Bioquímica de los alimentos. Determinación de humedad

OBJETIVOS

Objetivo General:

Determinar la cantidad de agua contenida en una muestra.

Objetivos específicos:

Determinar el porcentaje de humedad de una muestra, por el método de pérdida de peso en una estufa de vacío.
Determinar el porcentaje de Humedad de una muestra, por le método de destilación con solventes no miscibles.
Determinar el porcentaje de Humedad de una muestra, por le método instrumental con la balanza automática.

INTRODUCCIÓN

Todos los alimentos, cualquiera que sea el método de industrialización a que hayan sido sometidos, contienen agua en mayor o menor proporción. Las cifras de contenido en agua varían entre un 60 y 95% en los alimentos naturales. El agua puede decirse que existe en dos formas generales: "agua libre" y "agua ligada". El agua libre o absorbida, que es la forma predominante, se libera con gran facilidad y es estimada en la mayor parte de los métodos usados para el cálculo del contenido en agua. El agua ligada se halla combinada o absorbida. Se encuentra en los alimentos como agua de cristalización (en los hidratos) o ligadas a las proteínas. Estas formas requieren para su eliminación en forma de vapor un calentamiento de distinta intensidad. Parte de la misma permanece ligada al alimento incluso a temperatura que lo carbonizan. Así pues, la frase "% de agua" apenas significa nada menos que se indique el método de determinación usado.

ANTECEDENTES

Método por pérdida de peso con estufa de vacío

La eliminación del agua de una muestra requiere que la presión parcial de agua en la fase de vapor sea inferior a la que alcanza en la muestra; de ahí que sea necesario cierto movimiento del aire; en una estufa de aire se logra abriendo parcialmente la ventilación y en las estufas de vacío dando entrada a una lenta corriente de aire seco.

La temperatura no es igual en los distintos puntos de la estufa, de ahí la conveniencia de colocar el bulbo del termómetro en las proximidades de la muestra.

Las variaciones pueden alcanzar hasta mas de tres grados en los tipos antiguos, en los que el aire se mueve por convección. Las estufas mas modernas de este tipo están equipadas con eficaces sistemas de termoestatación y sus fabricantes afirman que la temperatura de las distintas zonas de las mismas no varían en más de un grado centígrado.

Los alimentos ricos en proteínas y azúcares reductores deben, por ello, desecarse con precaución, de preferencia de una estufa de vacío a 60 ºC.

Método por Destilación con Solventes no Miscibles

El método de destilación mas frecuentemente utilizado (método de Bidwell – Sterling), mide el volumen de agua liberada por la muestra durante su destilación continua junto con un disolvente no miscible. El agua se recoge en un colector especialmente diseñado con una sección graduada en la que se separa el disolvente y se mide; el disolvente retorna, por rebosamiento, al matraz de destilación. Ofrece un inconveniente que es común a todos los métodos de determinación del contenido en agua en los que la muestra se calienta, y es que también mide el agua formada por la temperatura de destilación, por descomposición de los constituyentes de la muestra analizada.

Tanto la A.O.A.C como la A.S.T.A han adoptado este método para la determinación del contenido en agua de las especies, utilizando tolueno (la A.S.T.A. utiliza benceno para las especias ricas en azúcares). A pesar de sus limitaciones, este método ofrece algunas ventajas, especialmente si se seleccionan bien los disolventes:

La temperatura se mantiene constante, la del punto de ebullición del disolvente.
puede seguirse la marcha de la velocidad de destilación por simple inspección visual; ¡Cuando se aclara en el colector la capa superior del disolvente la destilación ha concluido¡.
Es un método mas rápido que las técnicas de deshidratación.
No precisa aparatos complicados.

Método Instrumental con la Balanza automática O’HAUS

Está constituido por una balanza con capacidad para 10 grs ± 0,01 de muestra y sobre su platillo está colocada una lampara de luz infrarroja a la derecha del platillo están dos diales similares, uno permite controlar la intensidad de calor (Watt) que se suministra a la muestra y el otro permite controlar el tiempo de exposición al mismo. En la parte frontal del instrumento está una pantalla sobre la que aparecen dos escalas, hacia la izquierda una de peso en gramos, y a la derecha otra de porcentaje de humedad, del cero hacia arriba el peso de la muestra. A la derecha de la pantalla está un dial que permite tarar el instrumento.

Materiales, Equipos y Reactivos Utilizados:

Balanza analítica.
Balanza O’HAUS para determinación de humedad.
Estufa con accesorios para hacer vacío.
Desecador de vidrio con silica gel.
Cápsula de porcelana.
Trampa de Bidwell – Sterling de 5 ml.
Condensador.
Vaselina Neutra.
Soporte Universal.
Pinzas de dos puntas.
Algodón.
Tolueno p.a.
Balón con boca esmerilada de 500 ml.

RESULTADOS (SIN COMENTARIOS)

1.-) Método por pérdida de pesio con estufa de vacío:

Cápsula = 47,1367 grs.

+ 0,5 grs. (leche en polvo)

47,6367 grs. Con la muestra

Inicial Después de 2 horas

Presión K.Pa 84 85

Temp.. 66 ºC 74 ºC

MmHg 24 24,5

Luego de la estufa 47,6265 grs.

2.-) Método por destilación con solventes no miscibles:

volumen de agua en la columna = 3,1

muestra: delicia de jamón y queso (Oscar Mayer).

3.-) Método Instrumental con la Balanza analítica O’HAUSS.

% de humedad = 9,4%

Intensidad = 5,5 wattas

Tiempo = 8 minutos.

POST LABORATORIO

Dé tres razones para determinar el contenido de humedad de un alimento:

El agua, si está presente por encima de ciertos niveles, facilita el desarrollo de los microorganismos.
La humedad del trigo debe ajustarse adecuadamente para facilitar la molienda.
La cantidad de agua presente puede afectar la textura: por ejemplo en las carnes curadas.
La determinación del contenido de agua representa una vía sencilla para el control de la concentración en las distintas etapas de la fabricación de alimentos.
Los materiales pulverulentos se aglomeran en presencia de agua, por ejemplo azúcar y sal.

¿Cual es la principal objeción al uso de procedimientos de destilación para la determinación de humedad en los alimentos?:

El método de destilación no es aconsejable para la determinación de pequeñas cantidades de agua en una muestra, debido a que este método da frecuentemente resultados bajos, por las gotas de agua que se adhieren al condensador, a veces.

Nombre y describa el método recomendado para la determinación de humedad en alimentos con niveles bajo e intermedio de humedad:

Método de Karl – Fischer.

La determinación de agua según el método de Karl – Fischer suele emplearse cuando la determinación de agua o de humedad por pérdida de peso es imprecisa (es decir, aquellos alimentos que tienen un contenido de humedad bajo). El punto final de la reacción se detecta gracias al exceso de yodo que se produce en el recipiente de valoración cuando ya no queda agua. El yodo se detecta visual, fotométrica o. Como aquí se describe, electrométricamente.

A pesar de que la necesidad de utilizar procedimientos bastantes exactas para calibrar el proceso y de impedir la captación de humedad limita el número de muestras analizadas, muchos analistas recomiendan el método de Karl Fischer como procedimiento de referencia, particularmente para la determinación de bajos niveles de humedad en los alimentos (es decir, < 10 %), a los que se adapta mejor en particular.

El método de Karl Fischer se emplea en primer lugar para materiales cuyo contenido de agua es considerablemente bajo, por ejemplo, azúcar de pastelería, chocolates, melazas y legumbres secas.

Discusión de Resultados:

El porcentaje de humedad obtenido fue de "2,04 %H" según las normas COVENIN el máximo es de 0,22 % para ocho horas con una cantidad de la muestra (2 – 3 gr). Debido a que trabajamos con 2 horas y 0,5 gr de la muestra deducimos que por tal razón nuestro porcentaje de humedad es alto.
Los métodos de destilación directa para la determinación de humedad implican la destilación q reflujo de los alimentos con un líquido inmiscible con el agua, menos denso que ella y normalmente con un punto de ebullición más adecuado en este caso el tolueno. El agua más densa, cae a la parte inferior del tubo graduado donde mide el volumen que resultó 3,1 ml.
Humedad en la harina max 13,5 %. El contenido de humedad de las harinas varían de acuerdo con el acondicionamiento del trigo; así como con las condiciones climáticas. Se deduce que las harinas contienen gran cantidad de agua unida de ahí que los valores obtenidos en los métodos de secado varían considerablemente según la temperatura de trabajo. El máximo de contenido de humedad según las normas COVENIN en la harina es de 13,5%. Pero para (D pearson)el máximo de humedad de 15 minutos es de 12 – 15% humedad.

NORMA VENEZOLANA

LECHE Y SUS DERIVADOS

DETERMINACIÓN DE HUMEDAD

COVENIN 1077:1997 (2ª Revisión)

1 OBJETO:

Esta Norma Venezolana contempla el método de ensayo para la determinación del contenido de humedad en leche en polvo.

2 REFERENCIAS NORMATIVAS:

La siguiente norma contiene disposiciones que al ser citadas en este texto, constituyen requisitos de esta Norma Venezolana. La edición indicada está en vigencia en el momento de esta publicación. Como toda norma está sujeta a revisión se recomienda, a aquellos que realicen acuerdos en base a ellas, que analicen la conveniencia de usar la edición mas reciente de la norma citada seguidamente.

COVENIN 938 – 83 leche y sus derivados. Métodos para la toma de muestra de leche y productos lácteos.

3 DEFINICIONES:

Para los propósitos de esta Norma Venezolana COVENIN se aplican l siguiente definición:

3.1 Humedad: es aquella que se pierde bajo las condiciones que se realiza el presente ensayo.

4 APARATOS:

4.1 Balanza analítica con apreciación de 0,1 mg.

4.2 Cápsula de Níquel, aluminio o pesa – filtro de vidrio, con su tapa para determinaciones de humedad, de 90 a 100 mm de diámetro de fondo plano.

4.3 Desecador con cloruro de calcio anhidro u otro material apropiado.

4.4 Estufa de aire con control variable de temperatura.

5 PREPARACIÓN DE LA MUESTRA:

5.1 Leche en polvo:

antes de abrir la muestra para el análisis, homogeneice bien por agitación o por inversión y giro del recipiente. Evite la humedad y la temperatura excesiva cuando abra el recipiente.

5.2 Queso:

5.2.1 Quesos duros o semiduros: Cortar la muestra en trozos y moler en un procesador de alimentos o rallar finamente y mezclar. Conservar en envases herméticos.

5.2.2 Quesos blandos: colocar de 300 a 600 g en un envase de licuadora de 1 litro previamente enfriado a una temperatura < 15 ºC y licuar por 2 – 5 minutos, hasta obtener un aparta homogénea. Conservar en envases herméticos.

5.3 Crema:

antes de tomar la porción de ensayo, homogeneizar la muestra por agitación utilizando un agitador manual hasta obtener una emulsión uniforme. Si la muestra es muy espesa calentar a 30 – 35 ºC y mezclar. Si se observan separaciones de grasa calentar a 38 ºC en un baño de María y agitar vigorosamente. Evitar el sobrecalentamiento. Pesar la muestra inmediatamente.

6 PROCEDIMIENTO:

6.1 Desecar la cápsula o pesa – filtro con su tapa en la estufa a 99 ºC ± 1 ºC por un periodo no menor de dos hors o por toda la noche, enfriar en el desecado y pesar determinándose de esta manera la tara inicial.

6.2 En la cápsula previamente tarada, pesar exactamente alrededor de 2 g – 3 g de la muestra a analizar, tomada según la norma COVENIN 938.

6.3 Colocar la cápsula con la muestra en la estufa a 99 ºC ± 1 ºC hasta peso constante o por un periodo de 7 horas.

6.4 Retirar la cápsula de la estufa, colocar en un desecador por 45 minutos y pesar.

7 EXPRESIÓN DE RESULTADOS:

Calcular el contenido de humedad libre presente en la muestra mediante la siguiente expresión:

Donde:

Pi = Masa inicial de la muestra en gramos.

Pf = Masa final de la muestra en gramos.

8 REPETIBILIDAD:

La diferencia entre dos resultados de dos determinaciones efectuadas por el mismo analista en las mismas condiciones, no debe ser mayor de 0,22%.

CONCLUSIÓN

A veces es difícil la determinación exacta del contenido total en agua. En la práctica es suficientemente apropiado cualquier método que proporciones una buena repetibilidad con resultados comparables, siempre que ese mismo procedimiento se siga estrictamente en cada ocasión. También son válidos ciertos métodos especialmente rápidos, siempre que los resultados se contrasten con los obtenidos mediante algún otro procedimiento más convencional. Los métodos principales para la estimación de la humedad son:

Métodos de secado, en los cuales el agua se elimina por el calor o por agentes desecantes. Son los métodos más comunes para valorar el porcentaje de humedad en los alimentos; aunque estos métodos dan buenos resultados que pueden interpretarse sobre bases de comparación, es preciso tener presente que:
- Algunas veces es difícil eliminar por secado toda la humedad presente.
- A cierta temperatura el alimento es susceptible de descomponerse.
- En los cereales, las pérdida de peso debida a la volatilización aumentan conforme se incrementa la temperatura de secado.
Métodos de destilación, en los cuales para la determinación de humead implica la destilación a reblujo de los alimentos con un líquido no miscible con el agua, menos denso que ella y normalmente con un punto de ebullición más elevado por ejemplo, tolueno (p. Eb., 110º C) o xileno (p. Eb., 140 ºC).

BIBLIOGRAFÍA

F.L. Hart, H.J. Fischer, Análisis Moderno de los Alimentos, Editorial Acribia. Zaragoza (España) Pág. 1 – 4.

D. Pearson, Técnicas de Laboratorio para el Análisis de Alimentos, Editorial Acribia. España Pág. 41

R. Matissek, M. Schnepel, G. Steiner, Análisis de los Alimentos, Editorial Acribia, S.A. Zaragoza (España) 1992. pág. 4 – 5.

D.R. Osborne, P. Voogt, Análisis de los Nutrientes de los Alimentos, Editorial Acribia, S.A. España. 1986. Pág. 52 – 53.

H. Egan, R.S. Kirk, R. Sawyer, Análisis Químicos de Alimentos de Pearson, Compañía Editorial Continental, S.A. De C.V. México. 1987. Págs 20 – 21

Documento cedido por:

JORGE L. CASTILLO T.