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PROYECTO FINAL DE CARRERA: DETERMINACIÓN DE COBRE, MANGANESO Y POTASIO EN CAFÉ DE CÁPSULAS POR EAA CON LLAMA Alumno: DIEGO SANCHO ASÍN Especialidad: QUÍMICA INDUSTRIAL Fecha: SEPTIEMBRE 2011 Directora: ANGÉLICA FERNÁNDEZ CASTEL Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 1 Quisiera expresar mi más sincero agradecimiento, y pedir disculpas por todas las molestias que les haya podido causar: A la Dra. Angélica Fernández Castel, Directora del proyecto, por su total ayuda y dedicación. La elaboración de este proyecto hubiese sido totalmente imposible sin ella. A mis padres, mi hermano Andrés, mis tíos y mi primo Pablo que me han aguantado durante toda la carrera, y a todos mis amigos. En especial a mis compañeras de laboratorio Ana y Mª Carmen, y a José Manuel, Marta y Daniel. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 2 ÍNDICE 1. OBJETIVOS...........................................................................................................................................4 2. INTRODUCCIÓN..................................................................................................................................6 2.1 DESCRIPCIÓN DEL CAFÉ .....................................................................................................7 2.2 TIPOS........................................................................................................................................8 2.2.1 Coffea arábica (cafeto arábica) ...........................................................................................8 2.2.2 Coffea canephora (cafeto robusta).......................................................................................8 2.3 PROCESAMIENTO DEL CAFÉ..............................................................................................9 2.3.1 Cosecha ................................................................................................................................9 2.3.2 Tratamiento ........................................................................................................................10 2.3.3 Método seco........................................................................................................................10 2.3.4 Método húmedo [4] ...............................................................................................................10 2.3.5 Semi-húmedo ......................................................................................................................11 2.3.6 Clasificación.......................................................................................................................12 2.3.7 Descafeinamiento ...............................................................................................................12 2.3.8 Tueste del café ....................................................................................................................12 2.4 NESPRESSO...........................................................................................................................13 3. PARTE EXPERIMENTAL.................................................................................................................14 3.1 MATERIALES Y EQUIPOS ..................................................................................................15 3.1.1 Materiales...........................................................................................................................15 3.1.2 Equipos...............................................................................................................................16 3.2 REACTIVOS ..........................................................................................................................17 3.2.1 Cobre [7] ...............................................................................................................................17 3.2.2 Manganeso [7] ......................................................................................................................17 3.2.3 Potasio [7] .............................................................................................................................17 3.2.4 Cloruro de Lantano ............................................................................................................18 3.2.5 Disolución de cloruro de lantano.......................................................................................18 3.2.6 Disolución del blanco.........................................................................................................18 3.3 EXPERIMENTACIÓN...........................................................................................................19 3.3.1 Espectroscopia de absorción atómica con llama (EAA) ....................................................19 3.3.2 Interferencias en AAS con llama ........................................................................................21 3.3.3 Toma de medidas................................................................................................................22 3.4 PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS.................................................................................23 3.5 DETERMINACIÓN DE COBRE............................................................................................25 3.5.1 Parámetros instrumentales utilizados ................................................................................25 3.5.2 Recta de calibrado..............................................................................................................26 3.5.3 Límite de detección.............................................................................................................29 3.5.4 Límite de cuantificación .....................................................................................................29 3.5.5 Lecturas de la absorbancia de cobre en las muestras........................................................30 3.5.6 Cálculo de las concentraciones de cobre ...........................................................................31 3.6 DETERMINACIÓN DE MANGANESO ...............................................................................32 3.6.1 Parámetros instrumentales utilizados ................................................................................32 3.6.2 Recta de calibrado..............................................................................................................33 3.6.3 Límite de detección.............................................................................................................36 3.6.4 Límite de cuantificación .....................................................................................................36 3.6.5 Lecturas de la absorbancia de manganeso en las muestras...............................................37 3.6.6 Cálculo de las concentraciones de manganeso ..................................................................38 3.6.7 Adición de patrón ...............................................................................................................39 3.6.8 Agua de red.........................................................................................................................52 Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 3 3.7 DETERMINACIÓN DE POTASIO........................................................................................58 3.7.1 Parámetros instrumentales utilizados ................................................................................58 3.7.2 Recta de calibrado..............................................................................................................59 3.7.3 Límite de detección.............................................................................................................62 3.7.4 Límite de cuantificación .....................................................................................................62 3.7.5 Lecturas de la absorbancia de potasio en las muestras .....................................................63 3.7.6 Cálculo de las concentraciones de potasio.........................................................................64 3.7.7 Adición de patrón ...............................................................................................................66 3.7.8 Agua de red.........................................................................................................................83 4. CONCLUSIONES................................................................................................................................90 4.1 T ABLAS GENERALES .................................................................................................................91 4.1.1 Parámetros instrumentales.................................................................................................91 4.1.2 Rectas de calibrado ............................................................................................................91 4.1.3 Características de las muestras..........................................................................................94 4.2 M ANGANESO ............................................................................................................................96 4.2.1 Comparación por tipos de café...........................................................................................97 4.2.2 Comparación por tipos de café.........................................................................................103 4.2.3 Comparación por procedencia del café............................................................................106 4.3 C OMPARACIÓN ENTRE ELEMENTOS ........................................................................................108 5. BIBLIOGRAFÍA................................................................................................................................110 5.1 PAGINAS WEB....................................................................................................................111 5.2 LIBROS Y PUBLICACIONES.............................................................................................111 6. ÍNDICE DE TABLA ..........................................................................................................................112 7. ÍNDICE DE FIGURAS......................................................................................................................114 Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 4 1. OBJETIVOS Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 5 El presente proyecto tiene como objetivo la determinación cuantitativa de cobre, manganeso y potasio en distintas muestras de café preparadas a partir de cápsulas y la comparación de los resultados obtenidos en las diferentes variedades y condiciones (agua destilada y de la red). Para llevar a cabo la determinación cuantitativa se utilizara el método de espectroscopia de absorción atómica con llama (EAA). Se realizarán, para cada elemento, calibraciones con patrones externos y adiciones de patrón. Además con el desarrollo de este proyecto se cumplirá uno de los requisitos para obtener la titulación de Ingeniería Técnica Industrial (especialidad Química Industrial) en la Escuela de Ingeniería y Arquitectura de Zaragoza. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 6 2. INTRODUCCIÓN Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 7 2.1 DESCRIPCIÓN DEL CAFÉ El denomina café a las semillas procedentes de la planta del café o cafeto (coffea). El cafeto es un arbusto de 3 a 6 metros de altura, aunque puede alcanzar los 15 metros. Esta planta proporciona su primer fruto entre los 3 y 5 años de vida, en cuyo interior contiene dos semillas rodeadas de una pulpa amarillenta. Estas semillas son los granos de café. Figura 1.- Planta del café o cafeto (Fuente: www.innatia.com [1] ). Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 8 2.2 TIPOS Según su origen, hay más de 80 variedades distintas de café, aunque son solo dos las que se usan principalmente para el consumo humano [2] . 2.2.1 Coffea arábica (cafeto arábica) El cultivo de la Coffea arábica es el que más atrás en el tiempo se remonta. Esta clase se considera la más fina, aromática, menos amarga y más baja en cafeína. La vaina es alargada y ampliamente acuñada. Para su correcto crecimiento, necesita un clima más fresco. El cultivo del arábica es más delicado, menos productivo y está reservado a tierras altas de montaña, entre 900 y 2.000 m. América central y del sur, junto con zonas tropicales de África, son las áreas geográficas donde se cultiva esta planta. Su peso en el marcado mundial es, con diferencia, mucho mayor que el de otras clases, representando entre un 60% y un 80% del mercado. 2.2.2 Coffea canephora (cafeto robusta) La clase canephora contiene el doble de cafeína que el café arábigo y es menos aromático. Es más resistente al calor, las enfermedades y los parásitos. Por este motivo se le llama “robusta”. Su grano es más bien redondo y la entalladura recta. Las regiones de África Central y Oriental, el Sudeste de Asia y Brasil, son las zonas donde se cultiva. Representa entre un 30% y un 40% del mercado. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 15 3.1 MATERIALES Y EQUIPOS 3.1.1 Materiales • Vasos de precipitados de distintos volúmenes. (Entre 25 y 250ml). • Varilla de vidrio. • Matraces aforados de 5.0, 10.0, 25.0, 50.0 y 100.0 ml. • Cuentagotas • Pipetas de 1, 2, 3, 5, 10 y 25 ml. Figura 4.- Pipetas de distintos volúmenes • Pipeteadores • Viales de 25 ml. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 16 3.1.2 Equipos • Balanza analítica (Marca: Sartorius ; Modelo; TE214S) Figura 5.- Balanza analítica (Marca: Sartorius). • Espectrofotómetro de emisión-absorción atómica Pekín-Elmer 2280. Figura 6.- Espectrofotómetro Pekín-Elmer 2280. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 17 3.2 REACTIVOS 3.2.1 Cobre [7] • Marca Sharlau MA 0085. • Cu(NO 3 ) 2 en HNO 3 0,5 N • Disolución patrón de cobre de 1000 mg/l • Densidad = 1,01 g/cm3 3.2.2 Manganeso [7] • Marca Sharlau MA 01110500. • Mn(NO3)2 en HNO3 0,5 N • Disolución patrón de manganeso de 1000 mg/l • Densidad = 1,01 g/cm 3 3.2.3 Potasio [7] • Marca Sharlau MA 01050500. • KNO 3 en HNO 3 0,5 N • Disolución patrón de potasio de 1000 mg/l • Densidad = 1,01 g/cm 3 Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 18 3.2.4 Cloruro de Lantano • Marca Sharlau MA 00900250. • LaCl 3 · 7H 2 O. • M = 371,37 3.2.5 Disolución de cloruro de lantano El cloruro de lantano se utilizara para evitar interferencias durante las lecturas del potasio. Se disuelven 2 gramos de cloruro de lantano en 100 ml de agua destilada. Se consigue así una disolución del 2% m/v. 3.2.6 Disolución del blanco Para el caso del cobre y manganeso simplemente se utiliza agua destilada. Para la determinación de K se utiliza como blanco cloruro de lantano al 0,2%. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 19 3.3 EXPERIMENTACIÓN 3.3.1 Espectroscopia de absorción atómica con llama (EAA) La espectroscopia atómica [8] se utiliza para determinar la identidad y concentración de átomos de una especie en una muestra. La espectroscopia de absorción atómica se basa en que cuando un haz de radiación atraviesa un medio que contiene átomos gaseosos, estos absorben parte de la radiación, atenuándola. Según sea la cantidad de radiación atenuada y el espectro emitido (característico de cada especie), se puede conocer de que elemento se trata y su concentración. Es necesario entonces, que la especie a determinar se encuentre en estado atómico. Como esto no es lo habitual, sino que por norma general, se encuentran formando compuestos o complejos, hay que atomizar la muestra. Para ello, se utilizará un nebulizador. Centrándose en el equipo Pekín-Elmer 2280, que es el que se utilizara en este proyecto, la muestra líquida es aspirada a través de un capilar mediante un flujo de gas a alta presión (oxidante, que en este caso será aire) alrededor de la punta del mismo. Gracias a la alta velocidad del gas, la muestra líquida se dispersa en finas gotas de varios tamaños, que se introducen en la llama. La llama es proporcionada por un mechero. En el caso del Pekín-Elmer 2280 este es de flujo laminar o premezcla. En este tipo de mechero, el aerosol formado por las gotas de muestra y el oxidante se mezcla con el combustible (acetileno), pasando por un deflector que elimina las gotas más grandes. Esta nueva mezcla se quema en un quemador produciendo la llama. La relación combustible/oxidante es determinante, puesto que de ello dependerá la temperatura de la llama, según sea la cual, se favorecerá la atomización en detrimento de la ionización, perjudicial para la absorción atómica. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 20 Para saber la concentración del elemento a analizar en la muestra, se debe utilizar una fuente emisión de radiación que al atravesar la llama, donde se encuentra la muestra atomizada, variará su intensidad. La variación de intensidad de radiación (Intensidad a la entrada y a la salida de llama) esta relacionada con la concentración del elemento en ala llama mediante la Ley de Beer: A = log ( I o / I ) = ξ · b · c Donde: A = Absorbancia. I o / I = relación de la intensidad a ka entrada y a la salida de la llama. ξ = Absortividad molar. b = Anchura de la rendija. c = Concentración del elemento en la llama. En espectroscopia, se usan muchas fuentes distintas según sea el método. En este caso, se utiliza una lámpara de cátodo hueco. Cada elemento suele utilizar una lámpara distinta, aunque hay casos en los que se puede utilizar la misma (Ca y K, por ejemplo). La lámpara debe de contener una línea de emisión correspondiente a una de las líneas más intensas del espectro atómico del elemento a analizar. Como estas líneas son distintas para cada elemento, es por ello que se requieren lámparas distintas. Las lámparas consisten en un ánodo de Wolframio y un cátodo cilíndrico, cerrados herméticamente por un tubo de vidrio lleno de Neón y Argón a baja presión. El cátodo está formado por el metal que se desea obtener. Algunos cátodos, están formados por varios elementos (multielemental), permitiendo el análisis de los mismos con una sola lámpara (Ca y K, como se ha citado anteriormente, por ejemplo). Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 21 3.3.2 Interferencias en AAS con llama Las interferencias en la AAS con llama, son las sustancias, que pueden dar lugar a la lectura de datos erróneos, que no se corresponden con la realidad de la muestra. Hay dos tipos: • Interferencias espectrales:  Se presentan cuando la absorción de la especie que interfiere se solapa o aparece muy próxima a la absorción del analito. Provocando, que el análisis del espectro sea inviable.  También se pueden producir cuando hay presencia de productos de combustión que poseen bandas de absorción anchas o que dispersan la radiación. • Interferencias químicas:  Son más comunes que las anteriores. Hay tres causas principales.  Por la formación de compuestos de baja volatilidad, que reducen la velocidad de atomización, dando resultados menores a los reales. Se eliminan aumentando la temperatura o usando agentes liberadores, como es el caso del lantano (que se utilizará en la determinación de potasio), que reaccionan con la interferencia e impide que interaccione con el analito.  También se producen por las reacciones de disociación.  Por ultimo, las reacciones de ionización son otro motivo. Se eliminan utilizando supresores de ionización. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 22 3.3.3 Toma de medidas Como ya se ha comentado, el equipo a utilizar, es el espectrofotómetro Pekín- Elmer 2280. Para tomar las medidas, se deben realizar los siguientes pasos: • Abrir los caudales de aire (oxidante) y acetileno (combustible). • Colocar la lámpara de cátodo hueco, para el elemento a analizar, en el espectrofotómetro • Introducir los parámetros indicados en la bibliografía para el elemento a analizar. • Se enciende el mechero. • Optimizar los valores mediante una ligera variación de los mismos, observando como obtener la mayor ganancia posible. • Colocar el capilar en la disolución en blanco. • Obtener el valor autocero midiendo la disolución en blanco. • Colocar la muestra a analizar. En este caso, se tomaran 3 medidas con una diferencia de 1 segundo entre ellas. Estos parámetros pueden ser diferentes en otras situaciones. • Se procede a al lectura del coeficiente de variación y de la desviación estándar. Mientras se cambia de muestra, hay que dejar el capilar depositado de nuevo en la disolución en blanco. A continuación se repite el proceso de toma de medias. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 23 3.4 PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS Durante la descripción del proyecto realizado, por comodidad, no se hará referencia a los nombres concretos de las muestras utilizadas, sino que a cada una se le asigna un número: Muestra Nombre de la variedad 1 Ristretto 2 Arpeggio 3 Roma 4 Livanto 5 Capriccio 6 Volluto 7 Cosi 8 Indriya 9 Rosabaya 10 Dulsao 11 Decaffeinato 12 Livanto con sabor a almendra 13 Fortissio 14 Vivalto 15 Finezzo 16 Onirio 17 Decaffeinato Lungo Tabla 1.- Asignación de número a cada variedad de café. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 24 De esta manera, cada vez que se haga referencia a la muestra 2, por ejemplo, se estará tratando la variedad “Arpegio”. Las muestras se prepararon en aproximadamente 40 ml de agua (tamaño de expresso), con la cafetera de la marca Nespresso. Con esto se consigue que las mediciones se realicen sobre las muestras tal como se consumen. Para cada variedad, se prepararon dos tipos de muestras. Una con agua destilada y otra con agua de red. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 31 3.5.6 Cálculo de las concentraciones de cobre Debido a los datos obtenidos, no se puede realizar ningún tipo de cálculo en la determinación de la concentración de cobre. En la mayoría de las muestras, no se ha obtenido ninguna señal, y en el resto, se encuentran por debajo del límite de cuantificación, e incluso del de detección. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 32 3.6 DETERMINACIÓN DE MANGANESO 3.6.1 Parámetros instrumentales utilizados Para obtener la mayor sensibilidad posible, se introducen los parámetros teóricos en el espectrofotómetro de absorción atómica [9] . Una vez introducidos, se hace variar ligeramente la longitud de onda para comprobar cual es el valor que ofrece una mayor sensibilidad, así como la posición de la lámpara. De esta manera, también se optimiza el caudal de aire y el de acetileno, así como, la altura y profundidad del mechero Los parámetros finalmente utilizados han sido los siguientes: Parámetros instrumentales: Longitud de onda: 278,5 nm Caudal de aire: 30 u.a. Caudal de acetileno: 15 u.a. Altura del mechero: 8 u.a. Profundidad del mechero: 8 u.a. Anchura de la rendija: 0,2 nm Intensidad de la lámpara: 15 mA Tabla 5.- Parámetros utilizados para la determinación de manganeso. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 33 3.6.2 Recta de calibrado Para realizar la recta de calibrado [10] , se preparan 6 disoluciones con concentraciones en un intervalo desde 1,000 mg/l hasta 6,000 mg/l. El intervalo ha sido elegido a partir de datos bibliográficos que indican que para la longitud de onda introducida, la recta de calibrado se mantendrá lineal durante todo ese rango de concentraciones. Para preparar las 6 disoluciones se dispone de una disolución patrón de manganeso de 1000 mg/l. Se pipetean 10 ml de esta disolución patrón en un matraz de 100 ml y se enrasa con agua. De esta manera, se obtiene una nueva disolución de 100 mg/l, que permite trabajar con mayor comodidad a la hora de preparar las disoluciones de la recta. A partir de esta disolución se realizan los cálculos para saber que volumen debemos añadir a cada matraz de 100,0 ml, obteniendo de esta manera las concentraciones deseadas. Concentración x Volumen = Concentración x Volumen • 1,00 mg/l: 100 mg/l x V 1 (ml) = 1,00 mg/l x 100,0 ml V 1 (ml) = 1,0 ml • 2,00 mg/l: 100 mg/l x V 1 (ml) = 2,00 mg/l x 100,0 ml V 1 (ml) = 2,0 ml Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 34 • 3,00 mg/l: 100 mg/l x V 2 (ml) = 3,00 mg/l x 100, 0 ml V 2 (ml) = 3,0 ml • 4,00 mg/l: 100 mg/l x V 3 (ml) = 4,00 mg/l x 100,0 ml V 3 (ml) = 4,0 ml • 5,00 mg/l: 100 mg/l x V 4 (ml) = 5,00 mg/l x 50,0 ml V 4 (ml) = 5,0 ml • 6,00 mg/l: 100 mg/l x V 5 (ml) = 6,00 mg/l x 100,0 ml V 5 (ml) = 6,0 ml Así pues, a cada uno de los matraces se añade 1, 2, 3, 4, 5 y 6 ml respectivamente. Finalmente, se enrasan los matraces con agua destilada. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 35 Una vez preparadas las disoluciones, y con los parámetros introducidos en el espectrofotómetro, se toman las medidas de absorbancia, obteniéndose los siguientes resultados: Concentración (mg/l) Absorbancia Coeficiente de variación Desviación estándar 1,00 0,033 0,77 0,0003 2,00 0,054 0,76 0,0004 3,00 0,102 0,68 0,0007 4,00 0,133 0,22 0,0003 5,00 0,171 0,76 0,0013 6,00 0,199 0,58 0,0012 Tabla 6.- Resultados obtenidos para la recta de calibrado para manganeso. Recta de calibrado del Manganeso: y = 0,0346x - 0,0059 r = 0,9932 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 01234567 Concentración (mg/l) Absorbancia Figura 8.- Recta de calibrado para la determinación del manganeso. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 36 3.6.3 Límite de detección Límite dedetección= 3 x s m Datos: s = Desviación estándar del blanco = 0.0002 m = sensibilidad (pendiente de la recta) = 0.0346 Límitededetección=3x0,0002 0,0346 =0,017mg/l 3.6.4 Límite de cuantificación Límitedecuantificación=10 x s m Datos: s = Desviación estándar del blanco = 0.0002 m = sensibilidad (pendiente de la recta) = 0.0346 Límitedecuantificación=10 x0,0002 0,0346 =0,058mg/l Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 37 3.6.5 Lecturas de la absorbancia de manganeso en las muestras Se procede a la lectura de la absorbancia de las muestras para manganeso en el espectrofotómetro. Por supuesto, se utilizan los mismos parámetros usados para la lectura de las muestras de la recta de calibrado. Los datos obtenidos son los siguientes: Muestra Absorbancia Coef. Variación Desviación estándar 1 0,031 0,62 0,0002 2 0,038 1,73 0,0007 3 0,030 1,47 0,0004 4 0,031 1,29 0,0004 5 0,026 0,84 0,0002 6 0,027 1,17 0,0003 7 0,036 0,49 0,0002 8 0,032 1,31 0,0004 9 0,032 0,48 0,0002 10 0,032 2,10 0,0006 11 0,034 0,12 0,0000 12 0,032 1,21 0,0004 13 0,024 1,22 0,0003 14 0,023 2,46 0,0006 15 0,028 0,18 0,0001 Tabla 7.- Lectura de la absorbancia para el manganeso. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 38 3.6.6 Cálculo de las concentraciones de manganeso Una vez obtenida la absorbancia, se aplica la fórmula calculada a partir de la recta de calibrado, para hallar la concentración de las muestras. Y = Absorbancia = 0,0346 X – 0,0059 X = Concentración (mg/l) = (Y + 0,0059) / 0,0346 Los datos calculados son los siguientes: Muestra Concentración (mg/l): Muestra Concentración (mg/l): 1 1,070 9 1,102 2 1,270 10 1,103 3 1,040 11 1,154 4 1,072 12 1,105 5 0,922 13 0,860 6 0,951 14 0,842 7 1,212 15 0,983 8 1,103 Tabla 8.- Cálculo de la concentración de manganeso en las muestras. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 39 3.6.7 Adición de patrón Para cada muestra, se toman 4 o 5 matraces de 5 ml. En todos ellos, se añaden: • 4 ml de muestra • Adición de Manganeso. Según los datos bibliográficos, la linealidad de la recta se mantiene hasta valores cercanos a 6 mg/l. Por lo tanto, en este proyecto, se utilizan distintos rangos de concentración de potasio en las muestras para comprobarlo. Se toman 2,5 ml de la disolución patrón de 1000 mg/l y se depositan en un matraz de 100 ml para de esta forma obtener una disolución de 25 mg/l en manganeso: Esta disolución se usara para obtener las disoluciones de 1, 2, 3, 4 y 5 mg/l. Concentración x Volumen = Concentración x Volumen Todas las muestras:  1,00 mg/l: 25 mg/l x V 1 (ml) = 1,00 mg/l x 5,0 ml V 1 (ml) = 0,2 ml  2,00 mg/l 25 mg/l x V 1 (ml) = 2,00 mg/l x 5,0 ml V 1 (ml) = 0,4 ml  3,00 mg/l 25 mg/l x V 1 (ml) = 3,00 mg/l x 5,0 ml V 1 (ml) = 0,6 ml Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 40  4,00 mg/l 25 mg/l x V 1 (ml) = 4,00 mg/l x 5,0 ml V 1 (ml) = 0,8 ml Muestra 3 y 11:  5,00 mg/l: 25 mg/l x V 1 (ml) = 5,00 mg/l x 5,0 ml V 1 (ml) = 1,0 ml • Enrasar con agua destilada. Se procede a la lectura de la absorbancia de las muestras para manganeso en el espectrofotómetro. Por supuesto, se utilizan los mismos parámetros usados para la lectura de las muestras de la recta de calibrado. Los datos obtenidos son los siguientes: Calibración por adición de patrón Muestra Adición Absorbancia Coef. Variación Desv. Estándar 1.0 0,00 0,014 2,66 0,0004 1.1 1,00 0,031 1,91 0,0006 1.2 2,00 0,051 0,64 0,0003 1.3 3,00 0,073 0,79 0,0006 1.4 4,00 0,091 0,89 0,0008 2.0 0,00 0,020 2,73 0,0006 2.1 1,00 0,036 1,37 0,0005 2.2 2,00 0,055 0,96 0,0005 2.3 3,00 0,074 0,30 0,0002 2.4 4,00 0,093 0,39 0,0004 Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 47 Muestra 7 y = 0,0238x + 0,024 r = 0,9981 0,000 0,030 0,060 0,090 0,120 0,150 -2 -1 0 1 2 3 4 5 Concentración añadida (mg/l) Absorbancia Figura 15.- Recta de adición estándar de manganeso para la muestra 7. Muestra 8 y = 0,0231x + 0,0212 r = 0,9983 -0,030 0,000 0,030 0,060 0,090 0,120 -2 -1 0 1 2 3 4 5 Concentración añadida (mg/l) Absorbancia Figura 16.- Recta de adición estándar de manganeso para la muestra 8. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 48 Muestra 9 y = 0,0242x + 0,0202 r = 0,9995 -0,030 0,000 0,030 0,060 0,090 0,120 0,150 -2 -1 0 1 2 3 4 5 Concentración añadida (mg/l) Absorbancia Figura 17.- Recta de adición estándar de manganeso para la muestra 9. Muestra 10 y = 0,019x + 0,017 r = 0,9983 -0,030 0,000 0,030 0,060 0,090 0,120 -2 -1 0 1 2 3 4 5 Concentración añadida (mg/l) Absorbancia Figura 18.- Recta de adición estándar de manganeso para la muestra 10. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 49 Muestra 11 y = 0,0229x + 0,0226 r = 0,9962 -0,030 0,000 0,030 0,060 0,090 0,120 0,150 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 Concentración añadida (mg/l) Absorbancia Figura 19.- Recta de adición estándar de manganeso para la muestra 11. Muestra 13 y = 0,0231x + 0,0136 r = 0,998 -0,030 0,000 0,030 0,060 0,090 0,120 -1 0 1 2 3 4 5 Concentración añadida (mg/l) Absorbancia Figura 20.- Recta de adición estándar de manganeso para la muestra 13. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 50 Muestra 14 y = 0,0191x + 0,0122 r = 0,9986 -0,030 0,000 0,030 0,060 0,090 0,120 -1 0 1 2 3 4 5 Concentración añadida (mg/l) Absorbancia Figura 21.- Recta de adición estándar de manganeso para la muestra 14. Muestra 15 y = 0,024x + 0,0166 r = 0,9991 -0,030 0,000 0,030 0,060 0,090 0,120 -1012345 Concentración añadida (mg/l) Absorbancia Figura 22.- Recta de adición estándar de manganeso para la muestra 15. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 51 Conocida la recta para cada muestra, se calcula el valor de X cuando y =0. Al resultado de esa operación se le debe de aplicar el factor de dilución: X x (5,0 ml totales / 4,0 ml muestra) = X x 1,25 = Concentración (mg/l) Muestra Resultado de la fórmula, cuando y=0 Concentración (mg/l)(x1,25) 1 0,653 0,816 2 1,022 1,278 3 1,026 1,283 4 0,884 1,105 5 0,713 0,891 6 0,729 0,991 7 1,008 1,261 8 0,918 1,148 9 0,835 1,044 10 0,895 1,119 11 0,990 1,238 13 0,589 0,736 14 0,639 0,799 15 0,692 0,865 Tabla 10.- Cálculo de la concentración en las muestras (adición de manganeso). Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 52 3.6.8 Agua de red Para realizar la recta de calibrado, se utiliza el mismo procedimiento que para el caso de agua destilada. Se preparan 5 disoluciones con concentraciones en un intervalo desde 1,000 mg/l hasta 5,000 mg/l. El intervalo ha sido elegido a partir de datos bibliográficos que indican que para la longitud de onda introducida, la recta de calibrado se mantendrá lineal durante todo ese rango de concentraciones. Para preparar las 5 disoluciones se dispone de una disolución patrón de manganeso de 1000 mg/l. Se pipetean 10 ml de esta disolución patrón en un matraz de 100 ml y se enrasa con agua destilada. De esta manera, se obtiene una nueva disolución de 100 mg/l, que permite trabajar con mayor comodidad a la hora de preparar las disoluciones de la recta. A partir de esta disolución se realizan los cálculos para saber que volumen debemos añadir a cada matraz de 100,0 ml, obteniendo de esta manera las concentraciones deseadas. Concentración x Volumen = Concentración x Volumen • 1,00 mg/l: 100 mg/l x V 1 (ml) = 1,00 mg/l x 100,0 ml V 1 (ml) = 1,0 ml • 2,00 mg/l: 100 mg/l x V 1 (ml) = 2,00 mg/l x 100,0 ml V 1 (ml) = 2,0 ml Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 53 • 3,00 mg/l 100 mg/l x V 2 (ml) = 3,00 mg/l x 100, 0 ml V 2 (ml) = 3,0 ml • 4,00 mg/l 100 mg/l x V 3 (ml) = 4,00 mg/l x 100,0 ml V 3 (ml) = 4,0 ml • 5,00 mg/l 100 mg/l x V 3 (ml) = 5,00 mg/l x 100,0 ml V 3 (ml) = 5,0 ml Así pues, a cada uno de los matraces se añade 1, 2, 3, 4 y 5 ml respectivamente. Finalmente, se enrasan los matraces con agua destilada. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 54 Una vez preparadas las disoluciones, y con los parámetros introducidos en el espectrofotómetro, se toman las medidas de absorbancia, obteniéndose los siguientes resultados: Concentración (mg/l) Absorbancia Coeficiente de variación Desviación estándar 1,00 0,023 1,20 0,0003 2,00 0,042 0,92 0,0004 3,00 0,065 0,45 0,0003 4,00 0,086 0,64 0,0006 5,00 0,107 0,53 0,0007 Tabla 11.- Recta de calibrado para manganeso (Agua de red). Recta de calibrado agua de red y = 0,0212x + 0,001 r = 0,9988 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0123456 Concentración (mg/l) Absorbancia Figura 23.- Recta de calibrado para el manganeso con agua de red. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 55 Límite dedetección= 3 x s m Datos: s = Desviación estándar del blanco = 0.0003 m = sensibilidad (pendiente de la recta) = 0.0212 Límitededetección=3x0,0003 0,0212 =0,042mg/l Límitedecuantificación=10 x s m Datos: s = Desviación estándar del blanco = 0.0003 m = sensibilidad (pendiente de la recta) = 0.0212 Límitedecuantificación=10 x0,0003 0,0212 =0,142mg/l Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 56 Se procede a la lectura de la absorbancia de las muestras para manganeso en el espectrofotómetro. Por supuesto, se utilizan los mismos parámetros usados para la lectura de las muestras de la recta de calibrado. La diferencia radica en que las muestras se preparan en agua de red. Los datos obtenidos son los siguientes: Muestra Absorbancia Coef. variación Desviación estándar 1 0,030 1,34 0,0004 2 0,043 1,25 0,0007 3 0,025 1,16 0,0001 4 0,032 0,28 0,0001 5 0,022 0,74 0,0002 6 0,027 2,51 0,0004 7 0,037 2,13 0,0008 8 0,041 1,09 0,0004 9 0,043 0,70 0,0003 10 0,045 0,73 0,0003 11 0,021 0,99 0,0002 13 0,018 2,69 0,0005 14 0,040 0,42 0,0002 15 0,025 1,16 0,0001 16 0,027 1,87 0,0005 17 0,017 1,90 0,0003 Tabla 12.- Lectura de la absorbancia para el manganeso (Agua de red). Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 63 3.7.5 Lecturas de la absorbancia de potasio en las muestras Se procede a la lectura de la absorbancia de las muestras para potasio en el espectrofotómetro. Por supuesto, se utilizan los mismos parámetros usados para la lectura de las muestras de la recta de calibrado. Los datos obtenidos son los siguientes: Muestra Absorbancia Coef. variación Desviación estándar 1 0,066 1,68 0,0011 2 0,060 1,17 0,0007 3 0,047 2,27 0,0011 4 0,054 1,47 0,0008 5 0,053 3,92 0,0021 6 0,046 3,79 0,0017 7 0,046 2,93 0,0013 8 0,073 2,82 0,0020 9 0,059 0,47 0,0003 10 0,061 3,17 0,0019 11 0,052 1,81 0,0010 12 0,049 3,39 0,0017 13 0,063 1,63 0,0010 14 0,060 0,13 0,0001 15 0,049 4,38 0,0021 Tabla 16.- Lectura de la absorbancia para el potasio. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 64 3.7.6 Cálculo de las concentraciones de potasio Para determinar el potasio, no se realizan las medidas directamente sobre las muestras, ya que se deben eliminar las posibles interferencias, y diluir para adecuar la concentración al rango lineal. Para ello, con cada muestra, se utiliza un matraz de 25 ml, en los que se añaden: • 2 ml de muestra. • 2,5 ml de cloruro de lantano. (2% m/v) • Enrasar con agua destilada. Posteriormente se realizan las mediciones. Una vez obtenida la absorbancia, se aplica la fórmula calculada a partir de la recta de calibrado, para hallar la concentración de las muestras. Y = Absorbancia = 0,0003 X - 0.0015 X = = (Y + 0,0015) / 0,0003 Una vez hallado el resultado de la formula, se debe aplicar el factor de dilución. X x (25,0 ml totales / 2,0 ml muestra) = X x 12,5 = Concentración (mg/l) Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 65 Los datos calculados son los siguientes: Muestra Resultado fórmula: Concentración (mg/l): 1 225,0 2813 2 205,0 2563 3 161,7 2021 4 185,0 2313 5 181,7 2271 6 158,3 1979 7 158,3 1979 8 248,3 3104 9 201,7 2521 10 208,3 2604 11 178,3 2229 12 168,3 2104 13 215,0 2688 14 205,0 2563 15 168,3 2104 Tabla 17.- Cálculo de la concentración de potasio en las muestras. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 66 3.7.7 Adición de patrón Para cada muestra, se toman 5 matraces de 50 ml. En todos ellos, se añaden: • 1 ml de muestra • 5 ml de cloruro de lantano (2% m/v). • Adición de Potasio. Según los datos bibliográficos, la linealidad de la recta se mantiene hasta valores superiores a 400 mg/l. Por lo tanto, en este proyecto, se utilizan distintos rangos de concentración de potasio en las muestras para comprobarlo. Se utilizará la disolución patrón de 1000 mg/l, y otra de 500 mg/l (Para la muestra 5 y 6). Muestra 1, 2 y 3: Concentración x Volumen = Concentración x Volumen  50,0 mg/l: 1000 mg/l x V 1 (ml) = 50,0 mg/l x 50,0 ml V 1 (ml) = 2,5 ml  100,0 mg/l 1000 mg/l x V 2 (ml) = 100,0 mg/l x 50,0 ml V 2 (ml) = 5,0 ml  150,0 mg/l 1000 mg/l x V 3 (ml) = 150,0 mg/l x 50,0 ml V 3 (ml) = 7,5 ml Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 67  200,0 mg/l 1000 mg/l x V 4 (ml) = 200,0 mg/l x 50,0 ml V 4 (ml) = 10 ml Muestra 4, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 y 15: Concentración x Volumen = Concentración x Volumen  40,0 mg/l: 1000 mg/l x V 1 (ml) = 40,0 mg/l x 50,0 ml V 1 (ml) = 2,0 ml  80,0 mg/l 1000 mg/l x V 2 (ml) = 80,0 mg/l x 50,0 ml V 2 (ml) = 4,0 ml  120,0 mg/l 1000 mg/l x V 3 (ml) = 120,0 mg/l x 50,0 ml V 3 (ml) = 6,0 ml  200,0 mg/l 1000 mg/l x V 4 (ml) = 160,0 mg/l x 50,0 ml V 4 (ml) = 8,0 ml Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 68 Muestra 5: Concentración x Volumen = Concentración x Volumen  100,0 mg/l: 500 mg/l x V 1 (ml) = 100,0 mg/l x 50,0 ml V 1 (ml) = 10 ml  200,0 mg/l 500 mg/l x V 2 (ml) = 200,0 mg/l x 50,0 ml V 2 (ml) = 20 ml  300,0 mg/l 500 mg/l x V 3 (ml) = 300,0 mg/l x 50,0 ml V 3 (ml) = 30 ml  400,0 mg/l 500 mg/l x V 4 (ml) = 400,0 mg/l x 50,0 ml V 4 (ml) = 40 ml Muestra 6: Concentración x Volumen = Concentración x Volumen  50,00 mg/l: 500 mg/l x V 1 (ml) = 50,0 mg/l x 50,0 ml V 1 (ml) = 5,0 ml Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 69  100,0 mg/l 500 mg/l x V 2 (ml) = 100,0 mg/l x 50,0 ml V 2 (ml) = 10 ml  150,0 mg/l 500 mg/l x V 3 (ml) = 150,0 mg/l x 50,0 ml V 3 (ml) = 15 ml  200,0 mg/l 500 mg/l x V 4 (ml) = 200,0 mg/l x 50,0 ml V 4 (ml) = 20 ml • Enrasar con agua destilada. Se procede a la lectura de la absorbancia de las muestras para potasio en el espectrofotómetro. Por supuesto, se utilizan los mismos parámetros usados para la lectura de las muestras de la recta de calibrado. Los datos obtenidos son los siguientes: Calibración por adición de patrón Muestra Adición Absorbancia Coef. Variación Desv. Estándar 1.0 0,00 0,012 4,28 0,0005 1.1 50,0 0,030 0,73 0,0002 1.2 100 0,050 1,35 0,0007 1.3 150 0,065 0,87 0,0006 1.4 200 0,086 0,20 0,0002 Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 70 Calibración por adición de patrón Muestra Adición Absorbancia Coef. Variación Desv. Estándar 2.0 0,00 0,012 3,56 0,0004 2.1 50,0 0,031 3,57 0,0011 2.2 100 0,045 1,29 0,0006 2.3 150 0,065 1,96 0,0013 2.4 200 0,061 1,43 0,0009 3.0 0,00 0,009 3,70 0,0003 3.1 50,0 0,027 0,21 0,0001 3.2 100 0,043 0,41 0,0002 3.3 150 0,062 1,10 0,0007 3.4 200 0,081 0,55 0,0004 4.0 0,00 0,011 8,79 0,0010 4.1 40,0 0,022 4,32 0,0010 4.2 80,0 0,032 3,60 0,0010 4.3 120 0,047 3,02 0,0014 4.4 160 0,060 4,37 0,0026 5.0 0,00 0,011 6,71 0,0015 5.1 100 0,038 4,33 0,0017 5.2 200 0,073 3,07 0,0022 5.3 300 0,104 1,09 0,0011 5.4 400 0,135 3,64 0,0049 Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 71 Calibración por adición de patrón Muestra Adición Absorbancia Coef. Variación Desv. Estándar 6.0 0,00 0,009 7,24 0,0006 6.1 50,0 0,025 2,36 0,0006 6.2 100 0,040 2,38 0,0009 6.3 150 0,055 2,63 0,0014 6.4 200 0,071 2,80 0,0020 7.0 0,00 0,010 7,47 0,0070 7.1 40,0 0,020 7,82 0,0016 7.2 80,0 0,031 7,54 0,0023 7.3 120 0,041 5,02 0,0021 7.4 160 0,055 3,71 0,0021 8.0 0,00 0,014 6,21 0,0009 8.1 40,0 0,027 10,79 0,0010 8.2 80,0 0,035 5,30 0,0015 8.3 120 0,050 2,23 0,0011 8.4 160 0,059 0,522 0,0003 9.0 0,00 0,002 2,03 0,0006 9.1 40,0 0,003 1,36 0,0004 9.2 80,0 0,004 1,89 0,0008 9.3 120 0,005 1,14 0,0006 9.4 160 0,007 0,71 0,0005 Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 72 Calibración por adición de patrón Muestra Adición Absorbancia Coef. Variación Desv. Estándar 10.0 0,00 0,001 1,31 0,0002 10.1 40,0 0,002 1,48 0,0004 10.2 80,0 0,004 0,98 0,0004 10.3 120 0,005 1,66 0,0009 10.4 160 0,007 0,82 0,0005 11.0 0,00 0,001 4,13 0,0005 11.1 40,0 0,002 2,51 0,0006 11.2 80,0 0,004 1,71 0,0006 11.3 120 0,005 1,65 0,0008 11.4 160 0,006 1,38 0,0009 12.0 0,00 0,001 3,03 0,0004 12.1 40,0 0,002 1,20 0,0003 12.2 80,0 0,004 2,26 0,0008 12.3 120 0,005 1,82 0,0009 12.4 160 0,006 0,50 0,0005 13.0 0,00 0,001 3,33 0,0004 13.1 40,0 0,003 2,55 0,0006 13.2 80,0 0,004 1,67 0,0007 13.3 120 0,005 1,94 0,0010 13.4 160 0,006 0,73 0,0005 Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 79 Muestra 11 y = 3E-05x + 0,0011 r = 0,9999 -0,0021 0 0,0021 0,0042 0,0063 0,0084 -50 0 50 100 150 200 Concentración añadida (mg/l) Absorbancia Figura 35.- Recta de adición estándar de potasio para la muestra 11. Muestra 12 y = 3E-05x + 0,0011 r = 0,999 -0,0021 0 0,0021 0,0042 0,0063 0,0084 -50 0 50 100 150 200 Concentración añadida (mg/l) Absorbancia Figura 36.- Recta de adición estándar de potasio para la muestra 12. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 80 Muestra 13 y = 3E-05x + 0,0013 r = 0,9992 -0,0021 0 0,0021 0,0042 0,0063 0,0084 -100 -50 0 50 100 150 200 Concentración añadida (mg/l) Absorbancia Figura 37.- Recta de adición estándar de potasio para la muestra 13. Muestra 14 y = 3E-05x + 0,0012 r = 0,9939 -0,0021 0 0,0021 0,0042 0,0063 0,0084 -50 0 50 100 150 200 Concentración añadida (mg/l) Absorbancia Figura 38.- Recta de adición estándar de potasio para la muestra 14. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 81 Muestra 15 y = 3E-05x + 0,0009 r = 0,9983 -0,0021 0 0,0021 0,0042 0,0063 0,0084 -50 0 50 100 150 200 Concentración añadida (mg/l) Absorbancia Figura 39.- Recta de adición estándar de potasio para la muestra 15. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 82 Conocida la recta para cada muestra, se calcula el valor de X cuando y =0. Al resultado de esa operación se le debe de aplicar el factor de dilución: X x (50,0 ml totales / 1,0 ml muestra) = X x 50 = Concentración (mg/l) Muestra Resultado de la fórmula, cuando y=0 Concentración (mg/l)(x50) 1 30,00 1500 2 54,67 2734 3 21,50 1075 4 32,67 1634 5 31,33 1567 6 30,67 1534 7 30,67 1534 8 48,00 2400 9 46,67 2334 10 40,00 2000 11 36,67 1834 12 36,67 1834 13 43,33 2167 14 40,00 2000 15 30,00 1500 Tabla 19.- Cálculo de la concentración en las muestras (adición de potasio). Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 83 3.7.8 Agua de red Para realizar la recta de calibrado, se utiliza el mismo procedimiento que para el caso de agua destilada. Se preparan 5 disoluciones con concentraciones en un intervalo desde 50,0 mg/l hasta 250,0 mg/l. El intervalo ha sido elegido a partir de datos bibliográficos que indican que para la longitud de onda introducida, la recta de calibrado se mantendrá lineal durante todo ese rango de concentraciones. Para preparar las 5 disoluciones se dispone de una disolución patrón de potasio de 1000 mg/l. A partir de esta disolución se realizan los cálculos para saber que cantidad debemos añadir a cada matraz de 50,0 ml, obteniendo de esta manera las concentraciones deseadas. Concentración x Volumen = Concentración x Volumen • 50,0 mg/l: 1000 mg/l x V 1 (ml) = 50,0 mg/l x 100,0 ml V 1 (ml) = 5,00 ml • 100,0 mg/l 1000 mg/l x V 2 (ml) = 100,0 mg/l x 100,0 ml V 2 (ml) = 10,0 ml • 150,0 mg/l 1000 mg/l x V 3 (ml) = 150,0 mg/l x 100,0 ml V 3 (ml) = 15,0 ml Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 84 • 200,0 mg/l 1000 mg/l x V 4 (ml) = 200,0 mg/l x 100,0 ml V 4 (ml) = 20,0 ml • 250,0 mg/l 1000 mg/l x V 5 (ml) = 250,0 mg/l x 100,0 ml V 5 (ml) = 25,0 ml Así pues, a cada uno de los matraces se añade 5, 10, 15, 20 y 25 ml respectivamente. Finalmente, se enrasan los matraces con agua destilada. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 85 Una vez preparadas las disoluciones, y con los parámetros introducidos en el espectrofotómetro, se toman las medidas de absorbancia, obteniéndose los siguientes resultados: Concentración (mg/l) Absorbancia Coeficiente de variación Desviación estándar 50,00 0,013 10,57 0,0014 100,00 0,022 5,78 0,0013 150,00 0,035 2,16 0,0008 200,00 0,049 1,98 0,0010 250,00 0,052 1,73 0,0012 Tabla 20.- Recta de calibrado para potasio (Agua de red). Recta de calibrado agua de red y = 0,0002x + 0,0032 r = 0,9932 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0 50 100 150 200 250 300 Concentración (mg/l) Absorbancia Figura 40.- Recta de calibrado para la determinación del potasio con agua de red. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 86 Límite dedetección= 3 x s m Datos: s = Desviación estándar del blanco = 0.0005 m = sensibilidad (pendiente de la recta) = 0.0002 Límitededetección=3x0,0005 0,0002 =7,500mg/l Límitedecuantificación=10 x s m Datos: s = Desviación estándar del blanco = 0.0005 m = sensibilidad (pendiente de la recta) = 0.0002 Límitedecuantificación=10 x0,0005 0,0002 =25,00mg/l Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 87 Se procede a la lectura de la absorbancia de las muestras para potasio en el espectrofotómetro. Por supuesto, se utilizan los mismos parámetros usados para la lectura de las muestras de la recta de calibrado. La diferencia radica en que las muestras se preparan en agua de red. Los datos obtenidos son los siguientes: Muestra Absorbancia Coef. variación Desviación estándar 1 0,045 1,13 0,0005 2 0,062 1,06 0,0007 3 0,027 2,24 0,0006 4 0,035 2,76 0,0010 5 0,025 4,03 0,0010 6 0,036 2,96 0,0011 7 0,055 1,26 0,0007 8 0,069 1,02 0,0007 9 0,049 1,27 0,0006 10 0,056 2,24 0,0014 11 0,018 2,19 0,0004 13 0,023 4,28 0,0010 14 0,061 1,59 0,0010 15 0,018 4,03 0,0007 16 0,048 0,74 0,0004 17 0,021 3,68 0,0008 Tabla 21.- Lectura de la absorbancia para el potasio (Agua de red). Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 88 Al igual que en las determinación con agua destilada y que con las adiciones, Para determinar el potasio, se deben eliminar las posibles interferencias en las muestras, y diluirlas para adecuar la concentración al rango lineal. Para ello, con cada muestra, se utiliza un matraz de 25 ml, en los que se añaden: • 2 ml de muestra. • 2,5 ml de cloruro de lantano. (2% en volumen) • Enrasar con agua destilada. Posteriormente se realizan las mediciones. Una vez obtenida la absorbancia, se aplica la fórmula calculada a partir de la recta de calibrado, para hallar la concentración de las muestras. Y = Absorbancia = 0,0002 X + 0,002 X = Concentración (mg/l) = (Y - 0,002) / 0,0002 Una vez hallado el resultado de la formula, se debe aplicar el factor de dilución. X x (25,0 ml totales / 2,0 ml muestra) = X x 12,5 = Concentración (mg/l). Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 95 Tipo Numero Asignado Origen Variedad Nombre 13 América del Sur y África Arábica Vivalto 14 América del Sur y Central Arábica/Robusta Fortissio Lungos 15 América del Sur y África Arábica Finezzo Tabla 28.- Nombre y tipo de las muestras de café utilizada (Parte 2). Todas las muestras, pertenecen a la marca Nespresso. Los cafés del tipo “Pure Origin”, son los únicos que, como su propio nombre indica, provienen de un único país. Los demás, son mezclas de contenido, de distintas zonas. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 96 4.2 Manganeso Concentraciones (mg/l) Muestra Nombre Calibración externa Adición estándar Agua de red 1 Ristretto 1,070 0,816 1,370 2 Arpeggio 1,270 1,278 1,982 3 Roma 1,040 1,283 1,133 4 Livanto 1,072 1,105 1,464 5 Capriccio 0,922 0,891 0,990 6 Volluto 0,951 0,991 1,235 7 Cosi 1,212 1,261 1,700 8 Indriya 1,103 1,148 1,890 9 Rosabaya 1,102 1,044 1,980 10 Dulsao 1,103 1,119 2,082 11 Decaffeinato 1,154 1,238 0,940 12 Livanto SA 1,105 - 0,800 13 Vivalto 0,860 0,736 1,840 14 Fortissio 0,842 0,799 1,132 15 Finezzo 0,983 0,865 1,233 16 Onirio - - 0,750 17 Decaffeinato Lungo - - 1,980 Tabla 29.- Concentraciones obtenidas para manganeso. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 97 4.2.1 Comparación por tipos de café Determinación de manganeso en los cafes "Espressos" 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Ristretto Arpeggio Roma Livanto Capriccio Volluto Cosi Livanto SA Concentración (mg/l) Calibración externa Adición de patrón Agua de red Figura 41.- Determinación de manganeso en los cafés “Espressos”. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 98 Determinación de manganeso en los cafes "Pure Origin" 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Indriya Rosabaya Dulsao Onirio Concentración (mg/l) Calibración externa Adición de patrón Agua de red Figura 42.- Determinación de manganeso en los cafés “Pure Origin”. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 99 Determinación de manganeso en los cafes "Decaffeinados" y "Lungos" 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Decaffeinato Dec. Lungo Vivalto Fortissio Finezzo Concentración (mg/l) Calibración externa Adición de patrón Agua de red Figura 43.- Det. de manganeso en los cafés “Decaffeinatos” y “Lungos”. A la vista de los resultados obtenidos, queda de manifiesto la presencia de interferencias que aumentan la señal en mayor o menor grado, ya que por adición de patrón, en la mayoría de los casos, la concentración de manganeso obtenida es menor.. Solo en el caso de la mayoría de los “espressos” y del “descaffeinato” no se da este hecho. Por otro lado, cabe destacar la mayor presencia de manganeso en el agua de red, ya que los resultados obtenidos por este método son generalmente de valores más altos que por los otros dos métodos. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 100 Figura 44.- Conc. de manganeso en los cafés de variedades arábica/robusta. Figura 45.- Concentración de manganeso en los cafés de variedades arábicas. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 101 Con la realización de las graficas de la concentración según la variedad y la procedencia, se pretende observar posibles diferencias debido a estos factores. Sin embargo, aunque hay diferencias, no son suficientemente significativas o claras como para alcanzar una conclusión. Para ello lo ideal hubiese sido utilizar más muestras que procediesen de zonas concretas, como los “Pure Origin”, y con muestras que únicamente perteneciesen a la variedad “robusta” por un lado, y “arábica” por otro. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 102 Potasio Concentraciones (mg/l) Muestra Nombre Calibración externa Adición estándar Agua de red 1 Ristretto 2813 1500 2688 2 Arpeggio 2563 2734 3750 3 Roma 2021 1075 1563 4 Livanto 2313 1634 2063 5 Capriccio 2271 1567 1438 6 Volluto 1979 1534 2125 7 Cosi 1979 1534 3313 8 Indriya 3104 2400 4188 9 Rosabaya 2521 2334 2938 10 Dulsao 2604 2000 3375 11 Decaffeinato 2229 1834 1000 12 Livanto SA 2104 1834 - 13 Vivalto 2688 2167 1313 14 Fortissio 2563 2000 3688 15 Finezzo 2104 1500 1000 16 Onirio - - 2875 17 Decaffeinato Lungo - - 1188 Tabla 30.- Concentraciones obtenidas para potasio. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 103 4.2.2 Comparación por tipos de café Determinación de potasio en los cafes "Espressos" 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Ristretto Arpeggio Roma Livanto Capriccio Volluto Cosi Livanto SA Concentración (mg/l) Calibración externa Adición de patrón Agua de red Figura 46.- Determinación de potasio en los cafés “Espressos”. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 104 Determinación de potasio en los cafes "Pure Origin" 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 Indriya Rosabaya Dulsao Onirio Concentración (mg/l) Calibración externa Adición de patrón Agua de red Figura 47.- Determinación de potasio en los cafés “Pure Origin”. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 111 5.1 PAGINAS WEB • [1] http://www.innatia.com/s/c-consumo-cafe/a-la-planta-de-cafe.html (28-8- 2011). • [2] http://www.dethlefsen-balk.de/ESP/10889/Kaffeepflanze.html (28-8-2011). • [3] http://es.wikipedia.org/wiki/Caf%C3%A9#La_bot.C3.A1nica_y_el_caf.C3.A9 (28-8-2011). • [4] http://www.food-info.net/es/qa/qa-fp153.htm (28-8-2011). • [5] http://infoagro.net/shared/docs/a5/gtecnol3.pdf (28-8-2011). • [6] http://www.nespresso.com/#/es/es/ (28-8-2011). 5.2 LIBROS Y PUBLICACIONES • [7] Malgorzata Grembecka, Ewa Malinowska, Piotr Szefer. Differentiation of market coffee and its infusions in view of their mineral composition. Science of the total environment 383 (2007) 59-68. Disponible en www.sciencedirect.com • [8] Nédio Oleszczuka, Jacira T. Castrob, Márcia M. da Silva, Maria das Graças A. Kornb, Bernhard Welzb y Maria Goreti R. Vale. Method development for the determination of manganese, cobalt and copper in green coffee comparing direct solid sampling electrothermal atomic absorption spectrometry and inductively coupled plasma optical emission spectrometry. Disponible en www.sciencedirect.com • [9] Manual del espectrofotómetro de absorción y emisión Pekín-Elmer 2280. • [10] Gema Escribano Calvo. Proyecto final de carrera. Determinación de los elementos minoritarios del café mediante espectroscopia de absorción atómica con llama. Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 112 6. ÍNDICE DE TABLA Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 113 Tabla 1.- Asignación de número a cada variedad de café.......................................... 23 Tabla 2.- Parámetros utilizados para la determinación de cobre. .............................. 25 Tabla 3.- Resultados obtenidos para la recta de calibrado para cobre....................... 28 Tabla 4.- Lectura de la absorbancia para el cobre...................................................... 30 Tabla 5.- Parámetros utilizados para la determinación de manganeso. ..................... 32 Tabla 6.- Resultados obtenidos para la recta de calibrado para manganeso.............. 35 Tabla 7.- Lectura de la absorbancia para el manganeso. ........................................... 37 Tabla 8.- Cálculo de la concentración de manganeso en las muestras. ..................... 38 Tabla 9.- Resultados obtenidos para la adición de manganeso.................................. 43 Tabla 10.- Cálculo de la concentración en las muestras (adición de manganeso)... 51 Tabla 11.- Recta de calibrado para manganeso (Agua de red). ............................... 54 Tabla 12.- Lectura de la absorbancia para el manganeso (Agua de red). ................ 56 Tabla 13.- Concentración de manganeso en las muestras (Agua de red). ............... 57 Tabla 14.- Parámetros utilizados para la determinación de potasio........................ 58 Tabla 15.- Resultados obtenidos para la recta de calibrado para potasio. ............... 61 Tabla 16.- Lectura de la absorbancia para el potasio............................................... 63 Tabla 17.- Cálculo de la concentración de potasio en las muestras......................... 65 Tabla 18.- Resultados obtenidos para la adición de potasio. ................................... 73 Tabla 19.- Cálculo de la concentración en las muestras (adición de potasio). ........ 82 Tabla 20.- Recta de calibrado para potasio (Agua de red)....................................... 85 Tabla 21.- Lectura de la absorbancia para el potasio (Agua de red)........................ 87 Tabla 22.- Concentración de potasio en las muestras (Agua de red)....................... 89 Tabla 23.- Resumen de los parámetros instrumentales para cada elemento............ 91 Tabla 24.- Rectas de calibrado de cada elemento (Calibración externa)................. 91 Tabla 25.- Rectas de calibrado de cada elemento (Agua de red)............................. 92 Tabla 26.- Datos obtenidos mediante adición estándar para manganeso y potasio. 93 Tabla 27.- Nombre y tipo de las muestras de café utilizada (Parte 12). .................. 94 Tabla 28.- Nombre y tipo de las muestras de café utilizada (Parte 2). .................... 95 Tabla 29.- Concentraciones obtenidas para manganeso. ......................................... 96 Tabla 30.- Concentraciones obtenidas para potasio............................................... 102 Tabla 31.- Comparación general entre manganeso y potasio. ............................... 108 Tabla 32.- Comparación por tipos de café entre manganeso y potasio. ................ 109 Tabla 33.- Comparación por variedad de café entre manganeso y potasio............ 109 Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 114 7. ÍNDICE DE FIGURAS Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 115 Figura 1.- Planta del café o cafeto (Fuente: www.innatia.com [1] )................................. 7 Figura 2.- Distribución del cultivo mundial de café. R: Robusta, m: Mezcla de robusta y arábica, a: Arábica. (Fuente: Wikipedia [3] ).................................................................... 9 Figura 3.- Cápsulas de café Nespresso........................................................................ 13 Figura 4.- Pipetas de distintos volúmenes................................................................... 15 Figura 5.- Balanza analítica (Marca: Sartorius). ......................................................... 16 Figura 6.- Espectrofotómetro Pekín-Elmer 2280. ....................................................... 16 Figura 7.- Recta de calibrado para la determinación del cobre................................... 28 Figura 8.- Recta de calibrado para la determinación del manganeso.......................... 35 Figura 9.- Recta de adición estándar de manganeso para la muestra 1....................... 44 Figura 10.- Recta de adición estándar de manganeso para la muestra 2................... 44 Figura 11.- Recta de adición estándar de manganeso para la muestra 3................... 45 Figura 12.- Recta de adición estándar de manganeso para la muestra 4................... 45 Figura 13.- Recta de adición estándar de manganeso para la muestra 5................... 46 Figura 14.- Recta de adición estándar de manganeso para la muestra 6................... 46 Figura 15.- Recta de adición estándar de manganeso para la muestra 7................... 47 Figura 16.- Recta de adición estándar de manganeso para la muestra 8................... 47 Figura 17.- Recta de adición estándar de manganeso para la muestra 9................... 48 Figura 18.- Recta de adición estándar de manganeso para la muestra 10................. 48 Figura 19.- Recta de adición estándar de manganeso para la muestra 11................. 49 Figura 20.- Recta de adición estándar de manganeso para la muestra 13................. 49 Figura 21.- Recta de adición estándar de manganeso para la muestra 14................. 50 Figura 22.- Recta de adición estándar de manganeso para la muestra 15................. 50 Figura 23.- Recta de calibrado para el manganeso con agua de red. ........................ 54 Figura 24.- Recta de calibrado para la determinación del potasio. ........................... 61 Figura 25.- Recta de adición estándar de potasio para la muestra 1. ........................ 74 Figura 26.- Recta de adición estándar de potasio para la muestra 2. ........................ 74 Figura 27.- Recta de adición estándar de potasio para la muestra 3. ........................ 75 Figura 28.- Recta de adición estándar de potasio para la muestra 4. ....................... 75 Figura 29.- Recta de adición estándar de potasio para la muestra 5. ....................... 76 Figura 30.- Recta de adición estándar de potasio para la muestra 6. ....................... 76 Figura 31.- Recta de adición estándar de potasio para la muestra 7. ........................ 77 Figura 32.- Recta de adición estándar de potasio para la muestra 8. ........................ 77 Figura 33.- Recta de adición estándar de potasio para la muestra 9. ........................ 78 Figura 34.- Recta de adición estándar de potasio para la muestra 10. ...................... 78 Figura 35.- Recta de adición estándar de potasio para la muestra 11. ...................... 79 Figura 36.- Recta de adición estándar de potasio para la muestra 12. ...................... 79 Figura 37.- Recta de adición estándar de potasio para la muestra 13. ...................... 80 Figura 38.- Recta de adición estándar de potasio para la muestra 14. ...................... 80 Figura 39.- Recta de adición estándar de potasio para la muestra 15. ...................... 81 Figura 40.- Recta de calibrado para la determinación del potasio con agua de red.. 85 Figura 41.- Determinación de manganeso en los cafés “Espressos”......................... 97 Figura 42.- Determinación de manganeso en los cafés “Pure Origin”...................... 98 Figura 43.- Det. de manganeso en los cafés “Decaffeinatos” y “Lungos”................ 99 Figura 44.- Conc. de manganeso en los cafés de variedades arábica/robusta......... 100 Figura 45.- Concentración de manganeso en los cafés de variedades arábicas. ..... 100 Figura 46.- Determinación de potasio en los cafés “Espressos”............................. 103 Determinación de cobre, manganeso y potasio en café de capsulas por EAA con llama. 116 Figura 47.- Determinación de potasio en los cafés “Pure Origin”.......................... 104 Figura 48.- Determinación de potasio en los cafés “Decaffeinatos” y “Lungos”... 105 Figura 49.- Concentración de potasio en los cafés de variedades arábicas............. 106 Figura 50.- Concentración de potasio en los cafés de variedades arábica/robusta.. 106