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ACTIVIDAD DE AGUA EN LOS
ALIMENTOS
Dr.C. Aldo Hernández
Instituto de Farmacia y Alimentos
Universidad de La Habana
• Es un componente importante de los
alimentos.
• Contribuye a la estructura y textura y su
interacción con otros componentes determina
la estabilidad relativa durante el
almacenamiento.
• Es un factor importante en el deterioro de
alimentos por el papel que desempeña en
diferentes reacciones químicas y enzimáticas
así como en el desarrollo microbiano.
El agua
Durante muchos años se pensó que el
mecanismo de conservación de los alimentos
era la reducción del contenido de humedad, la
deshidratación de alimentos es una de las
formas más antiguas de conservación.
Sin embargo, no es la cantidad de agua lo
verdaderamente importante, sino la
disponibilidad que ésta muestre para que
ocurran las reacciones de deterioro.
El agua y la conservación de los
alimentos
• El aceite de maní se deteriora lentamente
con un contenido de humedad de 0,6 %.
• El azúcar refino cristalina es inestable con un
2 % de humedad.
• El almidón de papa es estable hasta con un
20 % de humedad.
• Lo más importante no es el contenido de
agua si no la disponibilidad que ésta muestre
para que ocurran las reacciones de deterioro.
La estabilidad de alimentos y la humedad
• A esta disponibilidad se le denomina
actividad de agua (aw
).
• Conocer esta propiedad es de gran utilidad
en alimentos ya que se relaciona con
aspectos como: ganancia o pérdida de
humedad, crecimiento de microorganismos,
cinética de reacciones deteriorativas de los
nutrientes, cambios en sabor, aroma, textura,
estabilidad y conservación en general.
La actividad de agua
Concepto de actividad de agua (aw)
Se parte del concepto termodinámico de Energía
libre de Gibbs:
G = H – TS = E + PV – TS
dG = dH – TdS = VdP – SdT
En sistema de varios componentes, las especies
químicas pueden ser ganadas o pérdidas, la energía
libre (G) está en función no solo de la temperatura
(T) y la presión (P), si no del número de moles del
componente (i)(ni)
dG = VdP – SdT + Σi
n
[dG/dni]T,P,ndni
Concepto de actividad de agua (aw)
En la anterior ecuación se incluye el término
potencial químico del componente (µi) o energía libre
parcial molar.
De igual modo para una mezcla binaria como puede
ser un alimento:
µvapor = µalimento
µw + RTln fw = µºw + RTln aw
Por lo tanto, la actividad de agua (aw) representa el
potencial químico relativo al agua en el alimento y
constituye el control básico en la conservación de
alimentos.
Concepto de actividad de agua (aw)
Desde el punto de vista termodinámico aw
quedaría:
aw = e[µw - µºw/RT]
Cuanto más pequeño sea el potencial químico en
un alimento, más pequeña será la fuerza
impulsora para las reacciones químicas del agua.
Esta ecuación no se utiliza, esta propiedad se
expresa en función de la presión de vapor de
agua del alimento (pw) y la del agua pura (pºw) o
en función de las humedades relativas.
Concepto de actividad de agua (aw)
aw =pw/pºw
aw = %(HR)/100 = % (HRE)/100
HR- Humedad relativa
HRE- Humedad relativa de equilibrio a la cual el alimento no
gana ni pierde humedad con la atmósfera.
1. Se refiere a un estado de equilibrio verdadero
2. Está definida a una temperatura específica y presión total
3. El estado de referencia debe ser claramente especificado
• Presión Parcial (Pvf)
La presión ejercida por las
moléculas de una sustancia en una
mezcla gaseosa.
• Presión de Vapor (Pº
w)
La presión ejercida por el vapor de
agua cuando el líquido y el vapor
están en su equilibrio
Presión parcial y presión de vapor
N2 + O2 +H2O
PT = PO + PN +PH
A presión ambiente de 14,7 psi
y 50 % HR
pN = 11,195 psi
pO = 2,975 psi
pW = 0,53 psi
po
= 1,06 psi T ~ 104o
F
Isoterma de adsorción y desorción de
agua
I II III
Velocidad relativa de las reacciones degradativas en función
de la actividad del agua (Labusa, 1970).
 
Actividad de agua y las reacciones deteriorativas
Intervalo de
actividad de agua
Tipo de reacción
deteriorativa predominante
Tipo posible de reacción
deteriorativa
1 – 0,80 Crecimiento de
microorganismos
Reacciones enzimáticas
1 – 0,91 Bacterias
1 – 0,88 Levaduras
1 – 0,80 Mohos
0,80 – 0,65 Reacciones enzimáticas
(descomposición de grasas
y oscurecimiento)
Oscurecimiento no enzimático
0,80 – 0,70 Crecimiento de
microorganismos (bacterias
halófilicas
0,80 – 0,65 Moho xerofílicos
0,65 – 0,3 Oscurecimiento no
enzimático (Maillard)
Reacciones enzimáticas, auto
oxidación
0,3 – 0,0 Autooxidación, cambios
físicos
Reacciones de decoloración no
enzimática, reacciones enzimá-
ticas
     
Leche 0,994 87
Carne fresca 0,985 70
Pan 0,96 40
Queso Gouda 0,94 40
Salchicha 0,89 42
Mermelada 0,86 35
Leche concentrada azucarada 0,83 28
Harina de trigo 0,72 14,5
Raisins 0,60 27
Macarrones 0,45 10
Caramelo duro 0,30 3
Bizcochos 0,20 5
Leche descremada en polvo 0,11 3,5
Producto aw Humedad
(%)
Papas fritas crujientes 0,08 1.5
•Alimentos deshidratados
•Alimentos concentrados
•Alimentos de humedad intermedia
(0,65 < aw
< 0,95)
•Alimentos de alta humedad (conservados
por métodos combinados) (aw
> 0,95)
Clasificación de los alimentos en
base al valor de la aw
Limites máximos de aw en alimentos
Organismos internacionales como FDA
(E.U.A), comité de expertos de la FAO y
OMS, la dirección sanitaria de CCE (directiva
77/79 de 21/12/76) recomendaron el
establecimiento legal de los límites máximos
limite para el valor de aw
Los esfuerzos en esta línea requieren el
establecimiento de métodos seguros y
precisos para la determinación o el cálculo
de la actividad de agua en los alimentos
Métodos para la determinación de la
actividad de agua
• Existe una gran variedad de métodos, la
selección dependerá de los costos,
intervalos de aw, exactitud, rapidez del
método, calibración y mantenimiento de
cada equipo.
• Se clasifican atendiendo al principio que
utilicen para la medición.
Clasificación de los métodos de
medición aw
• Métodos isopiéticos (a presión constante)
• Métodos de intervalo
• Método de interpolación gráfica
• Método dinámico de interpolación
• Métodos basados en las propiedades coligativas
del agua
• Métodos psicrométricos
• Métodos higrométricos
• Isotermas de sorción
• Métodos gravimétricos
• Métodos manaométricos/higrométricos
Métodos isopiéticos (a presión constante)
Se basan en el equilibrio que alcanza el alimento con algún material de
referencia en un sistema cerrado, puede requerir varios días o semanas
Muestras
Recipiente
cerrado
Solución
salina
saturada
Procedimiento:
• Preparación de la muestra, bien
dividida
• Colocar cantidad de muestra
conocida en pesafiltros
• Los pesafiltros se pesan
periódicamente hasta que no haya
variación entre pesadas (equilibrio).
• Los datos promedios de al menos
tres determinaciones se informan
como awT constante
Actividades acuosas de las soluciones salinas
usadas en la determinación aw
Sal Temperatura ºC
5 10 20 25 30 40 50
Cloruro de litio 0,113 0,113 0,113 0,113 0,113 0,112 0,111
Acetato de potasio - 0,234 0,231 0,225 0,234 0,216 -
Cloruro de magnesio 0,336 0,335 0,331 0,328 0,324 0,316 0,305
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Nitrato de magnesio 0,589 0,574 0,544 0,529 0,514 0,484 0,454
Yoduro de potasio 0,733 0,721 0,689 0,689 0,679 0,661 0,645
Cloruro de sodio 0,757 0,757 0,755 0,753 0,751 0,747 0,744
Sulfato de amonio 0,824 0,821 0,813 0,810 0,806 0,799 0,792
Cloruro de potasio 0,877 0,868 0,851 0,843 0,836 0,823 0,812
Nitrato de potasio 0,963 0,960 0,946 0,936 0,923 0,891 0,848
Sulfato de potasio 0,985 0,982 0,976 0,973 0,970 0,964 0,958
Método de intervalos
• Se cortan tiras de papel 0,5 x 2,5 cm. Colocar cinta
adhesiva
• Dos tiras se humedecen con la sol. correspondiente y se
coloca en las tapas de la caja Petri.
• Secar las tiras a temperatura ambiente o en estufa.
• El alimento se coloca en la caja Petri, se cierra y se
sellan. El alimento y tiras no deben hacer contacto.
• Después de 24 horas se determina que tiras están
húmedas.
• En función de las sales Y temperatura se da
aproximadamente la aw ( intervalo)
• Ejemplo: 0,25 < aw < 084
Método de interpolación gráfica
La ganancia o pérdida de agua de la muestra se representa
gráficamente, el punto donde no hay ganancia corresponde
a HRE
• Se utilizan celdas de equilibrio con la sol. saturada donde
se coloca la muestra ( no contacto entre muestra y solución)
• Registrar el peso de recipiente y muestra y recipiente.
• Colocar las celdas con las muestras en una incubadora a
temperatura constante.
• Se pesan las muestras cada dos horas durante seis horas.
• Se construye el gráfico de ganancia o pérdida de agua
( peso Vs aw de soluciones salinas), se traza una línea que
una todos los puntos y se determina aw
Métodos psicrométricos
Estos métodos basan su principio de operación en la mezcla
agua- aire entre ellos se encuentran:
• El de punto de rocío, en el que la formación de rocío es
detectada fotoeléctricamente u óptimamente dependiendo del
tipo de equipo. Como ventaja que la medición se puede hacer
a cualquier temperatura.
• Termopar psicrométrico, se fundamente en la disminución
de la temperatura de bulbo húmedo. El enfriamiento
ocasionado a la muestra hace que el agua se condense
sobre el termopar, la velocidad de evaporación de dicha agua
está en función de la actividad de agua o equilibrio creado.
Medidor de actividad de agua
Especificaciones: Rango: 0,000 a 1,000 Aw (0 a 100 % de humedad
relativa), de 5 a 50 ° C, Ambiente de operación: 0 a 99 % HR, de -10 °C a
60 °C. Resolución de la actividad de agua: 0,001 Aw (0,1% HR) Resolución
de temperatura: 0,1 º F / °c Precisión actividad del Agua: ± 0,001 Aw de
Precisión de Temperatura : ± 0,1 ° F / C
Rotronic
Higrómetro
El equipo debe ser calibrado utilizando sales sobresaturadas con aw
conocida.
Resumen
sobre los
métodos
para
determinar la
aw
Método Aw recomendada Precisión Uso en alimentos Otras
características
Isopiéstico 0,80 – 0,99 0,005 Cualquier alimento Barato, sencillo,
recomendado
para análisis de
rutina
Aproximación al equilibrio 0,40 - 0,98 0,001 Azúcares, materiales
higroscópicos, jaleas,
queso
Barato, rápido,
sencillo, útil para
análisis de rutina
Interpolación gráfica Carnes, queso Barato, sencillo y
rápido.
Presión de vapor 0,55 – 1,00 0,01 Alimentos sin
actividad respiratoria,
piezas de res, cereales,
pasas.
Muestras
grandes, (10 a 50
g), lento, método
estándar
Termopar psicrométrico Cualquier alimento Requiere una
velocidad
mínima de aire,
tiene problemas
de condensación
y transferencia
Punto de rocío 0,75 – 0,99 0,003 Cualquier alimento Costoso,
rápido
Modelos predictivos de la actividad de agua
en alimentos
Existe mucha información sobre la estimación de la
actividad de agua y se han obtenido diversas ecuaciones
con respaldo teórico o experimental y su desarrollo se ha
visto favorecido por el desarrollo de la computación.
Al aplicar algún modelo debe considerarse:
• Identificar todas las características del alimento, intervalo
de aw, composición componentes mayoritarios.
• Seleccionar aquellas ecuaciones que se recomiendan o
han sido aplicadas para el alimento en particular.
• Determinar las ventajas del ajuste para cada uno de los
modelos aplicados
Ley de Raoult
Este es el modelo más simple para predecir aw de
soluciones ideales que contienen soluto de bajo
peso molecular.
aw = Xw = nw/(nw + ns)
Xw _Fracción molar de agua
nw _Moles existentes de agua en 100 g de
alimento.
ns _Moles existentes de soluto en 100 g de
alimento.
Modelo Money y Born
Este modelo fue propuesto a partir de la ecuación
de Raoult para ser utilizada en la predicción de la
aw de productos de confitería.
Aw = 1 – 0,27 n
n _ Representa el número de moles de azúcar en
100 g de agua.
Modelo de Grover (1947)
aw = 104 - 10Es + 0,45Es
Es = E1X1 + E2X2 + …EnXn
Componentes Valores de E
Gomas, almidones y pectinas 0,8
Sucrosa y lactosa 1,0
Azúcar invertido, gelatina y caseína 1,3
Ácido cítrico y sus sales 2,5
Glicerol 4
Cloruro de sodio 9
E_ Constante para algunos componentes
comunes.
X_ Concentración del componente (g/g)
Ecuación empírica para calcular aw en dulces y materiales análogos.
Ecuación de Norrish (1966)
Para calcular aw para componentes múltiples
lnaw = lnXw + KlnX2
lnaw = lnXw + [(- K1
0,5
X1) + (K2
0,5
X2) + ….]2
X_ Fracciones molares de los solutos; K_ Coeficiente binario
Soluto Valores de K
Sacarosa - 6,47
Glucosa - 2,25
Fructosa - 2,25
Sorbitol - 1,65
Azúcar invertido - 2,25
Glicerol - 1,16
(Chirife y col.,1980) (Chirife y Favetto, 1992)
Ecuación de Ross (1975)
Esta ecuación es muy útil para alimentos de humedad
intermedia
aw = (aw)1(aw)2(aw)3 ….
aw_Actividad de agua de los diferentes
componentes que constituyen el alimento
Aplicación de modelos predictivos de aw
en algunos alimentos dulces
Producto Experimental Grover Money Born Norrish Ferro-
Fontán
Jalea de uva 0,824 0,819 0,787 0,837 0,800
Mermelada de
fresa
0,840 0,916 0,792 0,841 0,832
Mermelada de
fresa B
0,839 0,809 0,787 0,837 0,793
Mermelada de
fresa C
0,826 0,775 0,766 0,815 0,757
Mermelada de
mango
0,879 0,861 0,842 0,883 0,858
Aplicación de modelos predictivos de aw
en algunos alimentos salados
Producto Experimental Grover Ross Bromley
Chorizo 0,903 0,839 0,939 0,939
Jamón serrano 0,853 0,812 0,913 0,913
Longaniza 0,669 0,714 0,875 0,889
Mole colorado 0,946 0,966 0,971 0,981
Mole poblano 0,848 0,775 0,876 0,949
Queso cotija 0,876 0,817 0,908 0,908
Salmuera 0,976 0,997 0,974 0,974
Salsa de tomate 0,945 0,967 0,954 0,984
Ejemplo de la predicción de actividad de agua
Jarabe de sacarosa con 26, 5 % en peso de dicha azúcar.
aw experimental = 0,98
Base de cálculo 100 g para la composición molar
nH2O = 73,15/18 = 4,083
nsacarosa = 26,5/342 =0,078
ntotales = 4,083 + 0,078 = 4,161
Xw = 4,083/4,161 = 0,981; Xsacarosa = 0,078/4,161 = 0,019
Cálculo de aw
a) Por la ley de Raoult: aw = Xw = 0,981
b) Usando la ecuación de Norrish con valor de K = - 6,47
lnaw = ln(0,981) + (- 647(0,019)2
= - 0,0213356
aw = 0,979
Bibliografía
• Aguilera, J. Temas de tecnología de los alimentos. Vol1. CYTED. Instituto
Politécnico Nacional. México.1997
• Alvarado, J y Aguilera, J. Métodos para medir propiedades físicas en industrias
de alimentos. Editorial Acribía. 2001.
• Barbosa-Cánovas G.;. Juliano P. and Peleg M. Engineering properties of foods.
Encyclopedia of Life Support Systems (EOLSS).s/f

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Actividad de-agua-alimentos

  • 1. ACTIVIDAD DE AGUA EN LOS ALIMENTOS Dr.C. Aldo Hernández Instituto de Farmacia y Alimentos Universidad de La Habana
  • 2. • Es un componente importante de los alimentos. • Contribuye a la estructura y textura y su interacción con otros componentes determina la estabilidad relativa durante el almacenamiento. • Es un factor importante en el deterioro de alimentos por el papel que desempeña en diferentes reacciones químicas y enzimáticas así como en el desarrollo microbiano. El agua
  • 3. Durante muchos años se pensó que el mecanismo de conservación de los alimentos era la reducción del contenido de humedad, la deshidratación de alimentos es una de las formas más antiguas de conservación. Sin embargo, no es la cantidad de agua lo verdaderamente importante, sino la disponibilidad que ésta muestre para que ocurran las reacciones de deterioro. El agua y la conservación de los alimentos
  • 4. • El aceite de maní se deteriora lentamente con un contenido de humedad de 0,6 %. • El azúcar refino cristalina es inestable con un 2 % de humedad. • El almidón de papa es estable hasta con un 20 % de humedad. • Lo más importante no es el contenido de agua si no la disponibilidad que ésta muestre para que ocurran las reacciones de deterioro. La estabilidad de alimentos y la humedad
  • 5. • A esta disponibilidad se le denomina actividad de agua (aw ). • Conocer esta propiedad es de gran utilidad en alimentos ya que se relaciona con aspectos como: ganancia o pérdida de humedad, crecimiento de microorganismos, cinética de reacciones deteriorativas de los nutrientes, cambios en sabor, aroma, textura, estabilidad y conservación en general. La actividad de agua
  • 6. Concepto de actividad de agua (aw) Se parte del concepto termodinámico de Energía libre de Gibbs: G = H – TS = E + PV – TS dG = dH – TdS = VdP – SdT En sistema de varios componentes, las especies químicas pueden ser ganadas o pérdidas, la energía libre (G) está en función no solo de la temperatura (T) y la presión (P), si no del número de moles del componente (i)(ni) dG = VdP – SdT + Σi n [dG/dni]T,P,ndni
  • 7. Concepto de actividad de agua (aw) En la anterior ecuación se incluye el término potencial químico del componente (µi) o energía libre parcial molar. De igual modo para una mezcla binaria como puede ser un alimento: µvapor = µalimento µw + RTln fw = µºw + RTln aw Por lo tanto, la actividad de agua (aw) representa el potencial químico relativo al agua en el alimento y constituye el control básico en la conservación de alimentos.
  • 8. Concepto de actividad de agua (aw) Desde el punto de vista termodinámico aw quedaría: aw = e[µw - µºw/RT] Cuanto más pequeño sea el potencial químico en un alimento, más pequeña será la fuerza impulsora para las reacciones químicas del agua. Esta ecuación no se utiliza, esta propiedad se expresa en función de la presión de vapor de agua del alimento (pw) y la del agua pura (pºw) o en función de las humedades relativas.
  • 9. Concepto de actividad de agua (aw) aw =pw/pºw aw = %(HR)/100 = % (HRE)/100 HR- Humedad relativa HRE- Humedad relativa de equilibrio a la cual el alimento no gana ni pierde humedad con la atmósfera. 1. Se refiere a un estado de equilibrio verdadero 2. Está definida a una temperatura específica y presión total 3. El estado de referencia debe ser claramente especificado
  • 10. • Presión Parcial (Pvf) La presión ejercida por las moléculas de una sustancia en una mezcla gaseosa. • Presión de Vapor (Pº w) La presión ejercida por el vapor de agua cuando el líquido y el vapor están en su equilibrio Presión parcial y presión de vapor
  • 11. N2 + O2 +H2O PT = PO + PN +PH A presión ambiente de 14,7 psi y 50 % HR pN = 11,195 psi pO = 2,975 psi pW = 0,53 psi po = 1,06 psi T ~ 104o F
  • 12. Isoterma de adsorción y desorción de agua I II III
  • 13. Velocidad relativa de las reacciones degradativas en función de la actividad del agua (Labusa, 1970).  
  • 14. Actividad de agua y las reacciones deteriorativas Intervalo de actividad de agua Tipo de reacción deteriorativa predominante Tipo posible de reacción deteriorativa 1 – 0,80 Crecimiento de microorganismos Reacciones enzimáticas 1 – 0,91 Bacterias 1 – 0,88 Levaduras 1 – 0,80 Mohos 0,80 – 0,65 Reacciones enzimáticas (descomposición de grasas y oscurecimiento) Oscurecimiento no enzimático 0,80 – 0,70 Crecimiento de microorganismos (bacterias halófilicas 0,80 – 0,65 Moho xerofílicos 0,65 – 0,3 Oscurecimiento no enzimático (Maillard) Reacciones enzimáticas, auto oxidación 0,3 – 0,0 Autooxidación, cambios físicos Reacciones de decoloración no enzimática, reacciones enzimá- ticas
  • 15.       Leche 0,994 87 Carne fresca 0,985 70 Pan 0,96 40 Queso Gouda 0,94 40 Salchicha 0,89 42 Mermelada 0,86 35 Leche concentrada azucarada 0,83 28 Harina de trigo 0,72 14,5 Raisins 0,60 27 Macarrones 0,45 10 Caramelo duro 0,30 3 Bizcochos 0,20 5 Leche descremada en polvo 0,11 3,5 Producto aw Humedad (%) Papas fritas crujientes 0,08 1.5
  • 16. •Alimentos deshidratados •Alimentos concentrados •Alimentos de humedad intermedia (0,65 < aw < 0,95) •Alimentos de alta humedad (conservados por métodos combinados) (aw > 0,95) Clasificación de los alimentos en base al valor de la aw
  • 17. Limites máximos de aw en alimentos Organismos internacionales como FDA (E.U.A), comité de expertos de la FAO y OMS, la dirección sanitaria de CCE (directiva 77/79 de 21/12/76) recomendaron el establecimiento legal de los límites máximos limite para el valor de aw Los esfuerzos en esta línea requieren el establecimiento de métodos seguros y precisos para la determinación o el cálculo de la actividad de agua en los alimentos
  • 18. Métodos para la determinación de la actividad de agua • Existe una gran variedad de métodos, la selección dependerá de los costos, intervalos de aw, exactitud, rapidez del método, calibración y mantenimiento de cada equipo. • Se clasifican atendiendo al principio que utilicen para la medición.
  • 19. Clasificación de los métodos de medición aw • Métodos isopiéticos (a presión constante) • Métodos de intervalo • Método de interpolación gráfica • Método dinámico de interpolación • Métodos basados en las propiedades coligativas del agua • Métodos psicrométricos • Métodos higrométricos • Isotermas de sorción • Métodos gravimétricos • Métodos manaométricos/higrométricos
  • 20. Métodos isopiéticos (a presión constante) Se basan en el equilibrio que alcanza el alimento con algún material de referencia en un sistema cerrado, puede requerir varios días o semanas Muestras Recipiente cerrado Solución salina saturada Procedimiento: • Preparación de la muestra, bien dividida • Colocar cantidad de muestra conocida en pesafiltros • Los pesafiltros se pesan periódicamente hasta que no haya variación entre pesadas (equilibrio). • Los datos promedios de al menos tres determinaciones se informan como awT constante
  • 21. Actividades acuosas de las soluciones salinas usadas en la determinación aw Sal Temperatura ºC 5 10 20 25 30 40 50 Cloruro de litio 0,113 0,113 0,113 0,113 0,113 0,112 0,111 Acetato de potasio - 0,234 0,231 0,225 0,234 0,216 - Cloruro de magnesio 0,336 0,335 0,331 0,328 0,324 0,316 0,305 Carbonato de potasio 0,431 0,431 0,432 0,432 0,432 - - Nitrato de magnesio 0,589 0,574 0,544 0,529 0,514 0,484 0,454 Yoduro de potasio 0,733 0,721 0,689 0,689 0,679 0,661 0,645 Cloruro de sodio 0,757 0,757 0,755 0,753 0,751 0,747 0,744 Sulfato de amonio 0,824 0,821 0,813 0,810 0,806 0,799 0,792 Cloruro de potasio 0,877 0,868 0,851 0,843 0,836 0,823 0,812 Nitrato de potasio 0,963 0,960 0,946 0,936 0,923 0,891 0,848 Sulfato de potasio 0,985 0,982 0,976 0,973 0,970 0,964 0,958
  • 22. Método de intervalos • Se cortan tiras de papel 0,5 x 2,5 cm. Colocar cinta adhesiva • Dos tiras se humedecen con la sol. correspondiente y se coloca en las tapas de la caja Petri. • Secar las tiras a temperatura ambiente o en estufa. • El alimento se coloca en la caja Petri, se cierra y se sellan. El alimento y tiras no deben hacer contacto. • Después de 24 horas se determina que tiras están húmedas. • En función de las sales Y temperatura se da aproximadamente la aw ( intervalo) • Ejemplo: 0,25 < aw < 084
  • 23. Método de interpolación gráfica La ganancia o pérdida de agua de la muestra se representa gráficamente, el punto donde no hay ganancia corresponde a HRE • Se utilizan celdas de equilibrio con la sol. saturada donde se coloca la muestra ( no contacto entre muestra y solución) • Registrar el peso de recipiente y muestra y recipiente. • Colocar las celdas con las muestras en una incubadora a temperatura constante. • Se pesan las muestras cada dos horas durante seis horas. • Se construye el gráfico de ganancia o pérdida de agua ( peso Vs aw de soluciones salinas), se traza una línea que una todos los puntos y se determina aw
  • 24. Métodos psicrométricos Estos métodos basan su principio de operación en la mezcla agua- aire entre ellos se encuentran: • El de punto de rocío, en el que la formación de rocío es detectada fotoeléctricamente u óptimamente dependiendo del tipo de equipo. Como ventaja que la medición se puede hacer a cualquier temperatura. • Termopar psicrométrico, se fundamente en la disminución de la temperatura de bulbo húmedo. El enfriamiento ocasionado a la muestra hace que el agua se condense sobre el termopar, la velocidad de evaporación de dicha agua está en función de la actividad de agua o equilibrio creado.
  • 25. Medidor de actividad de agua Especificaciones: Rango: 0,000 a 1,000 Aw (0 a 100 % de humedad relativa), de 5 a 50 ° C, Ambiente de operación: 0 a 99 % HR, de -10 °C a 60 °C. Resolución de la actividad de agua: 0,001 Aw (0,1% HR) Resolución de temperatura: 0,1 º F / °c Precisión actividad del Agua: ± 0,001 Aw de Precisión de Temperatura : ± 0,1 ° F / C Rotronic
  • 26. Higrómetro El equipo debe ser calibrado utilizando sales sobresaturadas con aw conocida.
  • 27. Resumen sobre los métodos para determinar la aw Método Aw recomendada Precisión Uso en alimentos Otras características Isopiéstico 0,80 – 0,99 0,005 Cualquier alimento Barato, sencillo, recomendado para análisis de rutina Aproximación al equilibrio 0,40 - 0,98 0,001 Azúcares, materiales higroscópicos, jaleas, queso Barato, rápido, sencillo, útil para análisis de rutina Interpolación gráfica Carnes, queso Barato, sencillo y rápido. Presión de vapor 0,55 – 1,00 0,01 Alimentos sin actividad respiratoria, piezas de res, cereales, pasas. Muestras grandes, (10 a 50 g), lento, método estándar Termopar psicrométrico Cualquier alimento Requiere una velocidad mínima de aire, tiene problemas de condensación y transferencia Punto de rocío 0,75 – 0,99 0,003 Cualquier alimento Costoso, rápido
  • 28. Modelos predictivos de la actividad de agua en alimentos Existe mucha información sobre la estimación de la actividad de agua y se han obtenido diversas ecuaciones con respaldo teórico o experimental y su desarrollo se ha visto favorecido por el desarrollo de la computación. Al aplicar algún modelo debe considerarse: • Identificar todas las características del alimento, intervalo de aw, composición componentes mayoritarios. • Seleccionar aquellas ecuaciones que se recomiendan o han sido aplicadas para el alimento en particular. • Determinar las ventajas del ajuste para cada uno de los modelos aplicados
  • 29. Ley de Raoult Este es el modelo más simple para predecir aw de soluciones ideales que contienen soluto de bajo peso molecular. aw = Xw = nw/(nw + ns) Xw _Fracción molar de agua nw _Moles existentes de agua en 100 g de alimento. ns _Moles existentes de soluto en 100 g de alimento.
  • 30. Modelo Money y Born Este modelo fue propuesto a partir de la ecuación de Raoult para ser utilizada en la predicción de la aw de productos de confitería. Aw = 1 – 0,27 n n _ Representa el número de moles de azúcar en 100 g de agua.
  • 31. Modelo de Grover (1947) aw = 104 - 10Es + 0,45Es Es = E1X1 + E2X2 + …EnXn Componentes Valores de E Gomas, almidones y pectinas 0,8 Sucrosa y lactosa 1,0 Azúcar invertido, gelatina y caseína 1,3 Ácido cítrico y sus sales 2,5 Glicerol 4 Cloruro de sodio 9 E_ Constante para algunos componentes comunes. X_ Concentración del componente (g/g) Ecuación empírica para calcular aw en dulces y materiales análogos.
  • 32. Ecuación de Norrish (1966) Para calcular aw para componentes múltiples lnaw = lnXw + KlnX2 lnaw = lnXw + [(- K1 0,5 X1) + (K2 0,5 X2) + ….]2 X_ Fracciones molares de los solutos; K_ Coeficiente binario Soluto Valores de K Sacarosa - 6,47 Glucosa - 2,25 Fructosa - 2,25 Sorbitol - 1,65 Azúcar invertido - 2,25 Glicerol - 1,16 (Chirife y col.,1980) (Chirife y Favetto, 1992)
  • 33. Ecuación de Ross (1975) Esta ecuación es muy útil para alimentos de humedad intermedia aw = (aw)1(aw)2(aw)3 …. aw_Actividad de agua de los diferentes componentes que constituyen el alimento
  • 34. Aplicación de modelos predictivos de aw en algunos alimentos dulces Producto Experimental Grover Money Born Norrish Ferro- Fontán Jalea de uva 0,824 0,819 0,787 0,837 0,800 Mermelada de fresa 0,840 0,916 0,792 0,841 0,832 Mermelada de fresa B 0,839 0,809 0,787 0,837 0,793 Mermelada de fresa C 0,826 0,775 0,766 0,815 0,757 Mermelada de mango 0,879 0,861 0,842 0,883 0,858
  • 35. Aplicación de modelos predictivos de aw en algunos alimentos salados Producto Experimental Grover Ross Bromley Chorizo 0,903 0,839 0,939 0,939 Jamón serrano 0,853 0,812 0,913 0,913 Longaniza 0,669 0,714 0,875 0,889 Mole colorado 0,946 0,966 0,971 0,981 Mole poblano 0,848 0,775 0,876 0,949 Queso cotija 0,876 0,817 0,908 0,908 Salmuera 0,976 0,997 0,974 0,974 Salsa de tomate 0,945 0,967 0,954 0,984
  • 36. Ejemplo de la predicción de actividad de agua Jarabe de sacarosa con 26, 5 % en peso de dicha azúcar. aw experimental = 0,98 Base de cálculo 100 g para la composición molar nH2O = 73,15/18 = 4,083 nsacarosa = 26,5/342 =0,078 ntotales = 4,083 + 0,078 = 4,161 Xw = 4,083/4,161 = 0,981; Xsacarosa = 0,078/4,161 = 0,019 Cálculo de aw a) Por la ley de Raoult: aw = Xw = 0,981 b) Usando la ecuación de Norrish con valor de K = - 6,47 lnaw = ln(0,981) + (- 647(0,019)2 = - 0,0213356 aw = 0,979
  • 37. Bibliografía • Aguilera, J. Temas de tecnología de los alimentos. Vol1. CYTED. Instituto Politécnico Nacional. México.1997 • Alvarado, J y Aguilera, J. Métodos para medir propiedades físicas en industrias de alimentos. Editorial Acribía. 2001. • Barbosa-Cánovas G.;. Juliano P. and Peleg M. Engineering properties of foods. Encyclopedia of Life Support Systems (EOLSS).s/f