Docsity
Docsity

Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes

Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity


Consigue puntos base para descargar
Consigue puntos base para descargar

Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium


Orientación Universidad
Orientación Universidad


tecno alim 2, Apuntes de Ciencias Alimentarias

Asignatura: Tecnología de los Alimentos, Profesor: , Carrera: Ciencia y Tecnología de los Alimentos, Universidad: UCM

Tipo: Apuntes

Antes del 2010

Subido el 13/12/2007

dark_world
dark_world 🇪🇸

3.8

(202)

80 documentos

1 / 8

Toggle sidebar

Esta página no es visible en la vista previa

¡No te pierdas las partes importantes!

bg1
TEMA 2:
L’AIGUA DELS ALIMENTS
· L’aigua és abundant en els 3 estats físics.
· Component majoritari dels aliments (60-70% en carns i 80-95% en verdures).
· És altament reactiva (participa en reaccions bioquímiques) i alhora és medi de reacció.
També pot actuar com a medi de transport de substàncies nutritives i productes de
desfet.
· En els aliments determina:
Susceptibilitat a l’alteració: Quanta més aigua té l’aliment, més fàcil és que
s’alteri, ja que és un medi per creixement microbià,…
Qualitat: La congelació i descongelació incorrecte, provoca un producte eixut i
de baixa qualitat (Ex: carn). Perd qualitat organolèptica.
Disseny de processos tecnològics: La quantitat d’aigua d’un aliment, determina
la capacitat de transmissió de calor d’aquest (pasteurització,…).
Costos econòmics: L’aigua és un producte barat, i si podem introduir aigua en
un producte, aquest incrementarà el se upes i per tant el seu preu, el que
comporta un increment en el benefici. Però la legislació, estableix un mínim
d’aigua ( pa los listos).
Característiques físico-químiques de l’aigua i el gel
· L’aigua presenta valors molt alts, no habituals en molècules similars de:
Punt de fusió (0ºC a pressió atm.)
Punt d’ebullició (100ºC a pressió atm.)
Tensió superficial (0.0756 Nm-1 a 0ºC)
Capacitat calorífica (4.21 kJkg-1K-1 a 0ºC)
Calor latent de fusió (6.012 kJ mol-1)
Calor latent de vaporització (40.63 kJ mol-1)
Calor latent de sublimació ( 50.91 kJ mol-1)
Densitat moderadament baixa i viscositat normal.
· Té uns valors molts alts si els comparem amb molècules similars com el CH2, NH3 o
SH2.
· Les constants físiques de l’aigua suggereixen que entre les seves molècules hi ha
forces d’atracció molt fortes i que té una estructura química poc comuna.
· En la molècula d’aigua, l’O2 forma dos enllaços covalents amb 2 àtoms d’H2. L’angle
format per aquests enllaços és de 104º.
· L’àtom d’oxigen és molt electronegatiu i atrau als electrons lliures dels àtoms
d’hidrogen. Així queda una distribució asimètrica de les càrregues anomenat DIPOL
ELÈCTRIC.
· El dipol elèctric es pot orientar, i deixarà un espai entre les càrregues, ja que té forma
de tetraedre. A causa d’aquesta ordenació tetraèdrica dels e- en l’àtom d’O2, cada
molècula d’aigua tendeix a establir enllaços d’hidrogen amb 4 molècules veïnes en el
pla tridimensional.
· El dipol es pot definir com la distància entre càrregues.
· La natura bipolar d’una molècula aïllada fa que puguin establir-se enllaços
d’hidrogen
·. Tants enllaços intermoleculars, expliquen aquests valors tan alts F 0
E 0
S’han de trencar
molts enllaços.
pf3
pf4
pf5
pf8

Vista previa parcial del texto

¡Descarga tecno alim 2 y más Apuntes en PDF de Ciencias Alimentarias solo en Docsity!

TEMA 2:

L’AIGUA DELS ALIMENTS

· L’aigua és abundant en els 3 estats físics. · Component majoritari dels aliments (60-70% en carns i 80-95% en verdures). · És altament reactiva (participa en reaccions bioquímiques) i alhora és medi de reacció. També pot actuar com a medi de transport de substàncies nutritives i productes de desfet. · En els aliments determina:

  • Susceptibilitat a l’alteració: Quanta més aigua té l’aliment, més fàcil és que s’alteri, ja que és un medi per creixement microbià,…
  • Qualitat: La congelació i descongelació incorrecte, provoca un producte eixut i de baixa qualitat (Ex: carn). Perd qualitat organolèptica.
  • Disseny de processos tecnològics: La quantitat d’aigua d’un aliment, determina la capacitat de transmissió de calor d’aquest (pasteurització,…).
  • Costos econòmics: L’aigua és un producte barat, i si podem introduir aigua en un producte, aquest incrementarà el se upes i per tant el seu preu, el que comporta un increment en el benefici. Però la legislació, estableix un mínim d’aigua ( pa los listos).

Característiques físico-químiques de l’aigua i el gel

· L’aigua presenta valors molt alts, no habituals en molècules similars de:

  • Punt de fusió (0ºC a pressió atm.)
  • Punt d’ebullició (100ºC a pressió atm.)
  • Tensió superficial (0.0756 Nm-1^ a 0ºC)
  • Capacitat calorífica (4.21 kJkg-1^ K-1^ a 0ºC)
  • Calor latent de fusió (6.012 kJ mol-1)
  • Calor latent de vaporització (40.63 kJ mol-1)
  • Calor latent de sublimació ( 50.91 kJ mol-1)
  • Densitat moderadament baixa i viscositat normal. · Té uns valors molts alts si els comparem amb molècules similars com el CH2, NH 3 o SH2. · Les constants físiques de l’aigua suggereixen que entre les seves molècules hi ha forces d’atracció molt fortes i que té una estructura química poc comuna.

· En la molècula d’aigua, l’O 2 forma dos enllaços covalents amb 2 àtoms d’H2. L’angle

format per aquests enllaços és de 104º. · L’àtom d’oxigen és molt electronegatiu i atrau als electrons lliures dels àtoms d’hidrogen. Així queda una distribució asimètrica de les càrregues anomenat DIPOL ELÈCTRIC. · El dipol elèctric es pot orientar, i deixarà un espai entre les càrregues, ja que té forma de tetraedre. A causa d’aquesta ordenació tetraèdrica dels e-^ en l’àtom d’O2, cada molècula d’aigua tendeix a establir enllaços d’hidrogen amb 4 molècules veïnes en el pla tridimensional. · El dipol es pot definir com la distància entre càrregues. · La natura bipolar d’una molècula aïllada fa que puguin establir-se enllaços d’hidrogen ·. Tants enllaços intermoleculars, expliquen aquests valors tan alts F 0E 0 S’han de trencar molts enllaços.

Estructura del gel

  • Cada molècula, com hem dit abans, s’uneix a 4 molècules veïnes, formant una estructura cristal·lina hexagonal.
  • “Rígida”: tot i així, parlem més aviat d’un sistema dinàmic degut a que: F 0 E 0Els cristalls mai són perfectes F 0 E 0Els cristalls estan en moviment continu (vibren uns 0,4 Å a -10ºC). Cal baixar per sota dels -180ºC per fixar els àtoms d’H 2 i aconseguir un sistema estàtic. F 0 E 0A més a més, els àtoms poden tenir defectes d’orientació o bé, poden haver-hi presents isòtops en el medi (que també desestabilitzen la molècula).
  • Aquest sistema dinàmic, es correspon amb cristalls imperfectes i en moviment continu.
  • Permet l’activitat bioquímica (reaccions aigua-enzim).

Estructura de l’aigua

  • A 0ºC, només es trenquen un 15% dels enllaços preexistents. Cada molècula està unida a 3 o 4 molècules adjacents.
  • A 100ºC encara hi han fortes interaccions moleculars. Els enllaços d’H 2 no es dissocien totalment fins que el vapor d’aigua s’escalfa a 600ºC.
  • La vida mitja dels enllaços de l’aigua és molt curta (de 10-10^ a 10-11^ segons) F 0E 0 per això l’estat natural de l’aigua és líquid.
  • A més temperatura, menys enllaços.
  • Agrupacions fluctuants o variables.
  • La velocitat a la que es formen i es desfan enllaços d’H 2 en els sistemes aquosos supera la velocitat de formació i destrucció de la majoria d’enllaços covalents, fet que comporta un avantatge biològic per als enllaços de H 2 a l’hora de participar en reaccions bioquímiques.

Interaccions aigua-soluts

  1. Interacció amb ions
  • Restringeix la mobilitat de l’aigua.
  • Trenca l’estructura normal de l’aigua F 0 E 0Aquestes 2 propietats depenen de la relació càrrega/radi i d ela intensitat del camp elèctric que creen:
  • Ions petits i/o multivalents amb camps elèctrics intensos (formadors d’estructura) : Li+^. Na +, H (^) 3O, CA2+^. Ba2+, Mg 2+^ , Al3+, F -^ , OH-
  • Ions grans i monovalents, amb camps elèctrics febles (trenquen l’estructura i no són capaços de formar una nova): K+^ , NH 3 +, Cl - , Br -^ , I -^ , NO 3 -^ , ClO 4-
  • Aquest tipus d’interacció és més forta que per trencar un enllaç hidrogen
  • Exemple: aigua – NaCl.
  • Atracció electrostàtica entre l’ió i la molècula d’aigua.
  • Els ions afecten:
  • La disponibilitat de l’aigua cap a altres soluts i substàncies suspeses en el medi.
  • Les propietats col·ligatives de les dissolucions: depenen de la concentració de solut i el volum de dissolvent. Per exemple, si a l’aigua li afegim sal, serà més difícil fer-la bullir, perquè ara l’aigua estarà lligada a un àtom de Na+ o de Cl-.

Conceptualment, podem definir l’aigua lligada com “aquella aigua que hi ha al voltant dels soluts i altres constituents no aquosos i que té propietats significativament diferents de les que tindria l’aigua que no interaccionés amb cap component en el mateix sistema”.

Capacitat de retenció d’aigua-CRA (Aigua macromolecular) · Fa referència a l’aigua que es troba a les matrius de molècules i de teixits, per això, diem que es tracta de la habilitat de les matrius de molècules (teixits, gels), normalment macromolècules, d’atrapar grans quantitats d’aigua. · Retinguda físicament en gels, xarxes 3D,..

  • Gel: xarxa de proteïnes o polisacàrids amb estructura de 3D que pot retenir aigua. · Casi tota l’aigua dels teixits o els gels és aigua retinguda físicament i que per tant, es comporta com aigua pura (no lligada a res) durant el processament de l’aliment:
  • S’elimina fàcilment durant l’assecat.
  • Disponible com a solvent: Si afegeixo sal, passa a l’aigua lligada.
  • Es converteix fàcilment a gel durant la congelació.
  • Mobilitat restringida: tot i que el moviment de les molècules considerades individualment és comprable al de les molècules d’aigua en una solució salina diluïda. · La disminució en la CRA té un profund efecte en la quantitat dels aliments, com per exemple:
  • Sinèresi dels gels.
  • Exsudat de descongelació

Contingut en aigua · Sobre base humida: Normalment utilitzada per donar informació sobre els aliments en taules de composició.

· Sobre base seca: Utilitzat freqüentment en càlculs de processos i isotermes de sorció.

Aliments amb un mateix contingut d’aigua, s’alteren de manera diferent depenent de si està més o menys lligada.

Activitat de l’aigua (a (^) w)

· Terme utilitzat per mesurar la intensitat amb la que l’aigua s’associa als components no aquosos dels aliments, o dit d’un altre manera, per mesurar la disponibilitat de l’aigua per a les reaccions d’alteració i el creixement microbià. · L’aw es defineix com la relació entre la pressió de vapor d’aigua d’una solució o d’un aliment (P) respecte la pressió de vapor de l’aigua pura (Po), a la mateixa temperatura. · La pressió de vapor és una propietat dels líquids volàtils.

· En l’aigua pura (Po):

  • En funció de la temperatura, la pressió augmentarà o disminuirà. Un augment de la temperatura escalfa l’aigua i aquesta genera vapor. Aquest vapor, exerceix una pressió sobre l’aigua que anomenarem pressió de vapor de l’aigua pura.
    • L’aire és més sec al pol nord que al desert perquè no hi ha fase gasosa degut a les baixes temperatures, fijate tu que cosas…

· En l’aliment (P):

· Depèn de l’aigua lligada · A una mateixa temperatura, la pressió de vapor de l’aigua lliure serà superior a la de l’aliment.

· Fórmula de l’activitat de l’aigua:

a (^) w = P/P 0

Llei de Raoult

· “La disminució relativa de la pressió de vapor d’un líquid al dissoldre’s en ell un solut, és igual a la fracció molar del solvent”.

· També depèn de quin solut és, no només de la quantitat de solut. · Així doncs, direm que l’activitat de l’aigua depèn de:

  • Quantitat d’aigua
  • Quantitat de solut
  • Composició dels soluts
  • Temperatura · L’aw sempre adopta valors entre 0 i 1 (aigua pura=1). · A l’a (^) w també se l’anomena Pressió de vapor relativa. · A temperatura constant, l’aw d’un aliment, tendeix a equilibrar-se amb la humitat relativa de l’ambient on es troba, de manera que, sovint, l’aw s’expressa com a humitat relativa en l’equilibri (%HRE):

· Conclusions de la taula que val la pena saber:

  • Una disminució de la temperatura, comporta una disminució de l’a (^) w.
  • Com més alta és l’aw , més pèrdua d’humitat
  • Com més baixa és l’aw , augmenta la captació d’humitat.

Classificació dels aliments segons la Aw

  1. (^) Aliments d’humitat alta (>50%) i a (^) w= 0,9 - 0,999.
  • La majoria dels aliments frescos es poden considerar d’humitat alta.
  • La seva vida útil està condicionada pel creixement microbià
  • Carn, peix, productes lactis, fruites, vegetals, begudes,…
  1. Aliments d’humitat intermèdia (10-50% d’aigua) i aw= 0,6 – 0,9.
  • Aliments no processats: fruits secs, grans de cereals
  • Aliments processats. F 0 E 0De consum directe: carns salades, curades, peix salat, formatges, melmelada, aliments per animals de companyia. F 0 E 0De consum després de rehidratar: pasta farcida, llet condensada, sopes, salses, concentrades de carn. F 0 E 0Consum després de deshidratar: fruites deshidratades, pastissos de fruites.
  1. Aliments d’humitat baixa (<10% d’aigua) i aw= <0,6.
  • Interacciona amb l’aigua de la monocapa o en llocs lliures dels constituents no aquosos.
  • Lligada per ponts d’hidrogen o retinguda físicament en microcapilars (D<1μm)
  • Feblement lligada
  • Punt de congelació ( la majoria no congela a -40ºC) i capacitat solvent molt reduïts.
  • Correspon a aw entre 0.2-0.3 i 0.8.

ZONA C

  • Aigua menys lligada i més mòbil.
  • Punt de congelació lleugerament disminuït respecte l’aigua pura.
  • Retinguda físicament en membranes, capil·lars (D>1 μm), gels,..
  • (^) S’elimina fàcilment
  • Responsable de l’alteració dels aliments: disponible pel creixement microbià i les reaccions químiques.
  • Representa la major part de l’aigua dels teixits frescos.
  • Correspon a aw entre 0.88-0.99.

És una manera de predir el comportament de l’aigua, però al tractar-se d’un sistema dinàmic, doncs no és exacte.

ADSORCIÓ I DESORCIÓ

· Adsorció : Si se situa un aliment en un ambient amb humitat relativa (HR) superior a la humitat relativa d’equilibri de l’aliment (HRE/100=aw ), l’aliment fixarà vapor d’aigua fins que abasti l’equilibri amb l’ambient, adsorbirà aigua. · Desorció: Si l’aliment se situa en un ambient amb HR inferior a la HRE corresponent al seu contingut en aigua, l’aliment cedirà aigua mitjançant el procés de desorció. · Histèresi: Quan per un mateix producte, la isoterma de adsorció no coincideix amb la de desorció. A una mateixa aw i a Tª constant, els aliments sempre tenen major contingut en aigua durant la desorció que durant l’adsorció.

  • (^) És de magnitud variable i depèn de: F 0 E 0Composició de l’aliment F 0 E 0Canvi físics quan s’afegeix o s’elimina aigua F 0 E 0Quantitat d’aigua eliminada durant la desorció F 0 E 0Tª

Perquè? -1 Durant la desorció es perd aigua més o menys lligada. En canvi, durant l’adsorció, l’aigua captada no té o té menys punts on unir-se, degut a les interaccions dels constituents no aquosos entre ells.

  • Durant la desorció F 0E 0 amb un mateix contingut en aigua, hi ha mes aigua lliure en l’adsorció que en la desorció. (a (^) w és més gran en l’adsorció). -2 (^) L’aliment reté aigua en els capil·lars. Durant l’adsorció, l’aigua captada té més dificultat per entrar-hi (la pressió de vapor que cal perquè hi entri és major que la que cal perquè en surti). Per un mateix contingut d’aigua,

en l’adsorció hi ha més aigua fora dels capil·lars i en la desorció, n’hi ha més a dins.

Aplicacions de les isotermes de sorció

  1. Avaluar l’estabilitat
  2. Preveure i/o evitar la transferència d’humitat entre components
  3. Predir el comportament davant diferents HR d’emmagatzematge,
  4. (^) Estimar el temps màxim de magatzem d’un producte en un envàs amb una permeabilitat al vapor d’aigua coneguda.
  5. Millorar els processos de conservació basats en la reducció del contingut en aigua: determinació del contingut d’humitat residual òptim.