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
determinação direta do pH
(pHmetros)
–
Equipamento constituído de
dois
eletrodos, um de referência e um de medida e um
galvanômetro
Resultado é
numéricas de pH de 1 a 14.
expresso
em
escalas
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 vidro
Vidro pode ser constituído por silicatos de Li+
e Ba++ em vez de Na+ e Ca++
Eletrodo de referência Ag-AgCl
Membrana de vidro
Solução interna (HCl)
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.
Funcionamento
- Solução aquosa – os cátions da membrana de vidro são
trocados por íons H+ , forma-se um camada hidratada
-Camada funciona como uma membrana de troca catiônica,
sensível seletiva aos íons H+
- Uma diferença de potencial elétrico se desenvolve através
da membrana de vidro
Depende da atividade e características particulares
dos íons presentes nas duas soluções , da
composição do vidro
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
-Fornecer dados sobre o estado de conservação de um
produto alimentício.
- Ácidos orgânicos presentes em alimentos
sabor, odor, cor, estabilidade e a
manutenção da qualidade.
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
maria
Procedimento:
- Evaporação em banho-
- 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