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Acqua e alimenti

Materiale didattico per il corso di Chimica degli alimenti del Prof. Filippo Maria Pirisi, all'interno del quale sono affrontati i seguenti argomenti: l'acqua e le proprietà colligative; l'acqua nei prodotti alimentari; effetto dell'acqua sul deterioramento degli alimenti e sulla formazione di muffe e batteri; tipologie delle acque; parametri di potabilità; la durezza dell'acqua; le acque minerali.

  • Per l'esame di Chimica degli alimenti del Prof. F. Pirisi
  • Università: Cagliari - Unica
  • CdL: Corso di laurea magistrale in chimica e tecnologia farmaceutiche
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  • 07-02-2012
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Acqua e alimenti
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Anteprima Testo:
L’ ACQUA È l’alimento più importante ed il composto più diffuso in natura sotto forma solida, liquida, aeriforme, a seconda della temperatura. La molecola consta di un atomo di ossigeno e due di idrogeno legati fra di loro da legami covalenti fortemente polarizzati, perciò sull’ossigeno risulta una parziale carica negativa, positiva sui due atomi di idrogeno (situata a metà strada tra i due atomi). L’acqua perciò è un dipolo con possibilità di formare con le molecole contigue legami a ponte di idrogeno uno per ogni atomo di H con l’ossigeno, due per l’atomo di O con due idrogeni). L’angolo di legame, compreso tra l’atomo di ossigeno e i due atomi di idrogeno, di ∼104.5°, anzichè di 109° (tetraedro regolare), per la compressione esercitata dai due doppietti elettronici liberi dell’ossigeno esercitano una sui due legami. Disposizione delle cariche negli atomi della molecola (dipolo) Tensione di vapore e temperature di ebollizione 80 Tabella 2 - Variazione della tensione di vapore di H2O con la temperatura Temperatura °C Pressione (cm di Hg) -3 -50 3,00 ⋅ 10 -3 -40 9,73 ⋅ 10 -2 -30 2,86 ⋅ 10 -2 -20 7,75 ⋅ 10 -1 -10 1,95 ⋅ 10 70 Tensione di vapore (cm di Hg) 60 50 0,01 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 40 30 20 10 a -1 4,58 ⋅ 10 -1 9,20 ⋅ 10 1,75 3,18 5,53 9,25 14,94 23,37 35,51 52,58 76,00 Fonte: P. Silvestroni (modificata). a valore del punto triplo dove avviene la fusione del ghiaccio e 0 0 20 40 60 80 Temperatura (°C) 100 coesistono in equilibrio ghiaccio, acqua e vapore. PROPRIETÀ COLLIGATIVE Non dipendono  dal  tipo  di  soluto  ma  solo  dalla  concentrazione,  più  semplicemente  dal  numero  di  particelle presenti in soluzione. INNALZAMENTO DEL PUNTO DI EBOLLIZIONE E ABBASSAMENTO DEL PUNTO DI CONGELAMENTO Il punto di congelamento dell’acqua pura si abbassa quando sono presenti dei soluti, è proporzionale alla quantità di soluti presenti e non dipende dal tipo di soluto, analogamente la temperatura d’ebollizione s’innalza. PRESSIONE OSMOTICA Se una membrana separa due soluzioni acquose a diverse concentrazioni in virtù della pressione osmotica il solvente passerà (con parziale rimozione anche di acidi organici, zuccheri semplici, sali minerali) dalla soluzione più diluita a quella più concentrata fino a che le due pressioni idrostatiche non si saranno equilibrate fra di loro e quindi non saranno eguagliate le concentrazioni.  Osmosi (Trasporto Attivo): la pressione osmotica (pressione  idrostatica) è la forza motrice che permette il passaggio del solvente  dalla soluzione più diluita verso quella più concentrata e non del soluto  (ad eccezione di ioni, sali minerali e acidi organici, zuccheri semplici,  molecole  100 ppm non si può più erogare (la microflora batterica lo può ridurre a nitrito potenzialmente tossico). Parametri principali per la “potabilità” dell’acqua tensioattivi: per tensioattivi si intendono i comuni detersivi che sono tollerati fino a 0,200 ppm. residuo fisso: il residuo fisso a 100 °C va da 300 a 600 mg/l. Nel residuo fisso ottenuto a 100°C è presente l’acqua di cristallizzazione, innalzando la temperatura a 180°C si elimina anche l’acqua di cristallizzazione Oggi il limite legale di accettabilità è di 1500 mg/l riferito a 180°C. pH: l’acqua deve avere un pH tra 6,5 a 8,5 ma sono tollerati valori compresi tra 6,0 e 9,5. Le acque che servono per curare determinate affezioni possono avere diverse caratteristiche di pH. Temperatura: tra 12 e 25°C. Ione cloro: è ammesso da 25 fino a 200 mg/l. Ione ferroso: è ammesso da 0,05 fino a un massimo di 0.2 mg/l. Ione manganese: è ammesso da 0,02 fino a 0,05 mg/l. pesticidi: i pesticidi nell’acqua non sono ammessi ma tollerati, ognuno singolarmente 0.1 µg/l ma la totalità non deve essere superiore a 0.5 µg/l. Le acque minerali naturali L’Italia grazie alla sua conformazione geologica, con la presenza di elevate montagne e di numerose zone vulcaniche, è tra i Paesi al mondo più ricchi di sorgenti di acque minerali naturali. In questi ultimi anni il di consumo di acqua minerale è notevolmente aumentato in relazione alla crescente diffidenza dei consumatori nei confronti dell’acqua del rubinetto. Le ragioni di ciò sono da ricercarsi nelle alterate caratteristiche organolettiche, l’acqua sa di cloro, nell’elevata durezza, nella presenza in sospensione di materiale vario, ecc., ma anche all’acquisita sensibilizzazione sui rischi derivanti degli inquinamenti delle falde acquifere rappresentati da idrocarburi policiclici aromatici, fitofarmaci, tensioattivi ecc. ACQUE MINERALI  Secondo il DL 105/92 che attua la Dir. 80777 CEE sono considerate acque minerali le acque che avendo origine da falda o da giacimento sotterraneo provengono da sorgenti naturali e perforate, e che hanno caratteristiche igieniche particolari e proprietà favorevoli alla salute Possono possedere semplicemente buone qualità organolettiche o specifiche proprietà terapeutiche comprovate da prove cliniche e farmacologiche, e dovute entrambi al partEspandi »icolare contenuto in sali minerali. ACQUA MINERALE Con questo termine si indicano acque dalla composizione stabile per quanto riguarda la durezza e prive di nitrati. Di fatto la loro composizione minerale può essere molto varia. Le acque minerali naturali contengono pochi bicarbonati e poco sodio, mentre quelle gasate forniscono da 800 a 4500 mg di bicarbonati per litro e da 10 a 1.800 mg di sodio. Per quanto riguarda altri elementi, sono caratterizzati anch’essi da notevole variabilità: calcio (da 70 a 500 mg circa), magnesio (da 5 a 90 mg), solfati (da 10 a 1.500 mg), fluoro (da tracce a 10 mg), silice (da tracce a 75 mg) ecc. Ogni acqua minerale ha perciò una diversa indicazione dal punto di vista nutrizionale. Sono dette: TERAPEUTICHE: se hanno proprietà diuretiche, lassative, antiflogistiche, ecc., ed usate come bevande, per bagni, inalazioni, ecc. DA TAVOLA tutte le altre Il contenuto in minerali, rilevabile con il residuo fisso a 180°C, permette una loro classificazione: Acque minimamente mineralizzate: se il residuo fisso è minore o uguale a 50 mg/l. Acque oligominerali: se il residuo fisso è > di 50 mg/l e minore o uguale a 500 mg/l. Acque medio minerali: se il residuo fisso è > di 500 mg/l e minore o uguale a 1500 mg/l. Acque ricche di sali minerali: se il residuo fisso è > di 1500 mg/l. Inoltre, per conservare la purezza originaria le acque minerali naturali vengono imbottigliate alla sorgente e commercializzate già confezionate. Requisiti di qualità delle acque destinate al consumo umano e delle acque minerali naturali. (All. I D.Lgs. n.236) e D.M. Sanità n. 542 e D.M.del 31/05/2001 Acque potabili D.Lgs n.236 Parametro Unità di misura Acque minerali* D.M.542 e D.M.31/05/01 V.G. CMA 0 2-3 Sapore Fattore di diluiz. a 25°C 0 3 Colore (dopo filtrazione ) mg/L scala pt 10 200(o) Totale materie in sospensione (Torbidità) mg/L MES (NTU) 25 1 - 10 - °C 12 25 pH unità pH 6,5-8,5 9 Conduttività µS /cm a 20° 400 - Residuo Fisso (180°C) mg/L Durezza totale mg/L (Ca) 60 Calcio mg/L (Ca) 100 Magnesio mg/L (Mg) 30 50 Solfati mg/L SO4 25 250 Cloruri mg/L Cl 25 - Fluoruri (1) mg/L F 0,7-1 1,5–1,7 Sodio mg/L Na 20 175 Potassio mg/L K 10 Alluminio Parametri Chimico-fisici Fattore di diluiz. a 25°C Temperatura Parametri organolettici Odore mg/L Al 0,05 1500 200 0,2 * Valgono i valori di CMA delle acque potabili laddove non sono riportati i valori per le acque minerali. Legenda : V.G., Valore Guida CMA, Concentrazione Massima Ammissibile CMA Acque potabili D.Lgs n.236 Parametro Unità di misura Acque minerali D.M.542 e D.M.31/05/01 V. G. CMA CMA 2 Ferro disciolto mg/L Fe 0,05 0,2 Manganese mg/L Mn 0,02 0,05 Rame mg/L Cu 0,1 1 Zinco mg/L Zn 0,1 3 Boro mg/L B 1 - Cobalto mg/L Co - - Bario mg/L Ba - Argento mg/L Ag Fosforo mg/L P2O5 Fluoro mg/L F Ammoniaca 1 5 1 0,01 5 - 0,7-1,5 mg/L NH4 0,05 0,5 Nitriti mg/L NO2 - 0,1 0,02 Nitrati mg/L NO3 5 50 45-10 Azoto Kjeldahl (tranne NO2 ed NO3) mg/L N - 1 Sostanze estraibili al cloroformio mg/L SEC 0,1 - Tensioattivi (che reagiscono al blu di metilene) mg/L (solfato di laurile) - 0,2 Ossidabilità mg/L O2 0,5 5 Fenoli (indice fenoli) µg/L C6H5OH - 0,05 assenti Idrocarburi (dopo estrazione mediante etere di petrolio) µg/L - 10 assenti Composti organici alogenati Parametri indesiderabili 0,4 µg/L 1 30 assenti assenti * Valgono i valori di CMA delle acque potabili laddove non sono riportati i valori per le acque minerali. Legenda : V.G., Valore Guida CMA, Concentrazione Massima Ammissibile Acque potabili D.Lgs n.236 Unità di misura Parametro V.G. Acque minerali D.M.542 e D.M.31/05/01 CMA CMA µg/L Ni 20 50 Vanadio µg/L V 50 - Arsenico µg/L As 10 50 50 Cadmio µg/L Cd 5 50 3 Cromo totale µg/L Cr 50 50 50 Piombo µg/L Pb 10 50 10 Selenio µg/L Se 10 10 10 Mercurio µg/L Hg 1 1 1 Bromato µg/L 10 - Cianuro µg/L CN 50 50 Antimonio µg/L Sb 5 - Antiparassitari-totale (parathion, HCH, dieldrine) µg/L 0,5 Idrocarburi policiclici aromatici µg/L 0,1 Benzo(a)pirene µg/L 0,01 Benzene µg/L 1 Acrilammide µg/L 10 Epicioridrina µg/L 0,1 1,2dicloroetano µg/L 3 Tetracloroetilene µg/L 10 Trialometani totali µg/L 30 Cloruro di vinile Parametri sostanze tossiche Nichelio µg/L 0,5 10 assenti 2 * Valgono i valori di CMA delle acque potabili laddove non sono riportati i valori per le acque minerali. Legenda : V.G., Valore Guida CMA, Concentrazione Massima Ammissibile « Comprimi
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