Comparación en la cantidad de gas entre la Coca-Cola, Ginger-Ale y la Fresca

Introducción y justificación

Se realizará un experimento para determinar cuál refresco contiene mayor cantidad de gas y de ácido carbónico. Para llevar a cabo la investigación se utilizarán los siguientes refrescos gaseosos: Coca Cola, Ginger Ale y Fresca.

                Con el conocimiento que se obtendrá de los resultados de este experimento, será más fácil poder demostrar a los consumidores lo que están consumiendo. También a nivel personal nos ayudará a conocer nuevos instrumentos de trabajo.

                Se pretende que con los datos obtenidos y, luego de ser presentados se pueda influir en otras personas para que cambien sus métodos de alimentación, generando con esto elevar la calidad de vida de las personas e informándoles sobre sus beneficios y sus consecuencias.

                El proyecto se iniciará licuando cada uno de los tres refrescos hasta dejarlos sin gas, luego de esto se procederá a pesar cada una de las tres gaseosas en una balanza especializada. Se compararán y se anotarán los resultados, hasta alcanzar cada uno de los objetivos propuestos. Además tendremos la supervisión y colaboración de nuestro profesor de química, el Sr. Aníbal Mora.

Planteamiento del problema

Antecedentes del problema

                En años atrás se han hecho diversos experimentos que nos han ayudado a tener interés sobre este proyecto, muchos no han dado el resultado, algunos son simples. Un ejemplo de ellos es un experimento sencillo realizado por unos estudiantes colombianos, que nos habla de cómo saber cuánto gas contiene una gaseosa, en el cuál explica que primero debemos de pesar el refresco, después agitar y destaparlo con cuidado para que se escape el gas y no perder nada de líquido, luego pesar de nuevo la botella y así sucesivamente, anotando los resultados, obteniendo la cantidad de gramos de gas carbónico que contenía la gaseosa a temperatura ambiente.

                Otro proyecto fue realizado por unos alumnos del Saint Francis, su proyecto era hallar cuál bebida era más gaseosa. Consistió en tomar las bebidas y ponerlas a hervir, para así poder quitarle todo el gas y obtener los datos necesarios, el inconveniente fue que  al hervir los refrescos gaseosos no se percató de que perdían líquido, por lo que no les ofreció un dato exacto.

Pregunta de investigación

¿Cuál refresco gaseoso tiene más gas, sin eliminar el líquido, entre la Coca Cola, Ginger Ale y Fresca?

Objetivos

Objetivo General

-Determinar cuál de los refrescos gaseosos contiene mayor cantidad de gas.

Objetivos específicos

1)     Describir cómo se le introduce gas a los refrescos gaseosos.

2)     Averiguar cómo sacar el gas sin perder líquido.

3)     Calcular cuánto gas retiene cada refresco gaseoso.

4)     Deducir cuál es el mejor refresco entre la Coca Cola, Ginger Ale y Fresca para la salud humana.

          

Hipótesis

El refresco que contiene mayor cantidad de gas es la Ginger Ale por observación.

Marco teórico conceptual

El gas, es un estado de agregación de la materia que no tiene ni forma ni volumen propio. Este fenómeno característico únicamente en los gases, se presenta gracias a que sus partículas tienen mucha libertad de movimiento. Debido a lo anterior, estos además son compresibles, fluyen con facilidad, y su difusión ocurre con gran rapidez. Los gases forman tanto mezclas heterogéneas, como homogéneas es decir disoluciones. 

      Una disolución,  según Brown, LeMay, Bursten y Burdge (2004, pg 486) se presenta: “…que una disolución es una mezcla homogénea”… Una disolución está compuesta por un disolvente y un soluto. Se forma cuando una sustancia se dispersa de manera uniforme través de otra”. Hay tres clases de disoluciones las cuales se dividen a su vez en tres tipos, están:

-       Sólidas

·         Sólido en sólido: en estas el soluto como el solvente se encuentran en estado sólido

·         Gas en sólido: es la mezcla de un gas y un sólido

·         Liquido en sólido: es cuando una sustancia liquida se disuelve junto con un sólido

-       Liquidas

·         Sólidos en líquidos: cuando se disuelven pequeñas cantidades de sustancias solidas en grandes cantidades liquidas

·         Gases en líquidos: cuando se le añade gas al liquido

·         Liquido en liquido: como dice su nombre es combinar un liquido con otro liquido

-       Gaseosas

·         Solido en gases: muy común, ya que se encuentra en la contaminación y minerales disueltos en gases

·         Gases en gases: disoluciones de dos gases, muy dada en la atmosfera

·         Liquido en gases: el ejemplo más claro es en las nieblas.

 Las gaseosas son disoluciones gaseosas en líquidos

Además la temperatura difiere mucho en las disoluciones, en este caso se han hecho varios experimentos donde se hierve la gaseosa provocando que esta pierda el vapor, pero esto no funciona ya que se escaparía parte del líquido y lo que realmente se quiere es saber la cantidad exacta del gas y líquido.

 Las reacciones entre reactivos se pueden dar de manera endotérmica o exotérmica. La primera se da cuando el sistema absorbe calor de sus alrededores y requiere energía de su entorno para llevarse a cabo. Por el contrario para la segunda es un sistema que libera calor hacia sus alrededores. Concluyendo que las gaseosas son reacciones endotérmicas ya que no expulsan el calor, más bien se alimenta de las energías de su ambiente

                Las soluciones o mezclas homogéneas con composiciones variables, agregan  Ballen, Castro, Martínez, Morales y Salinas (2009), que estas resultan de la mezcla de dos o más sustancias puras diferentes cuya unión no produce una reacción química sino solamente un cambio físico. Una sustancia (soluto) se disuelve en otra (solvente) formando una sola fase, creando que los componentes pueden separarse utilizando procedimientos físicos.

                La solubilidad es la cantidad máxima de un soluto que puede disolverse en una cantidad dada de solvente a una determinada temperatura, según Yúfera (1996, pg. 119)

Los factores que afectan la solubilidad son:

a) Superficie de contacto: La interacción soluto-solvente aumenta cuando hay mayor superficie de contacto y el cuerpo se disuelve con más rapidez (pulverizando el soluto).

b) Agitación: Al agitar la solución se van separando las capas de disolución que se forman del soluto y nuevas moléculas del solvente continúan la disolución

c) Temperatura: Al aument6ar la temperatura se favorece el movimiento de las moléculas y hace que la energía de las partículas del sólido sea alta y puedan abandonar su superficie disolviéndose.

d) Presión: Esta influye en la solubilidad de gases y es directamente proporcional

¿Que es una bebida gaseosa? 

Ya una vez teniendo el conocimiento de cómo las disoluciones pueden llegar a formar distintas mezclas hablaremos ya puramente de las bebidas gaseosas y con la explicación que se obtuvo de Kirk (1962, pg. 67-78) sobre lo que son estas, se sostuvo que “la gaseosa, también llamada bebida carbonatada es una bebida saborizada efervescente y sin alcohol”, y ya al cabo de algún tiempo se le agrego saborizante y es ahí donde nacen los diversos sabores. Estas bebidas tienen algunos ingredientes en común como

-          Agua carbonatada

-          Aditivos

-          Edulcorantes que es lo que le da el sabor dulce, puede ser

·         Naturales que es el azúcar de mesa

·         Sintéticos

·         Naturales pero que no aporten glucosa pero son más dulces que el azúcar

-          Acidulante que le proporciona la acidez necesaria

-          Colorantes

-           Conservantes

-          Antioxidantes

-          Ácido fosfórico

En cuanto al agua carbonatada, contiene ácido carbónico que se descompone fácilmente en agua y dióxido de carbono, el cual sale en forma de burbujas y es lo que nosotros consideramos como gas, también el azúcar ayuda a que el gas salga ya que al estar tapada la botella existe un equilibrio de presión y cuando se destapa la presión disminuye lo que hace que se precipite el gas, pero como el dióxido de carbono es menos denso que el liquido, sube y escapa.

 Por otro lado los edulcorantes son sustancias que endulzan los alimentos y pueden utilizarse azúcar natural o sustitutos, un estudio de Calderón y Rosario (1979, pg. 421-428) sugieren que “las gaseosas light no son tan dietéticas como parecen ya que, no solo no ayudan a adelgazar, sino que suelen tener un efecto contrario”. Al consumir sustancias sustitutas al azúcar se altera la capacidad del organismo de medir la cantidad de calorías que necesita obtener los alimentos. Debido a la cantidad de dióxido de carbono que posee la bebida, se disimula la cantidad de azúcar que posee  provocando que la gente beba sin saber realmente cuanto de azúcar está consumiendo y por ende ocasionar más problemas en la salud a las personas.

Las gaseosas y la salud 

Cada gaseosa posee aproximadamente 9.8 cucharaditas de azúcar lo que trae muchas consecuencias a las persona. Algunas de ellas son

Un exceso en consumo de azúcar puede causar cambios en la secreción de la hormona insulina y puede llevar a un aumento de peso rápidamente. La obesidad es una de las mayores consecuencias que trae el consumo de bebidas gaseosas ya que  el consumo de azúcar de mesa genera cambios metabólicos en el organismo, a como es la elevación rápida de glucosa en la sangre, con elevación de insulina provocando hipoglicemia. Un estudio realizado por Levi, Rivera y Ramírez (2001, pg. 34-35) el cual nos informa que “la obesidad se ha considerado como epidemia, se ha dado un abandono de patrones de alimentación tradicional y el consumo de alimentos de alto valor energético se ha favorecido en el medio escolar y familiar en los niños, incrementándose la obesidad.” En el estudio anterior se llevo a cabo con 202 niños y niñas de 9-12 años en una escuela, se les tomó el peso y el índice de masa corporal y con base en eso se les asigno normal, sobrepeso u obesidad. Y también se les asigno un nivel de ingesta, habitual y ocasional. El resultado fue que se encontró una relación significativa entre el nivel de peso y el consumo de bebidas gaseosas. Lo que se indica también que las gaseosas son una de las tantas causas que causan la obesidad infantil.

 Las gaseosas contienen Anhídrido Carbónico o también llamado Dióxido de carbono, este gas es el que aporta el efervescente burbujeo característico de las bebidas gaseosas. El anhídrido carbónico acidifica las bebidas a las que es agregado el Dióxido de carbono, por lo cual un nivel ácido tan fuerte puede afectar el esmalte de los dientes y además todo el organismo. Además un consumo excesivo de azúcar también puede ocasionar caries dentales debido a que los azucares se quedan pegados en el esmalte de los dientes y combinados con las bacterias que se encuentran en la boca ocasionan daños a la dentadura.

                Otro de los efectos producidos es en los huesos. A través de la ingesta de las bebidas gaseosas se produce un debilitamiento sustancial y una pérdida importante de la masa ósea. Esto se debe a que el ingrediente activo en la mayor parte de las bebidas es el ácido fosfórico, el cual actúa sobre el calcio de los huesos. Este funciona como disolvente adecuado para obtener el calcio de los huesos, debilitándolos y decalcificándolos. Al debilitar y decalcificar los huesos trae como consecuencia la osteoporosis.

                El excesivo consumo de gaseosas es de los mayores causantes del aumento de la diabetes en las personas. Las personas sufren de diabetes porque aumenta la resistencia de las células de nuestro cuerpo a la insulina, de las cuales entre las causas esta las gaseosas. Los niveles elevados de insulina debido al consumo de una bebida azucarada pueden aumentar el riesgo de la diabetes tipo 2. La profesora Bibbins (2009) en un estudio que realizó se pudo notar que con el aumento en el consumo de bebidas gaseosas contribuyó a 130,000 casos nuevos de diabetes. Lo cual se puede notar un gran y dañino  incremento en la población.

         El cáncer de páncreas viene siendo otro de los posibles efectos que conlleva beber gaseosas. Las personas que toman dos o más refrescos con azúcar a la semana tienen mayor riesgo de padecerlo. Pereira (2010) dice que “Los altos niveles de azúcar en los refrescos podrían incrementar el nivel de insulina producido en el cuerpo, lo que creemos que contribuye a que las células de cáncer de páncreas crezcan''. La insulina que ayuda al cuerpo a metabolizar el azúcar, se produce en el páncreas. Lo más grave del caso es que de todos los casos que se diagnostiquen muy pocos son los que quedan vivos.

Entre otras enfermedades estás son las más comunes que perjudican a las personas al ingerir gaseosas que en su mayoría solo provocan males a la sociedad. La sociedad debe de tomar bebidas gaseosas en lo más mínimo para así evitar problemas de la salud como la obesidad, diabetes, caries, entre otros. También se debe de evitar por su gran contenido de azúcar y además porque aumenta el nivel de acidez del cuerpo que lleva a muchas enfermedades que se relación con ácidos.

            Como Quiroz nos concluye “Normalizar los niveles de insulina es una de las medidas más atinadas que uno puede adoptar para mejorar la salud y reducir el riesgo de obesidad, cáncer y diabetes. Y una de las formas es reduciendo el consumo de gaseosas que contienen altos niveles de azúcar. El azúcar causa que el cuerpo produzca insulina, y altos niveles de insulina aceleran el envejecimiento”.

Diseño metodológico

Tipo de investigación

      El tipo de investigación es de tipo demostrativo. En donde se va a demostrar mediante un experimento los resultados sobre la cantidad de gas de cada refresco gaseoso.

Variables

Metodología para recolectar y analizar los datos

                Como se ha mencionado antes, el objetivo del experimento es comparar la cantidad de gas (CO2) entre tres diferentes bebidas gaseosas: Coca Cola, Ginger Ale y Fresca. Se plantearon diferentes métodos para lograrlo,  algunos utilizados previamente.

               

                Un método utilizado en previos proyectos es hirviendo el gas. Se calienta la bebida gaseosa para que el gas se libere. Sin embargo, al liberar gas, también se libera líquido; que hace que se den resultados no concretos. Este método fue hecho en Colombia; pero no se utilizará ya que los resultados no serían exactos.

                El método que se explicará es el que se utilizará para el experimento. Primero, se pesará una bebida gaseosa con la balanza; incluyendo su botella, el líquido y el dióxido de carbono, se anotarán los resultados.

Luego, se enjuaga el frasco de una licuadora dando vuelta a la licuadora durante treinta segundos para que el agua salga. Ahora, se vierte el refresco gaseoso en la licuadora, se revuelve con una cuchara para que no se pierda líquido y se agita durante cinco minutos con la licuadora. Se devuelve el refresco a la botella y se pesa incluyendo la tapa, porque al destapar un refresco se pierde parte del gas cuando se igualan las presiones. Se repite el mismo proceso con los otros dos refrescos gaseosos.




Presentación de los resultados         
Para realizar el experimento se utilizaron tres gaseosas diferentes, la Coca-Cola, la Ginger Ale y la Fresca, y tres de cada una de ellas para poder tener una comparación más exacta de la cantidad de gas y ver la varianza. Cada gaseosa con el volumen de 600mL, a la misma temperatura. Las bebidas fueron continuamente batidas para eliminarle el gas por aproximadamente una hora y media y posteriormente se pesaron todas las bebidas en una misma balanza especial para evitar diferencias. Cada botella se peso para tener solo la cantidad de líquido. 

Los resultados que se obtuvieron fueron los siguientes:

Análisis y presentación de los resultados

         Se realizó el experimento de agitación de las gaseosas, en cual no obtuvimos los resultados esperados. Se creía por observación que la gaseosa Ginger-Ale era la que contenía más gas. Luego de llevar a cabo el proceso de agitación de cada gaseosa, en un tiempo de una hora y media, se descubrió que la bebida más gaseosa es la Coca-cola. Se crearon diversos cálculos para poder llegar a esta conclusión.

                 Nueve gaseosas de una masa de 600mL, antes de pesar cada una gaseosa de ellas, se secó las gotas debido a una temperatura fría con una toalla ;se debe de hacer esto sino se tienen resultados distintos; luego de secarlas, se pesa individualmente en una balanza, el peso de la Coca-cola1 es  640g,la Coca-cola2 644g, la Coca-cola3 643.9g; la Ginger-Ale1 634,9g, Ginger-Ale2 637.7g,la Ginger-Ale3 644.6g; la Fresca1 642.4g, Fresca2 642g, Fresca3 643g.

             Se continuó agitando cada gaseosa, en tiempo de una hora y treinta minutos, después de este proceso en cual se agita la botella y se abre la tapa para sacar el gas sin perder líquido, se vuelve a cerrar, se agita de nuevo la botella, y se abre para que salga el gas y luego de nuevo cerrar, y repetir el proceso hasta llegar a agitar y abrir y que no salga gas, es cuando se termina la agitación.

Al finalizar este paso, se prosigue a volverlas a pesar para ver la diferencia de la primera vez cuando tenía gas, ahora que ya no contiene gas. Los resultados de los pesos de las gaseosas ya sin gas, fueron la Coca-cola1 paso a tener un peso de 634.2g, es decir perdió 5.8g, la Coca-cola2 sin gas tiene un peso de 639.4g, por lo tanto perdió 4.6g, la Coca-cola3 paso a tener un peso de 638.6g, perdiendo 5.3g; obteniendo un promedio entre las tres Coca-cola de 5.23g perdidos después de la agitación. La Ginger-Ale1 sin gas pesa 631.2g, perdió 3.7g, la Ginger-Ale2 paso a tener un peso de 633g,por consiguiente perdió 4.7g, la Ginger-Ale3 luego de agitarla y sacarle el gas pesa 639.7, perdió 4.9g; obteniendo entre la tres Ginger-Ale un promedio de 4,43g perdidos en el proceso. La Fresca1 paso a adquirir 638.9g, obteniendo 3.5g perdidos, la Fresca2 pesa sin gas 639.3g, presentando una pérdida de 2.7g, la Fresca3 obtuvo un peso de 640.2g, perdiendo 2.8g; un promedio entre las tres Fresca de 3g perdidos en la agitación.

           Al tener ya los gramos perdidos de cada gaseosa; se reitera que no se debe perder líquido, en este experimento no se perdió por ello los resultados fueron precisos; se procede un cálculo en el cuál se utiliza simplemente la diferencia que se obtuvo del peso con gas y el peso sin gas, este se divide entre la masa molar del CO2 obteniendo los moles de esa cantidad, el resultado se multiplica por 22.4L/mol, que son los litros del gas que se disuelven en la cantidad de la gaseosa, consiguiendo así la cantidad de gas líquido en la gaseosa.

Por ejemplo: La Coca-cola1 pesó con gas=640g, sin gas=634.2g .Diferencia 5.8g 

        Se debe realizar este cálculo con cada gaseosa. En cada tipo de bebida ya sea Coca-cola, Ginger-Ale y Fresca, se tendrán tres resultados de cada uno estos, porque se usaron 3 Coca-cola, 3 Ginger-Ale, 3 Fresca, se saca un promedio entre los tres, se realiza sumando los tres y se dividen entre tres. Estos promedios se realizan dos veces; primero determinando la diferencia de los pesos con gas y sin gas, y el segundo resolviendo el cálculo de la cantidad de gas líquido en la gaseosa. Como resultado final el refresco gaseoso que contiene más gas líquido, es la Coca-cola.

            Se ejecutó un cambio de experimento, ya que después de arduas investigaciones, se descubrió que al realizar el experimento utilizando la licuadora para sacarle el gas a la gaseosa, siempre se iba perder cierta cantidad del líquido, y este no se puede perder si no los resultados varían.

Los  pasos de este experimento son sencillos, se ocupa 3 gaseosas de cada tipo para tener un promedio y hacer un trabajo más esencial, se seca, si es que tiene gotas debido a una temperatura fría, se pesa una por una en una balanza, se baten por una hora y media o el tiempo requerido para que dicha no contenga gas, se vuelven a pesar los refrescos ya sin gas, se sacan las diferencias de peso, luego se procede a los cálculos ya mencionados; gracias a todos estos pasos se concluye cual es la bebida que contiene más gas líquido. Los pasos propuestos se cumplieron, por ende fue un proyecto exacto y preciso; no se debe saltar, ni cambiar ningún paso, si lo hiciere no se tendrá tal exactitud.

            
      Se debe considerar que las bebidas gaseosas estén en una temperatura ambiente, la temperatura no varía el resultado, pero si estas estaban en un refrigerador debemos esperar que adquieran la temperatura ambiental y limpiar la gotas que suelta debido a la temperatura fría, ya que esas gotas pueden cambiar el resultado, es necesario que se limpien con una toalla seca. No se puede abrir ningún refresco sin antes pesarlas sino el experimento no sirve, porque con solo abrirlas una sola vez se pierde gas. Se sugiere que se pesen todos los refrescos gaseosos en una misma balanza, para así no tener mínimas diferencias. No se tiene que perder líquido, los resultados no serán correctos si sucede. Se pesan de nuevo las gaseosas cuando al seguir agitando y quitando la tapa ya no sale más gas.

         En relación a la salud el refresco gaseoso que contenga mayor cantidad de gas líquido es el más perjudicial para esta; por lo tanto se concluye que el más dañino es la Coca-cola. Cualquier bebida gaseosa puede afectar a la salud humana, si de ella se realiza un consumo continuo.

 No se presentaron errores en el proceso total, gracias al seguimiento riguroso de los pasos comentados anteriormente.

Conclusiones

Se decidió hacer el experimento con un método diferente al propuesto en etapas anteriores. El método que se utilizó fue el de agitar la bebida gaseosa hasta que su gas saliera de la bebida. Fue un método más rápido y eficiente, porque se necesitaba menos tiempo y materiales que el método propuesto.

Se supuso que los resultados del experimento no eran exactos, es decir, tenían cierta incertidumbre por diversos factores como: el tipo de balanza, el peso de la botella, la cantidad de bebida en la botella, entre otros. Por eso, se realizó el experimento con tres bebidas gaseosas de cada tipo, para así sacar un promedio de los tres tipos de refresco.

A simple vista, se subestimó el peso del gas, el dióxido de carbono, contenido en una bebida gaseosa. Pero al comparar los resultados, se dio cuenta que el peso del dióxido de carbono no se puede subestimar, ya que los resultados reflejaron la gran diferencia entre una bebida gaseosa con y sin dióxido de carbono.

Antes de hacer el experimento, se supuso que la bebida gaseosa que contenía más gas era Ginger-Ale por ser muy burbujeante  y la que contenía menos era la “Fresca”. Sin embargo, después del experimento se demostró que la que contenía más gas era “Coca Cola” y la que contenía menos era la “Fresca”, tal como se supuso. Eso demuestra que, la más nociva para la salud es la “Coca Cola” por ser la bebida que contiene más gas.

Después del experimento, se destapó cada bebida gaseosa y se probó un poco de cada una. Esto permitió que se notara una gran diferencia en el sabor de las gaseosas. Es decir, al no tener gas, sabía aún más dulce que cuando tenía gas.