chang, 2002 y de Olaiza , 2007).

6. En las últimas décadas se han descubierto nuevos estados de agregación de la materia, tal es el caso del plasma , el cual es un estado de alta energía donde la materia está ionizada en forma de cationes y electrones libres. Un ejemplo de esto es el sol, que está formado por plasma de helio e hidrógeno a temperaturas muy altas. Cualquier elemento es posible convertirlo a estado plasmático, mediante el uso de un aparato llamado plasmatrón donde se someten a una temperatura muy alta (fullquimica.com, 2010). Fuente : http://3.bp.blogspot.com/- RIyFP3BnAC8/TxvuqFm2KKI/AAAAAAAAAZk/riVV3g0Ivn4/s1600/plasma.jpg Fuente : http:// www.elgrial.com/catalog/imgsec/wg04.jpg

7. Sólidos e n el ámbito de la alimentación Fuente: http:// eaglestaekwondo.com/wp-content/uploads/2016/05/frutas.jpg Fuente: http:// www.eluniversal.com.mx/sites/default/files/styles/imagen_cuerpo_blog / public /2016/10/26/ cereales.jpg?itok =swjhDtn7 Fuente: https:// i2.wp.com/caringforyou.com.mx/wp-content/uploads/2015/05/Oleaginosas.jpg?fit=1000%2C665&ssl=1&resize=350%2C200 Fuente: http:// biotrendies.com/wp-content/uploads/2015/06/verduras.jpg Fuente: http:// www.webconsultas.com/sites/default/files/styles/encabezado_articulo/public/temas/frutos-rojos_0.jpg?itok=h03T8fCC

8. Sólidos en la alimentación Los macronutrientes (carbohidratos, proteínas y grasas) y micronutrientes (vitaminas y minerales) que ingerimos en nuestros alimentos se encuentran presentes en cada plato de comida que nos servimos en infinidad de formas y entran a nuestro organismo en estado sólido , para ser triturado y posteriormente aprovechado por nuestro sistema digestivo. Los alimentos que consumimos al igual que nosotros son materia orgánica , por lo tanto, son compuestos de enlace covalente , donde el oxígeno , carbono , nitrógeno e hidrógeno son la base de su composición. Un caso curioso es la sal de mesa, la cual es un mineral de estado sólido que no es de origen orgánico y que está compuesto por Sodio (un metal) y Cloro (Un no metal) formando así, un enlace iónico. Fuente: https:// blogcocinista.files.wordpress .com/2014/04/sal.jpg Fuente: http ://www.hotelcarlosi.com/files/xcomida-semana-santa_carlos.png.pagespeed.ic.xb-zcju44_. jpg

9. Líquidos en el ámbito de la alimentación Fuente : http:// www.instaboon.com/catalog/view/theme/ kabriodemo1/ image /instajuice.png Fuente : https:// www.dietaypeso.net/wp-content/uploads/2011/06/alergia-leche.png Fuente: https:// previews.123rf.com/images/coprid/coprid1212/coprid121200007/16759102-Un-vaso-y-una-jarra-llena-de-agua-aisladas-sobre-fondo-blanco-Foto-de-archivo.jpg Fuente: https:// spanish.alibaba.com/product-detail/high-quality-clear-glass-suace-bottles-with-caps-made-in-china-60220711655.html Fuente : http ://www.cabellosderapunzel.com/haul-de-fushi-co-uk-el-regreso-de-los-aceites /

10. Líquidos en la alimentación Los nutrientes también se encuentran presentes en los líquidos con los que acompañamos nuestros alimentos. Son enlaces covalentes todos aquellos líquidos que utilizamos en la cocina o que ingerimos siempre y cuando provengan de origen natural, como es el caso de la leche, el aceite, el vinagre, los jugos de frutas, etc. Algunos productos como la mayonesa, la mostaza y la salsa kétchup pueden confundirse entre si son un sólido o un líquido, realmente no son ninguno de los dos, se les considera emulsiones , la cual es un sistema constituido por dos fases líquidas inmiscibles, una de las cuales se dispersa en la otra en forma de gotas muy pequeñas ( Gennaro , 2000). Un caso particular entre los líquidos que consumimos es el agua , quien también está formada por un enlace covalente . No aporta nutrientes, pero sin ella no podemos vivir. La obtenemos de forma líquida o dentro de algunos de nuestros alimentos y realiza varias funciones dentro de nuestro organismo como regular la temperatura y disolver algunas vitaminas, entre muchas otras. La mayonesa, un ejemplo de emulsión: http:// libroderecetas.com/files/recetas/mayonesa_0.jpg

11. Gases en el ámbito de la alimentación Fuente: http :// www.abitenda.it/Foto/Carbonatore1.JPG Fuente : https:// images.ssstatic.com/maquina-de-envasado-con-atmosfera-modificada-atmopack-6502039z0-00000067.jpg Fuente: http:// www.ferrefargentina.com.ar/images/HWA_Sung_Thermo_HT500_1.jpg Envasado de atmósfera protectora CO 2 para carbonatación Refrigeración para transporte

12. Gases en la alimentación Los seres vivos no nos alimentamos de gases, aunque sin duda, en la cocina, disfrutamos de una infinita variedad de aromas que se evaporan durante la cocción. El tema de los gases en la alimentación está más ligado a la tecnología de la industria alimentaria, donde productos como el oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono, dióxido de carbono criogénico (hielo seco), ozono y argón se utilizan para la conservación de los alimentos y la carbonatación de algunas bebidas. Ejemplos de alimentos empacados por atmósfera modificada: http :// www.vc999.ch/fileadmin/vc999/1.Marketing/1.1Fotos/1.1.4Produkte/1_Gesamtes_Sortiment_1.jpg Bebida carbonatada : http :// elbibliote.com/resources/destacados/notad426/1.jpg

13. El nitrógeno es el gas más utilizado para enfriar, almacenar y congelar productos. Evita la oxidación y el crecimiento de organismos. Se aplica en la producción de aceites, pescados, grasas animales, lácteos, entre otros. El envasado con atmósferas protectoras de nitrógeno permite eliminar las alteraciones bacterianas y químicas que sufren los alimentos conservando sus nutrientes e impidiendo la oxidación de grasas. El dióxido de carbono es utilizado en la carbonatación de refrescos, agua mineral y cervezas y en procesos de enfriado o congelamiento como hielo seco para el control de la temperatura en la distribución de los alimentos. El ozono es utilizado debido a sus propiedades oxidativas, principalmente en la sanitización de los alimentos. El oxígeno condiciona el desarrollo y la actividad de las levaduras y demás microorganismos en la producción del vino y la fermentación alcohólica. ( Torralva , 2009) Molécula de nitrógeno (N 3 ) Enlace covalente triple Molécula de dióxido de carbono (CO 2 ) Enlace covalente doble Molécula de ozono (O 3 ) Enlace covalente apolar Molécula de oxígeno (O 2 ) Enlace covalente doble

14. ¿? ¿Qué sucede si hervimos un litro de refresco de cola? Experimento sobre los estados de agregación

15. Materiales: Un litro de refresco de cola Una sartén Estufa Fósforos Cuchara Plato

16. Procedimiento: Vierte el litro de refresco en la sartén Colócala en una de las hornillas de la estufa a fuego alto y déjalo hervir.

17. 3. Deja pasar el tiempo, observando periódicamente el ritmo de evaporación (aproximadamente en una hora se abra consumido todo el líquido). 20 minutos transcurridos 40 minutos transcurridos 55 minutos transcurridos

18. 4. ¡Observa los últimos minutos atentamente! Percibe los aromas y los cambios detenidamente para poder analizar el resultado. La ebullición del líquido termina, ahora queda una pasta sólida con olor a caramelo que se puede despegar del fondo fácilmente. Cinco minutos después el caramelo llega a su temperatura de ebullición e inicia a salir un vapor denso y un fuerte olor que lastima los ojos y parece ser irrespirable. En cuanto termina la ebullición de dicha pasta se percibe un olor a quemado y en el fondo de la sartén ha quedado una sustancia chiclosa y difícil de manipular.

19. 5. Una vez terminados los cambios, retira del fuego la sartén y coloca la mezcla resultante en un plato para observar los resultados.

20. ¿Qué sucedió? En este experimento fue posible apreciar los tres estados más comunes de agregación de la materia. En primer lugar, el refresco se encontraba en estado líquido al ser vaciado en la sartén y una vez alcanzada su temperatura de ebullición comenzó a vaporizarse , es decir, la temperatura afectó a todo el líquido hasta el punto de ser liberado a la atmósfera. El refresco de cola contiene ciertos ingredientes disueltos en él que no se evaporan a la misma temperatura que el agua carbonatada, tal es el caso de la excesiva cantidad de azúcar, el carbono y los concentrados quienes quedan en el fondo de la sartén hasta última instancia. Concluyendo la vaporización, los residuos del sartén son parte de esos ingredientes que eran sólidos antes de ser disueltos en el agua utilizada en la elaboración del refresco y ahora vuelven a serlo, por lo que se ha podido apreciar dos cambios de estado: de líquido a gaseoso y de líquido a sólido.

21. Condensado de Bose-Einstein El llamado quinto estado de la materia es un sistema o un conglomerado de muchas partículas, tal que estas tienen mismos efectos cuánticos y muestran una estadística inherente al tipo de partícula que se está tratando. En el Condensado de Bose-Einstein sucede que los átomos están en un mismo espacio pero con una característica distintiva: todos actúan como uno solo. Este estado únicamente se logra a temperaturas muy bajas, para que los átomos lleguen a esa temperatura es necesario que los átomos mantengan fija la densidad y al mismo tiempo se vaya disminuyendo su temperatura.  En 1995 se observó por primera vez un condensado de Bose-Einstein a partir de un átomo de sodio. Paredes, citado en Maldonado (2012). Fuente : http:// www.fisica.unam.mx/noticias_quintoestadodeagregacion2012.php

22. Cierre En conclusión, nosotros percibimos los tres estados de la materia todos los días en nuestro alrededor. Conocerlos nos permite comprender más los fenómenos de nuestra naturaleza. En cada ciencia o disciplina se pueden observar y para ello en el presente trabajo utilicé como ejemplo el ámbito de la alimentación, donde descubrí que los tres estados tienen su indispensabilidad, particularidades y diferencias entre uno y otro. Todo lo que nos rodea es materia y esta todo el tiempo está presente en alguno de sus tres estados físicos. En este momento, por ejemplo, estoy utilizando objetos sólidos para la realización de este trabajo, obteniendo oxígeno de este gas al que llamamos aire mientras veo en mi ventana caer la lluvia que se encuentra en estado líquido, sin olvidar al sol, que en estado plasma, ilumina mi día.

23. Referencias bibliográficas Chang, R. (2002). Química. Mc Graw Hill, Colombia. de Olaiza , M. (2007). Ciencias II énfasis en física. Libro para el maestro. Volumen II. SEP, México. Díaz, L. (2008). Ciencias III énfasis en química. Libro para el maestro. Volumen II. SEP, México. Gennaro , A. (2000). Ramington Farmacia. 20ª edición. Tomo I. Editorial médica Panamericana, Argentina. http://vitaminas.org.es/vitaminas-liposolubles-e-hidrosolubles http://www.fullquimica.com/2012/08/el-estado-plasmatico.html Maldonado, K. (2012). Sobre el quinto estado de agregación. Instituto de física UNAM. Consultado en http://www.fisica.unam.mx/noticias_quintoestadodeagregacion2012.php OXIGEN Salud. Gases para la industria alimentaria y enología. Consultado en https://www.oxigensalud.com/industria/documentos_pdf//catalogos/gases_alimentarios/IMP_99937_Gases_alimentarios_y_enologia_1.pdf

24. Torralva , A. (2009). Gases usados en la industria alimentaria. Blog de Tecnología y biotecnología. Consultado en http://dionel-tecnologiaybiotecnologia.blogspot.mx/2009/04/gases-usados-en-la-industria.html Video: “Mira lo que pasa cuando hierves la coca cola” consultado en: https://www.youtube.com/watch?v=wJTO8ybpheg ¡Gracias!