Acqua

FATTORI CHE CONTROLLANO L’ALLOONTANAMENTO SU STUFA:

1. EFFETTO CONCENTRAZIONE: la temperatura id ebollizione dell’acqua nella matrice aumenta

con il progredire dell’essicazione per effetto dell’aumento della concentrazione (+ la

concentrazione sei soluti è alta + la temperatura di ebollizione sale)

2. CONTENUTO INZIALE DELL’ACQUA

3. TAGLIA E FORMA DEL CAMPIONE aumentare la superficie di scambio è vantaggioso

4. FENOMENI DI DECOMPOSIZIONE DEL CAMPIONE: velocità di allontanamento non è funzione

del tempo e della temperatura di essicazione. 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

5. DISPOSITIVI DI RICIRCOLO DI ARIA: velocizzano la procedura

-FORNI A CIRCOLAZIONE FORZATA/VENTILANTI: ricircolo di aria calda, riduce il tempo

necessario di evaporazione dell’acqua e 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 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

UMIDITA%: [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:

- attenzione durante la MANIPOLAZIONE (macinazione) alle perdite

- al surriscaldamento delle lame, all’ASSORBIMENTO di ACQUA dall’atmosfera circostanza

inducono sottostime o sovrastime,

- FLUTTUAZIONI DI T del campione, l’umidità si accumulerà nella porzione + fredda,

- TEMPI DI ESPOSIZIONE

DETERMINAZIONE DELL’UMIDITA’ – TECNICHE VELOCI

1.ANALIZZATORE DI UMIDITA’ A MICROONDE: riscaldamento viene fatto per irraggiamento con micro

onde

caratteristiche: metodo molto veloce, preciso e relativamente accurato. Analisi litata ad un unico

campione per volta, costo dello strumento elevato, rilevamento del peso automatico con bilancia

2.ESSICATORE 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 + 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)

DISTILLAZIONE - BASSO TENORE D’ACQUA

L’acqua viene distillata insieme ad un solvente caratterizzato da immiscibilità con acqua e con il punto

di ebollizione più elevato dell’acqua

Il solvente che viene evaporato trascina l’acqua che era presente nella matrice, il solvente poi si

condensa con l’acqua, si recupera quest’ultima e se ne determina la quantità (peso o volume)

TITOLAZIONE CON IL REAGENTE DI KARL FISHER KF

Si usa in campione dove l’acqua è presente solo in tracce (es. cacao)

Principio: nel reagente KF si trova si allo IODIO MOLECOLARE che l’SO2, in presenza di H2O lo iodio

viene ridotto grazie alla presenza di SO2. Il reagente i KF è 1ml per 3.5 g di acqua.

Procedimento: l’acqua viene estratta dal campione con metanolo, si recupera l’estratto metanolico e

viene titolato con il reagente KFR, quando tutta l’acqua è stata consumata, la prima goccia di iodio in

eccesso nell’estratto metanolico viene evidenziata visivamente con un viraggio di colore. Quindi

titolazione finita

Sapendo la quantità di reagente di KF utilizzo il titolo di esso per determinare la quantità di acqua che

era presente nel campione

Errori:

- Si deve essere certi del titolo del reagente

- Bisogna estrarre tutta l’acqua dal campione

- Viene fatta in una camera isolata di reazione, protetta dall’umidità atmosferica

- Interferenze delle redox es. acido ascorbico

IGROSCOPICITA’ DEI PRODOTTI ALIMETARI

Il contenuto e grado di disponibilità dell’acqua condiziona la stabilità conservativa, non è solo così ma

è influenzata anche dall’igroscopicità

IGRSOCOPICITA’: capacità che ha la matrice in funzione della sua composizione, di trattenere +/- in

maniera decisa l’acqua contenuta al suo interno.

Quindi il contenuto d’acqua e il conseguente grado di disponibilità influenzano tutti gli aspetti legati

alla stabilità della matrice alimentare:

1. Stabilità relativa alle reazioni chimiche che possono avvenire a T ambiente

2. Stabilità che possa indurre o meno a reazioni enzimatiche mediante enzimi endogeni (se

bassa, non sono in grado di catalizzare le loro reazioni)

3. Contenuto di acqua fa sì che i microorganismi possano o meno svilupparsi, è facile stabilizzare

la carica microbica lavorando sul quantitativo di acqua

4. Cristallizzazione degli zuccheri

5. Rigonfiamento dei sistemi colloidali

6. Presa di massa in materiali cristallizzabili

Per stabilizzare la matrice dobbiamo allontanare l’acqua o utilizzare prodotti osmoticamente attivi in

grado di ridurre la disponibilità d’acqua

Minore è la disponibilità dell’acqua maggiore è la stabilità del prodotto

Può essere misurata attraverso la misura della pressione di vapore, quella pressione che esercitano le

molecole d’acqua liberandosi in fase di vapore dal prodotto. Maggiore è l’affinità dell’acqua per i

costituenti del prodotto minore è la pressione di vapore esercitata, minore è la disponibilità

PRESSIONE DI VAPORE P: pressione che esercitano le molecole d’acqua in fase di vapore dal prodotto

Confrontiamo il valore di pressione di vapore dell’acqua pura e la pressione di vapore misurata nelle

molecole d’acqua che abbandonano il prodotto alla stessa temperatura. Essendo uguale la T viene

trascurata e si considera solo il rapporto tra la pressione di vapore delle molecole d’acqua che

abbandonano la matrice /la pressione di vapore dell’acqua pura.

>+ il rapporto tende a 1, vuol dire che l’Acqua presente nel prodotto tende a comportarsi come se

fosse libera, + questo rapporto è basso, + l’acqua presente in quel prodotto è lontana

Quando l’acqua interagisce con il prodotto in maniera molto stretta senza passare in fase di vapore,

eserciterà una pressione pari a 0. Mentre quando la pressione sarà massima l’acqua nel prodotto non

interagisce con le componenti del prodotto e quindi passa in fase di vapore

ATTIVITA’ DELL’ACQUA IN TERMINE DI PRESSIONE PARZIALE DI VAPORE: rapporto tra pressione di

vapore dell’acqua nel prodotto e la pressione di vapore dell’acqua pura alla tessa temperatura

AW è il parametro fisico che si va a determinare quando voglio esprimere il grado di disponibilità

dell’acqua nella matrice AW=P/Pi

UR umidità relativa se in termini percentuali UR=P/Pi *100

RELAZIONE TRA ATTIVITA’ DELL’ACQUA E CONTENUTO D’ACQUA IN UN PRODOTTO

L’igroscopicità può essere definita come relazione fra UMIDITA’ ASSOLUTA e ATTIVITA’ DELL’ACQUA >

questa funzione è definita ISOTERMA DI ADSORBIMENTO o

DESORBIMENTO, a seconda se stiamo allontanando l’acqua dal prodotto e

stimando la pressione di vapore, o aggiungendo acqua stimando poi la

pressione di vapore

Le isoterme sono specifiche per i diversi prodotti in funzione della loro

composizione importante capire a che valore di attività dell’acqua dobbiamo

arrivare per garantire la sicurezza di un prodotto in quanto le diverse reazioni

di alterazione di un prodotto dipendono dal grado di disponibilità dell’acqua.

INFORMAZIONI DEDUCIBILI DALLE ISOTERME:

- Gestione delle operazioni di disidratazione ed idratazione

- Determinazione del contenuto di acqua per il quale si ha un valore di AW tale da garantire la

sicurezza del prodotto

Ogni prodotto in funzione della sua composizione presenta una data relazione fra contenuto e

disponibilità d’Acqua, dunque una stabilità in funzione del contenuto d’acqua

da questo grafico vediamo che le isoterme di

adsorbimento di prodotti diversi possono essere diverse

in funzione dell’igroscopicità dei componenti della

matrice

per AW basse, l’igroscopicità dei biopolimeri è ELEVATA

quando andiamo in zone con AW INTERMEDIE o

relativamente ALTE l’igroscopicità è BASSA

se siamo in matrici in cui il contenuto d’acqua è bassa, i biopolimeri hanno un effetto stabilizzate

poiché hanno igroscopicità maggiore

RELAZIONE TRA ATTIVITA’ DELL’ACQUA E CONTENUTO D’ACQUA IN UN PRODOTTO

L’igroscopicità può essere diversa a seconda che si misuri per adsorbimento o desorbimento, la

differenza fra le due curve prende il nome di ISTERESI

In genere l’igroscopicità è maggiore nell’isoterma di desorbimento, l’acqua trattenuta con maggior

forza quando si prova ad allontanarla da un alimento fresco rispetto al corrispondente disidratato.

Alimenti FRESCHI e DISIDRATATI possono avere valori AW diversi per uguale contenuto di acqua

e quindi diversa stabilità. Perché l’igroscopicità dei prodotti freschi tendenzialmente è molto

maggiore rispetto all’igroscopicità dei prodotti disidratati.

Questo comporta delle conseguenze importanti per quanto riguarda la stabilità dei prodotti reidratati.

Le isoterme di adsorbimento e desorbimento vengono divise i 3 zone:

ZONA A, B e C. A e B fanno riferimento all’acqua libera, C all’isoterma dell’acqua libera

ZONA A: zona delle UR più basse (0-20%) nella quale l’acqua è fortemente adsorbita e poco mobile

(interazioni solido-vapore)

- Non congela a -40°C

- Non svolge funzione di solvente

- Può essere considerata “costitente del solido”

- Regione detta MONOSTRATO: l’acqua è adsorbita per legami idrogeno alle molecole che

contengono gruppi polari di colloidi macromolecolari quali amidi, pectine, proteine

ZONA B: zona delle UR intermedie (20-65%) nella quale l’acqua è

ancora fortemente legata (effetto mediato dall’asdorbimento,

capillarità)

- Acqua non congelabile

- Parzialment