Actividad de agua

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Actividad de agua

  1. 1. ACTIVIDAD DE AGUA. CURSO : COMPOSICIÓN BIOQUÍMICA DE ………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES GRUPO : “B” DOCENTE : ING. CASTRO ZAVALETA VICTOR º…………………………………………………………………………………………………………….ºººººººAUGUSTO. ALUMNO : VEGA VIERA JHONAS ABNER. CICLO: “V” NUEVO CHIMBOTE - PERÚ UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERIA E.A.P AGROINDUSTRIAL
  2. 2. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA 2 ACTIVIDAD DE AGUA I. INTRODUCCIÓN. Los microorganismos necesitan la presencia de agua, en una forma disponible, para crecer y llevar a cabo sus funciones metabólicas. La mejor forma de medir la disponibilidad de agua es mediante la actividad de agua (aw). La aw de un alimento se puede reducir aumentando la concentración de solutos en la fase acuosa de los alimentos mediante la extracción del agua o mediante la adición de solutos. La presencia de agua en los alimentos es el principal factor responsable de las reacciones químicas, enzimáticas y microbiológicas que alteran la calidad de los mismos. El contenido de agua en un alimento (humedad) se define, convencionalmente, como la pérdida de masa que experimenta en condiciones determinadas. Todo alimento, cualquiera que sea el tipo de procesado al que hayan sido sometidos, contiene agua en mayor o menor proporción. De manera simple, puede decirse que el agua que existe en los alimentos es en dos formas generales: “agua libre” y “agua ligada”. El agua libre es la forma predominante, se liberaron gran facilidad. El agua ligada se encuentra en los alimentos como agua de cristalización (en los hidratos) o ligada a las proteínas. Además, parte del agua ligada permanece unida al alimento incluso a la temperatura de carbonización. Por otro lado tenemos la actividad de agua que viene a ser una medición indirecta del agua que hay disponible en un determinado alimento para intervenir en posibles reacciones químicas, bioquímicas o microbiológicas. En el presente informe detallare los pasos que realizamos en laboratorio para la medición de la actividad de agua y la determinación de la isoterma de adsorción, para lo cual utilizamos el equipo de actividad de agua modelo Hygrolab-2. II. OBJETIVOS  Conocer el uso del equipo de actividad de agua modelo Hygrolab-2.  Determinar la actividad de agua de productos agroindustriales.  Determinar la isoterma de adsorción de un producto agroindustrial.
  3. 3. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA 3 III. ASPECTO TEORICO  No se debe confundir la Aw con el contenido de agua. El contenido de agua hace referencia al contenido de agua libre del alimento sin tener en cuenta su comportamiento frente a las presiones de vapor externas. Esta se puede expresar:  Contenido de agua o humedad en base húmeda = % Humedad = Gramos de agua / gramos del alimento *100  Contenido de agua o humedad en base seca = % Humedad =Gramos de agua / gramos de materia seca del alimento *100  Normalmente el contenido de agua se expresa en contenido de humedad. Esta se determina a 100ºC y se basa en la pérdida de peso que sufre el alimento al calentarlos a esta temperatura. Este valor incluye además del agua propiamente dicha, las sustancias volátiles que acompañan al alimento. RELACIÓN ENTRE LA ACTIVIDAD DE AGUA Y LA TEMPERATURA: 1. Tienen aw de 0,98 o superior las carnes y pescados frescos, las frutas, hortalizas y verduras frescas, la leche, las hortalizas en salmuera enlatadas, las frutas enlatadas en jarabes diluidos. Existen muchos alimentos con un alto contenido en agua entre los que se encuentran los que tienen un 3,5 % de NaCl o un 26 % de sacarosa en la fase acuosa. En este rango de aw crecen sin impedimento alguno todos los microorganismos causantes de toxiinfecciones alimentarias y los que habitualmente dan lugar a alteraciones, excepto los xerófilos y halófilos extremos. 2. Tienen aw entre 0,98 y 0,93 la leche concentrada por evaporación, el concentrado de tomate, los productos cárnicos y de pescado ligeramente salados, las carnes curadas enlatadas, los embutidos fermentados (no secos), los embutidos cocidos, los quesos de maduración corta, queso de pasta semidura, las frutas enlatadas en almíbar, el pan, las ciruelas con un alto contenido en agua. La concentración máxima de sal o sacarosa en la fase acuosa de estos alimentos está entre el 10% y 50%, respectivamente. Todos los microorganismos conocidos causantes de toxiinfecciones alimentarias pueden multiplicarse al menos a los valores más altos de aw comprendidos en este intervalo. 3. Tienen aw entre 0,85 y 0,60 los alimentos de humedad intermedia, las frutas secas, la harina, los cereales, las confituras y mermeladas, las melazas, el pescado muy salado, los extractos de carne, algunos quesos muy madurados, las nueces. Las bacterias patógenas no crecen en este intervalo de aw. La alteración, cuando ocurre, se debe a microorganismos xerófilos, osmófilos o halófilos.
  4. 4. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA 4 IV. MATERIALES Y METODOS: a. MATERIALES Y EQUIPOS  1 Campanas de desecación.  Muestras: harina de trigo, cebada, arroz, leche en polvo, maizena, café instantâneo.  Equipo de Actividad de Agua. Marca: ROTRONIC, Modelo: Hygrolab 2 con sensor determinador de actividad de agua (aw).  Estufa  Balanza Analítica  Placas Petri.  10 tapers herméticos. • Equipo de Actividad de Agua. Marca: ROTRONIC, Modelo: Hygrolab 2 con sensor determinador de actividad de agua (aw). Leche en polvo Taper con muestra Estufa 1 Campanas de desecación.
  5. 5. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA 5 V. MÉTODOS: 5.1 Manejo del equipo  Conectar el equipo en el computador. Encender el computador y el equipo de actividad de agua, luego ejecutar el programa Hygrowin V. 2.1.1. Esperar que el computador reconozca el equipo.  Seleccionar el modo de medida en el computador. (Estándar o Rápido)  Coloque la muestra a analizar dentro del sostenedor de muestra.  Ponga el sensor encima del sostenedor de la muestra.  Comience la medida haciendo Click con el ratón en el botón Start que corresponde al sensor a usar. El boton Start inmediatamente cambia a Stop.  Cuando se termina la medida (Aproximadamente 5 minutos - modo rápido), los resultados aparecen en un fondo verde y a la vez el computador dará una señal de que se concluyó la medida.  Proceda de igual forma para todas las muestras y elabore una tabla de datos con las distintas muestras y grafíquela, de la forma siguiente: Muestra Actividad Harina de Arroz 0.556 Leche en polvo 0.345 Café instantáneo 0.347 Arina de cebada 0.470 5.2 Preparación de la Muestra para la construcción de la Isoterma.  En una placa petri secar 20 gr aprox. de la muestra a analizar, en una estufa a 100 ºC por 6 horas, previo a la práctica: o Grupo: lunes muestras: harina de trigo. o Grupo jueves: muestras harina de cebada o Grupo viernes muestras: maizena.  Enumerar y pesar 10 cubetas sin tapa donde se analizara la actividad de agua (cubetas del equipo determinador de aw).  Una vez secada la muestra, abrir la estufa y cuidadosamente llenar las 10 cubetas una a una, e ir poniendo las cubetas con sus tapitas en la campana 1 de desecación para que enfríen.  Luego pesar las 10 cubetas (peso de cubeta + 3 gramos aproximadamente de muestra) sin su tapita.  Seguidamente las cubetas son introducidas en la campana 2 que contiene agua en su interior bajo la rejilla; salvo la primera cubeta (muestra 1) que solo se determina la aw directamente sin colocarse en la campana 2. Tomar la hora a la que es introducida cada cubeta a la campana).  Después de 5 minutos retirar la segunda cubeta (muestra 2) de la campana 2 y pesarla en la balanza analítica y medir la actividad de agua de la muestra.  Después de 5 minutos retirar la tercera, luego la cuarta y así sucesivamente hasta la décima cubeta, cada cierto espacio de tiempo.
  6. 6. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA 6 VI. PROCEDIMIENTO VISUAL Colocar la muestra dentro del equipo de aw , (higrolab). Temperatura: 24.9°C Aw: 0.298 CAFE Colocar la muestra de café dentro de una placa Petri Leche en polvo Colocar la muestra de Leche en polvo dentro de una placa Petri Temperatura: 25.6°C Aw: 0.345 Colocar la muestra dentro del equipo de aw , (higrolab). Leche en polvo Colocar la muestra de arroz en polvo dentro de una placa Petri Temperatura: 25.7°C Aw: 0.556 Colocar la muestra dentro del equipo de aw , (higrolab). Leche en polvo Colocar la muestra de arina de cebada dentro de una placa Petri Temperatura: 25.7°C Aw: 0.470 Colocar la muestra dentro del equipo de aw , (higrolab).
  7. 7. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA 7  DETERMINACION ISOTERMA DE HARINA DE CEBADA o Al pesar y hacer los respetivos pesados obtuvimos los siguientes datos. PLACAS PESO MUESTRA (g) AW TEMPERATURA ºC PLACA N°1 3 0.477 25.8 PLACA N°2 3.03 0.479 25.8 PLACA N°3 3.03 0.476 25.8 PLACA N°4 3.03 0.488 25.8 PLACA N°5 3.01 0.4992 25.9 PLACA N°6 3.015 0.499 25.9 PLACA N°7 3 0.505 25.9 PLACA N°8 3.03 0.514 26 PLACA N°9 3.01 0.519 26 PLACA N°10 3.01 0.513 26.01 EVALUACION DE EFECTO DE LAS SALES  Hidróxido de potasio  Cloruro de litio  Acetato de Potasio  Cloruro de Magnesio  Yoduro de Potasio  Cloruro de Sodio  Sulfato de Potasio OBTUVIMOS LOS SIGUIENTES DATOS Nombramos cada placa Petri con el nombre de las sales, que vamos a analizar.
  8. 8. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA 8 Y repetimos el proceso colocando cada placa. PLACAS PESO DE LAS PLACAS (gramos) PESO DE LA HARINA DE ARVERJA (gramos) KOH 18.705 3.001 LiCl 18.178 3.004 Acetato de potasio 18.149 3.002 MgCl 17.882 3.000 KI 17.751 3.002 NaCl 17.906 3.006 KCl 17.284 3.000 Sulfato de Potasio 18.875 3.002 Pesamos las ocho placas Petri, obteniendo como resultado: PLACAS PESO (gramos) KOH 18.705 LiCl 18.178 Acetato de potasio 18.149 MgCl 17.882 KI 17.751 NaCl 17.906 KCl 17.284 Sulfato de Potasio 18.875 Colocamos aprox. 3g de harina de cebada que quedo en el vaso precipitado en cada placa Petri obteniendo como resultado: Colocamos dos placas Petri dentro del Taper a presión:  Placa de harina de cebada  Placa con la sustancia respectiva
  9. 9. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA 9 VII. RESULTADOS:  TABLA DE LA ACTIVIDAD DE AGUA DE LAS MUESTRAS UTILIZADAS: Muestra Actividad Temperatura (ºC) Harina de Arroz 0.556 25.7 Leche en polvo 0.345 25.6 Café instantáneo 0.347 25.5 Harina de cebada 0.470 25.7 TIEMPO (s) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Aw 0.477 0.479 0.484 0.488 0.492 0.499 0.505 0.514 0.519 0.523 0.556 0.345 0.347 0.47 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Harina de Arroz Leche en polvo Café instantáneo Arina de cebada Actividad Harina de Arroz Leche en polvo Café instantáneo Arina de cebada 0.477 0.479 0.484 0.488 0.492 0.499 0.505 0.514 0.519 0.523 0.47 0.48 0.49 0.5 0.51 0.52 0.53 0 10 20 30 40 50 Aw Tiempo (seg) Aw vs. Tiempo
  10. 10. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA 10 a. TABLA DE DATOS PARA LA CONSTRUCCION DE ISOTERMA OBTENIENDO LAS SIGUIENTES GRAFICAS: N° muestra Peso de la placa (g) Peso de la muestra seca (g) Peso inicial (g) Peso final (g) Ganancia de peso (g) Tiempo (s) aw Temperatura (°c) Humedad (%) 1 2.76 3 5.76 5.78 0.02 0 0.477 25.8 92.21 2 2.75 3.03 5.78 5.79 0.01 5 0.479 25.8 92.21 3 2.75 3.03 5.78 5.8 0.02 10 0.484 25.8 92.21 4 2.81 3.01 5.82 5.86 0.04 15 0.488 25.9 92.21 5 2.81 3.01 5.82 5.91 0.09 20 0.492 25.9 92.21 6 2.76 3 5.76 5.86 0.1 25 0.499 25.9 92.21 7 2.76 3.02 5.78 5.82 0.04 30 0.505 25.9 92.21 8 2.75 3.03 5.78 5.8 0.02 35 0.514 26 92.21 9 2.03 3.01 5.04 5.12 0.08 40 0.519 26 92.21 10 2.01 3.01 5.02 5.06 0.04 45 0.523 26.1 92.21 PLACAS PESO DE LAS PLACAS (gramos) PESO DE LA HARINA DE ARVERJA (gramos) PESO INICIAL (g) PESO FINAL (g) GANANCIA DE PESO (g) Aw teórica KOH 18.705 3.001 21.706 21.809 0.103 0.074 LiCl 18.178 3.004 21.182 21.318 0.136 0.113 Acetato de potasio 18.149 3.002 21.151 21.344 0.193 0.216 MgCl 17.882 3 20.882 21.075 0.193 0.324 KI 17.751 3.002 20.753 20.947 0.194 0.679 NaCl 17.906 3.006 20.912 21.12 0.208 0.751 KCl 17.284 3 20.284 20.595 0.311 0.836 Sulfato de Potasio 18.875 3.002 21.877 22.568 0.691 0.97
  11. 11. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA 11 GANANCIA DE PESO (g) PESO DE LA MUESTRA SECA (g) GANANCIA EN 100 g DE MUESTRA SECA g AGUA GANADA/ 100 g MUESTRA SECA Aw 0.103 3.001 3.4322 0.0343 0.074 0.136 3.004 4.5273 0.0453 0.113 0.193 3.002 6.4290 0.0643 0.216 0.193 3 6.4333 0.0643 0.324 0.194 3.002 6.4624 0.0646 0.679 0.208 3.006 6.9195 0.0692 0.751 0.311 3 10.3667 0.1037 0.836 0.691 3.002 23.0180 0.2302 0.97 0.0000 0.0500 0.1000 0.1500 0.2000 0.2500 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 gAGUA/100gMATERIASECA Aw Isoterma
  12. 12. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA 12 VIII. DISCUSIONES a. Según Nuria Martínez Navarrete, Ana M. Andrés Grau, Amparo Chiralt Boix, Pedro Fito Maupoey (Termodinámica y cinética de sistemas alimento entorno) Indica en la pág. 60:En relación con el valor de aw de un alimento han de hacerse algunas reflexiones. Muchos alimentos no son sistemas en equilibrio. La aw o potencial químico del agua no son homogéneos en todo el sistema y por tanto, no tiene sentido caracterizar el sistema como un todo por un valor medido de aw. Por ejemplo, muchos alimentos multicomponentes constan de dos o más fases (sólido, líquido puro, líquido acuoso, aceite, etc.) que pueden no estar en equilibrio termodinámico entre ellas. Por lo tanto, aw puede no ser un parámetro termodinámico válido para muchos alimentos. Puesto que la aw ha sido un concepto extremadamente utilizado en alimentos, ha de tenerse precaución en la interpretación de sus bases teóricas. b. Según Owen R. Fennema - Food Chemistry Indica en la pág. 55: Desde hace mucho tiempo se sabe que existe una relación, aunque imperfecta, entre el contenido de agua de los alimentos y su alterabilidad. Los procesos de concentración y deshidratación se emplean primariamente con el objeto de reducir el contenido de agua de un alimento, incrementando simultáneamente la concentración de solutos y disminuyendo de este modo su alterabilidad.Sin embargo, también se ha observado que diversos alimentos con el mismo contenido de agua difieren significativamente en su susceptibilidad a la alteración. En consecuencia, el contenido de agua por sí sólo, no es un indicador fiable de la alterabilidad. Esta inadecuación puede atribuirse, en parte, a diferencias en la intensidad con que las moléculas de agua se asocian con los constituyentes no acuosos, ya que el agua que interviene en asociaciones fuertes es menos capaz de participar en actividades degradativas, tales como el crecimiento de los microorganismos y las reacciones químicas hidrolíticas. El término “actividad de agua” (aw) fue desarrollado para tener este factor en consideración. Este término, aunque mucho mejor indicador de la alterabilidad de los alimentos que el contenido de agua, tampoco es aún perfecto, puesto que otros factores, tales como la concentración de oxígeno, pH, movilidad del agua y el tipo de soluto presente, pueden, en algunos casos, ejercer fuertes influencias sobre la velocidad de degradación. No obstante, la actividad de agua se correlaciona suficientemente bien con las velocidades de muchas reacciones degradativas como para que su medida y uso sean valiosos.
  13. 13. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA 13 c. Según Jean-Claude Cheftel y Henri Cheftel (“Introducción a la Bioquímica y Tecnología de los Alimentos”) Indica en la pág. 19: Desde hace tiempo se observó que el agua presente en los tejidos vegetales y animales (que el estado natural o modificado, no sirven de alimento) puede estar más o menos “disponible” y así se distingue “agua libre” y “agua ligada”. Además, la experiencia demostró que el agua llamada ligada puede estar más o menos fuertemente unida, de tal forma que el estado de agua presente en un alimento es tan importante, para la estabilidad del mismo, como su contenido total. El sistema más fácil para tener una medida de la mayor o menor “disponibilidad” del agua en los diversos alimentos es la actividad de agua aw, definida por el descenso de la presión parcial del vapor de agua: aw = (A una temperatura T1 y en el equilibrio) Donde = presión parcial de vapor de agua de una solución o de un alimento, y = presión parcial del vapor de agua pura a la misma temperatura. IX. CONCLUSIONES a. Se pudo hallar la curva de la isoterma de la harina de Cebada (MASHCA) que describe el equilibrio de la adsorción de un material en una superficie (de modo más general sobre una superficie límite) a temperatura constante. Esta curva hace referencia al comportamiento de alimentos deshidratados almacenados a una Humedad Relativa atmosférica alta, tienden a ganar agua para equilibrar las presiones de vapor de agua tanto del alimento como de la atmósfera. b. La actividad de agua del producto (harina de cebada) una vez expuesta a la Humedad relativa del ambiente esta incrementara hasta alcanzar el equilibrio con ella. En el experimento realizado obtuvimos que el producto alcanzo su máxima actividad de agua (0,2302) luego de 45 minutos después de ser expuesto al medio ambiente c. La determinación experimental de las isotermas de adsorción de agua en alimentos, conducen al conocimiento del comportamiento de éstos frente a los ambientes húmedos. Así como hemos llegado a observar q la harina de cebada presenta de la capacidad de Adsorción debido que adsorbe el agua del
  14. 14. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA 14 ambiente hasta el punto tal de llegar a un equilibrio en la humedad relativa con el ambiente. X. RECOMMENDATIONS  Prevenir el intercambio de humedad de las muestras con el ambiente ya que conociendo la humedad relativa de cada ambiente será mas fácil determinar la actividad de agua del alimento expuesto a dicho ambiento con su respectiva Humedad relativa  En cuanto al pesado de cada uno de los almidones se debe ser lo mas preciso posible, ya q si llegamos a una determinación experimental de las isotermas de adsorción de agua en alimentos, nos conducirán al conocimiento del comportamiento de éstos frente a los ambientes húmedos.

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