umidade e atividade de água

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Aula 2
Umidade e atividade de água em alimentos
Umidade é a quantidade de água presente em uma amostra sobre base seca ou úmida.
Pode afetar: Processamento; características sensoriais, embalagem e estocagem.
Formas de água nos alimentos: 
Comportamento químico: pontes de hidrogênio; forças de Wan der waals; ligações covalentes de um átomo de H E a átomos pequenos.
Três tipos de água:
· Água livre: fracamente ligada ao substrato que seria os constituintes do alimento presentes em espaços intergranulares, entre os poros do material. É um tipo de água que congela desidrata facilmente. Permite a ocorrência de reações químicas.
· Água absorvida: ligado à superfície por meio de forças de Van der vals e pontes de hidrogênio. Amido, celulose, proteína.
 Exemplo: o grânulo do amido → Estrutura polar tem uma facilidade de ser hidratada pela água de modo que o grânulo se incha até apresentar uma deformidade conhecida como grânulo rebentado. Depois dessa fase, a gente observa que há a formação de uma rede tridimensional em que a água estará aprisionada nesse conteúdo de amido formando a gelatinização.
· Água de hidratação: fortemente ligado ao substrato do alimento dificilmente eliminada não serve como solvente, não possibilitando a ocorrência de reações. Não possibilita o crescimento de microrganismos pela presença de água ligada ao substrato, uma vez que essa água não é congelada a -40 graus Celsius, é uma água de constituição.
Forma Pontes de hidrogênio e é uma água em que vai acontecer a ligação através de interações polares.
Podemos definir água livre como sendo a legenda do estado da energia da água em um sistema. Ela indica a intensidade com a qual a água se associa a outros constituintes do alimento. Uma qualidade interna que não depende da quantidade de amostra.
Determinação da umidade: 
Coleta e manipulação de amostras:
Minimizar perdas, ganhos de unidade, vedar bem a embalagem.
As amostras de pó devem ser homogêneas, obtidas com a utilização de peneiras para separar o tamanho.
Erros → eliminação total da água do alimento, alterações físico-químicas, produção de fungos, perda de substâncias voláteis…
· Métodos:
Direto: baseado na determinação da umidade, quantitativamente, por diferença de massa.
Secagem em estufa, secagem infravermelho, dissecação, destilação…
Químico: baseados em reações específicas da água presente na amostra com algum reagente químico.
Indireto: emprego de propriedades da amostra para medição, exemplo, densidade, polarimetria, refratometria.
Físico: leva em conta a resposta das moléculas de água por ressonância, espectroscopia.
O que devemos levar em conta para escolher o melhor método?
Composição do produto, rapidez, praticidade e exatidão, equipamentos, forma de água, quantidade de água.
Métodos diretos
→ Métodos por secagem: secagem em estufas (1), secagem por radiação infravermelha(2) e secagem forno micro-ondas(3).
1. Método mais usado, método gravimétrico. Seu princípio é baseado na remoção de água por aquecimento. Age por meio da absorção do ar pelo alimento até ser conduzido para o interior. Apresenta três técnicas: convencional (variar a temperatura até 105, graus Celsius. A amostra fica dentro da estufa em contato com o ar quente que terá a convecção, passagem dele para o interior da amostra secando ela), acoplamento de ventilação forçada ou bomba a vácuo.
Pode haver alguns problemas como: remoção completa de água ou seja água presa por força de hidratação, movimento entendido por baixa difusividade, formação de crosta na superfície. Em contrapartida, pode haver a superestimação do valor da umidade: perda de substâncias voláteis ou reação de decomposição (formação de crosta). Obs: não é um erro tão grave como o anterior, pois quando superestima um valor de água presente na amostra, você terá um cuidado maior. Quando você subestima, você negligencia. 
Parâmetros de controle: temperatura, umidade relativa, espessura da amostra, número de amostra, formação de crosta, tipos de cadinho, pesagem de amostra, vácuo e movimentação do ar.
A estufa a vácuo é utilizada para substâncias bem voláteis. Preserva a amostra.
Estufa por circulação forçada: mais eficiente
Estufa convencional:
Secagem por estufa: amostras líquidas ou açucaradas.
Determinação da umidade:
Secagem e pesagem da cápsula e da amostra. Depois, retira a amostra e coloca para resfriar em um dessecador. Pesa-se a cápsula contendo a amostra e calcula-se a % de umidade e a de sólidos totais.
U= Pau-Pas÷Pau*100
St= amostra inicial - U
Vantagens do método de secagem por estufas: Não usa reagentes químicos, baixo custo, quantifica os sólidos totais, é oficial…
Desvantagens: formação de crosta, tempo longo, escurecimento não enzimático.
2. Penetração de calor por radiação para o interior da amostra.
É necessário ter uma distância de 10 cm de distância para evitar a decomposição.
Secagem: pesar a amostra, colocar a amostra no equipamento, efetuar a pesagem, programar o tempo x temperatura e anotar os dados.
Vantagens: economia de energia, simplicidade e rapidez.
Desvantagens: não tem precisão, secagem de 1 amostra por vez.
3. Baseado no emprego de radiação eletromagnética. A água tem dipolos elétricos e recebe a radiação eletromagnética e o atrito causado pela agitação das moléculas gera calor e promove a evaporação de água.
Vantagens: relativamente rápido, o equipamento permite fazer análise de diferentes amostras porque pode ser calibrado para isso.
Desvantagens: não é oficial pela AOAC, há riscos de superaquecimento da amostra.
Secagem por destilação: é um método usado em amostras sensíveis.
Emprego de óleos minerais ou comestíveis de modo que a água evapore da amostra. Tem uma mistura de solvente imiscível.
Vantagens: método direto e protege a amostra contra oxidação.
Desvantagem: método lento, baixa precisão e formação de emulsão na interface água-solvente, o que dificulta a leitura.
 Pesar quantidade de amostra que tenha água entre 2 a 45 ml;
Colocar em frasco com solvente;
Cobrir a amostra com solvente;
Ligar o frasco no condensador e aquecer;
O volume de água é medido diretamente no coletor.
(Em cima o solvente, em baixo a água).
Método químico
Karl fisher: apropriado para amostras com baixo teor de água. Bala, café, frutas desidratadas.
Baseada na reação quantitativa da água em uma solução anidra de dióxido de enxofre e iodo, na presença de uma base orgânica em metanol.
Reagente dessecante: 
Ator de reagente de Karl fischer (F)=(M x 0,1566) / V
sendo F=M/V e umidade= 100*F*V / M
M= gramas
V= mL
Vantagens: rápido, preciso, não usa calor, é possível determinar pequenas quantidades de água.
Desvantagens: emprego de reagentes dessecantes fortes, pode absorver umidade atmosférica….
Determinação de atividade de água (Aw ou Aa)
É um indicador da quantidade de água que se encontra disponível para facilitar o movimento molecular, para que as transformações ocorram.
Aw funciona como um indicador de estabilidade.
Quanto menor o aw menor o crescimento microbiano.
Estratégias para redução de aw de um alimento: adição de sais, açúcar e outras substâncias, que captam a água livre evitando que a mesma seja utilizada para reações deletérias ao alimento.
Técnicas de processamento também são usadas.
Aa= pressão de vapor do alimento / pressão de vapor saturado
UR= pressão de vapor do ar / pressão de vapor saturado * 100
Isotermas: 
Caso o teor de umidade de um alimento entra em equilíbrio com teor de umidade do ar: 
→ Pressão de vapor do alimento = a pressão de vapor do ar
UR= pvar / pv saturação * 100
UR= Aa* 100
Ponto de orvalho: o equipamento determina o ponto de orvalho do ar dentro do sistema que contém a amostra de alimentos. É um método direto.
Vantagem é que a possibilidade do ar sem resfriado sem alterar o conteúdo de água.
pH e acidez em alimentos
pH mais ácido: aumento da cidade de degradação de corantes tartrazina e amarelo crepúsculo e refrigerante.
Possui influência na qualidade nutricional do produto.
É um critério de pureza e qualidade em produtos fermentados.
Indicador de deterioração.Metodologia para determinação do pH:
Ligar pHmetro;
Verificar os níveis dos eletrólitos;
Ajustar temperatura 
Calibrar o aparelho com as soluções tampão
Usar água destilada para lavar o eletrodo a cada alteração de solução
Determinar o pH da amostra
Determinação do pH em alimentos
Acidez: [ácido orgânico]
4 tipos de acidez!
Acidez total titulável:
É definida como a quantidade de ácido de uma mostra que reage com uma base de concentração conhecida.
Titula-se uma amostra com base de concentração conhecida utilizando fenolftaleína como indicador de viragem.
Não indicada para soluções que apresentam cor.
Cálculos: 
Número de mols de ácido= número de mols da base
ma/Ma=Mb*Vb
ma= massa de ácido
Ma= molaridade do ácido
Etc
Acidez volátil:
Determinada pela separação de ácidos voláteis dos pontos ácido acético, traços de ácido fórmico.
Usa titulação do deste lado ou de resíduos com uma base padrão até o ponto final, com fenolftaleína.
A separação dos ácidos pode ser feita por destilação direta e destilação a vapor. 
Evaporação em banho maria: acidez volátil= acidez total-acidez fixa
Destilação direta: a amostra é aquecida diretamente e o destilado é recolhido e fica do lado com uma base padronizada e fenolftaleína como indicador.
Destilação a vapor: ocorre perdas por evaporação. Método mais empregado para produtos fermentados.
Cromatografia: caso a gente precise avaliar a qualidade do alimento. Identificação de determinados produtos.