Atividade de água e umidade

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UMIDADE E 
SÓLIDOS TOTAIS
FUNÇÃO DA ÁGUA NO ALIMENTO
Solvente para reagentes e produtos
Reagente em reações de hidrólise
Produto de reações (mobilidade das moléculas 
permitindo as reações)
Modificador da atividade catalítica ou inibidora de 
outras substâncias
A fração da água em um alimento é representada pela 
umidade
Perecíveis
Semiperecíveis
Não-perecíveis
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. É quantificada como Atividade de
Água (Aa).
ÁGUA ABSORVIDA/INTERMEDIÁRIA:
Está presente na superfície das macromoléculas como 
amido, pectina, celulose e proteína por forças de 
Van der Waals e pontes de hidrogênio.
ÁGUA LIGADA/HIDRATAÇÃO:
Está intrinsicamente ligada quimicamente com outras 
substâncias do alimento e não é eliminada na maioria 
dos métodos de determinação de umidade. Não 
congela até -21º.C.
Migra junto com as macromoléculas em experimentos 
que envolvem centrifugação, sedimentação, viscosidade 
ou difusão
ATIVIDADE DE ÁGUA
Representa melhor a água disponível para as reações
importantes na conservação dos alimentos:
Oxidação lipídica
Reações enzimáticas
Escurecimento não enzimático
Crescimento microbiano
Transformações físicas
Reações químicas em alimentos x Aa
Adapt. de Labuza, 
1975
Atividade de água
• Aw até 0,2 – desidratação – atividade de água baixa, água totalmente 
ligada ao substrato
• Aw entre 0,2-0,4 – há uma camada de água envolvendo o alimento 
formando uma camada hidratada, não permitindo que a água 
congele
• Aw>0,4 – água que se condensa nos capilares de forma progressiva -
mobilidade
VELOCIDADE RELATIVA DE REAÇÕES E 
CRESCIMENTO DE MICRORGANISMOS X Aa
Adaptado de Quast e Teixeira, 1975
0 1,0
CONCEITO DE ATIVIDADE DE ÁGUA
Relação entre a % de umidade relativa de equilíbrio e a 
p/po
% UR/100 = p/p0
Enquanto a Umidade relativa é uma propriedade da 
atmosfera em equilíbrio com a amostra, a Aa é uma 
propriedade intrínseca do alimento
Numericamente a Aw varia de 0 a 1
Aw da água pura = 1
Atividade de água x tipos de microrganismos
UMIDADE
É uma das medidas mais importantes e 
utilizadas na análise de alimentos.
ESTABILIDADE, QUALIDADE E COMPOSIÇÃO
A umidade pode afetar
ESTOCAGEM, EMBALAGEM E 
PROCESSAMENTO
ALIMENTO UMIDADE
Produtos lácteos fluidos 87%-91%
Leite em pó 4%
Queijos 40%-75%
Manteiga 15%
Creme de leite 60%-70%
Sorvetes 65%
Margarina e maionese 15%
Molhos de salada 40%
ALIMENTO UMIDADE
Frutas 65%-95%
Vegetais 66% em média
Carnes e peixes 50%-70%
Cereais abaixo de 10%
Macarrão 9%
Pães e produtos de padaria 35%-45%
Açúcar 1% ou menos
Ovos 74%
SÓLIDOS TOTAIS
São obtidos pela diferença entre o peso total 
da amostra e o conteúdo de umidade.
MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO DE UMIDADE
Não existe nenhum método 
que seja ao mesmo tempo 
exato, preciso e prático
DIFICULADADES 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 o maior valor da umidade.
Ao invés de
Um método em que a água é negligenciada 
ou removida incompletamente.
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.
METODOLOGIA
MÉTODOS POR SECAGEM
✓Secagem em estufas
✓Secagem por radiação infravermelha
✓Secagem em fornos de microondas
✓Secagem em dessacadores
MÉTODOS POR DESTILAÇÃO
MÉTODOS QUÍMICOS
MÉTODOS FÍSICOS
MÉTODOS POR SECAGEM
A) 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.
✓Método lento.
✓6 a 18 horas entre 100oC e 102 oC, ou até 
peso constante.
✓Condutividade térmica dos alimentos é baixa.
LIMITAÇÕES
✓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.
A exatidão do método é influenciada por vários fatores
✓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;
✓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
TEMPERATURA DA ESTUFA
Estufa normal: um pouco acima de 100 oC
Estufa a vácuo: ~ 70 oC (preserva a amostra e 
evita a formação de crosta na superfície)
PARTÍCULA DOS ALIMENTOS
Menor espessura possível
ESTUFAS
Simples, simples com ventilador e a vácuo
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.
VELOCIDADE DE EVAPORAÇÃO
PESAGEM
Cápsulas 
✓Porcelana
✓Alumínio
✓Vidro
PROCEDIMENTO
1. Pesar uma quantidade definida de amostra numa 
cápsula previamente seca e tarada.
2. O transporte da mesma deve ser sempre feito com 
pinça ou papel para não passar umidade da mão.
3. Colocar a cápsula na estufa à temperatura 
conveniente e deixar até que toda a água seja evaporada 
(até peso constante).
5. Pesar, depois de frio, o conjunto cápsula mais amostra seca.
6. Descontar o peso da cápsula vazia para obter o peso 
da amostra seca.
4. Retirar a cápsula da estufa com uma pinça e colocar 
num dessecador para esfriar.
✓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.
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 à amostra, para 
aumentar a superfície de evaporação).
PESO DA AMOSTRA: varia entre 2 g e 5 g 
(Formar uma camada fina no cadinho).
CONDIÇÕES DE SECAGEM
TEMPERATURA: varia entre 70 oC E 155 oC.
TEMPO: depende da quantidade de água no 
produto (6 a 7 horas, até peso constante).
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 levulose 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.
6. Açúcares redutores e proteínas: escurecimento por 
reação de Mailard, com formação de compostos voláteis 
como CO2 e compostos carbonílicos e produtos 
intermediários.
7. Estufas com exaustão forçada: acelerar a secagem a 
peso constante (queijos, produtos marinhos e carnes).
4. Alguns produtos são muito higroscoópicos.
5. Açúcares: reações de caramelização com liberação de 
água (stufa a vácuo a 60 oC).
B) SECAGEM POR RADIAÇÃO INFRAVERMELHA
✓É mais efetivo e envolve a penetração do 
calor dentro da amostra.
✓Encurta o tempo de secagem em até 1/3 do total.
✓Lâmpada de radiação infravermelha com 
250 a 500 watts.
✓Temperatura entre 700 oC.
✓Distância entre a lâmpada e amostra:
10 cm (decomposição)
✓Espessura: 10 mme 15 mm. 
✓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.
DESVANTAGEM:
Processo lento por secar uma amostra de cada vez.
Repetibilidade não muito boa:
variação de energia elétrica durante 
as medidas.
C) SECAGEM EM FORNOS DE MICROONDAS
✓Método novo e muito rápido, porém não é 
um método padrão.
✓Energia do microondas:
Radiação eletromagnética entre 3 Mhz e 30.000 Ghz.
✓Mecanismos de um material dielétrico:
Rotação dipolar e polarização iônica.
✓Quando uma amostra úmida é exposta à radiação 
de microondas, moléculas com cargas elétricas 
dipolares, tais como a água, giram na tentativa de 
alinhar seus dipolos com rápida mudança do 
campo elétrico.
✓Fricção resultante: calor, que é transferido para 
moléculas vizinhas.
✓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.
✓A amostra deve ser misturada com cloreto de 
sódio (evita que a amostra seja espirrada para fora 
do cadinho) e óxido de ferro (absorve fortemente a 
radiação de microondas, acelerando a secagem).
✓Método bastante rápido e simples.
Grande vantagem: poder da energia 
radiante e o tempo de secagem podem ser 
calibrados para os diferentes tipos e 
quantidades de amostra.
TIPOS DE AMOSTRAS
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.
LACTICÍNIOS E ALIMENTOS PROCESSADOS:
amostras uniformes, porém com alta 
concentração de sal ou de água ligada.
CARNES: alta umidade, porém a falta de parede 
celular melhora a permeabilidade do vapor. 
Presença de gordura diminui a absorção das 
energias de microondas.
D) SECAGEM EM DESSACADORES
✓São utilizados com vácuo e compostos 
químicos absorventes de água.
✓Secagem a temperatura ambiente: muito 
lenta e alguns casos pode levar meses.
✓Utilização de vácuo e temperatura (50 oC).
MÉTODOS POR DESTILAÇÃO
✓ Existe há mais de 70 anos, mas não é muito 
utilizado por sua grande demora.
✓Vantagens: protege a amostra contra a 
oxidação pelo ar e diminui as chances de 
decomposição causada pelas altas 
temperaturas.
✓Utilizado para grão e condimentos.
PROCEDIMENTO
1. Pesar uma quantidade de amostra que dê entre 2 e 
5 mL de água.
2. Colocar num frasco, com o solvente de ponto de 
ebulição maior que o da água cobrindo a amostra.
3. Ligar o frasco no condensador e aquecer.
6. Destilar por mais 5 minutos e deixar esfriar para tomar a 
leitura do volume de água no frasco coletor, que é graduado 
em mL, com uma precisão de até 0,01 mL.
4. A destilação chega ao fim quando aparecer, no frasco 
graduado de coleta, os dois níveis, o de água e o de solvente. 
5. Deslocar a água que fica retida nas paredes de vidro 
com um fio de cobre em espiral.
DIFICULDADES DO MÉTODO
1. Precisão relativamente baixa do frasco coletor.
2. Dificuldades na leitura do menisco.
3. Aderência de gotas de água no vidro.
4. Solubilidade da água no solvente de destilação.
5. Evaporação incompleta da água.
6. Destilação de produtos solúveis em água (com ponto 
de ebulição menor que o da água).
OBSERVAÇÕES SOBRE O MÉTODO
1. Solventes recomendados: tolueno (PE = 111 oC), 
tetracloroetileno (PE = 121 oC), xileno (PE = 137 oC a 140 oC).
2. O equipamento deve estar extremamente seco.
3. O frasco coletor deve ser calibrado com destilações sucessivas 
de quantidades conhecidas de água.
4. A escolha entre os vários tipos de frascos coletores vai 
depender do volume de água esperado na destilação, do grau 
de calibração requerida, da facilidade de escoamento.
MÉTODOS QUÍMICOS
✓ Emprega o reagente Karl Fischer (1936).
✓Iodo, dióxido de enxofre, piridina e um solvente que 
pode ser metanol (I2 : 3 SO2 : 10 C5H5N).
✓Procedimento do método se baseia numa 
titulação visual ou eletrométrica.
✓I2 é reduzido para I na presença de água. Quando 
toda a água da amostra for consumida, a reação 
cessa.
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.
Método menos preciso.
TITULAÇÃO ELETROMÉTRICA: são utilizados 
equipamentos que empregam eletrodos de 
platina (bateria, resistor variável, galvanômetro e 
eletrodos de platina)
Titulação: presença de água - o ânodo é 
despolarizado e o cátodo polarizado. No PF, o 
pequeno excesso de iodo despolariza o cátodo, 
resultando no aparecimento de corrente.
✓O método de Karl Fischer é aplicado em amostras que 
não dão bons resultados pelo método de secagem a vácuo.
✓Frutas e vegetais desidratados, balas, chocolates, café 
torrado, óleos e gorduras. Produtos ricos em açúcares 
(mel e cereais).
✓Pode ser aplicado em produtos com níveis 
intermediários de umidade: produtos de padaria, 
misturas para bolo ricas em gordura, e produtos com 
altos níveis de óleos voláteis.
MÉTODOS FÍSICOS
ABSORÇÃO DE RADIAÇÃO INFRAVERMELHA:
a medida da absorção da radiação em 
comprimentos de onda na região do infravermelho 
(3,0 m e 6,1 m)obtém a quantidade de água na 
amostra (sensibilidade ppm).
CROMATOGRAFIA GASOSA: é muito rápida (5 
minutos) e pode ser aplicada em alimentos com 
larga faixa de umidade (8% a 65%), como cereais, 
produtos de cereais, frutas e produtos derivados 
de frutas.
RESSONÂNCIA NUCLEAR MAGNÉTICA: requer 
equipamento caro e sofisticado, mas oferece 
medidas muito rápidas.
ÍNDICE DE REFRAÇÃO: bastante simples e rápido, 
feito no refratômetro, e está baseado no ângulo de 
refração da amostra.
DENSIDADE: método simples, rápido e barato, mas 
pouco preciso. Amostras com alto teor de açúcar.
CONSTANTE DIELÉTRICA: amido, proteínas e 
componentes similares têm uma constante dielétrica 
de cerca de 10, enquanto a constante dielétrica da 
água é de 80. O método é rápido e muito utilizado 
em farinhas, porém pouco preciso.
CONDUTIVIDADE ELÉTRICA: quantidade de 
corrente elétrica que passa por alimento será 
proporcional à quantidade de água no alimento. 
Método rápido, mas pouco preciso.
Cálculo do teor de umidade
%Umidade =[(peso cápsula+am.integral) – (peso cápsula+am.seca)] x 100
Peso da amostra integral
Cálculo do teor de umidade teórico utilizando 
tabelas de informação nutricional presente nas 
embalagens- Exemplo Aveia
Para o cálculo teórico:
1. Considerar o valor da porção descrito na tabela 
2. Somar os valores de carboidratos totais, proteínas, gorduras totais, 
fibras e minerais. Esse último tem que ser convertido para grama 
pois encontra-se em micrograma
3. Subtrair os valores da soma do item 2 do valor anotado no item 1
4. O resultado obtido indica o teor de água na porção
5. Para termos a porcentagem devemos proceder com uma regra de 
três simples
Vamos ver o exemplo dado. Item 1
Proceder o cálculo do item 2
Somatória total
17 + 4,5 + 2,4 + 
3,2+ 0,0544 = 
27,1544 = 
27,15g
Item 3
Total da porção = 30g (item 1)
Somatória do item 2 = 27,15g
Cálculo do teor de água na porção = (30 – 27,15) = 2,85g
Ou seja,
na porção de 30g há 2,85g de água
Cálculo da porcentagem de água no produto
• Chegamos ao valor de 2,85g de água contidos em 30g do 
produto ou porção
• Fazer uma regra de três
30g da porção ----------- 2,85g de água
100g da porção ---------- x
X = 100 x 2,85 = 9,5% de água no produto
30