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Umidade e sólidos totais Universidade Federal da Grande Dourados Bromatologia Profª. Caroline Aranha Composição Centesimal A composição centesimal exprime de forma básica, o valor nutritivo ou valor calórico, bem como a proporção em que aparecem, em 100g do produto, os principais componentes que constituem o alimento. Água Cinzas (minerais) Fibras Lipídios Proteínas Açúcares Composição Centesimal Somatória das 6 frações vão dar 100% Através da composição centesimal tenho uma idéia do valor nutritivo. Através do valor nutritivo obtenho o valor calórico - Proteínas - Lipídios - Carboidratos Composição Centesimal dos Alimentos: Mapa Conceitual UMIDADE E SÓLIDOS TOTAIS http://g1.globo.com/platb/observatoriog1/2007/07/ UMIDADE É uma das medidas mais importantes e utilizadas na análise de alimentos. ESTABILIDADE, QUALIDADE E COMPOSIÇÃO A água pode estar no alimento em três formas diferentes: ÁGUA LIVRE: Está presente nos espaços intergranulares e entre os poros do material. Essa água mantém suas propriedades físicas e serve como agente dispersantes para substâncias coloidais e como solvente para compostos cristalinos. ÁGUA ABSORVIDA: Está presente na superfície das macromoléculas como amido, pectina, celulose e proteína por forças de Van der Waals e pontes de hidrogênio. ÁGUA LIGADA: Está ligada quimicamente com outras substâncias do alimento e não é eliminada na maioria dos métodos de determinação de umidade. Atividade de água (Aw) A Aw indica a quantidade de água disponível para facilitar o movimento molecular para as transformações ocorrerem ou para o crescimento das células microbianas. Aw = pressão de vapor de água no alimento pressão de vapor de água pura A água que será efetivamente medida Método analítico empregado Vai depender Somente a água livre é medida com certeza em todos os métodos. Resultado da medida de umidade: deve ser acompanhado do método utilizado e das condições empregadas, como tempo e temperatura. A umidade pode afetar ESTOCAGEM, EMBALAGEM E PROCESSAMENTO http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=CNVDHzLG0e2p4M&tbnid=UG0696uFlkNWXM:&ved=0CAUQjRw&url=http://mpcidadania.ning.com/profiles/blogs/centro-comunitario-do-basilio&ei=EAqeUf69OI6k8ATR0IGYDg&bvm=bv.46865395,d.eWU&psig=AFQjCNHvRK8-VLVbx5n_SPdaM1krqb3dYA&ust=1369398154939692 http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=vya2zgvUDJYPqM&tbnid=_-mQ0fOiJj67pM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.protegeoqueebom.pt/2010/06/11/a-inovacao-na-tetra-pak-parte-ii/&ei=QwqeUbmUKIHs9ATgqYGQCA&bvm=bv.46865395,d.eWU&psig=AFQjCNGEAFZ9FJeKMdQlT7UCA3WrUNkIOw&ust=1369398193481879 http://biblioufcspa.blogspot.com/2011_07_01_archive.html Exemplos: Frutas: laranja 90% melancia 95% banana 75% morango 90% abacate 70% Usualmente o conteúdo de água no alimento é expresso pelo valor obtido na determinação da água total contida no alimento. Vegetais: cenoura 85% alface 95% brócolis 85% repolho 90% batata 80% Carne: 50-75% Peixe : 70-80% Leite: 85-90% http://www.google.com/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=PJOF0u2D_perVM&tbnid=y8A63uDJBqIWdM:&ved=0CAUQjRw&url=http://vhpharmacyrx.com/posts/the-case-for-vegetables/&ei=h2geUeqsGoO69gSNvoHYBg&bvm=bv.42553238,d.eWU&psig=AFQjCNGAHdUv3b1ZW2nQQEU6QNY6Mcb24w&ust=1361033624675069 ALIMENTO UMIDADE Molhos para Salada 40% Vegetais 66% em média Creme de leite 60%-70% Cereais abaixo de 10% Macarrão 9% Pães e produtos de padaria 35%-45% Açúcar 1% ou menos Ovos 74% Alguns Valores Médios de Umidade em Alguns Alimentos SÓLIDOS TOTAIS São obtidos pela diferença entre o peso total da amostra e o conteúdo de umidade. http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=vuYXccGoh6zukM&tbnid=1IZnec--GjFncM:&ved=0CAUQjRw&url=http://cirurgiasplasticas.info/dr-evandro-parente/florianopolis/cuide-se/quer-ficar-sempre-de-bom-humor-coma-muitos-vegetais/&ei=Og6eUYDrCY3i9gS9soH4Aw&bvm=bv.46865395,d.eWU&psig=AFQjCNHpkA9j1FptOTjJWxlvKv5f16mn8Q&ust=1369399218745880 MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO DE UMIDADE Não existe nenhum método que seja ao mesmo tempo exato, preciso e prático DIFICULDADES ENCONTRADAS NA DETERMINAÇÃO DE UMIDADE Separação incompleta da água do produto. Decomposição do produto com formação de água além da original. Perda das substâncias voláteis do alimento que serão computadas com peso em água. NA PRÁTICA Preferência por um método que determine um maior valor da umidade. Ao invés de Um método em que a água é negligenciada ou removida incompletamente. MÉTODOS DE ANÁLISE DE UMIDADE Os métodos para determinação de umidade podem ser classificados em: MÉTODOS POR SECAGEM Em estufas Por radiação infravermelha Em fornos de microondas Em dessecadores MÉTODOS POR DESTILAÇÃO Método de Bidwell-Sterling http://thor.sead.ufrgs.br/objetos/bromatologia/ http://thor.sead.ufrgs.br/objetos/bromatologia/ MÉTODOS DE ANÁLISE DE UMIDADE MÉTODOS QUÍMICOS Método de Karl Fischer MÉTODOS FÍSICOS Densidade Índice de refração Condutividade elétrica Constante elétrica Cromatografia gasosa Absorção de radiação infravermelha Ressonância nuclear magnética http://thor.sead.ufrgs.br/objetos/bromatologia/ http://thor.sead.ufrgs.br/objetos/bromatologia/ DESTRUTIVOS INDIRETOS Estufa a ar MÉTODOS DE ANÁLISE DE UMIDADE MAIS UTILIZADOS EM ALIMENTOS SECAGEM EM ESTUFAS Método mais utilizado em alimentos Remoção água por aquecimento, sendo o ar quente absorvido por uma camada muito fina do alimento e então conduzido para o interior por condução Condutividade térmica dos alimentos é baixa Método lento SECAGEM EM ESTUFAS Evaporação por um determinado tempo: remoção incompleta da água. Evaporação até peso constante: superestimação da umidade por perda de substâncias voláteis ou por reações de decomposição. LIMITAÇÕES SECAGEM EM ESTUFAS Temperatura de secagem; Umidade relativa e movimentação do ar dentro da estufa; Vácuo na estufa; Tamanho das partículas e espessura da amostra; Construção da estufa; A exatidão do método é influenciada por vários fatores SECAGEM EM ESTUFAS Número e posição das amostras da estufa; Formação de crosta seca na superfície da amostra; Material e tipo de cadinhos; Pesagem da amostra quente. A exatidão do método é influenciada por vários fatores SECAGEM EM ESTUFAS Estufa sem vácuo: um pouco acima de 100 oC Estufa a vácuo: ~ 70 oC (preserva a amostra e evita a formação de crosta na superfície) TEMPERATURA DA ESTUFA Menor espessura possível PARTÍCULA DOS ALIMENTOS ESTUFA Simples, simples com circulação de ar e a vácuo SECAGEM EM ESTUFAS PESAGEM VELOCIDADE DE EVAPORAÇÃO Maior em cadinhos de alumínio do que de vidro e porcelana, maior em cadinhos rasos do que fundos e maior com estufas com ventilação. Deve ser feita somente após de ser esfriada completamente no dessecador. SECAGEM EM ESTUFAS ESTUFA COM CIRCULAÇÃO DE AR SECAGEM EM ESTUFAS ESTUFA A VÁCUO SECAGEM EM ESTUFAS ESTUFA SIMPLES CADINHOS Porcelana Alumínio Vidro SECAGEM EM ESTUFAS PROCEDIMENTO 1. Pesar uma quantidade definida de amostra num cadinho previamente seco e tarado 2. O transporte do cadinho deve ser sempre feito com pinça ou papel para não passar umidade da mão. 3. Colocar o cadinho na estufa à temperatura conveniente (para eliminar a água) 4. Retirar o cadinho da estufa com uma pinça e colocar num dessecador para esfriar. 5. Pesar, depois de frio, o conjunto cadinho mais amostra seca. 6. Descontar o peso do cadinho vazio para obter o peso da amostra seca. SECAGEM EM ESTUFAS O peso da água evaporada vai ser igual à diferença entre o peso da amostra úmida e o peso da amostra seca. Os sólidos totais serão a diferença entre o peso total da amostra e o peso da água. Resíduo seco: determinação delipídios e fibra bruta. SECAGEM EM ESTUFAS PREPARO DA AMOSTRA AMOSTRAS LÍQUÍDAS: evaporadas em banho-maria até consistência pastosa para então serem colocadas na estufa. AMOSTRAS AÇUCARADAS: formam uma crosta dura na superfície, que impede a saída da água do interior (Adição de areia em pó tratada à amostra, para aumentar a superfície de evaporação). Peso das amostras: varia entre 2 g e 5 g (Formar uma camada fina no cadinho). SECAGEM EM ESTUFAS LIMITAÇÕES DO MÉTODO 1. Produtos com alto conteúdo de açúcar e carnes com alto teor de gordura: temperatura que não exceda de 70 oC. Açúcares: a frutose se decompõe a cerca de 70 oC, liberando água. 2. Não serve para amostras com alto teor de substâncias voláteis: como condimentos. 3. Variação de até 3 oC nas diferentes partes da estufa. SECAGEM EM ESTUFAS LIMITAÇÕES DO MÉTODO 4. Alguns produtos são muito higroscópicos 5. Açúcares redutores e proteínas: escurecimento por reação de Maillard, com formação de compostos voláteis como CO2 e compostos carbonílicos e produtos intermediários. 6. Estufas com exaustão forçada: acelerar a secagem a peso constante (queijos, produtos marinhos e carnes). SECAGEM EM ESTUFAS DETERMINAÇÃO DA UMIDADE EM ESTUFA Umidade em base seca: Umidade em base úmida: UBU = umidade em base úmida (gágua/gamostra) UBS = umidade em base seca (gágua/gsólidos secos); Mam = massa da amostra (g); Mágua = quantidade de água retirada durante a secagem (g) Mf = massa final seca (g) MSS = matéria seca (ou sólido seco) contida na amostra (g). 37 AMOSTRA HOMOGENEIZAR PESAR SECAGEM ESFRIAR PESAR SECAGEM POR RADIAÇÃO INFRAVERMELHA É mais efetivo e envolve a penetração do calor dentro da amostra. Encurta o tempo de secagem Lâmpada de radiação infravermelha com 250 a 500 watts. Temperatura entre 1000 a 1500 K ~ 700ºC SECAGEM POR RADIAÇÃO INFRAVERMELHA Distância entre a lâmpada e amostra: 10 cm (decomposição) Tempo de secagem: 20 minutos para produtos cárneos, 10 minutos para grãos Peso da amostra: 2,5 e 10 g, dependendo do conteúdo de amostra Equipamentos: balança com leitura direta do conteúdo de umidade por diferença de peso. SECAGEM POR RADIAÇÃO INFRAVERMELHA SECAGEM POR RADIAÇÃO INFRAVERMELHA Processo lento por secar uma amostra de cada vez Repetibilidade não muito boa: variação de energia elétrica durante as medidas DESVANTAGENS Método novo e muito rápido, porém não é um método padrão. SECAGEM EM FORNOS DE MICROONDAS Aquece o material mais rapidamente e mais seletivamente. Distribuição uniforme do calor na superfície e no interior do alimento. Facilita a evaporação e evita a formação de crosta na superfície. SECAGEM EM FORNOS DE MICROONDAS Método bastante rápido e simples. Poder da energia radiante e o tempo de secagem podem ser calibrados para os diferentes tipos e quantidades de amostra. VANTAGENS SECAGEM EM FORNOS DE MICROONDAS Alimentos com alta umidade ( Frutas e Vegetais) : aplicação limitada (superaquecimento com caramelização, devido à alta concentração de açúcares solúveis). Amostras de cerca de 20 g. Sementes e plantas secas: amostras de baixa umidade (água ligada), necessidade de moer os grãos. AMOSTRAS SECAGEM EM FORNOS DE MICROONDAS Carnes: alta umidade, porém a falta de parede celular melhora a permeabilidade do vapor. Presença de lipídios diminui a absorção das energias de microondas. Laticínios e alimentos processados: amostras uniformes, porém com alta concentração de sal ou de água ligada. AMOSTRAS São utilizados com vácuo e compostos químicos absorventes de água. Secagem a temperatura ambiente: muito lenta e alguns casos pode levar meses. SECAGEM EM DESSECADORES Existe há mais de 70 anos – não são muito utilizados Grande demora na análise Vantagens de prevenir a decomposição térmica da amostra São utilizados com vácuo e compostos químicos absorventes de água. Mais utilizados pra grãos e condimentos que possuem muita matéria volátil MÉTODO POR DESTILAÇÃO destilação com refluxo e um solvente menos denso que a água tolueno tolueno entra em ebulição forma emulsão com a água, na forma de vapor emulsão condensa MÉTODO POR DESTILAÇÃO Método de Bidwell-Sterling muito usado para determinação do teor de umidade em alimentos com baixo conteúdo em água e ricos em açúcares ou proteínas frutos e legumes secos, doces, café, chocolate, óleos e gorduras baseado na reação de redução do iodo por SO2 HI é incolor I2 é castanho avermelhado medição da cor quando água reage MÉTODO QUÍMICO Método de Karl Fischer amostra colocada num frasco com o solvente titulação com o reagente de Karl Fischer solução que contém I2 enquanto existir H2O na amostra, esta reage com I2 e a solução permanece incolor produção de HI após consumo da água, observa-se desenvolvimento de cor volume do reagente é medido correlação com teor de umidade através de curva de calibração MÉTODO QUÍMICO Método de Karl Fischer MÉTODO QUÍMICO Método de Karl Fischer Água apresenta características físicas diferentes das do alimento Absorção de radiação infravermelha CG Ressonância nuclear magnética densidade condutividade constante dielétrica índice de refração MÉTODOS FÍSICOS Métodos aplicáveis em alimentos nos quais a composição da matriz permanece praticamente constante - apenas varia a razão água/alimento Útil quando se necessita medidas em contínuo Limitado a alimentos com teor de umidade ≤ 30 –35% MÉTODOS FÍSICOS