aula 04 umidade e cinzas

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BROMATOLOGIA DOS
ALIMENTOS
Profa. Ana Emília Formiga 
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DETERMINAÇÃO DE UMIDADE
É UMA DAS DETERMINAÇÕES MAIS IMPORTANTES E, CONSEQUENTEMENTE, UTILIZADAS EM ALIMENTOS.
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Umidade de um alimento está relacionada com sua estabilidade, qualidade e composição e pode afetar:
 Estocagem
 Embalagem
 Processamento
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Tabela 1. Teores de água de alguns alimentos
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DIFICULDADES NA DETERMINAÇÃO DE UMIDADE
Separação incompleta da água do produto;
Decomposição do produto com formação de água além da original;
Perda de compostos voláteis que serão computadas como peso em água.
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ÁGUA LIVRE 			ÁGUA LIGADA
É a água fortemente ligada aos constituintes do alimento, não funciona como solvente, é de difícil remoção e não permite o desenvolvimento de microrganismos ou reações químicas e bioquímicas.
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É a água que está fracamente ligada aos constituintes do alimento, é de fácil remoção e funciona como solvente permitindo o crescimento de microrganismos ou ocorrência de reações químicas e bioquímicas.
X 
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ATIVIDADE DE ÁGUA
a razão entre a pressão de vapor de água do alimento (p) e a pressão de vapor da água pura sob uma mesma temperatura (po)
					aw = p/ po
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MÉTODOS PARA A DETERMINAÇÃO DE UMIDADE
1. Métodos por secagem
	- Secagem em estufa
	- Secagem por radiação infravermelha
	- Secagem por fornos microondas
2. Métodos por destilação
3. Métodos químicos
4. Métodos físicos
	- Absorção de radiação infravermelha
	- Cromatografia gasosa
	- Ressonância nuclear magnética
	- Índice de refração
	- Densidade
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Secagem em estufas
Método mais utilizado e simples
Cápsula de alumínio + Estufa
Remoção da água por aquecimento
O ar quente é absorvido por uma camada fina do alimento e conduzido para o interior por condução. Como a condutividade térmica dos alimentos é baixa leva muito tempo para o calor atingir as porções internas.
Existe alguma condição padrão?
 - 6- 18 horas, 100 - 102°C
 - Evaporação até peso constante
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Métodos por secagem
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Secagem em estufas
Evaporação por tempos determinado
Pode resultar numa remoção incompleta da água, se ela 
estiver fortemente presa por forças de hidratação, ou se o seu 
movimento for impedido por baixa difusividade ou formação 
de crosta na superfície.
Evaporação até peso constante 
Pode ocorrer uma superestimação da umidade por perda de
substâncias voláteis ou por reações de decomposição. 
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Métodos por secagem
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FATORES QUE DETERMINAM A EXATIDÃO DO MÉTODO DE ANÁLISE
Temperatura de secagem 
		Estufa simples: deve ser um pouco acima de 1000C, para evaporar a água à pressão atmosférica na
		Estufa a vácuo: a temperatura pode ser bastante reduzida (700C), preservando a amostra e evitando a formação de crostas na superfície, que dificulta a evaporação da água 
			
 
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FATORES QUE DETERMINAM A EXATIDÃO DO MÉTODO DE ANÁLISE
Tamanho das partículas e espessura da amostra
		As partículas devem ser moídas com espessuras menores possíveis para facilitar a evaporação da água 
Peso (2-5g), número e disposição da amostra
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FATORES QUE DETERMINAM A EXATIDÃO DO MÉTODO DE ANÁLISE
Tipo de estufa 
	 - estufa simples, circulação forçada de ar, vácuo
Umidade relativa e movimentação do ar na estufa
Formação de crosta seca na superfície da amostra
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FATORES QUE DETERMINAM A EXATIDÃO DO MÉTODO DE ANÁLISE
 
Material e tipo de cápsula
	velocidade de evaporação maior em cadinhos de alumínio do que de vidro e porcelana,maior em cadinhos rasos do que em fundos e maior em estufas com circulação forçada do que em estufas simples 
Temperatura de pesagem da amostra
	Pesagem deve ser feita somente após esfriar a amostra completamente em dessecador
Manuseio do cápsula
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PREPARO DA AMOSTRA PARA ANÁLISE 
Líquidos
Previamente evaporadas em banho-maria até a consistência pastosa
Açucarados
Formam uma crosta dura na superfície, que impede a saída da água do interior. 
Adição areia ou asbesto misturada na amostra
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PREPARO DA AMOSTRA PARA ANÁLISE 
Produtos com alto teor de açúcar e carnes com alto teor de gorduras
		Devem ser secos em estufa a vácuo numa temperatura não excedendo 70ºC. 
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PREPARO DA AMOSTRA PARA ANÁLISE 
Produtos com alto teor de açúcar e carnes com alto teor de gordura devem ser secos em estufa a vácuo numa temperatura não excedendo 700C.
		 Alguns açúcares como a levulose, decompõe a 70ºC, liberando água.
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PREPARO DA AMOSTRA PARA ANÁLISE 
- Não serve para amostras com alto teor de voláteis, como condimentos. 
		Vai ocorrer volatilização destas substâncias,com perda de peso na amostra, que será computada como perda de água. 
- Pode haver diferença de até 30C nas diferentes partes da estufa 	
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PREPARO DA AMOSTRA PARA ANÁLISE 
 A reação de caramelização em açúcares liberando água, durante a secagem, é acelerada a altas temperaturas. 
		Produtos nestas condições devem ser secados em estufa a vácuo a 600C
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PREPARO DA AMOSTRA PARA ANÁLISE 
Reação de Maillard: durante a secagem em altas temperaturas esta reação é acelerada. 
		Ocorre formação de compostos voláteis como CO2 e compostos carbonílicos, e produtos intermediários como furaldeído e hidroximetilfurfural. Estes compostos voláteis serão medidos erradamente como água evaporada em estufa. 
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PREPARO DA AMOSTRA PARA ANÁLISE 
Produtos muito higroscópicos: devem ser tampados no dessecador ao saírem da estufa e após chegar à temperatura ambiente devem ser pesados rapidamente.
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 SECAGEM POR RADIAÇÃO INFRA VERMELHA
Lâmpada radiação de infra vermelha.
A distância entre a lâmpada e a amostra deve ser cerca de 10 cm para evitar decomposição da amostra. 
A espessura da amostra deve ficar entre 20 e 15 mm. 
O tempo de secagem varia com a amostra (20 min para produtos cárneos e 10 min para grãos).
O peso da amostra deve variar entre 2,5 e 10 g dependendo do conteúdo de água da amostra.
Os equipamentos por secagem em radiação infra vermelha possuem uma balança que dá a leitura direta do conteúdo de umidade por diferença de peso.
Vantagens: Boa penetração de calor dentro da amostra		 Método rápido
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SECAGEM EM FORNO DE MICROONDAS
 Método rápido;
 Não é um método padrão;
É uma energia eletromagnética;
 Mecanismos (rotação dipolar e polarização iônica). As moléculas de água giram na tentativa de alinhar seus dipolos;
 Calor é distribuído uniformemente, facilitando a evaporação da água e evitando formação de crosta na superfície;
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 Tipos de Amostras
Alimentos com alta umidade (frutas e vegetais):
		Método limitado devido ao superaquecimento – caramelização (alta concentração de açúcares dissolvidos)
		Amostras com 20 g apresentam melhores resultados
 Sementes e plantas secas:
		
		Amostras de baixa umidade, com proporção de água ligada relativamente alta e pequeno fluxo de água na secagem.
		Necessário a moagem dos grãos
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 Tipos de Amostras
 Carnes:
		A presença de gordura diminui a propriedade dielétrica da amostra, diminuindo a absorção das energias de microondas.
 Laticínios e alimentos processados:
		São amostras uniformes, porém a alta quantidade de sal e de água ligada pode dificultar.
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Métodos de destilação
 Medem diretamente a umidade retirada, captada na proveta na forma de água líquida 
 Requer um controle preciso do processo de destilação
 Mais utilizado para grãos e condimentos que possuem muita matéria volátil, que é recolhida separada da água no solvente orgânico. (solvente de ponto de ebulição maior que da água) 
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É um processo de determinação de umidade baseado em reações que ocorrem na
presença de água.
O reagente utilizado é composto por iodo, dióxido de enxofre e piridina em metanol. A piridina dissolve o dióxido de enxofre. O iodo é reduzido pelo dióxido de enxofre, na presença da água.
O reagente não é estável e deve ser padronizado diariamente.
Aplicação: frutas e vegetais desidratados, balas, chocolates, café torrado, produtos ricos em açúcares e proteínas.
 
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Métodos químicos Método de Karl-Fisher
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O método se baseia numa titulação visual ou eletrométrico. 
O I2 é reduzido para o I na presença de água. Quando toda água da amostra for consumida, a reação cessa. 
A titulação fornece a água total (água livre + água de hidratação. 
O volume de RKF gasto na titulação da amostra é utilizado nos cálculos do teor de umidade.
Fontes de erros:
1. Extração incompleta da água; 2. Compostos capazes de reduzir o iodo irão interferir;
 Ex: Ácido ascórbico 3. Compostos com grupos carbonila e carboxila reagem com metanol formando água.
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Cinzas e conteúdo mineral
Resíduo inorgânico que permanece após a queima da matéria orgânica, que é transformada em CO2, H2O e NO2
A cinza é constituída principalmente de:
 grandes quantidades: K, Na, Ca e Mg;
 pequenas quantidades: Al, Fe, Cu, Mn e Zn;
 traços: I, F e outros elementos.
Os minerais se apresentam na cinza sob a forma de óxidos, sulfatos, fosfatos, silicatos e cloretos
Alguns minerais podem ser perdidos por volatilização como:
Composto (temperatura de volatilização):
	Carbonato de potássio (900ºC)
	Carbonato de sódio (900ºC)
	Hg (100-550ºC)
	Cd (>450ºC)
	Zn e Pb (300 – 1000ºC)
Variação do conteúdo de cinzas totais nos alimentos:
 Cereais: 0,3 – 3,3%
 Produtos lácteos: 0,7 – 6,0%
 Peixes e produtos marinhos: 1,2 – 3,9%
 Frutas frescas: 0,3 – 2,1%
 Vegetais frescos: 0,4 – 2,1%
 Carnes e produtos cárneos: 0,5 – 6,7%
 Aves: 1,0 – 1,2%
 Nozes: 1,7 – 3,6%
 Óleos e gorduras: 0% (óleos e gorduras vegetais) – 2,5% (manteiga e margarina)
 Leguminosas: 2,2 – 4,0%
 Açúcares e xaropes: 0,0 – 1,2%
Determinação dos constituintes minerais pode ser dividida em duas classes:
Determinação de cinza (total, solúvel e insolúvel);
Determinação dos componentes individuais da cinza.
Importância:
Cinza total: é indicativo de várias propriedades
Índice de refinação para açúcares e farinhas;
	Nos açúcares uma cinza muito alta dificultará a cristalização e descolorização
	Na farinha, a quantidade de cinza influirá na extração. 
b. Grau de extração na farinha;
Importância:
c. Indicativo das propriedades funcionais;
	gelatina (viscosidade, elasticidade) 
	
	
d. Estimar o conteúdo de frutas em geléias e doces;
e. Verificação do valor nutricional de alguns alimentos e rações
	alto nível de cinza insolúvel em ácido indica presença de areia
Importância:
2. Componentes individuais da cinza dividem-se em:
	a. indispensáveis para o metabolismo normal e geralmente constituem os elementos da dieta essencial;
	b. aqueles que não possuem nenhuma função ou até podem ser prejudiciais à saúde.
		- provenientes do solo, da pulverização das plantas com agrotóxicos ou como resíduos de processos industriais
Outros tipos de classes importantes para a caracterização da pureza e adulteração de amostras: 
Cinza solúvel e insolúvel em água: estimar a quantidade de frutas em geléias e conservas
Alcalinidade da cinza: as cinzas de produtos de frutas e vegetais são alcalinas, enquanto de produtos cárneos e certos cereais são ácidas. Adulteração de alimentos de origem animal e vegetal
Cinza insolúvel em ácido: verificar adição de sujeira e areia em temperos e sujeira em frutas
Cinza total
Cinza seca
Pesar amostra em cadinho (previamente incinerado, esfriado e tarado);
 Incinerar a amostra em bico de bunsen e em mufla (500 – 600ºC);
 Cinza pronta (não deve existir nenhum resíduo preto de matéria orgânica);
 Colocar em dessecador, esfriar e pesar;
 A diferença entre o peso do conjunto e o peso do cadinho fornece a quantidade de cinza na amostra.
Preparação da amostra
Os pesos de amostra variam com o conteúdo de cinzas dos produtos:
	Cereais, queijos e leite: 3 – 5 g;
	Açúcar, carne, legumes, vinho: 5 – 10 g;
	Sucos, frutas frescas, frutas enlatadas: 25 g;
	Geléia, xarope, doce em massa: 10 g.
Amostras líquidas ou úmidas devem ser secas em estufa antes da determinação. Costuma-se usar a amostra que foi utilizada para a determinação de umidade.
Preparação da amostra
Produtos ricos em material volátil e gorduras 
Aquecer vagarosamente
Evitar o excesso de chama
Perdas por arraste
Queijo gorduroso: adicionar algodão com teor de cinza conhecida para evitar respingos;
Manteiga: extrair a gordura antes da incineração;
Produtos açucarados: formam espuma, adicionar vaselina ou azeite de oliva em peq. quantidade.
Tipos de cadinhos
Depende do tipo de alimento e do tipo de análise:
Quartzo: liso por dentro e resistente a halogênio, soluções neutras e ácidas e temperaturas altas. Pouco resistente a álcali.
Vycor: vidro especial. Superior ao cadinho de quartzo e porcelana. (resiste a T > 900ºC). Resiste a maioria dos compostos químicos, mas não resiste a alcalis.
Porcelana: semelhante ao quartzo nas propriedades. Baixo preço e matém seu peso constante, mas pode rachar com mudanças bruscas de temperaturas.
Aço: utilizado para amostras grandes. Baixo preço e alta resistência.
Platina: é o melhor, mas muito caro. Alta resistência ao calor, boa condutividade térmica e quimicamente inerte.
Liga ouro-platina: muito caro e resistente até 1.100ºC
Temperaturas de incineração na mufla
525ºC: frutas, carnes, produtos açucarados, vegetais
550ºC: cereais, lácteos (exceção da manteiga – 500ºC)
600ºC: grãos e ração
Tempo de incineração
Varia com o produto e com o método
Especificação somente para grãos e ração (2 horas)
Demais produtos: a carbonização termina quando o material se torna completamente branco ou cinza e peso constante
Obs.: Quando o tempo está muito prolongado - molhar e reaquecer até aparecer uma cinza branca
Pesagem da cinza
Cuidado no manuseio do cadinho
Cobrir com um vidro de relógio
 Cinzas higroscópicas – pesar rapidamente
	Ex. cinzas de frutas (carbonato de potássio
Cinza úmida
Elementos traços – que podem ser perdidos na cinza seca e de metais tóxicos
Digestão com ácidos
Ácido sulfúrico: não é um oxidante muito forte e a decomposição pode demorar, mas pode acelerar o processo com a adição do sulfato de potássio (aumenta o PE do ácido)
Ácido nítrico: bom oxidante, mas pode evaporar antes da completa oxidação e também podem formar óxidos insolúveis.
Mistura de ácidos
Amostras ricas em açúcares e gordura: para evitar formação de espuma. Adiciona-se ácido sulfúrico, ácido nítrico e peróxido de hidrogênio.
Amostras com proteína e carboidratos e nada de gordura: mistura de ácido nítrico e ácido perclórico. Cuidado!!! Explosão.
		Ex.: Digestão de grãos de trigo 
	Mistura de ác. nítrico e 70% perclórico (1:2): (10 min)
			Mistura usual 8 horas
Mistura de 3 ácidos (súlfurico, nítrico e perclórico): é universal, mas requer controle exato da temperatura e de alguns minerais (voláteis)
Cinza seca X Cinza úmida
Cinza seca:
 Determinação de cinza total, solúvel e insolúvel em água e insolúvel em ácido;
 Processo lento;
 Maior volatilização em temperaturas altas;
 Pode usar amostras grandes.
Cinza úmida:
 Determinação da composição individual da cinza;
 Mais rápida;
 Reagentes muito corrosivos;
 Necessidade de brancos para os reagentes;
 Não serve para amostras grandes.
Análise dos elementos individuais
A cinza obtida por via úmida está pronta para ser utilizada para análise individual
Métodos:
	absorção atômica
	emissão de chama
	colorimetria
	turbidimetria
titulometria
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Secagem em cadinho de alumínio mais rápida que de vidor e porcelana, 
Mais rápido em cadinho raso doque fundo
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Secagem em cadinho de alumínio mais rápida que de vidor e porcelana, 
Mais rápido em cadinho raso doque fundo
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Secagem em cadinho de alumínio mais rápida que de vidor e porcelana, 
Mais rápido em cadinho raso doque fundo
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Secagem em cadinho de alumínio mais rápida que de vidor e porcelana, 
Mais rápido em cadinho raso doque fundo
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para aumentar a superfície de evaporação. 
Alguns açúcares como a levulose, decompõe ao redor desta temperatura liberando água.
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para aumentar a superfície de evaporação. 
Alguns açúcares como a levulose, decompõe ao redor desta temperatura liberando água.
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