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B. el agua en los alimentos.3
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capitulo 1 del curso quimica alimentos

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  • 1. EL AGUA EN LOS ALIMENTOS Dr. A. Ricardo Rodríguez Zevallos
  • 2. Importancia del Agua• 1.Es el constituyente más abundante en la mayoría de alimentos en estado natural, a excepción de los granos.• 2.Contribuye a la apetencia de los alimentos (textura de frutas, hortalizas, carnes, etc.)• 3.Responsable de deterioro de los alimentos (reacciones químicas, enzimáticas y microbiológicas)• 4.Diversos métodos de conservación de los alimentos se basan en la disminución de la “disponibilidad” de agua.
  • 3. CONTENIDO DE AGUA DE DIVERSOS ALIMENTOS Alimento Contenido de agua (%)CARNESCerdo, cortes magros 53 – 60Vacuna, cortes magros 50 – 70Pollo, carne sin piel 74Pescado 65 - 81FRUTASBayas, cerezas, peras 80 –85Manzanas, duraznos, naranjas 85 – 90Fresas, tomates 90 - 95VERDURASPaltas, plátanos, alverjas (verdes) 74 – 80Betarragas, brócoli, zanahorias, papas 80 – 90Espárragos, frejoles (verdes), coles, lechugas 90 - 95
  • 4. Propiedades químicas del agua y de compuestos “similares”Propiedades H2O H2S NH3 CH4Peso molecular 18,01 34,08 17,03 16,04Punto de 100,00 -60,70 -33,35 -164,00ebulliciónPunto de 0,00 -85,50 -77,70 -182,48congelaciónConstante 78,50 9,26 16,90 1,7dieléctricaDensidad 916,0 1,539 0,771 0,5547(g/l,0°C,760mmHg) H2S: ácido sulfhídrico NH3: amoniaco CH4: metano constante dieléctrica estática : 80,36 ( 20°C)
  • 5. Propiedades físicas y físico-químicas del aguaReferidas a cambios de estado y las transferencias de calor y materia:• Capacidad calórica (20°C): 4,1819 J/Kg.K• Calor latente de fusión ( 0°C) : 6,012KJ (1.436 Kcal)/mol• Calor latente de vaporización (λv): 40.63 KJ (9.705 Kcal)/mol• Calor de sublimación (0°C): 50.91 KJ – (12.16 Kcal)/mol• Tensión superficial: 72.75 dinas/cm (20°C)• Viscosidad: 1.002 centipoises (20°C)
  • 6. Propiedades coligativas: Disminución de la presión de vapor* Elevación del punto de ebullición* Descenso del punto de congelación* Formación de gradiente de presión osmótica a través de membranas semipermeables
  • 7. • Encuentran aplicación en los siguientes procesos:• Cocción• Esterilización• Concentración• Deshidratación• Congelación
  • 8. Estructura del Agua• La molécula de agua, al estado de vapor, es un isómero: + +• H H O -
  • 9. Al estado sólido( hielo), las moléculas de agua están ligadasentre sí por enlaces hidrógeno, lo que motiva la formación deestructura cristalina, en el cual cada molécula monómera estáunida a otras cuatro (Estructura compacta tetrahédrica)•• O H•• H• O H O H O H• H H H
  • 10. • El agua al estado líquido en contraposición, se comporta como un monómero en lo que concierne a la viscosidad y coeficiente de difusión.• Debido a su conformación la molécula de agua tiene un carácter parcialmente iónico con separación de cargas. La molécula se comporta como un “dipolo eléctrico”. En un campo eléctrico, el dipolo gira y parcialmente “neutraliza” el campo aplicado.• (Así, a temperatura ambiente la constante dieléctrica del agua es 80, la cual trata de decir, indicar que las 2 capas eléctricas opuestas en el agua son atraídas con una fuerza 80 veces más débil que en el aire)
  • 11. El agua tiene un alto poder solvente desustancias polarizadas y ionizadas(cristales iónicos).El agua atrae los otros iones, formandohidratos. A través de los enlacespuentes de hidrógeno atrae a lasmacromoléculas hidrofílicas que poseenlos OH, NH2 grupos.Las sustancias no miscibles con el aguapueden formar enlaces hidrofílicos.
  • 12. ACTIVIDAD DEL AGUA (DE UN PRODUCTO)• El agua presente en los tejidos vegetales y animales puede estar más o menos “disponible” y así se distingue “agua libre” y “agua ligada”.• El sistema más fácil para tener una medida de la mayor o menor “disponibilidad” del agua en los diversos alimentos es la actividad del agua (Aw), definida por el descenso de la presión parcial del vapor de agua:• Aw = Pw /P°w (t)• Donde:• Pw: presión parcial de vapor de agua de un alimento• P°w: presión parcial del vapor de agua pura a la misma temperatura• *Aw no tiene dimensión• *0<Aw<1 (Los constituyentes químicos presentes, movilizan parcialmente el agua y disminuyen así su capacidad a vaporizarse y probablemente su reactividad quimica)
  • 13. • En el equilibrio, hay una igualdad entre la actividad del agua de un alimento y la presión parcial relativa de vapor de agua ejercida por el alimento en una atmósfera cerrada que rodee el alimento.• La “humedad relativa” y la actividad del agua son dos magnitudes directamente proporcionales relacionadas por la ecuación.• Aw = humedad relativa• 100• Aw = HR• 100• HRE = 100 Aw• HRE = humedad relativa de equilibrio
  • 14. • Se sabe que, según la ley de Raoult .• *Se aplican sólo a soluciones ideales en el equilibrio• x=P• P°• Donde P° y P son las presiones de vapor ejercidas por el disolvente en la solución y por el disolvente puro respectivamente y x la fracción molar del disolvente (líquido en la solución)• Por lo tanto:• -Aw = Xw*• Aw = N•• Fracción molar XA= N° moles de A• N° total de moles en la solución• Expresando la ecuación en Molalidad• N = n1• n1 + n2• N = fracción molal del solvente (agua)• n1 = N° moles de solvente• n2 = N° moles de soluto
  • 15. • El valor de n2 puede determinarse midiendo el punto de congelación de la muestra y empleando entonces la relación• n2 = G ∆Tf• 1000 Kf• G = g. De solvente de la muestra• Tf = disminución del punto de congelación ( °C)• Kf = constante de disminución del punto de congelación molal del agua• AW = propiedad intrínseca de la muestra• HRE = propiedad de la atmósfera en equilibrio con la muestra.• Equilibrio se alcanza con muestras pequeñas (<1g.)
  • 16. MÉTODOS DE MEDICIÓN DE Aw• 1. Depresión del punto de congelación: medir la disminución del punto de congelación y el contenido de humedad de la muestra y calcular la Aw de acuerdo con las ecuaciones de la fracción molal del agua.• N = n1__• n1 + n2• El error al medir el punto de congelación a baja temperatura y calcular el valor Aw para una temperatura superior es pequeño ( <0.001 Aw/°C)
  • 17. • 2. Medición de presión de vapor con sensores de humedad relativa: Colocar la muestra de contenido de agua conocido en una pequeña cámara cerrada a temperatura constante, dejar equilibrar y medir seguidamente la HRE de la atmósfera de la muestra por cualquiera de la diversas técnicas electrónicas o psicrométricas• ( Aw = HRE/100).
  • 18. • 3. Métodos isopiésticos (a presión constante). Cámara de equilibrio a humedad relativa constante: Colocar la muestra en una pequeña cámara cerrada a temperatura constante, mantener la atmósfera de la muestra a humedad relativa constante mediante una solución salina saturada apropiada, dejar equilibrar y determinar el contenido de agua de la muestra.• La mayor parte de las especies químicas bajan la actividad del agua mucho mas que lo que permite prever la teoría. Esto es debido a las interacciones del agua con los electrolitos en solución.• La actividad del agua depende ligeramente en la temperatura.
  • 19. ISOTERMA DE ADSORCIÓN (SORCIÓN)• Es una relación del contenido de humedad en equilibrio con una actividad de agua a temperatura constante.• Una isoterma de adsorción es la curva que interrelaciona el contenido de agua (expresado en masa de agua por unidad de masa de materia seca) de un alimento con su actividad del agua a temperatura constante.• Indica la cantidad de agua retenida por un alimento en función de la humedad relativa de la atmósfera que le rodea. La presión parcial del vapor de agua que ejerce el agua en el alimento
  • 20. • Utilidad:• 1. En los procesos de concentración y deshidratación, porque la facilidad o dificultad para eliminar el agua está relacionada con la Aw.• 2. Para evaluar la estabilidad de los alimentos