Ciencia de la panificacin Curso por correspondencia Leccin Catorce Qumica (Qumica Panadera Aplicada)

LECCIN CATORCECIENCIA DE LA PANIFICACINQumica (Qumica Panadera Aplicada)INDICEIntroduccin CompuestosArreglos moleculares e hidrocarburos Alcoholescidos orgnicosEsteresGrasas y aceites animales y vegetales Diagrama de estearinaHidrocarburos aromticosCarbohidratosProtenasColoidesAl estudianteResumenEjercicios programadosGlosario de trminosPrueba corta de autoevaluacinRespuestas a la prueba corta de autoevaluacin

Respuestas a la prueba corta de autoevaluacin

Curso por correspondenciaCIENCIA DE LA PANIFICACIONLECCION CATORCEQUIMICA (Qumica Panadera Aplicada)

Introduccin

14.01 En la leccin precedente se hizo nfasis sobre los conceptos y aplicaciones bsicas de la qumica.Esta leccin mostrara la relacin e importancia de la qumica en la industria panificadora.

Compuestos

14.02 el qumico ha encontrado conveniente clasificar los compuestos en grupos o clases. Una de estas clasificaciones los divide en compuestos ya sea INORGANICOS u ORGANICOS. Los compuestos inorgnicos, o no contienen carbono en ninguna forma, o contienen carbono en los compuestos derivados como los xidos (tal como el dixido de carbono CO2) o los carbonatos (tal como el carbonato de calcio, Ca CO3). Originalmente, los compuestos inorgnicos eran aquellos no producidos por algn organismo vivo y existan solamente en el reino mineral. Son compuestos basados en elementos metlicos o en elementos del GRUPO DE LOS HALOGENOS, que incluyen cloro, bromo, flor y yodo. Los compuestos inorgnicos caractersticos son las sales metlicas, tales como el cloruro de sodio, sulfato de cobre, carbonato de potasio, cloruro de hierro, etc.; las bases inorgnicas como el hidrxido de sodio, hidrxido de calcio, hidrxido de potasio, etc.; y los cidos inorgnicos como el acido sulfrico, acido ntrico, acido clorhdrico, acido bromhdrico, etc. Los tres ltimos ejemplos son compuestos de halgenos. En el contexto moderno, los compuestos orgnicos contienen carbono (exceptuando los xidos y carbonatos derivados del carbono); por consiguiente, la qumica orgnica es el estudio del carbono y sus compuestos. A pesar de que todos los compuestos orgnicos contienen carbono, la mayora tambin contienen hidrogeno. Frecuentemente se encuentran el oxigeno, nitrgeno y fosforo en las molculas de compuestos orgnicos. Por lo tanto, se han preparado y estudiado alrededor de 450.000 compuestos orgnicos, y miles ms se sintetizan cada ao.

14.03 la mayora de los materiales de planificacin, tales como la harina, almidn, grasas leche, etc., se incluye en el grupo de compuestos orgnicos. A pesar de que otros materiales contienen usualmente pequeos porcentajes de sales minerales inorgnicas, la mayor parte es de origen orgnico. Una razn del gran nmero de compuestos orgnicos es la valencia de IV del carbono. Debido a que los tomos de carbono pueden enlazar o combinarse con otros tomos de carbono que se hayan unido con otros tomos que no son de carbono, podrn producirse molculas que contengan cientos y hasta miles de tomos.La figura 15 muestra los enlaces de carbono de una molcula de tamao mediano. Al examinar nicamente el nmero de tomos de carbono, se comprueba que pueden formarse muchos compuestos cambiando el nmero de tomos. Ya que el carbono es tetravalente, puede combinarse con otros tomos en muchas formas. Cuando cambia la forma o estructura en que se agrupan loa tomos se obtienen compuestos diferentes que tienen el mismo nmero y tipo de tomos, combinados en forma diferente. Por tanto, en la qumica orgnica se presentan compuestos que tiene proporciones idnticas de carbono, hidrogeno, oxigeno y otros elementos, pero tienen muchas propiedades diferentes. La diferencia en propiedades se debe totalmente al arreglo de los tomos en al molcula. Esta condicin se llama ISOMERIA. As, los compuestos de carbono pueden ser COMPUESTOS DE ANILLO O COMPUESTOS DE CADENA, de acuerdo a su estructura molecular. Frecuentemente se sustituyen o remplazan los tomos de hidrogeno de las molculas orgnicas por otros tomos que tienen la misma valencia. Es posible hacer ms modificaciones y una substancia ms compleja mediante sustitucin de tomos. Casi cualquier tomo que posea valencia de 1 puede desplazar algunos de hidrogeno mediante los mtodos apropiados, produciendo un compuesto totalmente nuevo. Los elementos con ms de una valencia se pueden tambin usar, en caso de poder desplazar un nmero suficiente de tomos de hidrogeno.Arreglos Moleculares e Hidrocarburos

14.04 los hidrocarburos ejemplifican las diferencias que se pueden presentar en la estructura molecular. Son posibles muchas combinaciones y, conectando los cuatro brazos del tomo de carbono puede obtenerse una molcula estable. La figura 1 muestra una molcula de metano (CH4), donde los cuatro brazos del tomo central de carbono (C) sostienen los cuatro tomos de hidrogeno (H), de acuerdo por lo tanto por la formula. El metano es el miembro ms simple de la SERIE ALIFATICA de hidrocarburos, tambin conocida como la SERIE DE LAS PARAFINAS, ya que solo tiene un tomo de carbono0.La figura 2 representa la misma molcula de metano, con los tomos conectados mediante lneas en vez de brazos. Esta construccin es ms simple y fcil de usar en diagrama, y desde ahora se empleara.La figura 3 es un diagrama del hidrocarburo ETANO, que contiene dos tomos de carbono y un numero de tomos de hidrogeno mayor correspondiente al incremento en tomos de carbono. El etano (C2H6) es un vapor a temperaturas ordinarias que tiene, como se muestra, dos tomos de carbono enlazando seis tomos de hidrogeno. Debido a que solamente se necesita un brazo de cada tomo de carbono (dos en total) para mantener unidos los dos tomos de carbono, el etano nada mas contiene seis tomos de hidrogeno en vez de ocho.En la figura 4 aparece la molcula de PROPANO (C3H8) con tres tomos de carbono y ocho tomos de hidrogeno. Como con el etano, los tres tomos de carbono se enlazan, y cada uno de los enlaces remanentes sostiene un tomo de hidrogeno. El propano, presente en la gasolina y gas natural, es un vapor a temperaturas ordinarias.El BUTANO, en la figura 5, consiste de 4 tomos de carbono combinados con diez tomos de hidrogeno. El butano es un hidrocarburo en forma de vapor obtenido del petrleo que se condensa en lquido a temperaturas moderadas. Al aumentar el nmero de tomos de carbono en una molcula se elevara el punto de ebullicin. Una molcula de seis carbonos, Hexano, es una gasolina ligera, mientras que una molcula de doce carbonos es un aceite lubricante pesado, no voltil que se evapora arriba de los 149 C (300F).

Metano Metano Etano 4 2 4 2 CH4 CH4 3 3 C2H6Figura 1 Figura 2 Figura 34 H C H 2 H Ch4 3

HHHH

HHCCHHCHHC

H

HHHFigura1

HHCCCCHHHH Propano Butano C3H8 C4H10 Figura 4 Figura 5 4 H C H 2 H Ch4 3HHCCCHHH

HHHHHHH

Los hidrocarburos tienen muchos usos prcticos, siendo los ms notables en los productos derivados del petrleo. Casi todos los hidrocarburos poseen un valor lubricante y todos se queman libremente ene l aire. Al quemarse, el compuesto de carbono se convierte a monxido de carbono o dixido de carbono, y los tomos de hidrogeno se combinan con el oxigeno atmosfrico para formar agua (H2O). al quemarse con oxigeno suficiente para asegurar una reaccin qumica completa, la flama tendr un color delgado azul violeta transparente, pero al quemarse con oxigeno insuficiente, la llama se vuelve amarilla o roja debido a las partculas pequeas de carbono que no se combinan, y que se calientan hasta la incandescencia .Estas partculas se acumulan ms tarde sobre superficies fras y forman depsitos negros slidos llamados holln o carbn. La combustin completa produce dixido de carbono. La combustin incompleta produce monxido de carbono, que puede recolectarse y quemarse una segunda vez, hasta que todo el carbono, se convierta a dixido de carbono.14.05 los hidrocarburos complejos que contienen muchas tomos de carbono pueden descomponerse en compuestos ms simples de hidrocarburos o en grupos moleculares que contienen un nmero menor de tomos de carbono. As, cuando se calienta bajo presin un producto de petrleo pesado tal como el gas-ol, el compuesto se CRACKEA (se divide) por el proceso de cracking en compuestos ms simples para formar gasolina (C6H14). La mayora de las gasolinas de hoy en da se producen por medio del proceso de cracking en el cual los aceites pesados primarios, se descomponen en gasolina q es mas comercializable. Bajo condiciones practicas de operacin, es casi imposible obtener una combustin perfecta de los aceites de hidrocarburos. En primer lugar, es difcil obtener una mezcla uniforme e intima de las molculas de aceite y aire. En segundo lugar, el aceite puede calentarse hasta el punto de crackeo al entrar en contacto con las partes calientes del quemador antes de inflamarse.Bajo estas condiciones, el monxido de carbono libre escapara por la chimenea junto con algunos hidrocarburos individuales tales como metano, etano, propano, etc. Estos ltimos constituyen una perdida, representando combustibles que escapan antes de ser quemados y que pueden desprender energa en forma de calor. (Esta informacin es importante en relacin a los hornos y otros procesos de calentamiento discutidos en lecciones posteriores). Los hidrocarburos del petrleo pueden destilarse calentndolos hasta la evaporacin, y luego enfriando al valor hasta que regrese a la formula liquida. Si se calienta el petrleo sin elevar la temperatura hasta el punto de crackeo, tal como ocurre a presin reducida o al vacio, se pueden separar todos los hidrocarburos de aceite crudo elevando progresivamente la temperatura y condensando individualmente cada FRACCION del aceite a la temperatura apropiada. As, el petrleo crudo que contiene cientos de compuestos hidrocarburos elementales, puede separarse en grupos ajustando las temperaturas de destilacin. Cada compuesto hidrocarburo o grupo comercial de compuestos se llama una FRACCION.

Las fracciones se separan en las torres de destilacin por DESTILACION FRACCIONADA de manera que las fracciones de bencina se separan de las siguientes fracciones ms pesadas de nafta se separan de la gasolina, y las fracciones de keroseno separan de la gasolina, y las fracciones de keroseno se separan de las naftas, y as sucesivamente hasta las fracciones pesadas de aceite lubricante. En la industria panadera,

Etileno Acetileno Figura 6 figura 7 4 H C H 2 H Ch4 314.06 las molculas de etano, propano y butano se llaman COMPUESTOS DE CADENA debido al arreglo en forma de cadena de los tomos de carbono en las molculas. Los hidrocarburos de cadena ALIFATICOS, se dividen en tres grupos generales: los ALCANOS of BASES PARAFINAS; los ALQUENOS u OLEFINAS y los ALQUINOS o ACETILENOS. El etano, propano, butano, etc. Pertenecen al grupo de los alcanos y se llaman HIDROCARBUROS SATURADOS debido a que los tomos de carbono estn combinados con todos los tomos de hidrogeno posibles. Los alquenos y alquinos se llaman HIDROCARBUROS NO SATURADOS debido a que no contienen tomos de hidrogeno suficientes para satisfacer los enlaces de carbono sin combinar.

HH

HCHC

los aceites minerales se usan en forma de aceites para engrase de artesas y maquinas divisoras. Estas grasas y aceites no deben confundirse con las grasas y aceites animales y vegetales empleados como mantecas. (La naturaleza qumica de las mantecas se discutir ms adelante en esta leccin).

Los alquenos u olefinas, como el etileno (C2H4), propileno (C3H6), butileno (C4H8), etc. Presentan por lo menos un doble enlace. (Por favor note el doble enlace en el etileno de la figura 6): este doble enlace indica que dos manos de un carbono sostienen dos manos de un segundo carbono. Los alquinos incluyen compuestos tales como el acetileno (C2H2), propino (C3H4), butino (C4H6), etc., estos compuestos contienen por lo menos un triple enlace, esto es, tres manos de un carbono sostienen tres manos de un segundo carbono, como se indica en el diagrama de la molcula de acetileno.

HHCC

ALCOHOLES

14.07 la figura 8 muestra una molcula de etano con uno de los tomos de hidrogeno en la posicin(a). si, como se indica en la figura 9, se introduce un tomo de oxigeno en (b) desplazando el tomo de hidrogeno al punto (d), resulta el etanol o alcohol etlico (alcohol de grano). Aqu la adicin de un tomo es responsable de las diferencias entre un gas y un lquido; ya que el etano es un hidrocarburo y el alcohol etlico no lo es. (1) UN ALCOHOL ES UN COMPUESTO ORGANICO donde el grupo (OH) reemplaza un tomo de hidrogeno de una molcula de hidrocarburo. En realidad se pueden elaborar muchos alcoholes combinando e grupo OH con varios hidrocarburos, pero por lo pronto se mostrara dos ejemplos. Los alcoholes mas utilizados son: (1) alcohol metlico o alcohol de madera, y (2) alcohol etlico o alcohol de grano. El alcohol metlico se deriva del metano, se muestra la molcula en la figura 10. El alcohol metlico y el alcohol etlico difieren del metano y etano por la adicin de un tomo de oxigeno de las molculas de

Metano y etano. Estos dos alcoholes ya no son hidrocarburos, puesto que ambos contienen un tomo de oxigeno.

Etano alcohol etlico b d a Figura 8 figura 9 4 H C H 2 H Ch4 3La figura 10 muestra una molcula de metano con uno de sus tomos de hidrogeno en la posicin (a). En la figura 11, un tomo de oxigeno (b) Reemplaza el tomo de hidrogeno original (a), moviendo el hidrogeno a la posicin (d). la diferencia de un tomo de oxigeno entre metano y alcohol metlico provoca una notable diferencia en los compuestos, cambiando el gas original en un liquido verdadero.

HHHH

HCO

HCCHHC

HHHH

Metano alcohol metlico a A b d Figura 10 figura 11 4 H C H 2 H Ch4 3H

H

HCHCHOH

H

H

ACIDOS ORGANICOS

14.08 Todos los alcoholes se combinan con el oxigeno para producir compuestos que tienen caractersticas de un qaci8do. La figura 12 muestra una molcula de acido FORMICO, una substancia muy pungente encontrada en varios materiales orgnicos. Un tomo de hidrogeno se combina con un tomo de carbono, mientras dos tomos de oxigeno (a) y (b) tambin estn conectados al tomo de carbono. El tomo (a) se enlaza al tomo de carbono mediante un doble enlace y el tomo (b) mediante un enlace simple. Estas tres uniones satisfacen cuantos enlaces de la valencia IV del carbono. Una molcula de acido actico (o acido etanoico) se muestran en la figura 13.

a bAcido Frmico Acido ActicoFIGURA 12 FIGURA 13 HOHOHHCCHOOCH

ESTERES

14.09 Las dos secciones anteriores han descrito los alcoholes y cidos orgnicos. El grupo de compuestos orgnicos que resulta de La Interaccin de los alcoholes y cidos orgnicos es el de los ESTERES.

CH3CH2OH + HOOCCH3 CH3CH2OOCCH3 + H2OAlcohol etlico Acido Actico Acetato de Etilo Agua

HHO Acetato de etilo Figura 14 4 H C H 2 H Ch4 3Durante la combinacin de un alcohol y un acido orgnico se elimina una molcula de agua y se forma un ester. Los esteres existen en estado natural en frutas y flores, impartindoles gustos, sabores y aromas caractersticos. Se forman por la reaccin de acido de las frutas con los alcoholes de la materia vegetal. El olor caracterstico de las pias, pltanos, rosas, etc., se debe a los vapores de los esteres voltiles. Los esteres se sintetizan fcilmente en el laboratorio a partir de alcoholes y cidos orgnicos, produciendo compuestos saborizantes artificiales o sintticos. El olor sinttico a pia, ester conocido como Butirato de etilo, resulta de la interaccin del alcohol etlico y el acido butrico, siendo el ultimo acido caracterstico de la mantequilla rancia. El alcohol isoamilico, combinado con el acido actico (el acido del vinagre), produce la esencia sinttica de los pltanos. Por supuesto, los esteres son voltiles, se evaporan libremente a temperaturas bajas, y no deben confundirse con los teres, cuyas caractersticas son similares

H

OCCHHCC

HH

H

GRASAS Y ACEITES AIMALES Y VEGETALES

14.10 qumicamente, las grasas y aceites animales y vegetales se conocen en la industria panificadora como MANTECAS y se agrupan dentro de la clase de los esteres. Realmente, son compuestos triesteres formados a partir de glicerina y tres molculas de cidos grasos, como se indica en la figura 15, que muestra una formula estructural de la ESTEARINA. La glicerina, un compuesto usado como anti-congelante y en la elaboracin de trinitroglicerina (el explosivo), es un compuesto de tres carbones que, adems de tomos de hidrogeno, sostiene un grupo OH en cada carbono. Recuerde que la presencia de un grupo OH en un compuesto de carbono indica un alcohol; por esto, la glicerina es un ti-alcohol y es capaz de formar esteres con sus tres grupos OH.

Los cidos grasos son cidos orgnicos de cadena larga; esto es, compuesto con la terminacin tpica COOH, tal como en los cidos frmicos y acticos, pero con grupos CH2 adicionales. Los cidos grasos que ayudan a formar las grasas y aceites mas comunes en plantas y animales contienen generalmente 16 o 18 carbones en sus cadenas.Las grasas y aceites animales se obtienen usualmente calentando el tejido graso de los animales (extraccin con vapor) o extrayendo mediante una ebullicin el aceite o grasa, que se desnata posteriormente de la superficie del agua. Los aceites vegetales que se presentan en semillas o frutas de plantas se comprimen, o disuelven, y se extraen con ciertos disolventes. Cuando se han extrado con disolventes, se conocen como EXTRACTOS.

ESTEARINA O TRIESTEARATO DE GLICEROL Radical Glicerine Tres Radicales Acido Grasos Figura 15 16 16 16HCHOHCHHCHCOHOCHHHCHHOHCCOCHHHCHHCHOCH

14.11 la diferencia qumica principal entre un aceite y una grasa, sin importar si su origen es animal o vegetal, es el nmero de dobles enlaces presentes en la cadena de carbono. Los aceites contienen mas dobles enlaces de las grasas. Los compuestos del carbono con enlaces dobles o triples, es decir, los compuestos no saturados, pueden transformarse en compuestos saturados mediante la adicin de hidrogeno u otros tomos adecuados, reducindose los enlaces dobles o triples a enlaces simple durante este proceso. Los aceites fluidos pueden saturarse para formar grasas solidas mediante la adicin de tomos de hidrogeno en los puntos donde se presentan los dobles enlaces en los cidos grasos. Esta saturacin de los aceites se conoce como HIDROGENACION y las grasas SON MANTECAS HIDROGENADAS.Fsicamente, un aceite difiere de una grasa en su consistencia; se puede cambiar el estado lquido o solido del compuesto mediante ligeras variaciones en la temperatura. Pero, la naturaleza de una grasa o aceite en particular depende de la naturaleza de sus molculas de cidos grasos. Los cidos esterico y palmtico predominan en las grasas solidas, mientras el acido oleico forma el componente principal en aceites fluidos. Por supuesto, los aceites y grasas se descomponen cuando se exponen al oxigeno y agua. El oxigeno ataca los puntos de instauracin (dobles y triples ligaduras),

Mientras que el agua rompe las uniones ester. La reaccin del oxigeno explica algunos casos de combustin espontanea. Mientras reacciona el oxigeno con el aceite, se libera calor. Si el calor no se disipa rpidamente, su acumulacin podr elevar la temperatura del aceite, acelerando la reaccin y aumentando la rapidez de produccin de calor hasta que la temperatura provoque la aparicin de flamas.Cuando el agua rompe las uniones ester en una molcula de grasa o aceite, se desarrolla la RANCIDEZ. Un buen ejemplo de esto, es el desarrollo de rancidez en la mantequilla, con la liberacin de acido butrico, que le imparte a la mantequilla vieja su olor peculiar. Otra importante reaccin de las grasas y aceites es la de SAPONIFICACION o produccin de jabn, los jabones se forman al calentar una mezcla de grasas con un lcali inorgnico, tal como el hidrxido de sodio (NaOH). Se produce una sal que consiste en un ion de sodio combinado con un radical acido graso, que se ha desprendido de la grasa. Esta sal es el jabn comn. Un ejemplo especifico de esto: si la estearina, calentada en agua, se trata con hidrxido de sodio (NaOH), las molculas de grasa se rompern en radicales de cidos grasos, que se combinan con los iones de sodio para formar estearato de sodio, un jabn, y radicales glicerol que se combinan con los grupos OH del lcali para producir glicerol.

HIDROCARBUROS AROMATICOS

14.12 en la serie AROMATICA de hidrocarburos, los tomos se arreglan en anillos, como se muestra en la figura 16. El benceno, un destilado del alquitrn de hulla, tiene un anillo de seis tomos de carbono con dobles enlaces presentados en forma alternada alrededor del anillo y con un hidrogeno simple adherido a cada tomo de carbono. Todos los miembros de la serie aromtica tienen uno o ms de estos anillos de carbono. Los compuestos de anillo difieren notablemente de los compuestos de cadena, a pesar de que tengan el mismo nmero de tomos de carbono. Por ejemplo el hexano (C6H14), un compuesto de cadena, y el benceno (c6h6), un compuesto de anillo, ambos tienen seis tomos de carbono. Sin embargo, el hexano tiene un punto de ebullicin de 69C (156.2F), mientras el del benceno es de 80.9C (177.6F). Debido a que los compuestos de anillo son mucho mas pesados que los de cadena, sus gravedades especificas tambin difieren. As, el hexano tiene una gravedad especfica de 0.660 y el benceno 0.879.Los hidrocarburos alifticos tienen casi el doble de tomos de hidrogeno que los hidrocarburos de la serie aromtica. La figura 17 muestra la molcula naftaleno, un compuesto de doble anillo que tiene diez tomos de carbono y ocho tomos de hidrogeno. Este compuesto solido tiene un olor fuerte y se usa a menudo para elaborar bolas de naftalina contra las polillas. Su compuesto aliftico equivalente con diez tomos de carbono, es un fluido representado por el keroseno.

Benceno Neftaleno C6H6 C10H8 FIGURA 16 FIGURA 17HHHHHHCCCCHHCCCCCCHHHHHCCHCCCC

Hasta ahora, hemos visto como los cambios en las molculas orgnicas, al modificar el nmero de tomos o al introducir diferentes tipos de tomos, pueden influenciar las propiedades fsicas y qumicas de los compuestos. Los diferentes arreglos de un grupo determinado de tomos dentro de una molcula orgnica tambin producirn compuestos de diferentes propiedades qumicas y fsicas. La comparacin de hidrocarburos alifticos y aromticos nos proporcionara un ejemplo.

ETER ETILICO FIGURA 18El grupo de tomos, C4H10O, se puede presentar en una variedad de formas, pero son dos las posibilidades ms comunes en compuestos orgnicos. Primero, dibuje en diagrama del alcohol butlico tomando como referencia el diagrama del butano (figura 5) y siguiendo el ejemplo que se dio en la seccin de alcoholes. Ahora compare su dibujo con el ter etlico que se muestra en la figura 18.

HHCCHHOHHCCHHH

Ambos diagramas contienen el mismo nmero y tipo de tomos, pero poseen diferentes propiedades. El alcohol butlico es un lquido incoloro que posee un olor caracterstico, una gravedad especifica de 0.810 a 20C, un punto de fusin de -79.9C, un punto de ebullicin de 117C, y las propiedades qumicas generales de un alcohol. El ter etlico es un lquido incoloro con un olor caracterstico, una gravedad especifica de 0.7135 a 20C, un punto de fusin -116.3C, un punto de ebullicin de 34.6C y un grupo de propiedades qumicas diferentes a las del alcohol butlico. Puede concluirse entonces, que los dos compuestos no son lo mismo. El alcohol butlico se usa principalmente en sntesis orgnicas y como disolvente comercial. El ter etlico sirve como anestsico en ciruga y tambin es un disolvente comercial de varias resinas y gomas.

Carbohidratos

14.13 Otro grupo de compuestos orgnicos son los CARBOHIDRATOS, cuyas molculas contienen carbono, hidrogeno y oxigeno estando combinados el hidrogeno y oxigeno en una proporcin de 2 a 1. Ejemplos comunes de carbohidratos son el azcar de caa, almidn, glucosa, dextrina, celulosa y azcar de malta. La molcula de azcar de caa es un ejemplo tpico de la estructura de los carbohidratos, C12H22O11. La proporcin de hidrogeno a oxigeno es 22 a 11, o 2 a 1 como se indico con anterioridad. Los carbohidratos tienen un excelente valor alimenticio y forman la mayor parte de los productos de panificacin. Los carbohidratos se subdividen en numerosas divisiones, los azucares tomados individualmente consisten de aproximadamente 60 compuestos, todos los cuales siguen la misma regla general. Los carbohidratos pueden convertirse en muchos otros compuestos mediante la accin de enzimas, calor y presin o por la accin de cidos y lcalis.El almidn puede convertirse en azucares elementales mediante enzimas, y los azucares pueden fermentarse para producir alcohol y eventualmente acido actico, por medio de enzimas obtenidas de organismos biolgicos. Los azucares complejos como el azcar de caa pueden degradarse en azucares simples mediante varios procesos. El almidn puede romperse en glucosa mediante la aplicacin de calor o acido, o en dextrina mediante la aplicacin de calor. La malta se convierte parcialmente en el azucar MALTOSA mediante el proceso cervecero de maceracin, y mas adelante en alcohol, adicionando levaduras a la solucin. Las enzimas necesarias para esta conversin se obtienen a partir de la malta de cebada y levadura.

Carbohidratos importantes

Nombre familiar Nombre cientficoFormula AspectoFuente

AlmidnalmidnC6H10O5Polvo blanco

Maz, trigo papas

Fibra vegetalcelulosaC6H10O5Fibra blanca Algodn, madera, lino, camo, yute, ramio etc.

Azcar de las uvas Dextrosa (glucosa)C6H12O6Cristales incolorosalmidn

Azcar de las frutas Levulosa (fructosa)C6H12O6Cristales incolorosSacarosa

Azcar de caa sacarosaC12H22O11Cristales incoloros Caa remolacha

Azcar de la leche Lactosa C12H11O11Cristales incolorosLeche

Azcar de la maltaMaltosa C12H22O11Cristales incoloros Cebada malteada

14.14 la harina tiene un gran porcentaje del carbohidrato almidn. La fermentacin de la masa y las elevadas temperaturas de horneo rompen una porcin del almidn en compuestos mas simples tales como dixido de carbono, alcohol, azucares y dextrinas. La dextrina, que se encuentra principalmente en la corteza, es una substancia intermedia entre el azcar y almidn y resulta de la accin de la humedad y temperatura sobre el almidn de la harina. El calor tambin transforma al almidn de su forma celular en una masa gelatinosa o pastosa que es ms digerible que el almidn original. (Consulte la seccin de dicada a la gelatinizacin en la leccin sobre microscopia). La glucosa, tambin un carbohidrato, se usa en panificacin y dulcera, principalmente por su poder edulcorante. Se produce mediante la descomposicin del almidn con acido y temperaturas elevadas.La enzima invertasa, rompe el azcar de caa en dos azucares elementales, dextrosa y levulosa, ninguno de los cuales posee las propiedades del azcar de caa original. Este proceso se conoce como INVERSION. Ciertos cidos tambin invertirn el azcar de caa. El azcar de caa sin embargo, debe invertirse primero. La zimasa, un complejo enzimtico de la levadura, acta entonces sobre los azucares invertidos y produce la fermentacin alcohlica. La inversin y otros cambios de los azucares mas complejos en azucares simples involucran la adicin de una molcula de agua, esto es, la descomposicin qumica llamada hidrolisis. Los carbohidratos se presentan en toda la materia vegetal, en los granos de trigo, en el grano de maz y en los tallos de la caa de azcar. La papa es en gran parte almidn. Virtualmente, todas las frutas contienen azucares. Incluso las fibras de madera, conocidas como celulosa, pertenecen a la divisin de los carbohidratos.

Protenas

14.15 los compuestos orgnicos que se han considerado hasta ahora contienen solamente Carbono, Hidrogeno y Oxigeno y sus caractersticas son debidas principalmente al numero y arreglos variables de los tomos de estos tres elementos las protenas, un grupo muy importante de compuestos orgnicos, contienen nitrgeno, adems de estos tres elementos. Tambin pueden contener en su composicin qumica azufre fosforo y muchos otros elementos. Las molculas de protena son altamente complejas y pueden contener muchos miles de tomos.Los qumicos, sin embargo, han demostrado que aun la molcula de protena mas compleja esta Constituida por unidades qumicas simples conocidas como AMINOACIDOS. Estos aminocidos se obtienen en forma pura mediante la descomposicin de molculas proteicas ms grandes, que as revelan su composicin qumica. Tambin es posible sintetizar algunas protenas simples y substancias del tipo de las protenas, mediante la combinacin apropiada de aminocidos. La estructura de los aminocidos se puede comprender partiendo del diagrama del acido actico, donde el grupo amino (NH2) substituye uno de los tomos de hidrogeno en el tomo de carbono de la izquierda (ver figura 13).

14.16 cuando las enzimas y agentes qumicos y fsicos actan sobre estas molculas complejas de protena, sufren tres pasos de descomposicin antes de llegar a la etapa de los aminocidos. Los tres productos de descomposicin se conocen como PROTEOSAS, PEPTONAS Y PEPTIDOS, siendo las proteosas siendo las mas complejas y los pptidos los mas simples. El amoniaco es la misma substancia usada en refrigeracin y como un limpiador o disolvente de moldes grasosos y utensilios de panificacin.

Coloides

14.18 los coloides se obtienen al dividir un material (pero no hasta el tamao molecular individual como en las soluciones) y al mezclarlo con un segundo material diferente, de manera que las partculas individuales del primero se encuentren rodeadas por las partculas del segundo. Las partculas del primero no hacen contacto unas con otras. Esta condicin se llama FASE. El primer material se conoce como FASE DISPERSA o FASE DISCONTINUA; el segundo material se conoce como FASE CONTINUA. Las soluciones se confunden frecuentemente con coloides.En el caso de un coloide, como el tipo del agua lodosa, las partculas del barro y tierra estn suspendidas entre las molculas de agua, y son mucho ms grandes que las molculas individuales de la solucin.Las partculas coloidales estn generalmente en el rango de 1/1000 a 1/100.000 de milmetro, mientras que las molculas se encuentran en las vecindades del 1/500.000 de milmetro. Los coloides pueden existir en varios sistemas: un gas disperso (1) en un liquido, o (2) en un solido; un liquido disperso (3) en un gas, o (49 en otro liquido, o (5) en un solido; un solido disperso (6) en un gas, o (7) en un liquido u (8) en toro solido.

14.19 Adems la harina de trigo producir las paredes celulares ms delgadas, lo cual es una de las razones de su atractivo universal. En la masa, la situacin es algo diferente y un poco ms compleja. Conforme se mezcla la masa, dos protenas de la harina, la glutenina y la gliadina, Se combinan con el agua para formar gluten. Alrededor de esta estructura de gluten se encuentra una capa de agua. Tanto la estructura de gluten como el agua se encuentran en fase continua.

Al estudiante

En esta leccin, se le han presentado una variedad de compuestos orgnicos muchos de los cuales fueron probablemente completamente nuevos para usted. Seria una tarea difcil recordar todos los detalles presentados, pero esta leccin, tanto como la anterior, le proporcionaran los fundamentos para un conocimiento posterior.

Ser necesario hacer referencia a lecciones anteriores para llevar a cabo aplicaciones de qumica mas adelante durante el curso. El material que se dar posteriormente complementara y extender muchos de los principios que se expusieron en estas dos ultimas lecciones.

Resumen

Los qumicos han encontrado conveniente clasificar los compuestos qumicos en dos grupos o clases principales: compuestos orgnicos e inorgnicos.Los compuestos de carbono pueden ser compuestos de anillo o de cadena de acuerdo a la estructura molecular. Casi todos los hidrocarburos poseen un Valor como lubricantes y todos ellos se queman libremente en el aire. Cuando se calienta bajo presin un producto pesado derivado del petrleo, el compuesto se crackea en grupos mas simples tales como los que se forman en la gasolina.Cada compuesto de hidrocarburo se llama fraccin y cuando las fracciones se separan en torres de destilacin el proceso se llama destilacin fraccionada. Los hidrocarburos de cadena, o compuestos alifticos, se dividen entre grupos generales: alcanos o bases parafinicas, alquenos u olefinas; y, alquinos o acetilenos.Los hidrocarburos no saturados no contienen tomos de hidrogeno suficientes para satisfacer los enlaces de carbono sin combinar.Qumicamente, las grasas y aceites animales y vegetales se conocen en la industria de la panificacin como mantecas.Los aceites vegetales que se remueven con el uso de disolventes se conocen como extractos. La saturacin de los aceites con hidrogeno se conoce como hidrogenacin y las grasas resultantes son mantecas hidrogenadas.Una reaccin importante de las grasas y aceites es la saponificacin o la produccin de jabn.En las series aromticas de hidrocarburos, los tomos forman un anillo.Los carbohidratos son compuestos orgnicos que contienen Carbono, Hidrogeno y Oxigeno por ejemplo el azcar de la caa.Las protenas son compuestos orgnicos que contiene Nitrgeno, Carbono y Oxigeno. Aun la molcula de protena mas compleja esta formada por unidades qumicas simples conocidas como aminocidos.Los coloides son el resultado de interacciones qumicas complejas entre una base continua y una discontinua.

14.1 El qumico ha encontrado inconveniente clasificar los compuestos qumicos en dos categoras principales conocidas como compuestos 14.1 inorgnicos Orgnicos Ref. 14.02

14.2 la mayora de los materiales de panificacin se incluyen n el grupo de los compuestos14.2 orgnicos Ref. 14.03

14.3 los compuestos de carbono pueden existir como compuestos de _______________ y compuestos de _______________.14.3 anillo Cadena Ref. 14.03

14.4 cuando se calienta bajo presin un compuesto pesado derivado del petrleo, el compuesto se _____________ en grupos mas simples.14.4 crackea Ref. 14.05

14.5 cada compuesto hidrocarburo o grupo comercial de compuestos se llama una __________ y el proceso de separacin de estos en torres de destilacin se conoce como _____________14.5 fraccin Destilacin fraccionada Ref. 14.05

14.6 los hidrocarburos de cadena se dividen en tres grupos generales conocidos como ___________ ___________, ____________________ y los _________________________.14.6 Alcanos o bases parafinicas Alquenos u olefinas Alquinos o acetilenos Ref. 14.06

14.7 un _______________ es un compuesto orgnico en el que el grupo (OH) reemplaza un tomo de hidrogeno de una molcula de hidrocarburo.14.7 alcohol Ref. 14.07

14.8 un _______________ se forma por la reaccin de un alcohol y un acido orgnico, con la eliminacin de una molcula de agua.14.8 Ester Ref. 14.09

14.9 qumicamente, los aceites y grasas animales y vegetales se conocen en la industria de panificacin como _______________14.9 mantecas Ref. 14.10

14.10 la saturacin de aceites mediante hidrogeno resulta en mantecas conocidas como _____________.14.10 Mantecas hidrogenadas Ref. 14.11

Respuestas Preguntas

Preguntas Respuestas 14.11 en la serie _____________ de hidrocarburos, los tomos estn arreglados en forma de ____________.14.11 aromtica Anillo Ref. 14.12

14.12 el azcar de caa, almidn, glucosa, dextrina, celulosa y azcar de malta son ejemplos comunes de _________.14.12 carbohidratos Ref. 14.13

14.13 la harina contiene grandes porcentajes del carbohidrato __________.14.13 Almidn Ref. 14.14

14.14 Las protenas son un grupo complejo de compuestos orgnicos construidos a partir de unidades qumicas simples conocidas como ______________.14.14 Aminocidos Ref. 14.15

14.15 algunas de las protenas que el panadero debe conocer son las _________, __________, __________, __________ y ___________________.14.15 Globulinas Prolaminas Gluteninas Albuminas Protenas no coagulables Ref. 14.17

14.16 es un error comn confundir a los _______________ con soluciones.14.16 Coloides Ref. 14.18

14.17 Una mezcla de aceite y agua, en la que el aceite permanece suspendido es un sistema coloidal conocido como una ________________.14.17 Emulsin Ref. 14.18

14.18 Un ejemplo de un slido en un sistema solido es una mezcla de _________ en una ______________.14.18 levadura Masa Ref. 14.18

14.19 en el pan, la distribucin uniforme de burbujas o espacios de aire aproximadamente igual tamao es una de las mejores medidas de la ___________. 14.19 Calidad Ref. 14.19

14.20 Durante el mezclado de las masas de pan, la ____________ sostiene a la levadura y otros materiales que se estn incorporando al pan.14.20 Red de gluten Ref. 14.19

Glosario de Trminos

Albumina una protena soluble en agua que consiste de nitrgeno, carbono, oxigeno y azufre; presente principalmente en la clara de huevo.Dextrina una substancia gomosa producida a partir del almidn.Destilacin Evaporacin y condensacin subsecuente de un lquido.Disipar extender o dispersar.Enzimas Substancias producidas por organismos vivos que tienen el poder de provocar cambios en los materiales orgnicos.Estearina cualquiera de los tres esteres de glicerilo del acido esterico.Esteres compuestos producidos por la reaccin entre un acido y un alcohol, junto con la eliminacin de una molcula de agua.Extraccin con vapor procesar canales de carne de res para obtener sebo y cueros, etc.Fibrillas fibras o filamentos finos.Glucosa un azcar simple elaborado mediante la accin de un acido sobre el almidn.Gluten la masa elstica de protenas formada cuando el material proteico de la harina de trigo se mezcla con agua.Halgeno grupo de elementos no metlicos.Hexano cualquiera de los cinco ismeros de hidrocarburos usados principalmente como disolventes.Hidrocarburos compuestos orgnicos que consisten de hidrogeno y carbono y que se dividen en dos familias generales la aliftica y la aromtica.Incandescencia emisin de luz visible o calor de un cuerpo.Invertasa- una enzima presente en la levadura.Isomera la relacin de dos o ms compuestos formados por el mismo tipo y nmero de tomos, que difieren uno de otro en el arreglo o estructura molecular.Nafta un destilado del petrleo, incoloro y voltil.Prolaminas una clase de protenas simples que se presentan principalmente en los granos de cereales.Pungente que afecta marcadamente el sabor u olor, picante. Radicales grupos o clases qumicas. Rancio- un sabor viejo, ofensivo que resulta de la descomposicin de un material graso.Sinttico formado mediante una accin qumica, diferente al origen natural.Valencia la cualidad que determina el nmero de tomos que un tomo simple o grupo de tomos podr enlazar qumicamente.

Prueba corta de autoevaluacin Respuesta a la prueba corta de Autoevaluacin 14.1 Cmo clasifican los qumicos los compuestos?14.1 el qumico clasifica los compuestos en compuestos orgnicos e inorgnicos.

14.2 mencione algunos materiales de panificacin incluidos en un grupo qumico de compuestos orgnicos.14.2 Harina Almidn Grasas Azucares Leche

14.3 Qu produce la combustin completa de una hidrocarburo? 14.3 dixido de carbono.

14.4 Cul es la diferencia entre un hidrocarburo saturado y no saturado?14.4 la diferencia es la falta de un nmero suficiente de tomos de hidrogeno para satisfacer los enlaces de carbono sin combinar.

14.5 defina un alcohol. Cul es el resultado de la combinacin de un alcohol con oxigeno?14.5 un alcohol es un compuesto orgnico en el cual el grupo OH reemplaza un tomo de hidrogeno de una molcula de hidrocarburo. Cuando un alcohol normal se combina con el oxigeno, produce un compuesto que posee todas las caractersticas de un acido.

14.6 mencione el trmino panadero que se aplica a las grasas y aceite vegetales.14.6 Mantecas.

14.7 Qu es la saponificacin?14.7 la saponificacin es la formacin de jabn mediante calentamiento de una mezcla de grasas con un lcali inorgnico tal como el hidrxido de sodio.

14.8 mencione algunos ejemplos comunes de carbohidratos.14.8 Azcar de caa Almidn Glucosa Dextrina Celulosa Azcar de malta

14.9 Qu son las protenas?14.9 las protenas son un grupo de compuestos organicos que contienen nitrgeno, carbono, hidrogeno y oxigeno. Adems, tambin contienen porciones significativas de azufre, fosforo y muchos otros elementos.

14.10 Cul es una aplicacin panadera del estado coloidal?14.10 es extremadamente importante en la formacin de una hogaza de pan.

CURSO POR CORRESPONDENCIA NOMBRE ______________________________ Leccin Quince DIRECCION ____________________________ Mantecas (Grasas y Aceites) CIUDAD ____________ ESTADO ___________ Preguntas de Examen ZONA POSTAL __________________________ PAIS __________________________________ NO. MATRICULA ________________________CIENCIA DE LA PANIFICACION____________________________________ _____________________________________________________________ Califica in ______________________________ Instructor ____________________________________ _____________________________________________________________________________________

PREGUNTAS DE OPCION MULTIPLE:INSTRUCCIONES: Cada una de las preguntas o afirmaciones incompletas que se enlistan a continuacin est seguida de varias posibles contestaciones. Seleccione la contestacin que responda MEJOR la pregunta o afirmacin incompleta. Coloque la letra que identifica a la contestacin (A;B;C O D) sobre la lnea en el espacio en blanco numerado a la izquierda de la pregunta. Asegrate de usar letras maysculas para eliminar errores de calificacin. 1. Cuando se trata de compuestos qumicos, el grupo clasificado como orgnico se describe mejor como: a. Parte del grupo de los halgenosb. Compuestos que contienen carbonoc. Sales metlicas d. Todas las anteriores Relacione en la clasificacin apropiada en la columna de la derecha con los compuestos que se enlistan en la columna de la izquierda. 2. Harina a. compuestos orgnicos. 3. Sal b. compuestos inorgnicos. 4. Acido clorhdrico 5. Yodo 6. Levadura 7. El gran nmero de compuestos orgnicos se debe en parte a:a. El hecho de que el carbono es tetravalenteb. El carbono tiene una valencia de cuatroc. El carbono presenta la condicin de isomerad. Todas las anteriores. 8. el trmino isomera se puede describir mejor como: a. un tomo de carbono que tiene sus cuatro enlaces conectados. b. los tomos de carbono, hidrogeno y oxigeno en idnticas proporciones se rearreglan en la molcula de manera que exhiban diferentes propiedades. c. las proporciones idnticas del carbono, hidrogeno y oxigeno con idnticos arreglos de los atomos pero con diferentes propiedades. d. todas las anteriores. 9. Cuando se trata con la serie de parafinas, a medida que aumenta el nmero de tomos de carbono, la molcula: a. se volver ms voltil.b. se volver menos viscosac. se parecer mas a un vapor d. se volver pesada y espesa 10. cuando se quema un hidrocarburo en presencia de aire el compuesto de carbono que se forma. a. se desprende como un agente lubricante b. se convierte en monxido de carbono y agua c. se convierte en dixido de carbono y agua d. se convierte ya sea en monxido de carbono o en dixido de carbono.

11. cuando se queman los hidrocarburos, un signo de combustin incompleta se evidencia generalmente por: a. la presencia de monxido de carbono b. la presencia de una flama amarilla o rojo c. la evidencia de depsitos slidos de color negro d. todas las anteriores

Relacione las afirmaciones descriptivas debajo de la columna de la derecha con las palabras que se enlistan en la columna de la izquierda.

12. compuesto crackeado.

a. otro nombre que se da al grupo alcano de hidrocarburos de cadena. 13. fraccin b. tambin se conoce como un compuesto hidrocarburo.

14. compuesto de cadena. C. el procedimiento para separar los compuestos hidrocarburos en sus varias fracciones.

15. Destilacin fraccionada. d. el grupo de hidrocarburos de cadena que contiene por lo menos un triple enlace.

16. hidrocarburo saturado. e. otro nombre que se les da a las molculas de etano, propano y butano.

17. hidrocarburos no saturados. f. un compuesto que se produce a partir de hidrocarburos complejos que se calientan bajo presin.

18. alcanos g. los hidrocarburos que estn unidos por enlaces simples. 19. alquenos h. las cadenas de hidrocarburo formados por enlaces dobles y triples. 20. alquinos i. las cadenas de hidrocarburos con dobles enlaces. 21. al agregar _________________ es posible convertir un gas a lquido. a. una molcula de agua al metano. b. una molcula de agua al etano. c. un tomo de oxigeno al metano d. todas las anteriores.

22. la presencia de ________________ en un compuesto organico indica un alcohol. a. oxigeno b. un grupo OH c. un doble enlace. d. todas son correctas 23. A continuacin se presentan algunas afirmaciones con relacin a los esteres y a sus caractersticas. Seleccione la contestacin que NO ES DESCRIPTIVA de los esteres a. los esteres son relativamente fciles de sintetizar b. los esteres existen naturalmente en las frutas c. los esteres son difciles de evaporar d. los esteres son responsables de los olores de las frutas y de las flores. 24. una substancia pungente, ____________________ resulta de la combinacin del alcohol con el oxigeno. a. el acido actico. b. al acido frmico. c. el acetato de etilo. d. el vinagre 25. la grasa difiere de los aceites _______________. a. en que las dobles ligaduras estn presentes en los aceites y no en las grasas. b. con respecto a la longitud de las cadenas de carbono que se encuentran en los dos. c. debido a la presencia de los grupos OH en los aceites. d. lo ms dramticamente es por la diferencia en su consistencia. 26. un aceite que esta saturado se describe mejor como: a. un aceite que tiene muchos dobles enlaces b. un aceite que tiene pocos, si acaso, dobles enlaces c. un aceite en el estado liquido d. todas las anteriores. 27. el estado fsico de un aceite se puede cambiar al estado solido por la aidcion de : a. hidrogeno b. oxigeno c. nitrgeno d. CO2 28. exponiendo ya sea la manteca o el aceite a la accin del __________________, ocurre la descomposicin de ambos hasta el punto de rancidez. a. CO2 b. O2 c. nitrgeno d. hidrogenoRelacione la columna de la derecha con la columna de la izquierda. 29. saponificacin a. carbono 30. hidrogenacin b. compuestos triesteres 31. rancidez c. calentando una mezcla de grasas y un lcali inorgnico

32. cidos grasos d. compuestos de carbono que contienen el grupo OH.

33. Extraccin e. el sabor que producen los compuestos

34. valencia IV f. solidificacin del aceite a travs del uso de hidrogeno.

35. esteres g. procedimiento para separar el aceite mediante el uso de sales 36. mantecas y aceites h. compuestos con la terminacin COOH.

37. alcohol i. se presenta cuando el agua interacciona con un Ester o con una molcula de grasa.

38. la diferencia bsica entre un compuesto de anillo y un compuesto de cadena es: a. el arreglo de los tomos de carbono b. el arreglo ordenado de los dobles enlaces en el compuesto de anillo c. el numero de tomos de hidrogeno d. todas las anteriores 39. Cul de las siguientes afirmaciones no es una descripcin exacta de las propiedades de los carbohidratos? a. todos los carbohidratos contienen el doble de tomos de hidrogeno que de oxigeno b. tienen un valor alimenticio excelente c. la celulosa es un carbohidrato d. todas las anteriores 40. la dextrosa y la levulosa resultan de un proceso conocido como: a. destilacin fraccionada b. extraccin de grasa c. saponificacin d. inversin 41. la enzima ________________ reacciona con el azcar de caa durante el proceso de elaboracin del pan, descomponindola en azucares mas fermentables. a. amino acido b. maltasa c. invertasa d. zimasa 42. adems de carbohidratos, los compuestos organicos conocidos como protenas contienen los elementos: a. nitrgeno b. azufre c. fosforo d. todas las anteriores

43. las soluciones difieren de los coloides en que: a. en las soluciones, el soluto permanece en su estado molecular. En los coloides, el soluto esta suspendido entre todas las molculas de agua. b. en la solucin, las molculas de soluto estn separadas del solvente. En un colide, el soluto esta dentro del solvente. c.las partculas coloidales son ms grandes que las molculas en solucin. d. todas son correctas.Relacione los trminos descriptivos en la columna de la derecha con las palabras enlistados en la columna de la izquierda. 45. condicin de fase a. globulinas, prolaminas, gluteninas. 46. emulsin b. las enzimas que descomponen la protena en aminocidos.

47. proteasas, peptonas, pptidos c. albuminas, protenas no coagulables 48. protena insoluble en agua d. la adicin de lcali para estabilizar un aceite en una mezcla con agua. 49. protena soluble en agua e. la utilizacin de la f ase dispersa y de la fase continua

50. coloides protectores i. aceite suspendido en agua.