E.A.P DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTAE.A.P DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL

Ao de la Diversificacin Productiva y del Fortalecimiento de la Educacin

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTAFACULTAD DE INGENIERAE.A.P DE AGROINDUSTRIA

CICLO: VMATERIA: COMPOSICION BIOQUIMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALESDOCENTE: Jhonathan Moreno SilvaTEMA: ACTIVIDAD DE AGUA E ISOTERMAS DE ABSORCIONINTEGRANTES: MORENO VALVERDE JEFFERSON HIDALGO CASTRO DANIEL TORRES VILLANUEVA MITSHELL MEJIA VASQUEZ ANTONY

I. INTRODUCCION

La 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.

1.1. 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.

1.2. 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.

II. EXPERIMENTACIN

2.1. MATERIALES Y EQUIPOS

Balanza analtica.2 campanas de desecacin. Muestras (harina de trigo, leche en polvo, maicena, caf instantneo, harina de alverja, sopa deshidratada, etc.)Equipo de actividad de agua. Marca: ROTRONIC, modelo: Hygrolab 2 con sensor determinador de agua (aw).Estufa

Ilustracin 1 (PH-METRO)Ilustracin 2(CAMPANA DE DESCECAION)

2.2. METODOLOGA

Manejo Del Equipo Conectar el equipo en el computador. Encender el computador y el equipo de actividad de agua, luego ejecutar el programa Hygrowin. 2.1.1. Esperar que el computador reconozca el equipo. Seleccionar el modo de mediad en el equipo (computador). (Estndar o rpido). 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 ratn en el botn Start que corresponda al sensor a usa. El botn Start inmediatamente cambia a stop. Cuando se termina la medida (aproximadamente 5 minutos-modo rpido), los resultados aparecen en un fondo verde y a la vez el computador dar una seal de que se concluy la medida. Proceda de igual forma para todas las muestras y elabore una tabla de datos con los distintas muestras y grafquela, de la forma siguiente:

MUESTRASAw

Harina de Trigo a

Leche en Polvob

Maicenac

Harina de Arveja d

2.3. PROCEDIMIENTOPreparacin De La Muestra Para La Construccin De La Isoterma. En una placa Petri secar 20 gramos aproximadamente de la muestra a analizar, en una estufa a 100 C por 6 horas, precio a la prctica (la leche en polvo o el caf instantneo, no necesitan de este secado previo). Enumerar y pesar 10 cubetas sin tapa 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 e una campana de desecacin para que enfren. Luego pesar las 10 cubetas (peso de cubeta + materia seca) sin su tapita, y llenar en la tabla de datos. Seguidamente las cubetas son introducidas en una campana que contiene agua en su interior bajo la rejilla; salvo la primera que solo se determina la Aw directamente sin someterse dentro de la campana, (tomar la hora cuando es introducida cada cubeta a la campana). Despus de 5 minutos retirar la segunda muestra de la campana de ganancia de agua.Llenar la tabla de datos. Despus de 5 minutos retirar la tercera, luego la cuarta y as sucesivamente hasta la deca cubeta, cada cierto espacio de tiempo, (tomar la hora a la que es retirada cada cubeta de la campana) Los datos se irn tomando de acuerdo a la tabla siguiente:Construccin De Grficos Determinar los valores de actividad de agua Aw y humedad de los diferentes alimentos agroindustriales y construir dos grficos de barras:

Alimentos agroindustriales vs actividad de agua. Alimentos agroindustriales vs humedad.

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). Elaborar la curva de actividad de agua vs tiempo.

III. CLCULOS, RESULTADOS Y DISCUSIN

3.1. CLCULOS Y RESULTADOSActividad de agua e isoterma de adsorcin del caf: construccin de graficasGrafico 01. Aw vs la % humedad, cata punto representa la muestra sometida a t=0 minutos, 5,10,15 y 20 minutos. Se nota un comportamiento no usual en la muestra 3.

Grafico 02. Actividad de agua respectiva a muestras de caf sometidas a una campana de hidratacin. La primera muestra seca, la segunda 5 minutos, tercera 10 y sucesivamente hasta obtener la quinta muestra. Notamos un aumento de actividad de agua.

Grafico 03. Relacin de muestras de caf sometidas a la campana de hidratacin. En determinado tiempos de 0, 5, 10,15 y 20 minutos respectivamente. Aumento de la humedad en cada muestra segn el procedimiento.

Grafico 04. Aumento de humedad en relacin al tiempo. Entre mayor tiempo trascurrido mayor es la cantidad de agua ganada.

Grafico 05. Relacin de aw en funcin al tiempo, mientras sea mayor el tiempo la actividad de agua es mayor. Para casos de alimentos se expone a una mayor prdida de producto.

Actividad de agua e isoterma de adsorcin en harina de trigo:

Grafico 6. Aw vs la % humedad, cata punto representa la muestra sometida a t=0 minutos, 5,10,15 y 20 minutos. Se nota un comportamiento no usual en la muestra 3.

Grafico 07. Actividad de agua respectiva a muestras de caf sometidas a una campana de hidratacin. La primera muestra seca, la segunda 5 minutos, tercera 10 y sucesivamente hasta obtener la quinta muestra. Notamos un aumento de actividad de agua.

Grafico 08. Relacin de muestras de harina sometidas a la campana de hidratacin. En determinado tiempos de 0, 5, 10,15 y 20 minutos respectivamente. Aumento de la humedad en cada muestra segn el procedimiento.

Grafico 09. Aumento de humedad en relacin al tiempo. Entre mayor tiempo trascurrido mayor es la cantidad de agua ganada.

Grafico 10. Relacin de aw en funcin al tiempo, mientras sea mayor el tiempo la actividad de agua es mayor. Para casos de alimentos se expone a una mayor prdida de producto.

3.2. DISCUION

A veces es difcil la determinacin exacta del contenido total en agua. En la prctica es suficientemente apropiado cualquier mtodo que proporciones una buena repetitividad con resultados comparables, siempre que ese mismo procedimiento se siga estrictamente en cada ocasin. Tambin son vlidos ciertos mtodos especialmente rpidos, siempre que los resultados se contrasten con los obtenidos mediante algn otro procedimiento ms convencional. Los mtodos principales para la estimacin de la humedad son: Mtodos de secado, en los cuales el agua se elimina por el calor o por agentes desecantes. Son los mtodos ms comunes para valorar el porcentaje de humedad en los alimentos; aunque estos mtodos dan buenos resultados que pueden interpretarse sobre bases de comparacin, es preciso tener presente que: Algunas veces es difcil eliminar por secado toda la humedad presente. A cierta temperatura el alimento es susceptible de descomponerse.

En los cereales, las prdidas de peso debidas a la volatilizacin aumentan conforme se incrementa la temperatura de secado. Mtodos de destilacin, en los cuales para la determinacin de humedad implica la destilacin a reflujo de los alimentos con un lquido no miscible con el agua, menos denso que ella. Podemos apreciar que las isotermas obtenidas presentan cierta retorno de menor aw conforme aumenta su % de humedad. Segn 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.

3.3. CONCLUSIONES Conocimos la gran importancia que tiene saber el uso del equipo de actividad de agua modelo Hygrolab 2 para la cual nos proporciona en este caso lo que se necesita saber como su actividad de agua de cada muestra a analizar, tambin apreciamos que nos indica la temperatura a que se encuentra la muestra empleada. Con los datos proporcionados por el equipo de actividad de agua, llegamos a determinar la actividad del agua de algunos alimentos y productos agroindustriales. Determinamos tambin, segn los datos proporcionados como la actividad del agua, el % de humedad, el tiempo y pesos iniciales y finales de las muestras empleadas, las Isotermas de Absorcin del producto agroindustrial, en este caso, caf instantneo.IV. BIBLIOGRAFIA

Chirife, J and Iglesias, H.A. (1978). Equations for Fitting Water Sorption Isotherms of Foods: Part 1- A Review. J. Fd. Technol, 13: 159-174 Lerici, R., et al., 1986. "Esperience di osmosi diretta ad alta temperatura per tempi brevi" Industrie Conserve, 6, 223. Potter., N.N., 1978 "La Ciencia de los Alimentos". 2 Edicin. Edutex. S.A. Mxico 13 D.F. Desrosier, N.W. 1963 "The Technology of Food Preservation" AVI Publishing Co., Westport, Conn. Http: www.lab-ferrer.com/actividad_agua...isotermas/...actividad-a - Espaa