METODOS FÍSICOS DE ANÁLISE DE ALIMENTOS

Densimetria:

- Picnometria

- Métodos por flutuação

Refratometria

- Análise qualitativa e quantitativa

Medidas de pH

- pHmetro, Eletrodo de vidro

- Eletrodo Calomelano

Acidez

-Densimetria:

- Introdução:

-Medida simples e comum na Análise de alimentos

- Principalmente utilizada para amostras líquidas

-Definição:

Massa (g)

Volume (mL)d =

A água é utilizada como substância padrão na densitometria, à temperatura ambiente (25 °C).

1 g água pura = 1 mL de água pura a 4 °C

A temp ambiente, a densidade decresce cerca de 0,03% por °C de aumento de temperatura

- Densimetria:

- Aplicação:

- Determinação da conc de soluções puras de açúcar

em produtos açucarados e bebidas alcoólicas

- Determinação de sólidos solúveis, sucos, leite, etc

- Caracterização de óleos, vinhos, sucos, bebidas,

leite e outros produtos.

- Determinação da textura de frutas

- Determinação de maturação de leguminosas como

feijão, ervilha e milho

- Determinação do conteúdo de óleo em produtos

oleosos

É uma técnica laboratorial utilizada para fazer a determinação da massa específica e da densidade de líquidos (amostras líquidas).

Pode também determinar-se a massa específica e a densidade de sólidos, devendo antes ser dissolvido.

O picnômetro é uma vidraria especial utilizada na picnometria, que possui baixo coeficiente de dilatação.

Consiste na medida do peso de um volume conhecido em um frasco calibrado (vol e peso), vários modelos.

-Densimetria: (Metodologia de Análise)

- Picnometria

Picnômetro para gravidade específica

Picnômetro sem termômetro Picnômetro TIPO HUBBART

Picnômetro com termômetro

-Densimetria:

- Picnômetros

Erros do método:

-Evaporação do líquido durante a pesagem: líq voláteis

precisam de picnômetros com tampa no braço lateral.

-Absorção de umidade ambiente na superfície externa do

frasco durante a pesagem.

- Flutuações de temperatura.

-Presença de bolhas.

-Densimetria: (Metodologia de Análise)

- Métodos por Flutuação

-“Princípio de Arquimedes” – Um corpo total ou

parcialmente imerso em um líquido flutua por uma força

igual ao peso do líquido deslocado”

- Este princípio é aplicado de duas maneiras:

- Por flutuação de um corpo mergulhador

- Por flutuação de um corpo flutuante - HIDROMETRIA

Balança de MOHR- WESTPHAL

Função: Determinação de densidades de líquidos não voláteis e

não higroscópicos.

Descrição: Consiste de uma balança comum de pratos

adaptada para medir densidade.

Adaptação é feita trocando-se o prato

de um dos braços por um cilindro

de vidro ou metal.

Este cilindro é mergulhado numa

Coluna de líquido. O volume do

Cilindro é calibrado com água

Por flutuação de um corpo mergulhador

-Densimetria:

- Métodos por Flutuação

HIDROMETRIA - Por flutuação de um corpo flutuante:

Fundamenta-se no princípio de que o mesmo corpo

desloca pesos iguais de qualquer líquido em que ele

flutue.

HIDRÔMETROS:

São cilindros ocos de vidro que

têm no fundo largo e pesado e

uma Haste superior estreita.

Parte inferior é pesada devido a

presença de um metal de peso

apropriado, de modo que o

hidrômetro mergulhe numa

profundidade que a haste superior

esteja em parte dentro do líquido.

O peso do hidrômetro deve ser

menor que aquele do líquido que

ele desloca.

Quanto mais fundo o hidrômetro

mergulhar, menor será a

densidade.

-Densimetria: Métodos por Flutuação

HIDROMETRIA:

Precauções quanto ao uso:

- O hidrômetro deve estar limpo, de maneira que o líquido forme um filme uniforme na haste.- O recipiente do líquido deve ser de tamanho suficiente para que o hidrômetro não encoste nas laterais nem no fundo- O líquido deve estar homogêneo, a temperatura constante e sem bolhas de ar.- O hidrômetro deve ser colocado vagarosamente no líquido e flutuar livremente- A leitura na escala deve ser tomada num visão horizontal, desprezando o líquido que sobe por capilaridade.- Deve-se medir a temperatura do líquido e fazer as correções.

-Densimetria:

- Métodos por Flutuação

TIPOS DE HIDROMETROS

Escala do hidrômetro pode ser calibrada em unidades

de densidade ou em composição centesimal de

alguma fração relacionada com a densidade.

-Alcoômetros: Utilizados para determinar a

porcentagem de álcool por volume, escala graduada

de 0 a 100% com divisões de 1%.

- Hidrometros de Baumé: (2 tipos) Para líquidos mais

pesador (água e sal) e mais leves do que a água (água

e óleo)

TIPOS DE HIDROMETROS (Cont)

Sacarômetros:Estes podem ser em % de açúcar ou em °Brix a 20 °C.

Salômetro:Para determinação de % de sal em salmoura.

Lactômetros:Usados para determinar adulteração em leite como adição

de água

Oleômetros: Usados para determinação da densidade dos vários tipos de

óleos, com escala de 0,870 a 0,897.

- Refratometria:

- FUNDAMENTO: Quando uma luz penetra num líquido ela

muda de direção, isto é chamado de refração.

-Um refratômetro obtêm e transforma os ângulos de

refração em valores de índices de refração (nD).

-É um instrumento simples que pode ser usado para medir

concentrações de soluções aquosas.

- Aplicação:

Áreas de alimentos, agricultura, química e indústrias de

manufaturados

O índice de refração é proporcional à concentração em porcentagem de

sólidos dissolvidos em soluções aquosas (%brix), o que, no caso dos

alimentos corresponde principalmente ao açúcar que eles contêm. Permite

conhecer o teor de açúcar de sucos de fruta, bebidas, concentrados,

katchup, xaropes, mel, etc, que é fundamental para controlar a qualidade e

valor nutricional destes produtos alimentares. Através da refração é

possível também a determinação de água em leite, álcool em água, óleos

não saturados em gorduras e óleos vegetais, proteínas em soluções

aquosas, salinidade em água do mar, entre outros.

PRODUTOS FAIXA DE LEITURA (Brix)

ÓLEOS 0 A 8

LARANJA 4 A 13

BEBIDA GASEIFICADA 5 A 15

MAÇÃS 1 A 18

VINHOS E UVAS 14 A 19

SUCOS CONCENTRADOS 42 A 68

LEITE CONDENSADO 52 A 68

Faixa de leitura em Brix para alguns materiais

A resposta correta é depende.

O refratômetro indicado depende do tipo de análise que será feita e os

resultados que deseja alcançar.

Refratômetro digital de bancada: o refratômetro Atago, fixa

internamente a temperatura e mede o índice de refração, % Brix ou

concentração de vários líquidos, com precisão e velocidade.

Refratômetro Digital Portátil: projetado para atingir toda escala (0 a

85% Brix), esse refratômetro é utilizado para análises de sucos, frutas,

bebidas energéticas, mel, geléias, bem como outros produtos

alimentares, para o teste de nível de Brix de açúcar.

Refratômetro de Campo: É o equipamento mais indicado para a

medição da porcentagem de diluição e controle da porcentagem de

concentração em sucos, estádio de maturação em frutos, petroquímica e

setores químico, biológico e educativo.

Qual o modelo de refratômetro indicado para minha

análise?

•Utilizado para soluções aquosas, alcoólicas e etéreas, óleos, ceras,

alimentos (sucos de frutas), xaropes, soluções de açúcares, gorduras, óleos

alimentícios, tinturas, resinas, materiais sintéticos, entre outros;

Os valores podem ser lidos em índice refrativo ou % Brix;

* Índice Refrativo: 1,300 a 1,720 nD;

* Sólidos Dissolvidos: 0 a 95% Brix (concentração);

* Precisão: ±0,0002 nD/ 0,2% Brix;

* Possibilidade para conexão em banho termostático com circulação

(opcional);

* Dimensões: 10x20x24 cm;

* Peso: 2,5Kg;

Refratômetro ABBE, modelo desenvolvido para

aplicações gerais, tais como: determinação do índice

de refração, concentração, dispersão e pureza de

amostras líquidas, viscosas e sólidas de substâncias

opacas e transparentes;

Refratômetro NAR-1T é um instrumento padrão

do tipo Abbe.

* Mede índice de refração de sólidos e líquidos com

rapidez e precisão.

* Foi projetado para indicar o índice de refração da linha

D sem o uso de lâmpada de sódio.

Especificações Técnicas:

* Faixa de medição Brix: 0.0 a 95.0% Brix;

* Faixa de medição nD: 1.3000 a 1.7100 nD;

* Escala mínima Brix: 0.5% Brix • Escala mínima nD: 0.001 nD;

* Precisão Brix: ±0.1% Brix (líquido limpo);

* Precisão nD: ±0.0002 nD (líquido limpo);

* Temperatura: +5 a +50ºC;

* Lâmpada: Tungstênio 8 volts, 0.15 A;

* Energia: AC 115, 220 ou 240 volts, 50/60 Hz;

* Consumo: 6 VA;

* Tamanho: 130 x 180 x 230 mm;

* Peso: 3.4 kg.

*Determina a porcentagem de água

no mel pelo índice de refração.

•O ajuste do “ponto zero”

(calibração) é feito com padrão LB

(RE2100-83N).

•* Calibrado a 20ºC.

Refratômetro Analógico Portátil - Faixa de Escala

12.0 a 30.0% Água contida no mel - Modelo HHR-2N

Especificações Técnicas:

* Faixa de escala: 12.0 a 30.0% (água contida no mel);

* Escala mínima: 0.1% (água contida no mel);

* Termômetro: escala com temperatura compensada;

* Tamanho: 40 x 40 x 170 mm;

* Peso: 260 gr;

Refratômetro Digital de Bancada

Refratômetro Atago: fixa internamente a temperatura e

mede o índice de refração, %Brix ou concentração de

vários líquidos, com precisão e velocidade.

MEDIDA DE pH

Definição: pH = - log aH+

Em soluções diluídas considera como sendo a

atividade igual à concentração de H+

Importância:

É importante para as seguintes determinações:

- Deterioração de alimentos c; crescimento de MO

- Atividade de enzimas

- Textura de geléias e gelatinas

- Retenção do sabor-odor de produtos de frutas

- Estabilidade de corantes artificiais em produtos de frutas

- Verificação do estado de maturação de frutas

- Escolha na embalagem

pHMETRO:

É o equipamento utilizado para a medida do pH em

alimentos. É constituído por eletrodos, de referência e

de medida, e um galvanomêtro ligado a uma escala de

unidades de pH. Esta escala é geralmente entre pH 1 e

14.

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 o eletrodo ligado, porém sem tensão quando

estiverem fora da solução.

4.Não deixar gordura nos eletrodos. Lavar com

solvente orgânico e depois com água destilada.

Entretanto, alguns fatores podem interferir na medição do pH e induzir a

erros, como:

• Padrões de calibração – a medida de pH não pode apresentar precisão

maior que os padrões de referência, levando a erros na ordem de ±0,01

unidades de pH;

•Potencial de junção – A composição iônica entre o meio interno e externo do

eletrodo não pode ser distante da composição da solução tampão utilizada na

calibração do eletrodo, pois o potencial de junção pode ser modificado e as

medidas de pH podem apresentar variações em torno de 0,01 unidades;

O pHmetro consiste em um eletrodo que é

acoplado a um potenciômetro – aparelho que

mede a diferença de potencia

Em resumo, o pHmetro permite converter o

valor de potencial do eletrodo em unidades

de pH. Ao ser submerso na amostra, o

eletrodo gera milivolts que são convertidos

para uma escala de pH

Erros na medição do pH Continuação:

•Sódio (erro alcalino) – (pH > 9,0) Se a concentração de íons

H+ é baixa e a concentração de Na+ é alta, o eletrodo

responde ao Na+ como se fosse o H+, podendo apresentar

resultados mais baixos que o pH verdadeiro;

•Ácido – Em ácidos fortes, o pHmetro pode apresentar valores

maiores que o pH verdadeiro, isso acontece devido à

saturação de íons H+ na superfície da membrana de vidro do

eletrodo;

•Hidratação – Um eletrodo hidratado apresenta respostas mais

adequadas às variações de pH, já um eletrodo seco necessita

ser hidratado por horas antes de realizar a medição, insensível

ao íon H+;

•Temperatura – É necessário que as medições de pH sejam

realizadas na mesma temperatura em que ocorreu sua

calibração. Caso contrário, a inclinação da curva potencial do

eletrodo X pH é acentuada.

pHmetro de bancada: Este tipo de medidor de pH tem como

diferencial a indicação e compensação automática de temperatu-

ra. É indicado para trabalhos que necessitam de controle ou

monitoramento do pH, mV e também de temperatura.

pHmetro digital: Devido a exatidão nos resultados, este

medidor de pH é mais utilizado em trabalhos de pesquisa.

pHmetro de bolso: Além de possuir a compensação automática

de temperatura, este tipo de medidor de pH substitui o antigo

papel pH. É portátil indicado para trabalhos realizados em campo

pode facilmente ser carregado na bolsa, devido ao tamanho

reduzido, oferece facilidade e praticidade ao operar.

pHmetro portátil: Com este medidor de pH, é possível

determinar a concentração de pH no local onde é executada a

medição, diminuindo os erros por contaminação. Este pHmetro é

utilizado geralmente em indústrias farmacêuticas, químicas,

alimentícias e açucareiras.

Tipos de pHmetros (Três tipos)

Valores de pH para alguns alimentos e substâncias químicas.

Alimento/Substância pH

Ácido acético 2,0

Limão 2,2 – 2,4

Vinagre 2,4 – 3,4

Maçã 2,9 – 3,3

Geléia 3,0 – 3,5

Água próximo do neutro

Pão 5,0 – 6,0

Repolho 5,2 – 5,4

Farinha 6,0 – 6,5

Peixe 6,0 – 6,3

Leite 6,4 – 6,8

Plasma humano 7,3 – 7,5

Solução de amônia 11,5

Classificação Alimento pH

Alcalino (pH > 7) Clara de ovo 9,6

Próximo ao neutro Leite 7,0 – 6,8

(pH 7) Carne de frango 6,7

Baixa acidez Bacon 6,0 – 5,6

(pH 6,5–5,3) Vegetais enlatados 6,5 – 5,4

Carne bovina 6,0 – 5,5

Acidez média Sopas enlatadas 5,0

(pH 5,3–4,5) Queijo 4,5

Ácidos Maionese 4,4 – 3,0

(pH 4,5-3,7) Iogurte 4,2 – 3,8

Suco de laranja 4,0

Altamente ácido Picles 3,5

(pH < 3,7)

Classificação e pH de alguns alimentos

1. IMPORTÂNCIA

Os ácidos orgânicos presentes em alimentos influenciam o as-

bor, odor, cor, estabilidade e a manutenção de qualidade.

A acidez titulável de frutas varia de 0,2 a 0,3% em frutas de

baixa acidez como maçãs vermelhas e bananas, 2,0% em

ameixas e acima de 6% em limão.

Ácido cítrico pode constituir até 60% dos sólidos solúveis totais

no limão.

Os tecidos vegetais, com exceção do tomate, são

consideravelmente mais baixos em acidez, variando de 0,1 % em

abóbora a 0,4% em brócolis.

Produtos marinhos, peixes, aves e produtos cárneos são menos

acidos e o ácido predominante é o ácido láctico.

A acidez total em relação ao conteúdo de açúcar é útil na

determinação da maturação da fruta.

ACIDEZ EM ALIMENTOS

2. APLICAÇÃO:

1. Valor nutritivo: manutenção do balanceamento ácido-base no

organismo.

2. Indicação de pureza e qualidade em produtos fermentados,

como vinhos, cervejas etc.

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 glicerídeos.

5. Critério 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.

ACIDEZ

3. TIPOS DE ACIDEZ:

1. Compostos naturais dos alimentos.

2. Formados durante a fermentação ou outro

tipo de processamento.

3. Adicionados durante o processamento.

4. Resultado de deterioração do alimento.

Os principais ácidos orgânicos que são encontrados em

alimentos são: cítrico, málico, oxálico, succínico e tartárico.

Existem outros menos conhecidos, mas de igual importância,

que são: isocítrico, fumárico, oxalacético e cetoglutárico.

O ácido cítrico é o principal constituinte de várias frutas como:

limão, laranja, figo, pêssego, pêra, abacaxi, morango e tomate.

O ácido málico é predominante em maçã, alface, brócolis e

espinafre. O ácido tartárico foi encontrado somente em uvas e

tamarindo.

A proporção relativa de ácidos orgânicos presentes em frutas e

vegetais varia com o grau de maturação e condições de

crescimento. Por exemplo, o ácido málico predomina na uva

verde e diminui de concentração na uva madura, enquanto o

conteúdo de ácido tartárico aumenta inicialmente como ácido

livre e mais tarde como tartarato ácido de potássio.

4. TIPOS DE ÁCIDOS NATURAIS EM ALIMENTOS

5. MÉTODOS DE ANÁLISE

A. ACIDEZ TOTAL TITULÁVEL

A.1.Titulação usando indicador:

A análise mais comum é a quantitativa, que determina a acidez

total por titulação. Porém não é eficiente para amostras coloridas,

porque a cor da amostra pode prejudicar a visualização da cor no

ponto de viragem. A acidez total titulável é a quantidade de ácido

de uma amostra que reage com uma base de concentração

conhecida. O procedimento é feito com a titulação de uma

alíquota de amostra com uma base de normalidade conhecida

utilizando fenolftaleína como indicador do ponto de viragem.

Quando a amostra é colorida, a viragem pode ser verificada

através de um potenciômetro pela medida do pH ou por diluição

da amostra em água para torná-la de uma cor bastante clara.

Cálculos

No de mEq (ácido) = Nº de mEq (base)

m = N . V

E

onde:

m = massa do ácido;

E = equivalente do ácido predominante;

N = normalidade da base;

V = volume da base.

A. ACIDEZ TOTAL TITULÁVEL

A.1.Titulação usando indicador:

Para amostras coloridas, como, por exemplo, suco de uva,

onde não é possível visualizar a viragem na titulação ácido-

base, com fenolftaleína como indicador.

Nestes casos, determina-se a acidez através da medida do pH

em um pHmetro.

Titula-se uma alíquota de amostra com NaOH padronizado, até

pH 8,1, utilizando um agitador magnético. O pH de viragem é

8,1 em vez de 7,0 (neutralidade), porque em alimentos

estaremos sempre titulando ácidos fracos como acético, láctico,

cítrico, málico, tartárico etc. Na reação destes ácidos com o

NaOH, o íon formado se hidrolisa, formando o íon hidroxila,

cuja concentração será maior que do íon H+ no ponto de

equivalência, e a solução resultante será básica. Verifique o

fenômeno hidrolítico nas reações abaixo, utilizando ácido

acético

A. ACIDEZ TOTAL TITULÁVEL

A.2. Titulação usando um pHmetro

Exemplo:

Existem algumas substâncias interferentes na titulação dos

ácidos orgânicos, como, por exemplo, a presença de CO2 em

bebidas carbonatadas. O CO2 pode aumentar o valor da acidez

dos ácidos orgânicos, pois ele forma ácido carbônico em meio

ácido.

Sua eliminação antes da titulação da amostra é importante e

pode ser feita de várias maneiras:

1. Por agitação da amostra e transferência de um frasco para

outro.

2. Por aquecimento em frasco aberto ou em refluxo com

condensador deve ser evitado aquecimento muito prolongado

(cerca de 30 a 60 segundos).

3. Por adição de água quente fervida e neutralizada.

4. Por agitação contínua a vácuo por 1 ou 2 minutos.

B. ACIDEZ VOLÁTIL

O conteúdo em acidez volátil pode ser determinado pela

separação dos ácidos voláteis presentes, principalmente

ácido acético e traços de ácido fórmico.

A determinação é feita por titulação do destilado ou do

resíduo, com uma base padrão até o ponto final, usando

fenolftaleína como indicador.

A separação dos ácidos voláteis pode ser feita por:

- Evaporação em banho maria;

- Destilação direta e;

- Destilação a vapor.

B.1. Evaporação em banho-maria

É o método mais simples, onde a amostra é titulada antes

(acidez total) e após a evaporação (acidez não volátil ou fixa),

e por diferença entre as titulações tem-se a % de acidez volátil

(Acidez volátil = Acidez total - Acidez fixa).

Porém esta determinação tem um sério inconveniente, que é a

perda de ácidos menos voláteis, como o ácido láctico,

juntamente com os ácidos voláteis.

B. ACIDEZ VOLÁTIL

Separação dos ácidos voláteis

B.2. Destilação direta

A amostra é aquecida diretamente e o destilado recolhido será

titulado com uma base padronizada, e fenolftaleína como

indicador.

B.3. Destilação a vapor

É o método mais utilizado para produtos fermentados. Existem

vários tipos de equipamentos de destilação, como, por exemplo,

o destilador de Kjeldahl. Os resultados obtidos por destilação

são muito discordantes pelo mesmo motivo das perdas

ocorridas no método por evaporação.

Em cerveja e vinho, a acidez volátil indica se a fermentação

ocorrida é a desejada e ainda demonstra a necessidade de

adição de SO2 ou pasteurização (ou ambos) quando a acidez

volátil é muito alta.

B. ACIDEZ VOLÁTIL

Separação dos ácidos voláteis