métodos de determinação da umidade

MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO DA

UMIDADE EM ALIMENTOS

UMIDADE

É uma das medidas mais importantes e utilizadas na análise de alimentos.

SÓLIDOS TOTAIS

MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO DE UMIDADE

Não existe nenhum método que seja, simultaneamente,

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 como massa de água.

NA PRÁTICA

Preferência por um método que

determine um maior valor da umidade.

Em vez de

Um método em que a água é negligenciada ou removida de maneira incompleta.

A água que será efetivamente medida vai depender do método analítico empregado

Somente a água livre é medida com certeza em todos os métodos.

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 (por exemplo:tempo e

PRINCIPAIS MÉTODOS UTILIZADOS

MÉTODOS POR SECAGEM

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 deste, através de condução.

Condutividade térmica dos alimentos é baixa.

Método lento.

6 a 18 horas entre 100o_{C e 110}o_{C, ou até peso}

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

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

TEMPERATURA DA ESTUFA

Estufa convencional: um pouco acima de 100o_{C (105ºC)}

Estufa a vácuo: ~ 70 o_{C (preserva a amostra e evita a}

formação de crosta na superfície)

PARTÍCULA DOS ALIMENTOS

TIPOS DE ESTUFAS

Simples

simples com ventilação vácuo

Maior em cadinhos de alumínio do que de vidro e porcelana, maior em cadinhos rasos

do que fundos e maior em estufas com ventilação.

Deve ser realizada somente após os cadinhos com os resíduos sólidos esfriarem até a temperatura ambiente

no dessecador.

VELOCIDADE DE EVAPORAÇÃO

PROCEDIMENTO

1. Pesar em balança analítica uma quantidade definida de amostra em um cadinho previamente seco a 105º C

por, no mínimo, 1 hora e tarado.

2. O transporte e manuseio do cadinho devem ser sempre feitos com pinça ou papel para não passar

umidade da mão.

3. Colocar o cadinho + amostra na estufa à temperatura conveniente e deixar até que toda a água seja evaporada

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.

4. Retirar o cadinho + amostra seca da estufa com uma pinça e colocar em um 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.

Resíduo seco: utilizado nas determinações de gordura, fibra bruta, proteínas.

PREPARO DA AMOSTRA

AMOSTRAS LÍQUÍDAS: evaporá-las 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 e lavada com ácido clorídrico à amostra para aumentar a superfície de

evaporação).

PESO DA AMOSTRA: varia entre 2 g e 5 g

(Formar uma camada fina e bem distribuída no cadinho).

CONDIÇÕES DE SECAGEM

TEMPERATURA: varia entre 70o_{C a 110}o_C.

TEMPO: depende da quantidade de água no

LIMITAÇÕES DO MÉTODO

1. Produtos com alto conteúdo de açúcar e carnes com alto teor de gordura: temperatura que não exceda 70o_C.

Açúcares: podem sofrer decomposição a temperatura

de aproximadamente 70o_{C, liberando água.}

2. Não serve para amostras com alto teor de substâncias voláteis (por exemplo, condimentos).

3. Variação de até 3o_{C nas diferentes partes (posições)}

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). 4. Açúcares: reações de caramelização com liberação de

SECAGEM POR RADIAÇÃO INFRAVERMELHA

É mais efetivo e envolve a penetração do calor na amostra.

Encurta o tempo de secagem em até 1/3 do total.

Lâmpada de radiação infravermelha com 250 a 500 watts.

Distância entre a lâmpada e amostra: 10 cm (decomposição)

Espessura: 10 mm e 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:

principalmente, se houver variação de energia elétrica na rede durante

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

TIPOS DE AMOSTRAS

ALIMENTOS COM ALTA UMIDADE – FRUTAS E VEGETAIS: aplicação limitada (superaquecimento com caramelização, devido à alta concentração de açúcares solúveis). Amostras com aproximadamente

20 g.

SEMENTES E PLANTAS SECAS: amostras de baixa umidade (água ligada), necessidade de triturar os

LATICÍNIOS 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 da energia de microondas.

SECAGEM EM DESSACADORES

São utilizados com vácuo e compostos químicos absorventes de água.

Secagem à temperatura ambiente: muito lenta e, em alguns casos, pode levar meses!!!

MÉTODO POR DESTILAÇÃO

 Existe há mais de 70 anos, mas não é muito utilizado devido à grande demora na execução.

Vantagens: protege a amostra da oxidação pelo ar e diminui as chances de decomposição

causada pelas altas temperaturas.

PROCEDIMENTO

1. Pesar uma quantidade de amostra que libere entre 2 e 5 mL de água.

2. Colocar em um frasco com o solvente de ponto de ebulição maior que o da água cobrindo a amostra.

6. Destilar por mais 5 minutos e deixar esfriar para tomar a leitura do volume de água no frasco coletor, que é graduado

em mililitros (mL), com uma precisão de até 0,01 mL.

4. A destilação chega ao fim quando aparecerem, 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 = 111o_C),

tetracloroetileno (PE = 121o_{C), xileno (PE = 137}o_{C a 140}o_C).

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):

Mistura de iodo, dióxido de enxofre, piridina e um solvente que pode ser metanol (I₂:3 SO₂:10 C₅H₅N).

Princípio do método baseia-se em uma titulação visual ou eletrométrica.

I₂ é reduzido a I- _{pelo dióxido de enxofre na}

presença de água. Quando toda a água da amostra for consumida, a reação de oxirredução termina.

TITULAÇÃO VISUAL: a solução da amostra permanece amarelo-canário enquanto houver água presente, mudando para amarelo-escuro e, no ponto final, para marrom, característica do

iodo em excesso.

TITULAÇÃO ELETROMÉTRICA: são utilizados equipamentos que empregam: bateria, resistor

variável, galvanômetro e eletrodos de platina

Titulação: presença de água - o ânodo é

despolarizado e o cátodo polarizado. No ponto final da titulação, o pequeno excesso de iodo

despolariza o cátodo, resultando no aparecimento de corrente.

OBSERVAÇÕES DO MÉTODO

1. Piridina, dioxano e dimetilformamida podem ser empregados como solventes da amostra.

2. Titulação direta: fornece a água total (água livre mais água de hidratação/ligada).

3. O método não pode ser empregado para materiais que contenham substâncias que reagem com iodo (por

exemplo: ácido ascórbico).

4. Alguns vegetais desidratados, como condimentos, contêm aldeídos e cetonas ativos, que reagem com o

O método de Karl Fischer é aplicado em amostras que não fornecem 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

OUTROS 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 – partes por milhão).

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 MAGNÉTICA NUCLEAR: requer equipamento caro e sofisticado, mas oferece

medidas muito rápidas.

ÍNDICE DE REFRAÇÃO: bastante simples e rápido,

feito no refratômetro e está baseado no índice de refração da amostra.

DENSIDADE: método simples, rápido e barato, mas

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 pelo alimento será proporcional à quantidade de água neste alimento.