ÁGUA.

Apresentação em tema: "ÁGUA."— Transcrição da apresentação:

1 ÁGUA

2 Raio de van der Waals do O = 1.4 Å
Propriedades da água Estrutura Abaixo está representado o envoltório de van der Waals (onde os componentes de atração das forças de van der Waals contrabalançam os componentes de repulsão) Raio de van der Waals do O = 1.4 Å Envoltório de van der Waals O—H covalente; distância de ligação = Å Raio de van der Waals do H = 1.2 Å

3

4

5 A molécula é altamente polar, podendo induzir polaridade nas moléculas vizinhas.
Cada molécula de água tende a atrair 4 moléculas próximas, formando um agregado de massa 5 vezes maior . As moléculas de água ficam unidas entre si por fracas forças eletrostáticas, as ligações de hidrogênio, cujo valor energético é de apenas 4,5 kcal, comparado com 110 kcal para as ligações covalentes.

6

7

8

9

10

11

12 A água como solvente Por quê a água dissolve sais? A estrutura cristalina dos sais é mantida por forças iônicas;

13 O cristal de NaCl desfaz-se à medida que as moléculas de
água se amontoam ao redor dos íons cloreto e sódio As cargas iônicas são parcialmente neutralizadas e as atrações eletrostáticas entre os íons de cargas opostas são enfraquecidas

14

15 Solventes com altas constantes dielétricas podem solvatar (“envolver”; no caso da água “hidratar”) as moléculas do soluto, conforme ilustrado pelo esquema abaixo: A dissolução de substâncias polares sem carga elétrica segue um esquema semelhante; neste caso a água enfraquece as interações não-iônicas entre as moléculas do soluto (pontes de hidrogênio, por exemplo)

16 NaCl (s) Na+ (aq) e Cl- (aq).
O sólido iônico, ao se dissolver em água, se quebra em pequenas unidades: cátions (íons de carga positiva) e ânios (íons de carga negativa). A equação química é a forma com que o processo é representado; no exemplo, a dissolução do cloreto de sódio (sal de cozinha) em água. NA HIDRATAÇÃO NaCl (s) Na+ (aq) e Cl- (aq).  O número de moléculas de água imediatamente próximas depende do tamanho e carga do cátion.

17 Etanol Þ 24,3 Amônia 16,9 Acetona 20,7 Clorofórmio 4,8 Éter dietílico Þ 4,3 Benzeno 2,3 Tetracloreto de carbono 2,2 Hexano 1,9

18 A solubilidade dos gases em água é um bom exemplo do papel da polaridade

19 A interação da água com moléculas anfipáticas
A água tende a hidratar a porção polar; ao mesmo tempo tende a excluir a porção apolar (hidrofóbica) A porção apolar força as moléculas de água circundantes a assumir um estado altamente ordenado De um modo geral, no entanto, as estruturas lipídicas tendem a agrupar-se, reduzindo a superfície em contato com a água As porções apolares são estabilizadas por interações hidrofóbicas que resultam da tendência de excluir a água As micelas são um bom exemplo de estruturas que expõem à água apenas os grupos hidrofílicos (polares) e escondem completamente os grupos apolares

20 Água nos alimentos O conteúdo de água é obtido pela determinação da água total contida no alimento. Entretanto, esse valor não nos fornece indicações de como está distribuída a água nesse alimento, como também não permite saber se toda a água está ligada do mesmo modo ao alimento.

21 Diferem significativamente em sua estabilidade ou vida útil.
O conteúdo de água por si mesmo não é um indicador real da estabilidade

22 Água nos alimentos Água livre Água ligada
A água fracamente ligada ao substrato, e que funciona como solvente, permitindo o crescimento dos microorganismos e reações químicas e que é eliminada com relativa facilidade. Água livre A água está fortemente ligada ao substrato, mais difícil de ser eliminada e que não é utilizada como solvente e não permite o desenvolvimento de microorganismos e retarda as reações químicas. Água ligada

23 Água nos alimentos

24 % de água total (alta umidade) Água da camada intermediária
Categoria de águas e suas propriedades Propriedades Descrição geral Ponto de congelamento Capacidade solvente % de água total (alta umidade) Água vicinal Interage fortemente com sítios específicos dos constituintes não aquosos por associações água-íon e água-dipolo. Não se congela a –40o C. Nula. 0,4 a 0,5% Água da camada intermediária Água que ocupa sítios remanescentes da primeira camada, formando várias camadas adicionadas em torno dos grupos hidrofílicos dos constituintes não aquosos. Predominam as ligações hidrogênio água-água e água-soluto. A maioria não se congela a –40o C. Leve a moderada. 2 a 3% Água livre Água que ocupa as regiões exteriores dos constituintes não aquosos. Predomina as ligações hidrogênio água-água. Tem propriedades similares à das águas de soluções salinas diluídas, seu fluxo macroscópico encontra-se impedido. Congela-se, mas com moderada redução do ponto de congelamento. Grande. Aproximadamente 96%

25 aw - Indica a intensidade das forças que unem a
Atividade de água aw - Indica a intensidade das forças que unem a água com outros componentes não-aquosos e, conseqüentemente, a água disponível para o crescimento de microorganismos e para que se possam realizar diferentes reações químicas e bioquímicas.

26 Atividade de água Diferenças na intensidade com que a água se associa com os constituintes não aquosos. A água envolvida em associações mais fortes é menos suscetível ou propensa para as atividades de degradação (crescimento de microorganismos e reações químicas de hidrólise).

27 Atividade de água O termo atividade da água (aw) foi implantado para se ter o valor da intensidade com que a água se associa a diferentes componentes não aquosos. Quando se adiciona um soluto à água pura, as moléculas de água orientam-se na superfície do soluto e inter-relacionam-se com ele. Como conseqüência, diminui o ponto de congelamento, aumenta o ponto de ebulição e reduz a pressão de vapor, segundo a lei de Raoult, que diz: “a diminuição relativa da pressão de vapor de um líquido ao dissolver-se em um soluto é igual “a fração molar do solvente”.

28 Um líquido puro em contato com ar, perde (evapora) parte de suas moléculas = Fugacidade.
Em ambiente fechado o que ocorre = condensação = pressão de vapor. Ao adicionar um soluto ao líquido a evaporação para a fase gasosa diminui = diminui a pressão de vapor.

29

30 Atividade de água A atividade da água define-se como a relação existente entre a pressão de vapor de uma solução ou de um alimento (P) com relação à pressão de vapor da água pura (Po) à mesma temperatura.

31 Atividade de água Expressão matemática da Lei de Raoult:

32 Atividade de água

33 Atividade de água e conservação dos alimentos

34 Atividade de água e conservação dos alimentos

35 Atividade de água e conservação dos alimentos

36

37 Atividade de água mínima para proliferação de alguns microrganismos

38 Atividade de água de alguns alimentos e suscetibilidade à deterioração
Faixa de Aa Microorganismos capazes de se desenvolver Alimentos com Aa na faixa indicada 1,00 – 0,95 Pseudomonas, Escherichia, Proteus, Shigella, Klebsiella, Bacillus, Clostridium perfringers e algumas leveduras. Alimentos muito perecíveis (frutas frescas, vegetais, carnes, peixe), lingüiças, salsichas e pães cozidos, alimentos contendo até 40% de sacarose e 7% de sal. 0,95 – 0,91  Salmonella, V. parahaemolyticus, C. Botulinum, Serratia, Lactobacillus, Pediococcus, alguns fungos, Rhodotorula, Pichia. Alguns queijos (cheddar, suíço, provolone), carnes curadas (presunto), concentrado de frutas, alimentos contendo até 55% de sacarose ou 12% de sal. 0,91 – 0,87 Muitas leveduras (Candida, Torulopsis, Hansenula), Micrococus. Embutidos fermentados (salames), bolos confeitados, queijos desidratados, margarina, alimentos contendo até 65% de sacarose ou 15% de sal. 0,87 – 0,80 A maioria dos fungos, Staphylococcus aureus, a maioria das Saccharomyces spp., Debaryomyces. Concentrados de frutas, leite condensado, xaropes de chocolate e frutas, farinha, arroz, granulados contendo 15 a 17% de umidade, bolos de frutas, presuntos caseiros, foundies e confeitos açucarados. 0,80 – 0,75 A maioria das bactérias halófilas. Geléias, marmeladas, marzipã, glacê de frutas e marshmallow. 0,75 – 0,65 Fungos xerofílicos (Aspergillus chevalieri, A. candidus, Wallemia sebi), Saccharomyces bisporus. Flocos de aveia contendo 10% de umidade, cremes para recheio, geléias, marshmallow, melaço, caldo de cana de açúcar, algumas frutas secas e castanhas. 0,65 – 0,60 Leveduras osmofílicas (Saccharomyces rouxii), poucos fungos (Aspergillus echinulatus, Monascus, Monascus bisporus). Frutas secas contendo de 15 a 20% de umidade: algumas balas, caramelos e mel. 0,50 Sem proliferação microbiana. Macarrão e massa similares, contendo 12% de umidade, temperos com 10% de umidade. 0,40 Ovo em pó com 5% de umidade. 0,30 Biscoitos e torradas com 3-5% de umidade. 0,20 Leite em pó (2 – 3% umidade), vegetais desidratados (5% umidade), flocos de milho (5% umidade), sopas desidratadas

39

40

41

42 Relação entre a atividade de água
e a concentração

43 Atividade de água e Temperatura
A medida que aumenta a temperatura o mesmo ocorre com aw, porque cresce a pressão de vapor.

44 Isotermas de sorção de água
As isotermas de sorção de água são gráficos que relacionam a quantidade de água de um alimento com sua atividade de água, o que é o mesmo, em função da umidade relativa da atmosfera que circunda o alimento, uma vez alcançado o equilíbrio e a uma temperatura constante. A maioria das isotermas de sorção de água dos alimentos apresenta forma sigmóide, com pequenas variações conforme a estrutura física, a composição química, a temperatura e a capacidade de retenção de água do alimento. Há alimentos que apresentam uma zona mais plana na primeira parte da curva: essas curvas, em forma de J, são típicas de alimentos com grande quantidade de açúcar e solutos e que apresentam pouca adsorção por capilaridade, como as frutas e os doces de frutas.

45

46

47

48 Isotermas de sorção de água
Quando se coloca o alimento em ambiente com umidade relativa (UR) superior à umidade relativa de seu equilíbrio (URE), ele fixa o vapor de água, tendendo a alcançar o equilíbrio, isto é, absorve água (adsorção). Ao contrário, se o alimento é colocado em um ambiente cuja UR é inferior URE correspondente ao conteúdo de água do produto, este cede água mediante o processo chamado dessorção.

49 Histerese das isotermas de sorção de água: a isoterma de adsorção para um determinado produto não é equivalente à isoterma de dessorção. Os alimentos com uma aw determinada, a uma temperatura constante, sempre apresentam maior conteúdo de água durante a dessorção do que na adsorção.

50 Equipamento para medir AW

51 Equipamento para medir AW