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Análise de AlimentosAnálise de Alimentos Curso Técnico em Química Coordenadoria do Curso Técnico em Química Profa. Maria Ivaneide Coutinho Corrêa 2 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1. Determinação de Umidade é uma das medidas mais importantes e utilizadas na análise de alimentos. No processo de secagem é fundamental. O conhecimento do teor de umidade das matérias primas é de fundamental importância na conservação e armazenamento, na manutenção da sua qualidade e no processo de comercialização. Análise de Alimentos 3 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1. Determinação de Umidade Análise de Alimentos Umidade de um alimento está relacionada com sua estabilidade, qualidade e composição e pode afetar: - Estocagem - Embalagem - Processamento Análise de Alimentos 4 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1.1 Métodos para determinação de Umidade Os métodos para determinação de umidade são fundamentalmente baseados na secagem da amostra, em reações químicas com a água, em destilação da água e de interação física da água. Análise de Alimentos 5 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas Tabela 1. Teores de água de alguns alimentos Alimento Teor de água (g/100 g) Carnes 50 – 70 Maçã, laranja 85 – 90 Tomate, morango 90 – 95 Cenoura, batata 80 - 90 Aspargo, lentilha 90 – 95 Arroz cru, milho cru 12 – 15 Leite pó, ovo desidratado 9 – 12 Queijo prato 40 – 45 Pão francês 30 – 35 Leite 87 - 89 Análise de Alimentos 6 Determinações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1.1 Métodos para determinação de Umidade São vários; a escolha vai depender: da forma a qual a água está presente na amostra, da natureza da amostra, da quantidade relativa de água, da rapidez desejada na determinação e do equipamento disponível. • Classificadas em métodos DIRETOS e INDIRETOS Análise de Alimentos 7 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1.1 Métodos para determinação de Umidade Métodos Diretos São métodos gravimétricos, isto é, baseiam-se na perda de peso da amostra após a remoção da água por evaporação. Parte-se da premissa de que toda perda de peso é devido à umidade. Análise de Alimentos 8 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1.1 Métodos para determinação de Umidade Métodos Diretos a água é retirada do produto, geralmente por processo de aquecimento, e o teor de umidade é calculado pela diferença de peso das amostras no início e no final do processo. • Maior confiabilidade, empregados como padrão • Tem-se: secagem em estufa, infravermelho, em fornos micro-ondas, dissecadores. Análise de Alimentos 9 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1.1 Métodos para determinação de Umidade Métodos Diretos – Secagem em Estufa • Estufas - simples; • simples com ventilador (mais eficiente); • a vácuo (para amostras que decompõem na temperatura da estufa simples). • Capsulas ou cadinhos - porcelana; platina; alumínio; vidro. • Estudos demonstraram que a velocidade de evaporação foi maior em cadinhos de alumínio do que de vidro e porcelana, maior em cadinhos rasos do que fundo e maior em estufas com ventilação forçada do que em estufas simples (CECCHI,2003). Análise de Alimentos 10 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1.1 Métodos para determinação de Umidade Métodos Diretos – Secagem em Estufa • A temperatura de secagem deve ser um pouco acima de 100 ºC, para evaporar a água à pressão atmosférica na estufa simples. Na estufa à vácuo, esta temperatura pode ser bastante reduzida (~70 ºC), preservando a amostra e evitando a formação de crostas na superfície, que dificultaria a evaporação da água. Análise de Alimentos 11 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1.1 Métodos para determinação de Umidade Métodos Diretos • Diversas propriedades elétricas de produtos alimentícios variam com o teor de umidade de tal modo que a medida destas propriedades são utilizadas para determinar o teor de água destas amostras. • Ex.: resistência elétrica diminui com o aumento da umidade; os equipamentos utilizando este princípio fornecem bons resultados. Análise de Alimentos 12 Determinações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1.1 Métodos para determinação de Umidade Métodos Diretos Balança eletrônica para determinação de umidade em cereais, alimentos, adesivos, polímeros, etc, com as seguintes características: - Faixa de pesagem: 200 g; - Resolução: 1 mg; - Precisão: ± 1 mg; - Peso mín. e Max. da amostra: 140 mg – 200 g; - Sensibilidade da determinação da umidade: 0,01 % (amostra min. de 10 g) - Precisão da determinação da umidade: ±0,01 % (amostra min. de 10 g) - Tempo programável: de 1 à 999 min.; - Temperatura de trabalho do forno: de 50 à 180 ºC; - Condições ambientes de uso: +10 à +40 ºC VANTAGENS DE USO - Possibilidade de pesagem de até 200 g; - Não requer quantidade exata de amostra - Display para umidade em % ou resíduo seco em % ou peso em gramas; - Determinação automática do peso estável e memorização dos dados no final da análise Análise de Alimentos 13 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1.1 Métodos para determinação de Umidade Métodos Diretos Há no mercado diversos equipamentos para determinação de umidade por aquecimento com radiação infravermelha. • Nestes equipamentos utiliza-se lâmpadas com potência em 200 e 500 W o que gera energia suficiente para evaporar rapidamente a água presente na amostra (to 700 ºC). Análise de Alimentos 14 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1.1 Métodos para determinação de Umidade Métodos Diretos – infravermelho • Envolve penetração do calor dentro da amostra, o que encurta o tempo de secagem em até 1/3 do total. • A distância entre a lâmpada e a amostra é crítica e deve ser cerca de 10 cm para não haver decomposição da amostra. A espessura da amostra deve ficar entre 10 e 15 mm. • O tempo 20 minutos para produtos cárneos, 10 minutos para grãos, etc. • O peso da amostra deve variar entre 2,5 a 10 g dependendo do conteúdo da água. Análise de Alimentos 15 Determinações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1.1 Métodos para determinação de Umidade Métodos Diretos - infravermelho • Uma balança faz parte destes equipamentos de tal forma que quantidades padronizadas das amostras, principalmente grãos, já fornecem leitura direta da umidade em uma escala na balança por diferença de peso. • Desvantagem de ser um método lento pois seca-se uma amostra de cada vez. e, como consequência, a repetibilidade pode não ser muito boa, pois pode haver variação de energia elétrica durante as medidas. FIG. 2 – Equipamento para determinação de umidade por aquecimento com radiação infravermelha. Análise de Alimentos 16 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1.1 Métodos para determinação de Umidade Métodos Indiretos - Por destilação; - Métodos químicos (reagente de Karl Fischer); - Métodos físicos. Análise de Alimentos 17 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1.1 Métodos para determinação de Umidade Métodos Indiretos por Destilação - Separação de água das amostras por destilaçãoutiliza o método mais comum que é aquecer a amostra em óleo mineral ou mesmo óleo comestível, de tal modo que a água evapore da amostra, condense e seja coletada em um aparato de medição, por exemplo, uma proveta graduada. FIG. 3 – Equipamento para determinação de umidade por aquecimento em óleo mineral ou vegetal. Análise de Alimentos 18 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1.1 Métodos para determinação de Umidade Métodos Indiretos por Destilação • Outros métodos consistem no aquecimento da amostra em um solvente imiscível, que é destilado junto com a água, separando as fases em um coletor apropriado. FIG. 4 – Equipamento para determinação de umidade por destilação com um líquido imiscível. Detalhe do Coletor de Dean e Stark. Análise de Alimentos 19 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1.1 Métodos para determinação de Umidade Métodos Indiretos por Destilação • Ex procedimento: Pesar 50 g de alguma farinha. Transferir para um balão de destilação de 500 mL, adicionar aproximadamente 250 mL de tolueno, adaptar o coletor de Dean e Stark (Fig 4), conectar o condensador e manter em ebulição por aproximadamente 1 h. Esperar pela separação total de fases e fazer a leitura do volume de água. O percentual de água na amostra é então calculado. • O tolueno é muito utilizado como meio de aquecimento pois tem o ponto de ebulição a 110,8C, densidade = 0,866 Kg/L. Esta temperatura se aproxima razoavelmente bem das temperaturas mais utilizadas na determinação de umidade. • Exemplo de amostra que usa o método: leite em pó, carnes, frutas secas, doces, farinhas, etc. Análise de Alimentos 20 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1.1 Métodos para determinação de Umidade Métodos Indiretos por Destilação • Vantagens: do uso de solventes imiscíveis são a transferência efetiva de calor e a atmosfera inerte gerada pela saturação do ambiente interno do destilador com os solventes utilizados. Esta condição impede a oxidação da amostra. • O volume de água é medido diretamente, não sendo oriundo da perda de peso da amostra. Análise de Alimentos 21 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1.1 Métodos para determinação de Umidade Métodos Indiretos por Destilação • Desvantagens: a precisão é baixa devido à leitura do menisco; pode haver aderência de gotas de água ao vidro e formação de emulsão na interface solvente-água. • Apesar destas dificuldades o método é muito utilizado por ser de baixo custo. Utiliza-se quantidades maiores de amostra para aumentar a exatidão e precisão do método. Quantidades de 25 g a 100 g são utilizadas. Análise de Alimentos 22 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1.1 Métodos para determinação de Umidade Métodos Químicos • Utiliza reagente de Karl Fischer. Reagente composto de iodo, dióxido de enxofre, piridina e um solvente que pode ser metanol. • Por ser um dissecante secante poderoso, a amostra e o reagente devem ser protegidos contra a umidade atmosférica em todos os procedimentos. Análise de Alimentos 23 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1.1 Métodos para determinação de Umidade Métodos Químicos • O método se baseia numa titulação visual ou eletrométrica. O I2 é reduzido para I na presença de água. Quando toda água da amostra for consumida, a reação cessa. • Na titulação visual, a solução da amostra permanece amarelo canário enquanto houver água presente, mudando para amarelo escuro e no ponto final para amarelo-marrom, característico do iodo em excesso. • A titulação visual é, entretanto, menos precisa que o procedimento que e emprega a medida eletrométrica do ponto final, principalmente, para amostras coloridas. Análise de Alimentos 24 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1.1 Métodos para determinação de Umidade Métodos Químicos • Aplicado em amostras que não dão bons resultados pelo método de secagem a vácuo. • É também utilizado em produtos ricos em açúcares, como o mel. Limitações do método: • Alguns vegetais desidratados, como condimentos, contêm aldeídos e cetonas ativos, que reagem com o metanol de Karl Fischer, produzindo água. Análise de Alimentos 25 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1.1 Métodos para determinação de Umidade Métodos Físicos • A. Absorção de radiação infravermelha: comprimentos de onda na região do infravermelho obtém a quantidade de água na amostra, com sensibilidade em ppm numa larga gama de materiais orgânicos e inorgânicos. Análise de Alimentos 26 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1.1 Métodos para determinação de Umidade Métodos Físicos • B. Cromatografia gasosa: É rápida (5 min) e pode ser aplicada em alimentos com uma larga faixa de umidade (8 a 56%). • C. Ressonância nuclear magnética: Requer equipamento caro e sofisticado, oferece medidas muito rápidas (1 minuto), precisas e não destroem a amostra. Pode ser utilizada simultaneamente para a determinação de umidade e gordura. Análise de Alimentos 27 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1.1 Métodos para determinação de Umidade Métodos Físicos • índice de refração: Simples e rápido, feito no refratômetro, e está baseado na medida do ângulo de refração da amostra. Porém é um método menos preciso que os outros. • Condutividade elétrica: baseado no princípio de que a quantidade de corrente elétrica que passa num alimento será proporcional à quantidade de água. Rápido (1 minuto), mas pouco preciso. Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas Análise de Alimentos 28 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1.1 Métodos para determinação de Umidade Métodos Físicos • Constante dielétrica: amido, proteínas e componentes similares têm uma constante dielétrica de cerca de 10, enquanto a constante dielétrica da água é de 80. Pequena mudança na quantidade de água produz uma grande mudança na constante dielétrica do alimento. Rápido e muito utilizado em farinhas, porém pouco preciso. Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas Análise de Alimentos 29 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1.1 Métodos para determinação de Umidade Métodos Físicos • Podem ser muito utilizados para avaliar matérias-primas e durante processamento; • Porém deve-se dois cuidados: - Correção para temperatura e calibração necessária para cada tipo de alimento Análise de Alimentos 30 Determinações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.1.1 Métodos para determinação de Umidade Equipamentos para análise de Multicomponentes • Hobart (forno micro-ondas), determina automaticamente Gordura, Umidade e Proteína máx. 5 min. • Amostra 70-80 g aquecida até secura, e a gordura derretida, coletada e pesada. • Cálculo automático baseado na relação peso perdido, peso residuo livre de umidade e o peso da gordura derretida. Por exemplo em carne (mais usado) o conteudo proteico determinado por diferença entre o peso total e as duas ultimas medidas. Medidas aproximadas. Análise de Alimentos 31 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas Cálculo do teor de umidade 32 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.2. Determinação deCinzas: Análise de Alimentos 33 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.2. Determinação de Cinzas: A cinza é constituída principalmente de: Grandes quantidades: K, Na, Ca e Mg; Pequenas quantidades: Al, Fe, Cu, Mn e Zn; Traços: Ar, I, Fe e outros elementos. Análise de Alimentos 34 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.2. Determinação de Cinzas: Análise de Alimentos 35 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.2. Determinação de Cinzas: ELEMENTOS MINERAIS NAS CINZAS • Óxidos; • Sulfatos; • Fosfatos; • Silicatos; • Cloretos. Depende condições incineração e composição do alimento Análise de Alimentos 36 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.2. Determinação de Cinzas: Alguns minerais perdidos por volatilização Análise de Alimentos 37 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.2. Determinação de Cinzas: Análise de Alimentos 38 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.2. Determinação de Cinzas: Depende da Natureza do alimento Análise de Alimentos 39 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.2. Determinação de Cinzas: Depende da Natureza do alimento Análise de Alimentos 40 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.2. Determinação de Cinzas: Depende da Natureza do alimento Análise de Alimentos 41 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.2. Determinação de Cinzas: Tabela: Conteúdo Médio de Cinza nos Alimentos Análise de Alimentos 42 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.2. Determinação de Cinzas: Análise de Alimentos 43 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.2. Determinação de Cinzas: Análise de Alimentos 44 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.2. Determinação de Cinzas: Análise de Alimentos Indicativo propriedades funcionais por ex., a gelatina.Indicativo propriedades funcionais por ex., a gelatina. 45 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.2. Determinação de Cinzas: Análise de Alimentos 46 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.2. Determinação de Cinzas: Análise de Alimentos 47 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.2. Determinação de Cinzas: Análise de Alimentos 48 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.2. Determinação de Cinzas: Análise de Alimentos 49 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.2. Determinação de Cinzas: Análise de Alimentos 50 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.2. Determinação de Cinzas: Método - Cinza Seca Colocação em mufla a temperaturas superiores a 500 0C - Vaporização de água e voláteis; - Reação dos compostos orgânicos com o O2 atmosférico produzindo dióxido de carbono, água e óxidos de azoto (NO2 e NO); - Conversão da maioria dos minerais em sais (oxidos, sulfatos, cloretos, fosfatos, silicatos) - Fe, Se, Pb e Hg, Cd, Cr, Ag, Ni, Va, Zn, P, podem ser parcialmente evaporados. Não requer adição de reagentes; pouca manipulação, processo lento. Análise de Alimentos 51 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.2. Determinação de Cinzas: Análise de Alimentos 52 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.2. Determinação de Cinzas: Método - Cinza Seca Preparação da amostra • Cereais, queijos e leite: 3 g - 5 g; • Açúcar, carnes, legumes, vinhos: 5 g -10 g; • Sucos, frutas secas, frutas enlatadas: 25 g; • Geleias, xaropes, doces em massa: 10 g. Análise de Alimentos 53 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.2. Determinação de Cinzas: Método - Cinza Seca Análise de Alimentos 54 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.2. Determinação de Cinzas: Método - Cinza Seca Análise de Alimentos 55 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.2. Determinação de Cinzas: Método - Cinza Seca Análise de Alimentos 56 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2.2.1.1. Método seco modificado - Incineração com plasma a baixa temperatura - A amostra é colocada numa câmara de vidro na qual é feito vácuo; - Uma pequena quantidade de oxigênio é introduzida na câmara e é convertida em oxigênio no estado de plasma (átomos de oxigênio num estado de alta energia), por exposição a uma radiofrequência resultante da aplicação de um campo eletromagnético. - Menores perdas por volatilização – mais adequada a analise elementar. - Pequena capacidade - Custo elevado. Análise de Alimentos 57 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2.2.1.1. Método seco – Cinzas por Microondas Método recentemente desenvolvido. Rápido (até 10x em relação aos métodos convencionais) Análise de Alimentos 58 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2.2.2. Método úmido Análise de Alimentos 59 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2.2.2. Método úmido - Oxidação completa da matéria orgânica por mistura de ácidos nítrico, sulfúrico e perclórico; - Não ocorre volatilização; - É mais rápido que o método seco; - Extremamente perigoso por utilizar reagentes muito corrosivos e potencialmente explosivos (ácido perclórico); - Requer uma capela especial para este ácido. Análise de Alimentos 60 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas CINZA SECA x CINZA ÚMIDA Análise de Alimentos 61 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas CINZA SECA x CINZA ÚMIDA Análise de Alimentos 62 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas CINZA SECA x CINZA ÚMIDA Análise de Alimentos 63 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.2. Determinação de Cinzas: Material constituinte das cápsulas (cadinho) A escolha depende do tipo de alimento a ser analisado: Análise de Alimentos 64Análise de Alimentos Determinações Analíticas 65 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas 2.2. Determinação de Cinzas: Material constituinte das cápsulas (cadinho) A escolha depende do tipo de alimento a ser analisado: Análise de Alimentos 66 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas Material constituinte das cápsulas (cadinho) Análise de Alimentos 67 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas Análise de Alimentos 68 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas Análise de Alimentos 69 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas Análise de Alimentos 70 Determinações AnalíticasDeterminações Analíticas 2. Análises Químicas e Físico-químicas Análise de AlimentosSlide 1 Slide 2 Slide 3 Slide 4 Slide 5 Slide 6 Slide 7 Slide 8 Slide 9 Slide 10 Slide 11 Slide 12 Slide 13 Slide 14 Slide 15 Slide 16 Slide 17 Slide 18 Slide 19 Slide 20 Slide 21 Slide 22 Slide 23 Slide 24 Slide 25 Slide 26 Slide 27 Slide 28 Slide 29 Slide 30 Slide 31 Slide 32 Slide 33 Slide 34 Slide 35 Slide 36 Slide 37 Slide 38 Slide 39 Slide 40 Slide 41 Slide 42 Slide 43 Slide 44 Slide 45 Slide 46 Slide 47 Slide 48 Slide 49 Slide 50 Slide 51 Slide 52 Slide 53 Slide 54 Slide 55 Slide 56 Slide 57 Slide 58 Slide 59 Slide 60 Slide 61 Slide 62 Slide 63 Slide 64 Slide 65 Slide 66 Slide 67 Slide 68 Slide 69 Slide 70
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