Universidade Federal do Pampa

Curso de Engenharia de Alimentos

Determinações Físico-Químicas na Indústria de Alimentos

Prof. ª Valéria Terra Crexi

Engenheira de Alimentos

1.1 Determinações Físicas em Produtos Envasados

1.1.1 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

-verificação do estado de maturação de frutos

- estado de conservação do alimento

Processamento

Tratamento térmico – função da possibilidade de desenvolvimento de microrganismos patogênicos

Processamento

alimentos com pH superior a 4,5 são considerados de baixa acidez (ervilha, milho, feijão, carnes)

Clostridium botulinum – temperaturas (1210C/20min)

Processamento

alimentos de acidez inferior a 4,5 são considerados de alta acidez (tomates, picles , frutas em geral)

temperaturas inferiores – processo de pasteurização

Métodos para determinação do pH

Colorimétricos

Eletrométricos

Colorimétricos

Indicadores específicos, os quais produzem ou alteram sua coloração em determinadas concentrações de íons hidrogênios

Papel ou sólidos finamente granulados

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.

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

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.

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+

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”

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+

Eletrodo de referência – Eletrodo de Calomelano

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

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.

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

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.

Soluções-tampão

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

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.

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.

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

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.

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+

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

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.

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.

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.

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

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)

Acidez

Produtos marinhos, peixes, aves e produtos cárneos

Baixa acidez

Ácido predominante é o ácido láctico

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)

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.

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.

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

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.

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”

Métodos de Análise

Acidez total titulável

Análise quantitativa

determina a acidez total por titulação

Não sendo eficiente para amostras coloridas (ponto de viragem)

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.

Métodos de Análise

Acidez total (titulação usando um pHmetro)

- Para amostras coloridas

- Determinação da acidez através de medida de pH

Métodos de Análise

Acidez Volátil

- Pode ser determinada pela separação dos ácidos voláteis presentes, principalmente ácido acético e traços de ácido fórmico.

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.

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

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