Repositorio Institucional de Documentos

Proyecto Fin de Carrera Determinación de elementos mayoritarios en refrescos de cola Autor Eva Luna Peña García Director Angélica Fernández Castel Escuela de Ingeniería y Arquitectura 2013 PROYECTO FIN DE CARRERA DETERMINACIÓN DE ELEMENTOS MAYORITARIOS EN REFRESCOS DE COLA EVA LUNA PEÑA GARCÍA DIRECTORA: ANGÉLICA FERNÁNDEZ CASTEL ESPECIALIDAD: QUÍMICA INDUSTRIAL CONVOCATORIA: JUNIO 2013 Agradecer a la Dra. Angélica Fernández por la dedicación, atención y paciencia durante la realización de este proyecto, pues sin su ayuda no habría podido llevarse a cabo. Asimismo al personal del laboratorio por facilitarme la ejecución del trabajo. También me gustaría agradecer y dedicar este proyecto a mis familiares y allegados, por su ánimo y apoyo incondicional, en especial a aquellos que empezaron este arduo camino conmigo pero, por circunstancias de la vida, hoy no están aquí para poder disfrutar de este momento. En este proyecto se lleva a cabo un estudio comparativo del contenido de potasio, magnesio, calcio y sodio presentes en diferentes refrescos de cola, tanto de las dos principales marcas del mercado como de algunas marcas blancas, comparando también en función del tipo de refresco. Para su realización se usa un espectrómetro de absorción y emisión atómica de llama, además de la medida de las muestras, también se hacen estudios de recuperación y comparación por distintos métodos de calibrado (recta de calibrado y adición estándar) y posteriormente se comparan los resultados obtenidos, tanto entre sí como con datos bibliográficos. Índice 1. OBJETIVO ............................................................................................................ 1 2. INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 2 2.1. Refrescos de cola ........................................................................................... 2 2.2. Potasio ........................................................................................................... 2 2.3. Magnesio ........................................................................................................ 3 2.4. Calcio ............................................................................................................. 3 2.5. Sodio .............................................................................................................. 4 3. MATERIALES Y EQUIPOS ................................................................................... 5 4. ESPECTRÓMETRO .............................................................................................. 5 5. REACTIVOS Y DISOLUCIONES........................................................................... 7 6. MUESTRAS .......................................................................................................... 8 6.1. Listado de muestras analizadas ...................................................................... 8 6.2. Preparación de las muestras ........................................................................ 11 7. ESTUDIO DEL CONTENIDO EN POTASIO ........................................................ 13 7.1. Parámetros instrumentales optimizados ....................................................... 13 7.2. Recta de calibrado ........................................................................................ 13 7.3. Límite de detección ....................................................................................... 15 7.4. Análisis de muestras ..................................................................................... 15 7.5. Estudio de recuperación ............................................................................... 16 7.6. Adición estándar ........................................................................................... 17 8. ESTUDIO DEL CONTENIDO EN MAGNESIO .................................................... 20 8.1. Parámetros instrumentales optimizados ....................................................... 20 8.2. Recta de calibrado ........................................................................................ 20 8.3. Límite de detección ....................................................................................... 22 8.4. Análisis de muestras ..................................................................................... 22 8.5. Estudio de recuperación ............................................................................... 24 8.6. Adición estándar ........................................................................................... 25 9. ESTUDIO DEL CONTENIDO EN CALCIO .......................................................... 27 9.1. Parámetros instrumentales optimizados ....................................................... 27 Índice 9.2. Recta de calibrado ........................................................................................ 27 9.3. Límite de detección ....................................................................................... 28 9.1. Análisis de muestras ..................................................................................... 29 9.2. Estudio de recuperación ............................................................................... 30 9.3. Adición estándar ........................................................................................... 31 10. ESTUDIO DEL CONTENIDO EN SODIO ......................................................... 34 10.1. Parámetros instrumentales optimizados .................................................... 34 10.2. Recta de calibrado .................................................................................... 34 10.3. Límite de detección ................................................................................... 37 10.4. Análisis de muestras ................................................................................. 37 10.5. Estudio de recuperación ............................................................................ 38 10.6. Adición estándar ....................................................................................... 39 11. CONCLUSIONES ............................................................................................ 42 11.1. Resumen rectas de calibrado .................................................................... 42 11.2. Resumen estudios recuperación ............................................................... 43 11.3. Resumen adiciones estándar .................................................................... 43 11.4. Comparación concentraciones bibliográficas y experimentales ................. 44 11.5. Concentraciones de elementos según el tipo de muestra analizada ......... 45 11.6. Concentraciones medias de elementos según si contienen o no cafeína .. 48 11.7. Concentraciones medias de elementos según la marca ............................ 50 11.8. Concentración de elementos según el tipo de envase............................... 51 11.9. Concentraciones medias de elementos según el tipo de refresco ............. 53 12. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 54 13. ÍNDICE DE TABLAS ........................................................................................ 55 14. ÍNDICE DE FIGURAS ...................................................................................... 57 Objetivo e introducción 1 1. OBJETIVO Este proyecto tiene por objeto determinar, por medio de la espectroscopia de absorción atómica de llama, la concentración, en mg/L, de potasio, magnesio, calcio y sodio presente en distintos refrescos de cola. Se llevarán a cabo estudios de recuperación y comparación de los resultados obtenidos con diferentes métodos de calibración. Finalmente se realizará un estudio que ponga de manifiesto las diferencias entre la variedad de marcas y tipos que se encuentran en el mercado, así como una comparación con datos bibliográficos. Objetivo e introducción 2 2. INTRODUCCIÓN 2.1. Refrescos de cola Los refrescos de cola se elaboran a partir de esencias de origen natural, azúcares (sacarosa, glucosa) y ácidos orgánicos, disueltos en agua que contiene anhídrido carbónico. Además del extracto de nuez de cola, pueden contener otros extractos aromáticos de origen natural como naranja, limón, vainilla o canela. Habitualmente se añade cafeína, y en algunos casos también forma parte de la fórmula el ácido fosfórico. El color característico se consigue con el uso de caramelo de azúcar. [1] [2] 2.1.1 Consumo excesivo Puede producir problemas dentales, desmineralización ósea, diabetes y fatiga. Además cada vez hay más estudios que indican que un consumo excesivo de estos refrescos puede provocar hipopotasemia, una patología en la que los niveles de potasio en sangre caen causando un efecto adverso en funciones musculares vitales, desde una debilidad leve hasta una parálisis grave. A pesar de que la mayoría de los afectados se recupera al interrumpir el consumo y tomar suplementos de potasio, la hipopotasemia causada por estas bebidas puede hacerles más propensos a padecer complicaciones potencialmente irreversibles, como un ritmo cardiaco irregular. [3] 2.2. Potasio El contenido de potasio del organismo humano es de unos 2 g/kg. Su consumo en la alimentación ordinaria alcanza 2-5,9 g/día, las necesidades medias son del orden de 782mg. Se encuentra localizado principalmente en las células, regula la presión osmótica celular, participa en la excitabilidad de la célula y activa una serie de enzimas. [1] 2.2.1 Carencia de potasio La deficiencia de potasio puede producirse por un consumo pobre con los alimentos o por un aporte excesivo de alimentos pobres en potasio. También puede observarse en algunos tratamientos con toma de ciertos diuréticos, régimen estricto sin sal y abuso de laxantes.[1] [4] Objetivo e introducción 3 2.2.2 Exceso de potasio Únicamente se da en caso de aportes excesivos, sobre todo por medio de medicamentos. [4] 2.3. Magnesio El contenido de magnesio del hombre es de unos 200 mg/kg; el aporte deseado del orden de 300-350 mg/día. Con la alimentación ordinaria se reciben unos 300-500 mg/día. Como componente y activador de numerosas enzimas, especialmente de aquellas que producen fosfatos ricos en energía, el magnesio es un elemento vital. [1] 2.3.1 Carencia de magnesio La cantidad de magnesio aportada por una dieta normal puede ser insuficiente, estas carencias pueden traducirse en fatiga, dolores musculares, calambres, etc. [4] 2.3.2 Exceso de magnesio Las intoxicaciones por magnesio son raras y conllevan un descenso de la tensión arterial, náuseas, somnolencia y problemas cardíacos. [4] 2.4. Calcio El contenido de calcio del hombre es de 1500 g. El aporte de calcio deseable es de 0,8-1 g/día, se suele cubrir con el consumo medio de alimentos, que es del orden de 0,8-0,9 g/día. El calcio ocupa una posición central entre las sustancias minerales del organismo tanto cuantitativamente como por su universal existencia; se encuentra en el esqueleto y en otros tejidos. A consecuencia de su gran importancia para la construcción del sistema óseo, la coagulación de la sangre y la contracción del músculo, el calcio es un componente esencial de la alimentación. [1] 2.4.1 Carencia de calcio Pueden observarse deficiencias de calcio cuando hay carencias de vitamina D, que es necesaria para su absorción, y en el curso de ciertas enfermedades y tratamientos. Estas deficiencias pueden conducir a un descenso de calcio en la sangre que puede implicar problemas neuromusculares y, a la larga, problemas a nivel de la piel, los Reactivos, disoluciones y muestras 10 22. Coca-Cola zero botella 23. Cola DIA zero lata 6.1.6 Refrescos de cola zero sin cafeína 24. Coca-Cola zero sin cafeína lata 6.1.7 Refrescos de cola con sabores 25. Pepsi twist al limón lata 26. Pepsi light a la lima lata 27. Coca-Cola light al limón lata Reactivos, disoluciones y muestras 11 6.2. Preparación de las muestras Las muestras se deben desgasificar, para ello se usa el equipo de ultrasonidos. 6.2.1 Refrescos de cola normales Para los refrescos de cola normales, incluidos los refrescos de cola normales sin cafeína y la Pepsi twist al limón se realiza una dilución en medio ácido, y con cloruro de lantano (1%La), de modo que las muestras contienen:  20mL muestra  5mL HCl concentrado (37% grado analítico)  10mL LaCl3 (1%La) Todas ellas enrasadas con agua desionizada en matraces de 100mL. [5] 6.2.2 Refrescos de cola light y zero Entre ellos también se encuentran los refrescos de cola light y zero sin cafeína, la Pepsi light a la lima y la Coca-Cola light limón. En este caso, se realiza una dilución mayor:  3mL muestra  5mL HCl concentrado (37% grado analítico)  10mL LaCl3 (1%La) Preparadas y enrasadas, con agua desionizada, en matraces de 100mL. 6.2.3 Excepciones 6.2.3.1. Estudio del contenido de potasio Se realizaron diluciones adicionales de la Berta Cola normal y de la Pepsi twist al limón, porque se obtenían señales fuera del rango de trabajo.  Berta Cola normal: Se tomaron 10mL de muestra, 5mL de HCl concentrado y 10 mL de LaCl3 (1%La), y se llevaron a un volumen de 100mL con agua desionizada.  Pepsi twist al limón: Se tomó 1mL de muestra, 5mL de HCl concentrado y 10 mL de LaCl3 (1%La), y se llevaron a un volumen de 100mL con agua desionizada. Reactivos, disoluciones y muestras 12 6.2.3.2. Estudio del contenido de magnesio Se hizo una dilución adicional de la Cola DIA normal, por el mismo motivo que las anteriores.  Cola DIA normal: Se tomaron 10mL de muestra, 5mL de HCl concentrado y 10 mL de LaCl3 (1%La), y se llevaron a un volumen de 100mL con agua desionizada. 6.2.3.3. Estudio del contenido de sodio Se realizó una mayor dilución de todas las muestras a excepción de la Coca-Cola light lata, Coca-Cola light sin cafeína lata y la Pepsi zero lata. Para ello se tomó 1mL de muestra, 5mL de HCl concentrado y 10mL de LaCl3 (1%La), y se llevaron a un volumen de 100mL con agua desionizada. Potasio 13 7. ESTUDIO DEL CONTENIDO EN POTASIO 7.1. Parámetros instrumentales optimizados  λ= 766,5nm  Caudal de aire: 6-7 u.a.  Caudal de acetileno: 1-1,5 u.a.  Altura del mechero: 3-5 u.a.  Anchura de rendija:1,0 nm  Intensidad de la lámpara: 5,0 mA 7.2. Recta de calibrado A partir de la solución patrón de potasio diluida (50 mg/L K), se preparan las siguientes soluciones:  Blanco (0,0mg/L de K): 5mL HCl concentrado + 10mL LaCl3 (1%La)  0,5mg/L de K: 1mL solución 50mg/L de K + 5mL HCl (c) + 10mL LaCl3 (1%La)  1,0mg/L de K: 2mL solución 50mg/L de K + 5mL HCl (c) + 10mL LaCl3 (1%La)  1,5mg/L de K: 3mL solución 50mg/L de K + 5mL HCl (c) + 10mL LaCl3 (1%La)  2,0mg/L de K: 4mL solución 50mg/L de K + 5mL HCl (c) + 10mL LaCl3 (1%La)  2,5mg/L de K: 5mL solución 50mg/L de K + 5mL HCl (c) + 10mL LaCl3 (1%La) Todas ellas en matraces de 100mL y enrasadas con agua desionizada. Concentración (mg/L K) 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Absorbancia 0,008 0,068 0,126 0,201 0,267 0,326 %RSD 26,0 6,4 2,6 2,1 3,4 2,0 Tabla 1. Datos recta de calibrado de potasio 1 Potasio 14 28. Recta de calibrado de potasio 1 Con la ecuación de esta recta de se calculan las concentraciones de las muestras. Concentración (mg/L K) 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Absorbancia -0,002 0,115 0,225 0,337 0,440 0,532 %RSD 4,7 0,5 0,9 0,1 0,5 0,1 Tabla 2. Datos recta de calibrado de potasio 2 29. Recta de calibrado de potasio 2 Con la ecuación de esta recta de calibrado 2 se calcularán las recuperaciones. Potasio 15 7.3. Límite de detección Se calcula a partir de la desviación estándar del blanco y de la sensibilidad. Siendo: adSensibilid blancodelabsolutaestándarDesviación teccióndedeLímite  3  Valores de absorbancia para el blanco: 0,008; 0,007; 0,007; 0,008; 0,006; 0,003; 0,007; 0,006; 0,007; 0,009 Desviación estándar absoluta = 1,619·10-3 Sensibilidad = Pendiente de la recta de calibrado = 0,2147 L/mg 02263,0 2147,0 10619,13 3     teccióndedeLímite mg/L 7.4. Análisis de muestras Muestra Absorbancia %RSD Concentración (mg/L K) Pepsi normal lata 0,087 5,8 3,194 Pepsi normal botella 0,073 5,8 2,653 Coca-Cola normal lata 0,130 2,2 4,857 Coca-Cola normal botella 0,118 1,7 4,393 Cola DIA normal lata 0,124 1,5 4,625 Aliada Cola normal lata 0,191 1,4 7,216 Berta Cola normal lata 0,176 1,9 13,27 Pepsi sin cafeína lata 0,183 2,7 6,906 Coca-Cola sin cafeína lata 0,084 3,0 3,078 La Casera cola sin cafeína lata 0,041 6,4 1,415 Pepsi light lata 0,069 6,8 16,65 Potasio 16 Pepsi light botella 0,063 1,4 15,11 Coca-Cola light lata 0,107 1,7 26,45 Coca-Cola light botella 0,114 1,1 28,26 Aliada Cola light lata 0,095 1,0 23,36 Berta Cola light lata 0,012 25,7 1,959 Pepsi light sin cafeína lata 0,085 7,0 20,78 Coca-Cola light sin cafeína lata 0,109 0,7 26,97 Pepsi zero lata 0,172 2,7 43,21 Coca-Cola zero lata 0,116 3,7 28,77 Coca-Cola zero botella 0,110 1,7 27,22 Cola DIA zero lata 0,139 1,4 34,70 Coca-Cola zero sin cafeína lata 0,107 5,7 26,45 Pepsi twist al limón lata 0,065 5,9 46,87 Pepsi light a la lima lata 0,200 2,3 50,42 Coca-Cola light limón lata 0,121 3,6 30,06 Tabla 3. Datos y concentraciones (considerada la dilución de las muestras) para el potasio 7.5. Estudio de recuperación Se preparan dos alícuotas iguales y a una de ellas se le adiciona una concentración conocida de potasio, en este caso se añade 1mg/L. Se quiere comprobar que la medida de las absorbancias indique realmente la presencia de 1mg/L más.  Muestra C1: 3mL muestra Coca-Cola light lata  Muestra C1 + 1mg/L de K: 3mL muestra Coca-Cola light lata, 2mL disolución de 50mg/L de potasio Ambas contienen también 5mL de HCl concentrado (37% grado analítico), 10mL LaCl3 (1%La) y agua desionizada hasta enrase en matraz de 100mL Potasio 17 Muestra Absorbancia %RSD Concentración (mg/L K) C1 0,223 0,8 1,010 C1 + 1mg/L de K 0,427 1,3 1,960 Tabla 4. Datos recuperación Coca-Cola light lata Las concentraciones de la tabla no tienen en cuenta la dilución de las muestras y han sido calculadas con la ecuación de la recta de calibrado 2. % Recuperación: 00,95100 1 010,1960,1   %  Muestra P1 (Pepsi light lata): Muestra Absorbancia %RSD Concentración (mg/L K) P1 0,145 1,2 0,6469 P1 + 1mg/L de K 0,348 0,7 1,592 Tabla 5. Datos recuperación Pepsi light lata Las concentraciones de la tabla no tienen en cuenta la dilución de las muestras y han sido calculadas con la ecuación de la recta de calibrado 2. % Recuperación: 51,94100 1 6469,0592,1   % 7.6. Adición estándar Se preparan una serie de alícuotas de la muestra, a las que se añaden distintas cantidades de estándar, para calcular la concentración de la muestra y así compararla con el valor obtenido de la concentración con la ecuación de la recta de calibrado.  Muestra C3: 20mL muestra Coca-Cola sin cafeína lata  Muestra C3 + 0,5mg/L K: 20mL muestra Coca-Cola sin cafeína lata, 1mL disolución de 50mg/L de potasio Potasio 18  Muestra C3 + 1,0mg/L K: 20mL muestra Coca-Cola sin cafeína lata, 2mL disolución de 50mg/L de potasio  Muestra C3 + 1,5mg/L K: 20mL muestra Coca-Cola sin cafeína lata, 3mL disolución de 50mg/L de potasio  Muestra C3 + 2,0mg/L K: 20mL muestra Coca-Cola sin cafeína lata, 4mL disolución de 50mg/L de potasio Todas ellas contienen además 5mL de HCl concentrado (37% grado analítico), 10mL LaCl3 (1%La) y agua desionizada hasta enrase en matraz de 100mL Muestra Absorbancia %RSD C3 0,068 4,8 C3 + 0,5mg/L de K 0,107 3,3 C3 + 1,0mg/L de K 0,150 1,0 C3 + 1,5mg/L de K 0,209 2,1 C3 + 2,0mg/L de K 0,264 3,2 Tabla 6. Datos adición estándar Coca-Cola sin cafeína lata 30. Adición estándar de la Coca-Cola sin cafeína lata para el potasio. Se despeja la x de la ecuación de la recta obtenida para y=0, obteniéndose la concentración de la muestra C3 (Coca-Cola sin cafeína lata). Concentración C3 con recta de calibrado: 0,6156mg/L de potasio Concentración C3 con adición estándar: 0,6154mg/L de potasio Potasio 19  Muestra P9 (Pepsi light botella): Muestra Absorbancia %RSD P9 0,061 4,1 P9 + 0,5mg/L de K 0,103 1,7 P9 + 1,0mg/L de K 0,162 3,1 P9 + 1,5mg/L de K 0,222 1,3 P9 + 2,0mg/L de K 0,268 6,2 Tabla 7. Datos adición estándar Pepsi light botella 31. Adición estándar de la Pepsi light botella para el potasio. Se despeja la x de la ecuación de la recta obtenida para y=0, obteniéndose la concentración de la muestra P9 (Pepsi light botella). Concentración P9 con recta de calibrado: 0,4532mg/L de potasio Concentración P9 con adición estándar: 0,5310mg/L de potasio Magnesio 26 Se despeja la x de la ecuación de la recta obtenida para y=0, obteniéndose la concentración de la muestra C1 (Coca-Cola light lata). Concentración C1 con recta de calibrado 1: 0,1255mg/L de magnesio Concentración C1 con adición estándar: 0,1631mg/L de magnesio  Muestra P6 (Pepsi light a la lima lata): Muestra Absorbancia %RSD P6 0,128 2,3 P6 + 0,2mg/L de Mg 0,268 2,9 P6 + 0,4mg/L de Mg 0,444 3,7 P6 + 0,6mg/L de Mg 0,569 2,3 P6 + 0,8mg/L de Mg 0,743 1,9 Tabla 14. Datos adición estándar Pepsi light a la lima lata 35. Adición estándar de la Pepsi light a la lima lata para el magnesio. Se despeja la x de la ecuación de la recta obtenida para y=0, obteniéndose la concentración de la muestra P6 (Pepsi light a la lima lata). Concentración P6 con recta de calibrado 1: 0,1078mg/L de magnesio Concentración P6 con adición estándar: 0,1622mg/L de magnesio Calcio 27 9. ESTUDIO DEL CONTENIDO EN CALCIO 9.1. Parámetros instrumentales optimizados  λ= 422,7nm  Caudal de aire: 6-7 u.a.  Caudal de acetileno: 1-1,5 u.a.  Altura del mechero: 1-3 u.a.  Anchura de rendija: 0,5nm  Intensidad de la lámpara: 10mA 9.2. Recta de calibrado 9.2.1 Rectas de calibrado 1 y 2 A partir de la solución patrón de calcio diluida (100mg/L Ca), se preparan las siguientes soluciones:  Blanco (0,0mg/L de Ca): 5mL HCl concentrado + 10mL LaCl3 (1%La)  0,5mg/L Ca: 0,5mL solución 100mg/L Ca + 5mL HCl (c) + 10mL LaCl3 (1%La)  1,0mg/L Ca: 1mL solución 100mg/L de Ca + 5mL HCl (c) + 10mL LaCl3 (1%La)  2,0mg/L Ca: 2mL solución 100mg/L de Ca + 5mL HCl (c) + 10mL LaCl3 (1%La)  3,0mg/L Ca: 3mL solución 100mg/L de Ca + 5mL HCl (c) + 10mL LaCl3 (1%La)  4,0mg/L Ca: 4mL solución 100mg/L de Ca + 5mL HCl (c) + 10mL LaCl3 (1%La) Todas ellas en matraces de 100mL y enrasadas con agua desionizada. Concentración (mg/L Ca) 0,0 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 Absorbancia -0,001 0,022 0,044 0,090 0,132 0,179 %RSD 3,1 0,7 1,0 1,4 0,5 0,8 Tabla 15. Datos recta de calibrado de calcio 1 Calcio 28 36. Recta de calibrado de calcio 1. Con la ecuación de esta recta de calibrado se calcularán las concentraciones de las muestras. Concentración (mg/L Ca) 0,0 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 Absorbancia -0,003 0,020 0,040 0,085 0,127 0,173 %RSD 7,0 0,6 0,3 0,8 0,7 0,3 Tabla 16. Datos recta de calibrado de calcio 2 37. Recta de calibrado de calcio 2. Con la ecuación de esta recta de calibrado 2 se calcularán las recuperaciones. 9.3. Límite de detección Se calcula a partir de la desviación estándar del blanco y de la sensibilidad. Siendo: adSensibilid blancodelabsolutaestándarDesviación teccióndedeLímite  3 Calcio 29  Valores de absorbancia para el blanco: -0,004; -0,004; -0,004; -0,004; -0,004; -0,006; -0,005; -0,005; -0,005; -0,001 Desviación estándar absoluta = 1,316·10-3 Sensibilidad = Pendiente de la recta de calibrado = 0,0448 L/mg 08816,0 0448,0 10316,13 3     teccióndedeLímite mg/L 9.1. Análisis de muestras Muestra Absorbancia %RSD Concentración (mg/L Ca) Pepsi normal lata 0,073 1,0 8,225 Pepsi normal botella 0,037 1,2 4,208 Coca-Cola normal lata 0,091 0,9 10,23 Coca-Cola normal botella 0,066 1,4 7,444 Cola DIA normal lata 0,092 1,3 10,35 Aliada Cola normal lata 0,076 0,7 8,560 Berta Cola normal lata 0,043 1,3 4,877 Pepsi sin cafeína lata 0,066 0,4 7,444 Coca-Cola sin cafeína lata 0,070 1,0 7,891 La Casera cola sin cafeína lata 0,008 1,2 0,9710 Pepsi light lata 0,034 1,6 25,82 Pepsi light botella 0,029 0,8 22,10 Coca-Cola light lata 0,026 0,9 19,87 Coca-Cola light botella 0,040 1,3 30,28 Aliada Cola light lata 0,019 0,9 14,66 Calcio 30 Berta Cola light lata 0,012 3,6 9,449 Pepsi light sin cafeína lata 0,019 0,4 14,66 Coca-Cola light sin cafeína lata 0,034 0,4 25,82 Pepsi zero lata 0,029 0,9 22,10 Coca-Cola zero lata 0,055 1,4 41,44 Coca-Cola zero botella 0,036 1,4 27,31 Cola DIA zero lata 0,023 1,7 17,63 Coca-Cola zero sin cafeína lata 0,026 0,5 19,89 Pepsi twist al limón lata 0,031 0,9 3,538 Pepsi light a la lima lata 0,035 1,0 26,56 Coca-Cola light limón lata 0,036 0,6 27,31 Tabla 17. Datos y concentraciones (considerada la dilución de las muestras) para el calcio 9.2. Estudio de recuperación Se quiere comprobar detectar la presencia de 1mg/L de calcio más.  Muestra C10: 3mL muestra Coca-Cola zero sin cafeína lata  Muestra C10 + 1mg/L de Ca: 3mL muestra Coca-Cola zero sin cafeína lata, 1mL disolución de 100mg/L de calcio Ambas contienen también 5mL de HCl concentrado (37% grado analítico), 10mL LaCl3 (1%La) y agua desionizada hasta enrase en matraz de 100mL Muestra Absorbancia %RSD Concentración (mg/L Ca) C10 0,027 1,5 0,6842 C10 + 1mg/L de Ca 0,069 0,3 1,645 Tabla 18. Datos recuperación Coca-Cola zero sin cafeína lata Calcio 31 Las concentraciones de la tabla no tienen en cuenta la dilución de las muestras y han sido calculadas con la ecuación de la recta de calibrado 2. % Recuperación: 08,96100 1 6842,0645,1   %  Muestra P5 (Pepsi light sin cafeína lata): En este caso la adición es de 2mg/L más de calcio. Muestra Absorbancia %RSD Concentración (mg/L Ca) P5 0,020 1,0 0,5240 P5 + 2mg/L de Ca 0,108 0,5 2,538 Tabla 19. Datos recuperación Pepsi light sin cafeína lata Las concentraciones de la tabla no tienen en cuenta la dilución de las muestras y han sido calculadas con la ecuación de la recta de calibrado 2. % Recuperación: 7,100100 2 5240,0538,2   % 9.3. Adición estándar  Muestra C10: 3mL muestra Coca-Cola zero sin cafeína lata  Muestra C10 + 0,5mg/L Ca: 3mL muestra Coca-Cola zero sin cafeína lata, 0,5mL disolución de 100mg/L de calcio  Muestra C10 + 1mg/L Ca: 3mL muestra Coca-Cola zero sin cafeína lata, 1mL disolución de 100mg/L de calcio  Muestra C10 + 2mg/L Ca: 3mL muestra Coca-Cola zero sin cafeína lata, 2mL disolución de 100mg/L de calcio  Muestra C10 + 3mg/L Ca: 3mL muestra Coca-Cola zero sin cafeína lata, 3mL disolución de 100mg/L de calcio Todas ellas contienen además 5mL de HCl concentrado (37% grado analítico), 10mL LaCl3 (1%La) y agua desionizada hasta enrase en matraz de 100mL Calcio 32 Muestra Absorbancia %RSD C10 0,028 0,8 C10 + 0,5mg/L de Ca 0,047 0,7 C10 + 1mg/L de Ca 0,069 0,5 C10 + 2mg/L de Ca 0,114 0,2 C10 + 3mg/L de Ca 0,155 0,6 Tabla 20. Datos adición estándar Coca-Cola zero sin cafeína lata 38. Adición estándar de la Coca-Cola zero sin cafeína lata para el calcio Se despeja la x de la ecuación de la recta obtenida para y =0, obteniéndose la concentración de la muestra C10 (Coca-Cola zero sin cafeína lata). Concentración C10 con recta de calibrado 1: 0,5960mg/L de calcio Concentración C10 con adición estándar: 0,6270mg/L de calcio Calcio 33  Muestra P5 (Pepsi light sin cafeína lata): Muestra Absorbancia %RSD P5 0,021 1,2 P5 + 0,5mg/L de Ca 0,035 0,4 P5 + 1mg/L de Ca 0,058 0,7 P5 + 2mg/L de Ca 0,109 1,7 P5 + 3mg/L de Ca 0,144 0,7 Tabla 21. Datos adición estándar Pepsi light sin cafeína lata 39. Adición estándar de la Pepsi light sin cafeína lata para el calcio Se despeja la x de la ecuación de la recta obtenida para y=0, obteniéndose la concentración de la muestra P5 (Pepsi light sin cafeína lata). Concentración P5 con recta de calibrado 1: 0,4397mg/L de calcio Concentración P5 con adición estándar: 0,4136mg/L de calcio Sodio 34 10. ESTUDIO DEL CONTENIDO EN SODIO 10.1. Parámetros instrumentales optimizados  λ= 589,0nm y 589,6nm  Caudal de aire: 6-7 u.a.  Caudal de acetileno: 1-1,5 u.a.  Altura del mechero: 2-4 u.a.  Anchura de rendija: 0,5nm  Intensidad de la lámpara: 5,0 mA 10.2. Recta de calibrado 10.2.1 Recta de calibrado 1 A partir de la solución patrón de sodio diluida (20mg/L Na), se preparan:  Blanco (0,0mg/L de Na): 5mL HCl concentrado + 10mL LaCl3 (1%La)  0,6mg/L Na: 3mL solución 20mg/L Na + 5mL HCl (c) + 10mL LaCl3 (1%La)  0,8mg/L Na: 4mL solución 20mg/L de Na + 5mL HCl (c) + 10mL LaCl3 (1%La)  1,0mg/L Na: 5mL solución 20mg/L de Na + 5mL HCl (c) + 10mL LaCl3 (1%La)  1,5mg/L Na: 7,5mL solución 20mg/L de Na + 5mL HCl (c) + 10mL LaCl3 (1%La)  2,0mg/L Na: 10mL solución 20mg/L de Na + 5mL HCl (c) + 10mL LaCl3 (1%La) Todas ellas en matraces de 100mL y enrasadas con agua desionizada. Concentración (mg/L Na) 0,0 0,6 0,8 1,0 1,5 2,0 Absorbancia -0,002 0,133 0,165 0,205 0,281 0,380 %RSD 4,7 0,3 0,1 0,6 0,9 0,2 Tabla 22. Datos recta de calibrado de sodio 1 (medidos con λ= 589,6nm) Sodio 35 40. Recta de calibrado de sodio 1 Con esta recta de calibrado se calcularán las concentraciones de las muestras de Coca-Cola light lata, Coca-Cola light sin cafeína lata y Pepsi zero lata. 10.2.2 Rectas de calibrado 2 y 3 A partir de la solución patrón de sodio diluida (20mg/L Na), se preparan:  Blanco (0,0mg/L de Na): 5mL HCl concentrado + 10mL LaCl3 (1%La)  0,2mg/L Na: 1mL solución 20mg/L Na + 5mL HCl (c) + 10mL LaCl3 (1%La)  0,4mg/L Na: 2mL solución 20mg/L de Na + 5mL HCl (c) + 10mL LaCl3 (1%La)  0,6mg/L Na: 3mL solución 20mg/L de Na + 5mL HCl (c) + 10mL LaCl3 (1%La)  0,8mg/L Na: 4mL solución 20mg/L de Na + 5mL HCl (c) + 10mL LaCl3 (1%La)  1,0mg/L Na: 5mL solución 20mg/L de Na + 5mL HCl (c) + 10mL LaCl3 (1%La) Todas ellas en matraces de 100mL y enrasadas con agua desionizada. Concentración (mg/L Na) 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Absorbancia 0,001 0,056 0,136 0,188 0,230 0,276 %RSD 18,1 0,7 0,2 0,6 0,9 0,1 Tabla 23. Datos recta de calibrado de sodio 2 (medidos con λ= 589,0nm) Conclusiones 42 11. CONCLUSIONES 11.1. Resumen rectas de calibrado Elemento Nº recta Pendiente Ordenada Coeficiente correlación Potasio 1 0,1293 0,0044 0,9986 2 0,2147 0,0061 0,9985 Magnesio 1 0,7365 0,0156 0,9963 2 0,6606 -0,094 0,9983 Calcio 1 0,0448 -0,0007 0,9998 2 0,0437 -0,0029 0,9998 Sodio 1 0,1861 0,0107 0,9946 2 0,2784 0,0086 0,9880 3 0,3110 0,0124 0,9800 Tabla 30. Resumen rectas de calibrado Conclusiones 43 11.2. Resumen estudios recuperación Elemento Muestra % recuperación Potasio C1 95,00 P1 94,51 Magnesio P8 109,7 C4 96,10 Calcio C10 96,08 P5 100,7 Sodio C3 98,88 P4 100,5 Tabla 31. Resumen de estudios de recuperación 11.3. Resumen adiciones estándar Elemento Muestra Concentración recta calibrado Concentración adición estándar Potasio C3 0,6156 0,6154 P9 0,4532 0,5310 Magnesio C1 0,1255 0,1631 P6 0,1078 0,1622 Calcio C10 0,5960 0,6270 P5 0,4397 0,4136 Sodio P2 0,2816 0,3252 C3 0,2241 0,3660 Tabla 32. Resumen adiciones estándar, concentraciones en mg/L (sin considerar dilución) Las mayores diferencias se presentan en magnesio y sodio. Conclusiones 44 11.4. Comparación concentraciones bibliográficas y experimentales Se han encontrado valores bibliográficos sólo para los refrescos de cola normales, normales sin cafeína, light y light sin cafeína [6], que se comparan con el rango de valores obtenidos experimentalmente: Datos Refrescos de cola K Mg Ca Na Experimentales Normales 2,653-13,27 1,374-6,031 4,208-10,35 28,16-76,29 Normales sin cafeína 1,415-6,906 0,2200-2,202 0,9710-7,891 22,41-48,64 Light 1,959-28,26 0,4254-10,88 9,449-30,28 62,74-82,04 Light sin cafeína 20,78-26,97 1,150-1,512 14,66-25,82 56,18-56,30 Bibliográficos [6] Normales 10,00 10,00 40,00 80,00 Normales sin cafeína 10,00 10,00 30,00 40,00 Light 40,00 10,00 40,00 70,00 Light sin cafeína 0,000 10,00 40,00 60,00 Tabla 33. Comparativa concentraciones bibliográficas y experimentales, en mg/L (sin considerar dilución) Se observa que los datos bibliográficos son superiores a los experimentales en todos los casos salvo en el potasio del refresco de cola normal con cafeína, en el sodio del refresco normal sin cafeína, y en el magnesio y sodio del refresco light con cafeína, donde los valores bibliográficos se encuentran dentro del rango de valores experimentales obtenidos. Tanto los valores experimentales de los refrescos normales, con y sin cafeína, como los de los refrescos light con cafeína poseen: [Na] > [Ca] > [K] > [Mg], sucedería lo mismo en el caso de los valores bibliográficos de los refrescos normales, con y sin cafeína, sino fuera porque aquí el contenido en potasio es igual que el de magnesio, y en el de los datos bibliográficos de los refrescos light con cafeína también, donde la concentración de calcio es igual que la de potasio. Conclusiones 45 En los datos bibliográficos de los refrescos light sin cafeína se da: [Na] > [Ca] > [Mg] > [K], y el los experimentales del mismo tipo de refresco: [Na] > [K] > [Ca] > [Mg]. 11.5. Concentraciones de elementos según el tipo de muestra analizada Se ha observado que, de forma generalizada, para los refrescos de cola normales, normales sin cafeína, light y zero se obtiene [Na] > [Ca] > [K] > [Mg], mientras que para los refrescos de cola light sin cafeína, zero sin cafeína y con sabores [Na] > [K] > [Ca] > [Mg]. A continuación, tras la representación de cada gráfica se comentan las excepciones y muestras con valores más altos para cada elemento. 45. Concentración de elementos en refrescos de cola normales En la Cola DIA normal lata la concentración de magnesio es mayor que la de potasio, y la Berta cola normal lata tiene mayor concentración de potasio, que calcio y magnesio. Siendo esta última muestra también la que contiene una mayor concentración de sodio y potasio. Coca-Cola normal lata y Cola DIA normal lata son las muestras con más contenido en calcio, además la de la marca DIA es la que tiene más magnesio. Conclusiones 46 46. Concentración de elementos en refrescos de cola normales sin cafeína En la muestra de La Casera Cola sin cafeína lata la concentración de potasio es superior a la de calcio y magnesio, dicha muestra a pesar de tener bajo contenido en potasio, magnesio y calcio es la que posee mayor concentración de sodio. Tanto la Pepsi sin cafeína lata como la Coca-Cola sin cafeína lata tienen el contenido más alto de calcio, siendo la primera en la que también hay mayor cantidad de potasio, y la segunda en la que más magnesio hay, aunque la diferencia es menor. 47. Concentración de elementos en refrescos de cola light En la Coca-Cola light lata y de la Aliada cola light lata la concentración de potasio es mayor que la de calcio, y en la Berta cola light lata se da [Na] > [Ca] > [Mg] > [K]. La muestra con mayor concentración de calcio y potasio es la Coca-Cola light botella, con más magnesio es Aliada cola light lata y en sodio Berta cola light lata. Conclusiones 47 48. Concentración de elementos en refrescos de cola light sin cafeína En el caso de la Coca-Cola light sin cafeína lata la diferencia entre la concentración de postasio y calcio es significativamente menor que en la Pepsi light sin cafeína lata. La Coca-Cola light sin cafeína lata tiene mayor concentración de potasio y calcio, ambas muestras contienen aproximadamente la misma cantidad de sodio. 49. Concentración de elementos en refrescos de cola zero En la Coca-Cola zero botella la difencia entre el calcio y el potasio es mucho menor, que en las otras muestras. También se observa que en el caso de la Pepsi zero lata el contenido de sodio es significativamente menor que en el resto, sin embargo es la muestra con más contenido en potasio. La Coca-Cola zero lata es la que tiene más calcio y magnesio, en el caso del sodio hay más en la Cola DIA zero lata. Conclusiones 48 50. Concentración de elementos en refrescos de cola zero sin cafeína 51. Concentración de elementos en refrescos de cola con sabores En el caso de la Coca-Cola light limón lata la diferencia entre calcio y potasio es menor, y en el de la Pepsi twist al limón lata las concentraciones de magnesio y calcio son más parecidas entre sí y menores que en las otras dos muestras, que son similares. La Pepsi light a la lima lata es la que contiene mayor concentración de potasio y sodio. 11.6. Concentraciones medias de elementos según si contienen o no cafeína Los refrescos de cola normales, con y sin cafeína, y los refrescos de cola light con cafeína contienen [Na] > [Ca] > [K] > [Mg], en cambio los refrescos de cola light sin cafeína y los refrescos de cola zero, con y sin cafeína tienen [Na] > [K] > [Ca] > [Mg]. Conclusiones 49 52. Comparativa de concentraciones en refrescos de cola normales con y sin cafeína Se observa que, de media, los refrescos de cola normales contienen mayor concentración de sodio, calcio, potasio y magnesio, aunque la diferencia de estos tres últimos no es significativa. 53. Comparativa de concentraciones en refrescos de cola light con y sin cafeína Los refrescos de cola light con cafeína tienen mayor concentración de sodio y magnesio, ambos tipos de refrescos contienen aproximadamente la misma cantidad de calcio, y los light sin cafeína tienen más potasio. Al igual que en la comparativa anterior, la diferencia más acusada se encuentra en la concentración de sodio. Conclusiones 50 54. Comparativa concentraciones en refrescos de cola zero con y sin cafeína Los refrescos de cola zero con cafeína tienen concentración mayor en sodio, potasio y calcio mientras que el de sin cafeína contiene más magnesio, con pequeñas diferencias en todos los casos. 11.7. Concentraciones medias de elementos según la marca 55. Concentración media de elementos por marcas Todas las marcas tienen como elemento mayoritario en su concentración al sodio, en todos los casos, a excepción de la Coca-Cola que sucede al revés, el contenido de potasio es mayor que el de calcio, y el elemento que se encuentra en menor proporción es el magnesio. La Casera cola presenta concentraciones significativamente menores. Berta cola es la que tiene mayor cantidad de sodio, para el potasio es Pepsi, en el calcio destaca Coca-Cola y con el magnesio Aliada cola. Conclusiones 51 11.8. Concentración de elementos según el tipo de envase No hay un número de muestras suficiente para dar una conclusión válida, y las diferencias pueden deberse a proceder de lotes diferentes, pero se pone de manifiesto que en todos los casos estudiados los refrescos en botella contienen mayor concentración de sodio, y de forma general los refrescos en lata tienen las cantidades más altas de calcio y potasio, aunque este último con una diferencia menor. 56. Comparativa Pepsi normal lata y botella 57. Comparativa Coca-Cola normal lata y botella Índice de figuras 58 27. Coca-Cola light al limón lata ............................................................................................. 10 28. Recta de calibrado de potasio 1 ........................................................................................ 14 29. Recta de calibrado de potasio 2 ........................................................................................ 14 30. Adición estándar de la Coca-Cola sin cafeína lata para el potasio. .................................. 18 31. Adición estándar de la Pepsi light botella para el potasio. ............................................... 19 32. Recta de calibrado de magnesio 1 .................................................................................... 21 33. Recta de calibrado de magnesio 2. ................................................................................... 22 34. Adición estándar de la Coca-Cola light lata para el magnesio .......................................... 25 35. Adición estándar de la Pepsi light a la lima lata para el magnesio. .................................. 26 36. Recta de calibrado de calcio 1. ......................................................................................... 28 37. Recta de calibrado de calcio 2. ......................................................................................... 28 38. Adición estándar de la Coca-Cola zero sin cafeína lata para el calcio .............................. 32 39. Adición estándar de la Pepsi light sin cafeína lata para el calcio ...................................... 33 40. Recta de calibrado de sodio 1 ........................................................................................... 35 41. Recta de calibrado de sodio 2 ........................................................................................... 36 42. Recta de calibrado de sodio 3 ........................................................................................... 36 43. Adición estándar de la Pepsi normal lata para el sodio .................................................... 40 44. Adición estándar de la Coca-Cola sin cafeína para para el sodio...................................... 41 45. Concentración de elementos en refrescos de cola normales ........................................... 45 46. Concentración de elementos en refrescos de cola normales sin cafeína......................... 46 47. Concentración de elementos en refrescos de cola light ................................................... 46 48. Concentración de elementos en refrescos de cola light sin cafeína................................. 47 49. Concentración de elementos en refrescos de cola zero ................................................... 47 50. Concentración de elementos en refrescos de cola zero sin cafeína ................................. 48 51. Concentración de elementos en refrescos de cola con sabores ...................................... 48 52. Comparativa de concentraciones en refrescos de cola normales con y sin cafeína ........ 49 53. Comparativa de concentraciones en refrescos de cola light con y sin cafeína ................ 49 Índice de figuras 59 54. Comparativa concentraciones en refrescos de cola zero con y sin cafeína ..................... 50 55. Concentración media de elementos por marcas .............................................................. 50 56. Comparativa Pepsi normal lata y botella .......................................................................... 51 57. Comparativa Coca-Cola normal lata y botella .................................................................. 51 58. Comparativa Pepsi light lata y botella .............................................................................. 52 59. Comparativa Coca-Cola light lata y botella ....................................................................... 52 60. Comparativa Coca-Cola zero lata y botella ....................................................................... 52 61. Concentraciones medias de elementos en refrescos con cafeína .................................... 53 62. Concentraciones medias de elementos en refrescos sin cafeína ..................................... 53