Conceptos de acidez y pH
Todos los sistemas acuosos (incluyendo el agua en usted y en el queso) obedecen a la siguiente relación (Ecuación 3) entre la concentración de iones hidrógeno (H+) e iones hidroxilo (OH-). Nota: los corchetes indican la concentración en moles por litro. Un mol es 6 x 1023 moléculas, es decir, el numeral seis con 23 ceros después.
x = 10-14
Debido a que las concentraciones reales en moles por litro son pequeñas, se acostumbra a expresar los valores como exponentes. Por ejemplo, si sabemos que la concentración de iones hidrógeno en una muestra de leche es de 0,000001 moles/l que equivale a 10-6 moles/l, podemos calcular la concentración de iones hidroxilo como 10-14/10-6 = 10-8 moles/l que es lo mismo que 0,00000001 moles/l.
- Si = la solución es neutra respecto a la acidez.
- Si > la solución es ácida.
- Si < la solución es básica o alcalina.
- Las sustancias químicas que aportan H+ o absorben OH- son ácidos, mientras que las bases aportan OH- o absorben H+.
El concepto de pH evolucionó como un método abreviado para expresar la acidez. Ya hemos visto que una concentración de iones hidrógeno de 0,000001 moles/l puede expresarse como , una expresión que define tanto la unidad de medida como el valor numérico. El concepto de pH es otra abreviatura que expresa la concentración de iones de hidrógeno como el logaritmo negativo de la concentración de iones de hidrógeno en unidades de moles/l. Esto parece complejo pero es bastante fácil de aplicar. Por ejemplo, el logaritmo 10 de la concentración de iones de hidrógeno de es igual a -6. El paso final es tomar el negativo del logaritmo, es decir, -1 x -6 que es 6. Así, 0,0000001 moles/l = = pH 6. A partir de la relación expresada en la ecuación 3, si se conoce la concentración de uno de los OH- y H+, siempre es posible calcular la concentración del otro. Así, si el pH de una solución es 6, el pOH es 14 – 6 = 8. Dado que esta relación se entiende, la convención es informar sólo del pH. Tenga en cuenta que, dado que el signo negativo se eliminó por convención, los valores de pH que disminuyen significan un aumento de la acidez, es decir, un aumento de la concentración de iones H+. Así que, aunque tanto el TA como el pH son medidas de acidez, el pH disminuye con el aumento de la acidez.
Todo esto se puede resumir con una descripción de la escala de pH. La escala de pH para la mayoría de los propósitos prácticos es de 1 a 14, aunque un pH de menos de uno es teóricamente y prácticamente posible.
El pH 7.0 es la acidez neutra =
pH < 7,0 = condición ácida >
pH > 7.0 = condición alcalina <
PH Versus Acidez Titulable
TA y pH son ambas medidas de acidez pero, para la mayoría de los propósitos, el pH es una mejor herramienta de control del proceso, porque la sonda de pH mide sólo aquellos H+ que están libres en la solución y no disociados con sales o proteínas. Esto es importante porque son los H+ libres los que modifican la funcionalidad de las proteínas y contribuyen al sabor agrio. También es el pH, más que la acidez titulable, el mejor indicador de los efectos de la acidez sobre la conservación y la seguridad. Hay que destacar que el factor más importante del que dispone el quesero para controlar los organismos patógenos y de deterioro es el control del pH. El historial del pH durante y después de la fabricación del queso es la información más importante para la resolución de problemas. La humedad, el contenido mineral, la textura y el sabor del queso están directamente influenciados por la actividad de los iones de hidrógeno libres (es decir, el pH).
La acidez titulable (AT) mide todos los iones H+ titulables hasta el punto final de la fenolftaleína (pH 8,5) y, por tanto, varía con los cambios en la composición y las propiedades de la leche. Durante la fabricación del queso, el TA da una indicación real del desarrollo de la acidez durante todo el proceso, de modo que el TA óptimo en cada etapa es independiente de otras variables, como el contenido de proteínas de la leche. Sin embargo, el TA óptimo en cada paso de la fabricación del queso variará con la composición inicial de la leche y el tipo de procedimiento de estandarización utilizado.
Una buena ilustración práctica de la diferencia entre TA y pH es el efecto del corte. Hasta el momento del corte, el TA de la leche aumenta con el desarrollo de la acidez por el cultivo. Después del corte, el TA del suero es mucho menor. Esto no significa que el desarrollo de la acidez se haya detenido. Simplemente significa que los iones H+ titulables asociados a las proteínas de la leche ya no están presentes en el suero. Esto nos lleva al concepto de capacidad tampón, que es un principio importante en la elaboración del queso. El efecto de la eliminación de las proteínas en el TA del suero está relacionado con la capacidad de las proteínas para «amortiguar» la leche contra los cambios de pH. Esa misma propiedad de amortiguación es la razón por la que ayuda tomar medicamentos ácidos, como la aspirina, con la leche.
La capacidad de amortiguación puede describirse como la capacidad de un sistema acuoso, como la leche, de resistir los cambios de pH con la adición de ácidos (H+ añadidos) o bases (OH- añadidos). En concreto, la capacidad tampón es la cantidad de ácido o base necesaria para inducir un cambio unitario en el pH. Por ejemplo, una pequeña adición de ácido al agua destilada provocará una gran reducción del pH. La misma cantidad de ácido tendría un pequeño efecto en el pH de la leche porque las proteínas y las sales de la leche neutralizan la acidez.
Los dos componentes tampón más importantes de la leche son las caseínas (máximo tampón cerca del pH 4,6) y el fosfato (máximo tampón cerca del pH 7,0). El máximo de amortiguación cerca del pH 5,0 es extremadamente importante para la fabricación de queso porque el pH óptimo para la mayoría de los quesos está en el rango de 5,0 – 5,2. A medida que el pH del queso se reduce hacia el pH 5,0 por la fermentación del ácido láctico, la capacidad tampón aumenta (es decir, cada disminución incremental del pH requiere más ácido láctico). El efecto es dar al quesero un margen considerable de variación en el ritmo y la cantidad de producción de ácido. Sin los amortiguadores incorporados en la leche sería imposible producir queso en el rango óptimo de pH.
Otra forma de ilustrar la diferencia entre AT y pH es considerar los rangos típicos de pH y AT para la leche normal. La TA es una medida de la capacidad total de amortiguación de la leche para el rango de pH entre el pH de la leche y el punto final de la fenolftaleína (aproximadamente pH 8,3). El pH de la leche a 25C, normalmente varía dentro de un rango relativamente estrecho de 6,5 a 6,7. El rango normal para la acidez titulable de las leches de rebaño es de 0,12 a 0,18% de ácido láctico En otras palabras, el pH es un buen indicador de la calidad inicial de la leche, mientras que la medición tradicional de la TA para indicar el crecimiento bacteriano en la leche es menos precisa.
Medición del pH
El pH de la leche para quesos, del suero y del queso blando puede medirse directamente. Los quesos firmes y duros deben ser fragmentados antes del análisis. Mida siempre el pH del queso por duplicado y extreme el cuidado en el manejo del electrodo. Coloque el queso fragmentado en un frasco de 30 ml o en un vaso de precipitados pequeño y empuje suavemente el electrodo en el queso… si se apresura demasiado es probable que se rompa el electrodo en el fondo del vaso. Para asegurar un buen contacto, presione el queso alrededor del electrodo con los dedos. No es necesario enjuagar el electrodo entre las muestras de queso. Sin embargo, si el electrodo se almacena en tampón, debe enjuagarse con agua destilada antes de medir el pH del queso. Guarde siempre el electrodo en tampón de pH 4 o como indique el fabricante. No frote el electrodo. El electrodo debe lavarse con detergente y enjuagarse con acetona ocasionalmente para eliminar los depósitos de grasa y proteínas.