Química dos Alimentos - Água e Propriedades

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Química dos Alimentos 2019.1 (carga horária: 45h)
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Água: características e propriedades
Profª Michele France
2019.1
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Técnico em Alimentos –Química dos Alimentos
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	A água é uma molécula polar: a habilidade dos íons e de certas moléculas de se dissolver na água é devida à polaridade. 
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Estrutura
Abaixo está representado o envoltório de van der Waals (onde os componentes de atração das forças de van der Waals contrabalançam os componentes de repulsão)
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As moléculas da água podem associar-se através de ligações de hidrogênio
_1077089913.doc
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As propriedades físicas da água são resultantes das ligações de hidrogênio intermoleculares
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Temperatura e Estados da água
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Calor Específico da Água
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Calor de Vaporização da Água
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Tensão superficial da água
A força de atração das moléculas para dentro da fase líquida na
interface ar/água; 
As moléculas são atraídas somente pelas moléculas ao lado e abaixo
delas, criando uma película chamada de tensão superficial.
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Tensão superficial da água
 Isto dá o formato arredondado das gotas de água e permite que alguns organismos se
desloquem sobre a superfície da água.
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Tensão superficial da água
A tensão superficial da água decresce com o aumento da temperatura e com a quantidade de
substâncias orgânicas dissolvidas.
Detergentes e sabões em pó e outros compostos que contém substâncias tensoativas
diminuem a tensão superficial de ecossistemas aquáticos, prejudicando os organismos que
vivem na superfície da água.
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Na água líquida a molécula de H2O reorienta-se uma vez a cada 10-12 segundo
A água líquida consiste numa rede rapidamente flutuante de moléculas de H2O unidas por pontes de hidrogênio, a qual, em distâncias curtas, assemelha-se ao gelo
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O cristal de NaCl 
desfaz-se à medida que
 as moléculas de
 água se amontoam
 ao redor dos íons 
cloreto e sódio
As cargas 
iônicas são 
parcialmente
 neutralizadas
 e as atrações 
eletrostáticas 
entre os íons de
 cargas opostas
 são
 enfraquecidas
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Solventes com altas constantes dielétricas podem solvatar (“envolver”; no caso da água “hidratar”) as moléculas do soluto, conforme ilustrado pelo esquema abaixo:
A dissolução de substâncias polares sem carga elétrica segue um esquema semelhante; neste caso a água enfraquece as interações não-iônicas entre as moléculas do soluto (ligações de hidrogênio, por exemplo)
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A solubilidade dos gases em água é um bom exemplo do papel da polaridade
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Gás
Estrutura
Polaridade
Solubilidade
em água (g/L) 
Tempera-tura (oC)
Nitrogênio
Não-polar
0,018
40
Oxigênio
Não-polar
0,035
50
Dióxido de 
Carbono
Não-polar
0,97
45
Amônia
Polar
900
10
Sulfeto de 
Hidrogênio
Polar
1.860
40
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A água tende a hidratar a porção polar; ao mesmo tempo tende a excluir a porção apolar (hidrofóbica) 
A porção apolar força as moléculas de água circundantes a assumir um estado altamente ordenado
De um modo geral, no entanto, as estruturas lipídicas tendem a agrupar-se, reduzindo a superfície em contato com a água 
As porções apolares são estabilizadas por interações hidrofóbicas que resultam da tendência de excluir a água 
As micelas são um bom exemplo de estruturas que expõem à água apenas os grupos hidrofílicos (polares) e escondem completamente os grupos apolares
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Influência de materiais dissolvidos na densidade e salinidade
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A RESOLUÇÃO No 357 DE 2005 do CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE-CONAMA
(MMA). que dispõe, entre outros, sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes
ambientais para o seu enquadramento. 
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Influência de materiais dissolvidos na densidade e salinidade
O total de sólidos dissolvidos (TSD) na água doce é menor do que 500 ppm (partes por
milhão), nas águas salobras entre 500 e 30.000 ppm, e nas salinas acima de 30.000 ppm. 
O TSD também é utilizado para medir salinidade, pois esta nem sempre é definida
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Água nos alimentos
Os alimentos naturais que não foram processados tecnologicamente possuem mais de 30% de água, com raras exceções. 
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 Diferem significativamente em sua estabilidade ou vida útil.
 O conteúdo de água por si mesmo não é um indicador real da estabilidade
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Preservação do alimentos: redução ou imobilização da água 
Salga
Cristalização
Conservantes
Congelamento
Desidratação
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Umidade versus Atividade de Água 
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Atividade de Água (Aw ou Aa) 
A atividade da água define-se como a relação existente entre a pressão de vapor de uma solução ou de um alimento (P) com relação à pressão de vapor da água pura (Po) à mesma temperatura.
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Expressão matemática da Lei de Raoult:
Atividade de Água (Aw ou Aa) 
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Atividade de Água (Aw ou Aa) 
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O termo atividade da água (aw) foi implantado para se ter o valor da intensidade com que a água se associa a diferentes componentes não aquosos.
Quando se adiciona um soluto à água pura, as moléculas de água orientam-se na superfície do soluto e inter-relacionam-se com ele. Como conseqüência, diminui o ponto de congelamento, aumenta o ponto de ebulição e reduz a pressão de vapor, segundo a lei de Raoult, que diz: “a diminuição relativa da pressão de vapor de um líquido ao dissolver-se em um soluto é igual “a fração molar do solvente”.
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Atividade de Água (Aw ou Aa) 
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Aw na geladeira é menor, porque a pressão de água é menor. Desta forma, Aw depende da temperatura.
Exemplo: a maionese, um produto alimentício com elevado teor de l ípides, após aberta e em temperatura ambiente, absorve a umidade do ambiente favorecendo o crescimento de microorganismos e a oxidação lipídica, portanto deve ser armazenada sob refrigeração onde a sua Aw estará na região de multicamada.
Atividade de Água (Aw ou Aa) 
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Atividade de Água (Aw ou Aa) mínima para proliferação de alguns microorganismos
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Atividade de água de alguns alimentos e suscetibilidade à deterioração
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Atividade de Água (Aw ou Aa) e Conservação dos alimentos
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Atividade de Água (Aw ou Aa) e Conservação dos alimentos
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Atividade de Água (Aw ou Aa) e Conservação dos alimentos
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Atividade de Água (Aw ou Aa) e Conservação dos alimentos
As reações de escurecimento não enzimático são desfavorecidas aproximadamente nas faixas de atividade de água menor que 0,25 e maior que 0,80. 
A oxidação lipídica, por sua vez, começa a aumentar entre 0,25 e 0,80, também é a única reação que ocorre em Aw menor que 0,25. 
No escurecimento enzimático, sua velocidade de reação aumenta com a Aw entre aproximadamente 0,25 e 0,80, diminuindo em seguida, face a redução da concentração dos “reativos”. 
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↓Aw ↑estabilidade e segurança dos alimentos 
Métodos de conservação baseados na diminuição da Aw
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Quanto a umidade, os alimentos podem ser classificados em: 
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A medida que aumenta a temperatura o mesmo ocorre com aw, porque cresce a pressão de vapor.
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Atividade de água e Temperatura
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São gráficos que relacionam a quantidade de água de um alimento com sua atividade de água, o que é o mesmo, em função da umidade relativa da atmosfera que circunda o alimento, uma vez alcançado o equilíbrio e a uma temperatura constante.
A maioria das isotermas de sorção de água dos alimentos apresenta forma sigmóide, com pequenas variações conforme a estrutura física, a composição química, a temperatura e a capacidade de retenção de água do alimento.
Há alimentos que apresentam uma zona mais plana na primeira parte da curva: essas curvas, em forma de J, são típicas de alimentos com grande quantidade de açúcar e solutos e que apresentam pouca adsorção por capilaridade, como as frutas e os doces de frutas.
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Isotermas de sorção de água
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Isotermas de sorção de água
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Isotermas de sorção de água
Geralmente, as isotermas de adsorção são utilizadas para a medida de produtos higroscópicos, e as isotermas de dessorção para o acompanhamento de processo de secagem. 
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Isotermas de sorção de água
A isotermas servem para formular misturas de alimentos, cujos ingredientes possuem diferentes umidades, de modo a evitar a transferência de umidade entre estes ingredientes. 
–Mistura para bolo; 
–Granola; 
–Biscoitos recheados; 
•Servem para determinar as propriedades de barreira de umidade as embalagens. 
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Quando se coloca o alimento em ambiente com umidade relativa (UR) superior à umidade relativa de seu equilíbrio (URE), ele fixa o vapor de água, tendendo a alcançar o equilíbrio, isto é, absorve água (adsorção).
Ao contrário, se o alimento é colocado em um ambiente cuja UR é inferior URE correspondente ao conteúdo de água do produto, este cede água mediante o processo chamado dessorção.
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Isotermas de sorção de água
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Histerese das isotermas de sorção de água: a isoterma de adsorção para um determinado produto não é equivalente à isoterma de dessorção.
Os alimentos com uma aw determinada, a uma temperatura constante, sempre apresentam maior conteúdo de água durante a dessorção do que
na adsorção.
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Equipamento para medir AW
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Equipamento para medir AW
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Em relação à atividade de água nos alimentos, julgue as assertivas abaixo: 
Apenas o conhecimento do teor de umidade não é suficiente para predizer a estabilidade de um alimento. 
A atividade de água é definida como “a razão da pressão de vapor da água no alimento e a pressão de vapor saturada da água na mesma temperatura”. 
 Quando diferentes valores de umidade relativa são plotados em relação ao teor de umidade de equilíbrio, obtém-se uma curva chamada isortema de sorção de água. 
O movimento do vapor de água de um alimento para o ambiente independe da temperatura e umidade do ambiente. 
O teor de água dos alimentos é um fator importante no controle da taxa de deterioração
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2) Com relação à qualidade da água na indústria de alimentos, julgue as assertivas abaixo: 
Os padrões de qualidade da água na indústria de alimentos normalmente são mais severos do que para uso doméstico. 
A água que alimenta as caldeiras não deve apresentar dureza para prevenir incrustações. 
 Dureza da água é definida pela concentração de íons de ferro e de cobre. 
A maioria das águas naturais já possui cloro livre dissolvido. 
O cálcio e o magnésio podem conferir dureza à água.
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