Matrice acqua

Acqua

Determinazione del contenuto d’acqua - Umidità

È importante conoscerlo perché per molti prodotti alimentari è il componente principale. Influisce su diverse caratteristiche del prodotto (stabilità chimico-fisica e microbiologica).

• Importante limite di legge: tenore massimo di acqua presente in un prodotto, perché può far variare i valori nutrizionali, è da considerare un diluente se c’è più acqua, ci saranno meno macro e micro costituenti nutrizionali.
• L’acqua è la componente più economica di un prodotto.
• L’acqua si determina una volta allontanata, quello che rimane: solidi totali e determinandoli in peso possono trovare l’acqua che era presente nella forma originale: prodotto fresco.

Effetti del contenuto d’acqua sulle caratteristiche dei prodotti

Stabilità

• Allontanare l’acqua ne aumenta la stabilità dei prodotti, es. per la conservazione di frutta e vegetali disidratati, latte e uova in polvere, spezie.
• Si può modificare lo stato fisico della matrice alimentare per aumentare la stabilità, come per marmellate e gelatine. Avviene un cambiamento di stato: cristallizzazione degli zuccheri.
• Migliorare la logistica e la distribuzione di alcuni prodotti. Es. succhi di frutta concentrati che verranno poi reidratati e confezionati per la vendita. Hanno lo scopo di facilitare il trasporto e la logistica.
• L’allontanamento dell’acqua può essere parte integrante del processo di produzione.
• Requisiti di legge: latte e derivanti ricopre quasi la totalità (88%), yogurt più basse, formaggi stagionati ancora più basso. Carne 60-70%, uova 75%.

Allontanamento per evaporazione

Metodologia standard per prevenire il contenuto d’acqua in una matrice alimentare.

Essiccazione: il prodotto viene posto in una stufa, quando arriva a temperatura di ebollizione l’acqua evapora, continua finché tutta l’acqua non viene allontanata. Quello che rimane è definito solido totale e verrà pesato.

Differenza tra peso fresco e solidi totali rappresenta la % di acqua che abbiamo allontanato e che quindi era presente inizialmente nel prodotto > U%.

Determinazione del contenuto d’acqua - Essiccamento su stufa

Allontanamento per evaporazione

Principio: la perdita di peso del campione in seguito alla rimozione dell’acqua è utilizzata per stimare U%.

• Più utilizzato.
• Molto semplice.
• Analisi simultanea di diversi campioni, poco dispendioso.
• Tempo varia a seconda del campione, anche 24 ore per disidratazione totale.

Fattori che controllano l’allontanamento su stufa

• Effetto concentrazione: la temperatura di ebollizione dell’acqua nella matrice aumenta con il progredire dell’essiccazione per effetto dell’aumento della concentrazione (più la concentrazione dei soluti è alta, più la temperatura di ebollizione sale).
• Contenuto iniziale dell’acqua.
• Taglia e forma del campione: aumentare la superficie di scambio è vantaggioso.
• Fenomeni di decomposizione del campione: velocità di allontanamento non è funzione del tempo e della temperatura di essiccazione. Tempi e T° eccessivi inducono fenomeni di decomposizione: si perde in peso la materia organica perché viene decomposta e poi si perde in fase gassosa.
• Dispositivi di ricircolo di aria nel forno e/o a vuoto: velocizzano la procedura.
  • Forni a circolazione forzata/ventilanti: ricircolo di aria calda, riduce il tempo necessario di evaporazione dell’acqua e in modo uniforme, rimuove gradienti di umidità e temperatura.
  • Forni a vuoto: hanno pressione inferiore a quella atmosferica, favoriscono l’allontanamento dell’acqua e velocizza il processo.

Precauzioni

• Tipo di vaschette porta campione con i relativi coperchi, per evitare la dispersione del campione.
• Preparazione delle vaschette: devono essere preventivamente riscaldate per evitare che loro stesse contengano acqua.
• Controllo della formazione di croste.

Il responso analitico è il peso.

Calcolo del risultato

Umidità %: [il peso del prodotto fresco - peso del campione secco / il peso del campione fresco] *100.

Solidi totali % = peso del campione secco / campione fresco *100.

Precauzioni nella determinazione del contenuto d’acqua

Attenzione alle perdite di errata manipolazione (macinazione) o assorbimento di acqua dell’atmosfera circostante inducono sovrastime o sottostime.

Campionamento e manipolazione del campione

• Riscaldamento (macinatura).
• Spazio di testa dei contenitori (campione ed atmosfera circostante tendono a raggiungere l’equilibrio).
• Fluttuazioni di T° all’interno del campione (umidità si accumulerà nella posizione più fredda).
• Tempi di esposizione.

Determinazione dell’umidità – Tecniche veloci

Analizzatore di umidità a microonde

Riscaldamento viene fatto per irraggiamento con micro-onde.

Caratteristiche: metodo molto veloce, preciso e relativamente accurato. Analisi limitata ad un unico campione per volta, costo dello strumento elevato, rilevamento del peso automatico con bilancia.

Essiccatore ad infrarossi

Caratteristiche: molto veloce, preciso e relativamente accurato, analisi di un campione alla volta.

Si utilizza uno strato sottile di campione per evitare la sovraesposizione degli strati più esterni che potrebbero andare incontro a surriscaldamento. La distanza della lampada varia a seconda della matrice, se troppo lontana potrebbero allungarsi i tempi, se troppo vicina potrebbero subire modificazioni chimico-fisiche.

Il display ci dà direttamente il risultato dell’analisi come umidità % e come % di solidi solubili (la perdita di peso viene convertita in contenuto d’acqua).

In matrici a basso tenore d’acqua

Ci sono due metodi:

• Distillazione.
• Titolazione con il reagente di Karl Fisher.

Distillazione

L’acqua viene distillata insieme ad un solvente caratterizzato da immiscibilità.