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Universidade Federal do Pampa Curso de Engenharia de Alimentos Determinações Físico-Químicas na Indústria de Alimentos Prof. ª Valéria Terra Crexi Engenheira.

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1 Universidade Federal do Pampa Curso de Engenharia de Alimentos Determinações Físico-Químicas na Indústria de Alimentos Prof. ª Valéria Terra Crexi Engenheira de Alimentos

2 1.1 Determinações Físicas em Produtos Envasados pH (potencial hidrogeniônico) - Leitura do teor de íons hidrogênios efetivamente dissociados na solução (pH = - log H + ) - Caracterizar a acidez natural - atividade enzimática - estabilidade de componentes

3 -verificação do estado de maturação de frutos - estado de conservação do alimento Processamento Tratamento térmico – função da possibilidade de desenvolvimento de microrganismos patogênicos

4 Processamento alimentos com pH superior a 4,5 são considerados de baixa acidez (ervilha, milho, feijão, carnes) Clostridium botulinum – temperaturas (121 0 C/20min)

5 Processamento alimentos de acidez inferior a 4,5 são considerados de alta acidez (tomates, picles, frutas em geral) temperaturas inferiores – processo de pasteurização

6 Métodos para determinação do pH Colorimétricos Eletrométricos

7 Colorimétricos Indicadores específicos, os quais produzem ou alteram sua coloração em determinadas concentrações de íons hidrogênios Papel ou sólidos finamente granulados

8 Eletrométricos Potenciômetros (pHmetros) – determinação direta do pH Equipamento constituído de dois eletrodos, um de referência e um de medida e um galvanômetro Resultado é expresso em escalas numéricas de pH de 1 a 14.

9 Eletrodo de medida – Eletrodo de vidro - Mais utilizado potencial não é afetado pela presença de agentes oxidantes e redutores pode ser operado numa larga faixa de pH

10 Eletrodo de referência Ag-AgCl Solução interna (HCl) Membrana de vidro Eletrodo de vidro Vidro pode ser constituído por silicatos de Li + e Ba ++ em vez de Na + e Ca ++ No extremo do eletrodo há um bulbo constituído de um membrana de vidro permeável, seletivo aos íons hidrogênio, os quais são depositados na membrana, induzindo uma diferença de potencial elétrico que se desenvolve através da membrana, o qual é registrado e convertido em uma medida do aparelho.

11 Funcionamento - Solução aquosa – os cátions da membrana de vidro são trocados por íons H +, forma-se um camada hidratada -Camada funciona como uma membrana de troca catiônica, sensível seletiva aos íons H + - Uma diferença de potencial elétrico se desenvolve através da membrana de vidro Depende da atividade e características particulares dos íons presentes nas duas soluções, da composição do vidro

12 Potencial da Membrana O potencial da membrana consiste de dois componentes: Potencial limite e potencial de difusão Resultado dos potenciais determina a atividade dos íons H +

13 Potencial limite reside na superfície da membrana – na interface entre a camada hidratada e a solução externa Eletrodo imerso em uma solução aquosa, aparece um potencial limite determinado pela atividade dos íons H + na solução externa e a atividade dos íons H + na superfície da camada hidratada POTENCIAL: Os íons tenderão a migrar para a direção de menor atividade. O resultado é uma camada microscópica de cargas sobre a superfície da membrana, que representa um potencial

14 Potencial de difusão - resulta da tendência dos prótons da camada interna em difundir na direção da membrana seca, que contém – SiONa +, - e a tendência dos íons de sódio na membrana seca em difundir em direção à camada hidratada. - SiO-Na + + H + -SiO-H + + Na +

15 Eletrodo de referência – Eletrodo de Calomelano O eletrodo de referência possui potencial fixo independente das propriedades da solução que está sendo testada.

16 Eletrodo de referência – Eletrodo de Calomelano Ponte salina – solução de KCl utilizada para efetuar a conexão elétrica entre o eletrodo e a solução da amostra- mede o potencial gerado através da ponte salina (localizada na extremidade do eletrodo). * Os aparelhos mais modernos utilizam os dois eletrodos, de medida e de referência, combinados em um só.

17 Metodologia 1.Ligar o pHmetro e esperar estabilizar 2.Verificar os níveis dos eletrólitos dentro dos eletrodos 3.Calibrar o pHmetro com tampões 7 e 4 (para soluções ácidas) ou 7 e 10 (para soluções básicas) 4.Acertar as temperaturas- temperatura deve ser ajustada em função da temperatura da solução a ser medida, pois o potencial do eletrodo varia de acordo com a temperatura

18 Metodologia 5. Usar água destilada para lavar o eletrodo, antes de fazer qualquer medida, e secar. 6. Determinar o pH da amostra fazendo a leitura com precisão até 0,01 unidades de pH.

19 Soluções-tampão São soluções de ácidos fracos e seus sais, que não sofrem alterações na concentração hidrogeniônica quando é adicionado ácido ou base.

20 Determinação de pH em diferentes tipos de alimentos 1. LEITURA DIRETA - Produtos líquidos como xaropes, sucos, vinhos e bebidas em geral, que são claros e não contêm gás. 2. Bebidas com gás carbônico, como refrigerante, devem ser submetidas a agitação mecânica ou a vácuo antes de se tomar a medida de pH, pois o CO2 pode formar ácido carbônico e baixar o pH.

21 Determinação de pH em diferentes tipos de alimentos 3. Homogeneização da amostra Bebidas com polpa em suspensão devem ser agitadas para misturar a polpa decantada e medir o pH imediatamente, antes de a polpa se separar novamente, ou utilizar um agitador magnético para conseguir um resultado homogêneo, já que a polpa e o líquido podem ter pHs diferentes.

22 Determinação de pH em diferentes tipos de alimentos 4. Em produtos sólidos e secos Farinhas, pão, macarrão e biscoitos, é preparado um extrato com suspensão de 10g do produto em 100mL de água, e toma-se o pH do líquido sobrenadante após a decantação

23 Determinação de pH em diferentes tipos de alimentos 5. Em bebidas alcoólicas, deve-se tomar cuidado com a uniformidade do álcool no produto 6. Produtos sólidos, mas com bastante umidade, como queijo fresco, devem se macerados e homogeneizados, e os eletrodos são enfiados dentro da massa em pelo menos três lugares diferentes para se tirar uma medida do pH.

24 Fontes de Erro 1.Erro alcalino: O eletrodo de vidro é sensível a outros cátions além do hidrogênio, como o Na +. O resultado pode ser um pH mais baixo do que o real (erro negativo) Porém este erro é mínimo em pH abaixo de 9. Para pH acima de 9, existem eletrodos de vidros especiais insensíveis aos outros cátions fora o H +

25 Fontes de Erro 2. Erro ácido: Vai depender da atividade de água. Geralmente a atividade de água é 1- não se tem problemas Soluções muito ácidas (aw <1)- água utilizada para solvatar os prótons. Erro positivo * Erro semelhante ocorre se a atividade de água é diminuída por uma alta concentração de sal dissolvido ou por adição de um solvente não aquoso, como etanol ou bebidas alcoólicas

26 Fontes de Erro 3. Tampão utilizado na calibração do pHmetro mal preparado 4. O potencial dos eletrodos varia com a temperatura. Nos pHmetros existe um controle para ajustes de temperaturas dos tampões e das amostras, ou seja, existe um dispositivo automático de temperatura.

27 Fontes de Erro 5. Desidratação da membrana de vidro tornando-a insensível ao íon H +. Por isso é muito importante deixar o eletrodo sempre mergulhado em água destilada.

28 Cuidados com os eletrodos e com o pHmetro 1.Manter os eletrodos dentro da água 2.Manter o eletrodo de calomelano cheio de KCl 3.Manter os eletrodos ligados, porém sem tensão quando estiverem fora da solução 4.Não deixar gordura nos eletrodos. Lavar com solvente orgânico e, depois, com água destilada.

29 Acidez -Fornecer dados sobre o estado de conservação de um produto alimentício. - Ácidos orgânicos presentes em alimentos sabor, odor, cor, estabilidade e a manutenção da qualidade.

30 Acidez Frutas acidez titulável 0,2 a 0,3% em frutas de baixa acidez ( maçãs vermelhas e bananas) 2% em ameixas e acima de 6% em limão * Limão- ácido cítrico pode constituir até 60% dos sólidos solúveis totais no limão

31 Acidez Vegetais baixa acidez, variando de 0,1% em abóbora a 0,4% em brócolis * Exceção do tomate – acidez titulável em ácido cítrico 2 a 3 (g de ácido cítrico 100 g -1 )

32 Acidez Produtos marinhos, peixes, aves e produtos cárneos Baixa acidez Ácido predominante é o ácido láctico

33 Acidez Acidez total em relação ao conteúdo de açúcar é útil na determinação da maturação da fruta maturação ocorre a diminuição dos ácidos (ácidos são metabolizados) e aumento do teor de açúcar (sólidos totais)

34 Aplicação 1. Valor nutritivo: manutenção do balanceamento ácido-base no organismo. 2. Indicação de pureza e qualidade em produtos fermentados, como vinhos. 3. Indicação de deterioração por bactérias com produção de ácido. 4. Indicação de deterioração de óleos e gorduras pela presença de ácidos graxos livres provenientes da hidrólise dos triacilgliceróis.

35 Aplicação 5. Critérios de identidade de óleos e gorduras pela caracterização dos ácidos graxos presentes. 6. Estabilidade do alimento/deterioração: Produtos mais ácidos são naturalmente mais estáveis quanto à deterioração.

36 Tipos de Acidez A acidez de um alimento pode ser resultado de: - Compostos naturais dos alimentos - Formados durante a fermentação ou outro tipo de processamento - Adicionados durante o processamento - Resultado de deterioração do alimento

37 Tipos de Ácidos Naturais em Alimentos Os principais ácidos orgânicos encontrados em alimentos são: cítrico, oxálico, succínio e tartárico Ácido Cítrico: principal constituinte de várias frutas como limão, laranja, figo, pêssego, pêra, abacaxi, morango e tomate.

38 Tipos de Ácidos Naturais em Alimentos Ácido málico: predominantemente em maça, alface, brócolis e espinafre Ácido tartárico: uvas e tamarindo A proporção relativa de ácidos orgânicos presentes em frutas e vegetais varia com o grau de maturação e condições de crescimento

39 Métodos de Análise Acidez total titulável Análise quantitativa determina a acidez total por titulação Não sendo eficiente para amostras coloridas (ponto de viragem)

40 Métodos de Análise Acidez total titulável É a quantidade de ácido de uma amostra que reage com uma base de concentração conhecida Procedimento: - Titulação de uma alíquota de amostra com uma base de concentração conhecida utilizando fenolftaleína como indicador do ponto de viragem.

41 Métodos de Análise Acidez total (titulação usando um pHmetro) - Para amostras coloridas - Determinação da acidez através de medida de pH

42 Métodos de Análise Acidez Volátil - Pode ser determinada pela separação dos ácidos voláteis presentes, principalmente ácido acético e traços de ácido fórmico.

43 Métodos de Análise Acidez Volátil - Evaporação em banho- maria Procedimento: - Determina-se a acidez inicial, sem evaporar os ácidos voláteis (acidez total) - Após evapora-se os ácidos voláteis e determina-se novamente a acidez (acidez fixa) - Pela diferença da acidez total e da acidez fixa se obtém a acidez volátil * Pode ocorrer a perda de ácidos menos voláteis, como o ácido láctico, juntamente com os ácidos voláteis.

44 Métodos de Análise Acidez Volátil - Destilação direta Procedimento: - A amostra é aquecida diretamente e o destilado recolhido será titulado com uma base padronizada e fenolftaleína como indicador

45 Métodos de Análise Acidez Volátil - Destilação a vapor Procedimento: - Método mais utilizado para produtos fermentados - Resultados podem ser discordantes: * perdas ocorridas – ácidos menos voláteis como ácido láctico, juntamente com os ácidos voláteis


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