ACTIVIDAD DE AGUA

I. INTRODUCCIONLa presencia de agua en los alimentos es el principal factor responsable de las reacciones qumicas, enzimticas y microbiolgicas que alteran la calidad de los mismos. El contenido de agua en un alimento (humedad) se define, convencionalmente, como la prdida 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 proporcin.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 cristalizacin (en los hidratos) o ligada a las protenas. Adems, parte del agua ligada permanece unida al alimento incluso a la temperatura de carbonizacin.Por otro lado tenemos la actividad de agua que viene a ser una medicin indirecta del agua que hay disponible en un determinado alimento para intervenir en posibles reacciones qumicas, bioqumicas o microbiolgicas.En el presente informe detallare los pasos que realizamos en laboratorio para la medicin de la actividad de agua y la determinacin de la isoterma de adsorcin, para lo cual utilizamos el equipo de actividad de agua modelo Hygrolab2.

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 adsorcin de un producto agroindustrial.

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 hmeda =% 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 100C y se basa en la prdida de peso que sufre el alimento al calentarlos a esta temperatura. Este valor incluye adems del agua propiamente dicha, las sustancias voltiles que acompaan al alimento.Relacin entre la Actividad de Agua y la Temperatura: Grupos principales de alimentos en relacin con su aw

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 xerfilos y halfilos extremos.2) Tienen aw entre 0,98 y 0,93 la leche concentrada por evaporacin, el concentrado de tomate, los productos crnicos y de pescado ligeramente salados, las carnes curadas enlatadas, los embutidos fermentados (no secos), los embutidos cocidos, los quesos de maduracin corta, queso de pasta semidura, las frutas enlatadas en almbar, el pan, las ciruelas con un alto contenido en agua. La concentracin mxima de sal o sacarosa en la fase acuosa de estos alimentos est entre el 10% y 50%, respectivamente. Todos los microorganismos conocidos causantes de toxiinfecciones alimentarias pueden multiplicarse al menos a los valores ms altos de aw comprendidos en este intervalo.3) tienen aw entre 0,93 y 0,85 los embutidos fermentados y madurados, el queso Cheddar salado, el jamn tipo serrano, la leche condensada azucarada. A este grupo de alimentos pertenecen aquellos con un contenido en sal superior al 17% y los que contienen concentraciones de sacarosa a saturacin en la fase acuosa. Entre las bacterias conocidas, slo una (Staphylococcus aureus) es capaz de producir intoxicacin alimentaria a estos niveles de aw pero pueden crecer muchos mohos productores de micotoxinas.4) 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 patgenas no crecen en este intervalo de aw. La alteracin, cuando ocurre, se debe a microorganismos xerfilos, osmfilos o halfilos.5) Tiene aw inferior a 0,60 los dulces, el chocolate, la miel, los fideos, las galletas, las papas fritas, las verduras secas, huevos y leche en polvo. Los microorganismos no se multiplican por debajo de una aw de 0,60 pero pueden permanecer vivos durante largos perodos de tiempo.

IV. MATERIALES Y METODOS:4.1. MATERIALES Y EQUIPOS 1 Campanas de desecacin. Muestras: harina de trigo, cebada, arroz, leche en polvo, maizena, caf instantneo. Equipo de Actividad de Agua. Marca: ROTRONIC, Modelo: Hygrolab 2 con sensor determinador de actividad de agua (aw). Estufa Balanza Analtica Placas Petri. 10 tapers hermticos.

V. PROCEDIMIENTO:PROCEDIMIENTO: DETERMINACION DE ACTIVIDAD DE AGUA:MUESTRAS: Caf Harina de trigoCAFE

Colocar la muestra dentro del equipo de aw , (higrolab). Colocar la muestra de caf dentro de una placa Petri

Temperatura: 27.4C Aw: 0.379

Despus de 10 min. Se obtuvieron estos resultados:espues

HARINA DE TRIGO

Colocar la muestra de harina de trigo dentro de una placa Petri

Despus de 10 min. Se obtuvieron estos resultados:espues

Colocar la muestra dentro del equipo de aw , (higrolab).

Temperatura: 27.6C Aw: 0.198

Una vez pesada y medido nuestra AW de nuestras muestras bases (Caf y harina de trigo)

Procedemos a pesar nuevamente 10 muestras (caf y harina de trigo)Procedemos a colocarlo en la campana de desecacin

VI. RESULTADOS:Hacemos una grfica en barras comparando nuestra actividad de agua del caf y de la harina de trigo

muestras AW

caf0.379

harina de trigo0.198

TABLA DE DATOS PARA LA CONSTRUCCION DE LA ISOTERMA(a): Nmero de Muestra(b): Hora en que la muestra es sometida dentro de la campana donde captar el agua que se encuentra dentro.(c ): Hora en que la muestra se retira de la campana despus de un tiempo que la muestra a ganado agua.(d): Peso de cada cubeta sin tapa.(e ): Peso de la cubeta con la muestra al inicio, antes de ingresar a la campana que contiene agua(f): Peso de la cubeta final, despus de retirarla de la campana que contiene agua.(g): Diferencia (e ) (d)(h): Diferencia (f) (d)(i): Diferencia (h) (g)(j): 100g*(i)/(g)

Harina de trigo

(a)(b)(c )(d)(e )(f)

Muestra NHora de inicioHora finalPeso cubetaPeso cubeta + Muestra (inicio)Peso cubeta + Muestra (final)

205:3505:402.7484.7624.761

305:3505:452.7564.7924.792

405:3505:502.7574.7754.775

505:3505:552.754.7644.764

605:3506:002.7474.7414.741

705:3506:052.7594.7654.765

805:3506:102.7474.7464.746

905:3506:152.7644.7524.752

1005:3506:202.7494.7534.753

(g)(h)(i)(j)(k)

peso muestra (inicio)Peso muestra (final)gr H2O/gr M.S.gr H2O / 100 gr M.S.aw

2.0142.013-0.001-0.10.212/27.8C

2.032.0360.0060.60.206/27.9C

2.0172.0180.0010.10.201/27.9C

2.012.0140.0040.40.206/27.9C

1.9941.982-0.012-1.20.220/27.9C

2.0052.0060.0010.10.224/27.9C

1.9961.9990.0030.30.237/27.9C

1.9961.988-0.008-0.80.201/27.9C

1.9982.0040.0060.60.195/27.9C

Caf

(a)(b)(c )(d)(e )(f)

Muestra NHora de inicioHora finalPeso cubetaPeso cubeta + Muestra (inicio)Peso cubeta + Muestra (final)

204:4504:502.7634.8134.786

304:4504:552.764.7914.789

404:4505:002.7554.7554.758

504:4505:052.7654.8184.82

604:4505:102.7514.7974.8

704:4505:152.7474.784.781

804:4505:202.7624.7894.792

904:4505:252.7544.7514.755

1004:4505:302.7474.7814.782

(g)(h)(i)(j)(k)

peso muestra (inicio)peso muestra (final)gr H2O/gr M.S.gr H2O / 100 gr M.S.aw

2.052.023-0.027-2.70.368/27.7C

2.0312.029-0.002-0.20.383/27.8C

22.0030.0030.30.390/27.8C

2.0532.0550.0020.20.428/27.8C

2.0462.0490.0030.30.393/27.8C

2.0332.0340.0010.10.388/27.8C

2.0272.030.0030.30.379/27.8C

1.9972.0010.0040.40.381/27.8C

2.0342.0350.0010.10.380/27.8C

CONSTRUCCIN DE GRAFICOS: Determinar los valores de la actividad de agua (AW) y la humedad de los diferentes alimentos agroindustriales y construir dos grficas de barras:

(Alimentos agroindustriales VS Actividad de Agua)

Alimentos agroindustrialesAWTemperatura

Caf 0.37927.4C

Harina de trigo0.19827.6C

(Alimentos agroindustriales VS Humedad)

Para calcular la humedad del caf y de la harina de trigo; sacaremos un promedio de la table anterior (table de datos para la construccin de la isoterma)

MuestraProm. InicialProm. Final

Caf2.0301111112.028777778

Harina2.0066666672.006666667

HUMEDAD DEL CAF:

0.06567785

HUMEDAD DE LA HARINA DE TRIGO:

Muestra%Humedad

Caf0.06567785

Harina0

Elaborar la curva de Isoterma de un Determinado Producto

Elaborar la curva de gr de H2O/100gr de Materia Seca VS. Tiempo (ganancia de agua vs tiempo)

gr H2O / 100 gr M.S.tiempo

-0,10

0,65

0,110

0,415

-1,220

0,125

0,330

-0,835

0,640

Elaborar la curva de Actividad de agua Vs. tiempo

AWtiempo

0,2120

0,2065

0,20110

0,20615

0,2220

0,22425

0,23730

0,20135

0,19540

Determinacin de isotermas de Adsorcin

INTRODUCCINDesde el punto de vista cuantitativo, el agua es un constituyente principal del organismo humano, y esta presente en una porcin de 60%, asimismo representa el constituyente mas abundante en la mayor parte de los alimentos en estado natural confiriendo caractersticas de textura, turgencia, etc. El agua a parte de influir en estas caractersticas organolpticas, es el principal medio para llevarse a cabo un conjunto de reacciones qumicas que pueden alterar o causar deterioro de los mismos.OBJETIVOS Determinar experimentalmente las isotermas de adsorcin en algunas muestras de productos agroindustriales con propiedades hidrofilicas y moldearlas aplicando distintas ecuaciones propuestas en la literatura. Aplicar la teora de Brunauer, Emmet y Teller (B. E. T.) para calcular la cobertura monomolecular. Predecir la humedad adecuada para lograr una mxima estabilidad de los productosFUNDAMENTO TERICO La adsorcin es un proceso por el cual los tomos en la superficie de un slido, atraen y retienen molculas de otros compuestos. Estas fuerzas de atraccin son conocidas como "Fuerzas de Van Der Waals".Losexperimentossobre adsorcin, que con ms frecuencia se realizan, consisten en la medida de la relacin entre la cantidad degaso lquido adsorbido, sobre una determinada cantidad de adsorbente. Estas medidas se realizaran a unatemperaturaconstante y los resultados se representan grficamente en las llamadas Isotermas de Adsorcin. Lo que se mide experimentalmente es elvolumendel lquido o gas adsorbido por una cantidad de adsorbente, o la variacin del peso que experimenta el adsorbente cuando haestadoen contacto con el adsorvato.La practica denominada "Isotermas de Adsorcin" tiene comoobjetivosestudiar la adsorcin sobre el carbn vegetal (activado), de un soluto en disolucin acuosa; determinar la relacin existente de cido actico adsorbido por carbn activado y la concentracin deequilibriodel cido actico en la fase acuosa y (3) determinar el rea superficial del carbn vegetal (activado) aplicando las isotermas de Freundlich Langmuir y B.E.T. Para cumplir con estos objetivos se tendr en cuenta que el carbn activado posee la habilidad de atraer dbilmente a las sustancias polares sobre su superficie apolar; en este caso como el carbn activado posee unaestructurade celdas hexagonales semejante a el grafito por lo quemuestrauncomportamientoapolar, atrayendo dbilmente alas sustancias polares y fuertemente a las sustancias no polares. Este comportamiento lo hace ideal para extraer solutos delaguaya que prcticamente no interacta con esta, en la prctica se estudiara esta habilidad al aadir carbn activado a soluciones de cido Actico y agua.

MATERIALES Y MTODOS: Muestras alimenticias (100g): Leche en polvo Caf instantneo Harina de trigo Harina de pescado Desecadores Balanza digital de precisin Estufa Esptula Soluciones saturadas

LECHE EN POLVO Caf Instantaneo

Harina en polvo

Procedimiento:

Cloruro de potasio Yoduro de potasio Cloruro de sodio Sulfato de amonio Cloruro de potasioEnumeramos y nombramos cada placa Petri con el nombre de las sales que vamos a analizar

Sulfato de potasio

Pesamos las 6 placas Petri obteniendo como resultado

PlacasPESO (gramos)

Cloruro de Potasio2.032 g.

Yoduro de Potasio2.047 g.

Cloruro de Potasio2.035 g.

Sulfato de Amonio2.017 g.

Cloruro de Potasio2.047 g.

Sulfato de Potasio2.038 g.

Colocamos aproximadamente 2 g. de harina de trigo en cada Placa Petri

PlacasPESO (gramos)PESO DE LA HARINA DE TRIGO (gramos)

Cloruro de Potasio2.032 g.2.005 g.

Yoduro de Potasio2.047 g.2.012 g.

Cloruro de Potasio2.035 g.2.001 g.

Sulfato de Amonio2.017 g.2.003 g.

Cloruro de Potasio2.047 g.2.004 g.

Sulfato de Potasio2.038 g.2.000 g.

Por ltimo Colocamos la cubeta y la placa Petri dentro del taper hermtico:Placa de harina de trigoPlaca con la sustancia respectiva

RESULTADOS:

SOLUCINSATURADAAwPeqPi PeqMAw/Mi(1-Aw)

Cloruro de Magnesio0.3211.950gr0.055gr

Yoduro de Potasio0.672.050gr-0.038gr

Cloruro de Sodio0.7492.067gr-0.066gr

Sulfato de Amonio0.8032.161gr-0.158gr

Cloruro de Potasio0.8302.144gr-0.14gr

Sulfato de Potasio0.9672.291gr-0.291gr

DISCUSIONESSegn la informacin buscada en la web (http://oscarmm.mayo.uson.mx/alimentos.htm) que algunos de los productos que tienen awinferior a 0,60 por ejm los dulces, el chocolate, la miel, los fideos, las galletas, las papas fritas, las verduras secas, huevos y leche en polvo. Los microorganismos no se multiplican por debajo de una awde 0,60 pero pueden permanecer vivos durante largos perodos de tiempo. Podemos ver que en la prctica realizada que los productos analizados no superan el 0,6 por lo tanto no estn muy expuestos a los microorganismos y su descomposicin demora mucho tiempo.Segn Nuria Martnez Navarrete, Ana M. Andrs Grau, Amparo Chiralt Boix, Pedro Fito Maupoey (Termodinmica y cintica de sistemas alimento entorno) Indica en la pg. 60:En relacin con el valor de aw de un alimento han de hacerse algunas reflexiones. Muchos alimentos no son sistemas en equilibrio. La aw o potencial qumico del agua no son homogneos 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 ms fases (slido, lquido puro, lquido acuoso, aceite, etc.) que pueden no estar en equilibrio termodinmico entre ellas. Por lo tanto, aw puede no ser un parmetro termodinmico vlido para muchos alimentos. Puesto que la aw ha sido un concepto extremadamente utilizado en alimentos, ha de tenerse precaucin en la interpretacin de sus bases tericas.Segn Owen R. Fennema - Food Chemistry Indica en la pg. 55:Desde hace mucho tiempo se sabe que existe una relacin, aunque imperfecta, entre el contenido de agua de los alimentos y su alterabilidad. Los procesos de concentracin y deshidratacin se emplean primariamente con el objeto de reducir el contenido de agua de un alimento, incrementando simultneamente la concentracin de solutos y disminuyendo de este modo su alterabilidad.Sin embargo, tambin se ha observado que diversos alimentos con el mismo contenido de agua difieren significativamente en su susceptibilidad a la alteracin. En consecuencia, el contenido de agua por s slo, no es un indicador fiable de la alterabilidad. Esta inadecuacin puede atribuirse, en parte, a diferencias en la intensidad con que las molculas 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 qumicas hidrolticas. El trmino actividad de agua (aw) fue desarrollado para tener este factor en consideracin. Este trmino, aunque mucho mejor indicador de la alterabilidad de los alimentos que el contenido de agua, tampoco es an perfecto, puesto que otros factores, tales como la concentracin de oxgeno, pH, movilidad del agua y el tipo de soluto presente, pueden, en algunos casos, ejercer fuertes influencias sobre la velocidad de degradacin. 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. Segn Jean-Claude Cheftel y Henri Cheftel (Introduccin a la Bioqumica y Tecnologa de los Alimentos) Indica en la pg. 19:Desde hace tiempo se observ que el agua presente en los tejidos vegetales y animales (que el estado natural o modificado, no sirven de alimento) puede estar ms o menos disponible y as se distingue agua libre y agua ligada. Adems, la experiencia demostr que el agua llamada ligada puede estar ms 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 ms fcil 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 presin parcial del vapor de agua:aw = (A una temperatura T1 y en el equilibrio)Donde = presin parcial de vapor de agua de una solucin o de un alimento, y = presin parcial del vapor de agua pura a la misma temperatura.

CUESTIONARIO Definir Actividad de AguaActividad acuosa(denominada tambin actividad de agua) se define como la relacin que existe entre lapresin de vaporde unalimentodado en relacin con la presin de vapor delaguapura a la mismatemperatura. Se denomina por regla general comoawdel idioma inglsWater activity, aw). La actividad acuosa es un parmetro estrechamente ligada a lahumedaddel alimento lo que permite determinar su capacidad deconservacin, de propagacinmicrobiana, etc. La actividad acuosa de un alimento se puede reducir aumentando laconcentracindesolutosen lafase acuosade los alimentos mediante la extraccin del agua (liofilizacin) o mediante la adicin de nuevos solutos. La actividad acuosa junto con latemperatura, elpHy eloxgenoson los factores que ms influyen en la estabilidad de los productos alimenticios

Cul es la importancia de la actividad de agua en los alimentos?Conocer esta propiedad en los alimentos es de suma importancia ya que influir en el color, sabor, textura, actividad vitamnica y fecha de caducidad, entre otras propiedades. Es un criterio de calidad e inocuidad muy exacto y utilizado. Teniendo en cuenta el concepto de actividad de agua, podemos entender fcilmente la importancia del envasado y almacenamiento de los alimentos para mantenerlos en condiciones ptimas. Si la humedad que rodea a un alimento cambia, cambiar tambin su textura.

En funcin de la humedad de los diferentes alimentos cul es su actividad de aguaCuando se deshidrata un alimento no solo se disminuye su contenido en agua sino que se disminuye la disponibilidad de esta agua. Aqu disponibilidad se refiere que aunque un alimento posea una cantidad de agua, esta puede no estar disponible para reacciones bioqumicas o microbiolgicas. Una forma de expresar esta disponibilidad es mediante el trmino "Actividad de agua". Por analoga, as como el pH es un trmino que indica el grado de acidez de un alimento, la actividad de agua Aw, es un trmino que se emplea para indicar la disponibilidad del agua. La Aw se representa como la relacin de presiones del vapor de agua disponible en un material, que puede ser un alimento, sobre la presin del vapor del agua pura, ambos permaneciendo a la misma temperatura.

Aw = (Palimento/ Pagua pura) temperatura

CONCLUSIONES:

Se concluye que se conoci el funcionamiento del equipo de actividad de agua, Hygrolab 2, que se utiliza para realizar lecturas de actividad de agua (aw) y temperatura (T) de la muestra y sta lectura se observa a travs de una pantalla. Es un aparato preciso, rpido y de fcil manejo.

Tambin se determin la actividad de agua de alimentos y productos agroindustriales haciendo uso del instrumento de laboratorio, equipo de actividad de agua, modelo Hygrolab 2; el cual mide la actividad de agua en funcin de la temperatura. Segn los datos experimentales se determin que la actividad de agua de la harina de alverja es de 0.413, la actividad de agua del caf instantneo es de 0.298, de la maicena es de 0.517 y la actividad de agua de la leche en polvo experimentalmente es 0.360, ya que no difieren mucho de los datos tericos. Por ltimo se pudo hallar la curva de la isoterma de la harina de alverja que describe el equilibrio de la adsorcin de un material en una superficie (de modo ms general sobre una superficie lmite) a temperatura constante. Esta curva hace referencia al comportamiento de alimentos deshidratados almacenados a una Humedad Relativa atmosfrica alta, tienden a ganar agua para equilibrar las presiones de vapor de agua tanto del alimento como de la atmsfera.

REFERENCIA BIBLIOGRAFICA:

Jean-Claude Cheftel y Henri Cheftel / Introduccin a la Bioqumica y Tecnologa de los Alimentos / traducido del francs por Francisco Lpez Capont / 1 Edicin / Pars (Francia) / edicin en lengua espaola Editorial Acribia Zaragoza Espaa / Volumen 1 / Pg. 19. Owen R. Fennema / Ttulo original: Food Chemistry / Traducida a lengua espaola / 2da Edicin / New York / Edicin en lengua espaola Editorial Acribia, S.A. ZARAGOZA (Espaa) / Pg. 55. Nuria Martnez Navarrete, Ana M. Andrs Grau, Amparo Chiralt Boix, Pedro Fito Maupoey / Termodinmica y cintica de sistemas alimento entorno / 1era Edicin / Servicio de Publicaciones / Pg. 60 y 135. http://www.uco.es/~iq2sagrl/TranspAdsGases.pdf.