1.3 Actividad de agua, curvas de adsorción y desorción, actividad de agua y estabilidad de alimentos, alimentos de humedad intermedia y congelamiento PDF

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Ensayo de Ciencia y Tecnologia de los Alimentos...

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Instituto Tecnológico de Tijuana

Ingeniería Bioquímica Ciencia y Tecnología de los Alimentos 1.3 Actividad de agua, curvas de adsorción y desorción, actividad de agua y estabilidad de alimentos, alimentos de humedad intermedia y congelamiento. Arevalos José Miguel

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Docente: M. C. Ricardo Ocampo

Tijuana, B. C. México

Febrero 27 2020 1

Índice Introducción……………………………………………………………………pag. 3 ¿Qué es la actividad de agua?................................................................pag. 4 Propiedades físicas …..………………………………………………pag. 4 Adsorción y desorción del agua ……………..…………………....pag. 5 Isotermas de adsorción y desorción……………….................................pag. 5 Actividad del agua y estabilidad en alimentos…………..……………….pag. 7 Controlar actividad del agua…………………………………………………pag. 8 Control de humedad en alimentos.…………………………………………pag. 8 Control de congelamiento en alimentos…………………………………...pag. 9

Índice de figuras Ilustración 1. Un filtro de carbón activado limpia el agua por medio de la adsorción……………………………………………………………………….....pag. 4 Ilustración 2. Curvas de adsorción y desorción del agua …………..……pag. 7 Índice de tablas Tabla 1. Comparación de las propiedades físicas del agua ……………...pag. 4 Tabla 2. Porcentaje de humedad en algunos alimentos…………………..pag. 9 Tabla 3 Almacenamiento en congelador a 0 F……………………………pag. 10

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Introducción En el ámbito de la nutrición, el agua es indispensable, pues tiene múltiples funciones en nuestro organismo. Este nutrimento es una molécula formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Es un recurso natural que no tiene color, olor ni sabor, es móvil, deformable y fluye. Se encuentra en estado gaseoso, sólido y líquido. Reitero que la naturaleza nos la otorga a los seres vivos y es necesario no olvidar que las plantas y animales también son seres vivos. Sin agua, no tendríamos verduras, frutas, cereales, leguminosas, oleaginosas, carnes rojas o blancas, leche y derivados, huevo, etc. Por lo tanto, los humanos no existiríamos. (AMGG, 2018) Sin embargo, el agua como nutrimento para el ser humano debe cumplir con ciertos requisitos: ser potable (carente de sustancias orgánicas en suspensión, como bacterias), clara, incolora, inodora e insípida. Como en todos los nutrimentos, existen necesidades y recomendaciones para el consumo del agua. La primera recomendación nutrimentaria es el consumo de un mililitro de agua por cada kilocaloría (Kcal) que contenga la dieta. Si consumimos una dieta de 2000 kilocalorías, se deberán tomar dos litros de agua al día. Esta recomendación es diferente para cada uno de nosotros, pues se debe considerar la pérdida de agua por actividad física o clima; estos parámetros aumentarán la recomendación anterior. También es conveniente tomar en cuenta la existencia de fiebre, si hay diarrea, vómito, hemorragias, gripe, etc., o si se padece de enfermedades renales, hepáticas, pulmonares o del corazón. Estas circunstancias disminuyen la ingesta diaria y varían la recomendación de agua. (AMGG, 2018)

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¿Qué es la actividad de agua? El agua es, quizás, el factor individual que más influye en la alterabilidad de los alimentos. Se ha demostrado que alimentos con el mismo contenido de agua se alteran de forma distinta, por lo que se deduce que la cantidad de agua no es por sí sola una herramienta indicativa del deterioro de los alimentos. (AQUALAB, 2018) De este hecho surge el concepto de agua, que indica la fracción del contenido de humedad total de un producto que está libre, y en consecuencia, disponible para el crecimiento de microorganismos y para que se puedan llevar a cabo diversas reacciones químicas que afectan a su estabilidad. (AQUALAB, 2018) Propiedades físicas El agua también está relacionada con la textura de los alimentos. Los alimentos con un agua elevada tienen una textura más jugosa, tierna y masticable. Cuando el agua de estos productos disminuye, aparecen atributos de textura indeseables como dureza, sequedad y endurecimiento. (AQUALAB, 2018) En cambio, los alimentos con una agua baja son crujientes y quebradizos; sí su agua aumenta, la textura cambia, produciéndose el reblandecimiento del producto. El agua también afecta a otras propiedades como la agrupación y aglutinación

de

productos

en

polvo

y

granulados.

(AQUALAB,

2018)

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Tabla 1. Comparación de las propiedades físicas del agua

Adsorción y desorción en el agua La adsorción es un proceso ampliamente utilizado en todos los tipos de tratamiento de agua. El término se utiliza para describir la adhesión de una delgada capa de moléculas a la superficie de los líquidos o sólidos que entran en contacto con ella. (Rivera, 2006) La adsorción es ampliamente utilizada en el tratamiento de agua potable para remover sustancias orgánicas, en el tratamiento terciario de aguas residuales, en la remediación del agua subterránea. También se la utiliza en el tratamiento de agua en los hogares y para tratar el agua que se utiliza en acuarios y en piscinas de natación. (Rivera, 2006) Eckhard Worch, en el prefacio de su manual

Ilustración 1. Un filtro de carbón activado limpia el agua por medio de la adsorción.

Tecnología de Adsorción en el Tratamiento de Agua: Fundamentos, Procesos y Modelación, explicó: “El principio de adsorción y la capacidad de ciertos materiales sólidos para eliminar sustancias disueltas del agua es conocido desde hace mucho tiempo. Durante unos 100 años, la tecnología de adsorción se ha utilizado en gran medida para el tratamiento de agua, y durante todo ese tiempo, no ha perdido su relevancia. Por el contrario, se le han añadido nuevos campos de aplicación en las últimas décadas, además de la aplicación convencional en el tratamiento de agua potable, se la utiliza como remediación de aguas subterráneas o para tratamiento avanzado de aguas residuales.”

Estas sustancias, denominadas adsorbatos, pueden incluir virus, bacterias y moléculas – particularmente compuestos orgánicos – entre ellos benceno, gasolina, pesticidas, solventes y ácidos. (Rivera, 2006) Isotermas de adsorción y desorción

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El isoterma de adsorción es la curva que indica la cantidad de agua retenida por un alimento en función de la humedad relativa de la atmósfera que le rodea, este representa la cinética con la que un alimento adsorbe humedad y se hidrata. Por otra parte la isoterma de desorción representa la cinética con la que un alimento pierde agua y se deshidrata. (López, 2017) Unos de los factores que influyen en las isotermas: son dependientes de la temperatura. Sabremos el contenido en humedad del alimento en función de la humedad relativa y la temperatura a la que lo almacenemos. A la misma humedad relativa cuanto mayor es la temperatura menor será el contenido en agua. Y con contenidos en agua iguales, a mayor temperatura, mayor actividad de agua. (López, 2017) En la Ilustración 2 se presentan las isotermas de adsorción y desorción en función de la relación entre la actividad de agua y el contenido de agua. Se observa que las curvas no coinciden, es decir, hay histéresis en el fenómeno de adsorción. (López, 2017)

Ilustración 2. Curvas de adsorción y desorción del agua

Las isotermas tienen generalmente forma sigmoidea y se pueden distinguir 3 zonas poco delimitadas que indican la forma en que el agua se encuentra ligada a los alimentos: 1. Mono capa, de agua fuertemente ligada. 2. Multicapa, de agua absorbida químicamente. 6

3. Solución, capilar-móvil.

Actividad del agua y estabilidad de los alimentos Los diversos métodos de conservación se basan en el control de una o más de las variables que influyen en la estabilidad, es decir, actividad del agua, temperatura, PH, disponibilidad de nutrimentos y de reactivos, potencial de óxidoreducción, presión y presencia de conservadores. La aa (actividad del agua) es de fundamental importancia, con base en ella se puede conocer el comportamiento de un producto. (Márquez, 2016) La actividad una medida cualitativa de la disponibilidad de agua líquida en un sistema, es decir, la cantidad de agua libre que puede reaccionar. Se define como la relación entre la presión parcial de vapor de la muestra (P) y la presión parcial de vapor de agua pura (Po) a una misma temperatura: Aw= P/Po = HR/100 Donde HR: humedad relativa La aw es una cualidad interna que no depende de la cantidad de material. Tiene un valor máximo de 1 y un valor mínimo de 0. Cuanto menor sea este valor, mejor se conservará el producto. (Márquez, 2016) La actividad de agua está relacionada con la textura de los alimentos: a una mayor actividad, la textura es mucho más jugosa y tierna; sin embargo, el producto se altera de forma más fácil y se debe tener más cuidado. A medida que la actividad de agua disminuye, la textura se endurece y el producto se seca más rápido. Por el contrario, los alimentos cuya actividad de agua es baja por naturaleza son más crujientes y se rompen con facilidad. (Márquez, 2016) En ambos casos, el parámetro de la actividad de agua del alimento es un factor determinante para la seguridad del mismo y permite determinar su capacidad de conservación junto con la capacidad de propagación de los microorganismos.

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Los valores de aw comprendidos entre 0,6 y 0,9 son considerados alimentos de humedad intermedia. (Márquez, 2016)

La aw proporciona información sobre los siguientes aspectos: 1. Desarrollo de microorganismos 2. Migración de humedad 3. Estabilidad química 4. Estabilidad bioquímica 5. Propiedades físicas 6. Vida útil Controlar la actividad del agua Controlar la actividad del agua en los alimentos, es sinónimo de alargar su vida útil. Al conseguir una disminución de la cantidad total de agua libre, se disminuyen notablemente las probabilidades de contaminación microbiana. (Márquez, 2016) Métodos para reducir la Aw: -

Congelación

-

Secado/deshidratación

-

Adición de solutos (sales, azúcares, polialcoholes, ácidos)

Control de humedad en alimentos El control de humedad en los alimentos son todos los procesos y mediciones que se hacen con la intención de reducir o implementar parcial o totalmente la cantidad neta de humedad en los productos alimenticios. Como hemos anticipado, esto puede hacerse por varias razones. Más adelante detallamos cuáles son y cuál es, al mismo tiempo, su importancia. (Benejam, 2019) Es un proceso crucial para implementar la mejora en la conservación del alimento. Al mismo tiempo, es una forma de optimizar al máximo su uso y la calidad 8

de su estado. Dicha humedad está presente en todos los alimentos precisamente por estar compuestos de bioelementos que interaccionan con el agua. Debido a sus propiedades, el agua puede encontrarse libre o ligada. (Benejam, 2019) En efecto, el agua es una sustancia cuya composición química la hace perfecto para ligarse a otros componentes. La alta electronegatividad del oxígeno (su capacidad para atraer electrones de otros átomos) y la baja electronegatividad del hidrógeno hacen de esta sustancia una maravillosa forma de ligazón y de disolvente al mismo tiempo. (Benejam, 2019)

Tabla 2. Porcentaje de humedad en algunos alimentos

Control de congelamiento en alimentos El poder congelar alimentos y estar conforme con la calidad después de descongelar el producto son dos cosas bien diferentes. Algunos alimentos simplemente no se congelan bien. Ejemplos, son la mayonesa, salsa crema y la lechuga. Las carnes y aves crudas mantienen su calidad por más tiempo más que otros productos debido a la humedad que pierden al cocinarse. (USDA, 2010) Los alimentos almacenados constantemente a 0°F (-17.8 °C) siempre estarán inocuos. Sólo la calidad del alimento sufre al almacenarlo por un tiempo prolongado. El congelar mantiene los alimentos inocuos al disminuir el movimiento de las moléculas, causando que los microorganismos entren en una fase durmiente. (USDA, 2010)

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El congelar preserva los alimentos por períodos extensos ya que previene el crecimiento de microorganismos que causan el deterioro de los alimentos y las enfermedades transmitidas por los alimentos. El congelar a 0°F (-17.8 °C) inactiva muchos de los microorganismos, bacterias, levaduras y hongos presentes en los alimentos. Una vez, descongelados, sin embargo, estos microorganismos pueden activarse nuevamente, multiplicándose en las condiciones apropiadas a niveles que pueden ocasionar enfermedades transmitidas por alimentos. Como éstos se multiplican a la misma rapidez como en un alimento fresco, usted debe manejar los alimentos descongelados como usted manejaría un alimento perecedero. (USDA, 2010) La triquina y otros parásitos pueden ser destruidos a temperaturas de congelación bajo cero. Sin embargo, se deben cumplir con unas condiciones supervisadas bien estrictas. No se recomienda confiar en el congelar en el hogar para destruir la triquina. Sin embargo, el cocinar completamente destruirá todos los parásitos. (USDA, 2010)

Tabla 3 Almacenamiento en congelador a 0 F

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Bibliografía 1. Importancia del agua en la alimentación - Asociación Mexicana de Gerontología y Geriatría, A.C. (2018). Recuperado 22 Febrero de 2020, de: https://www.amgg.com.mx/sobre-el-envejecimiento/tipsnutricion/importancia-del-agua-la-alimentacion/ 2. AQUALAB (2018). Recuperado 22 Febrero de 2020, de: https://avdiaz.files.wordpress.com/2008/09/actividad-del-agua.pdf 3. Rivera (2006) ¿Qué es la Adsorción? | Fluence. (2020). Recuperado 22 Febrero de 2020, de: https://www.fluencecorp.com/es/que-es-la-adsorcion/ 4. López, P. (2017). isotermas de adsorción y desorción. Recuperado 22 Febrero de 2020, de: http://elaguaenalimentos.blogspot.com/2017/02/isotermas-de-adsorcion-ydesorcion.html 5. Márquez, E. (2016). Actividad del agua y estabilidad de los alimentos. Recuperado 22 Febrero de 2020, de: https://prezi.com/tmeyriasx2xh/actividad-del-agua-y-estabilidad-de-losalimentos/ 6. Benejam, A. (2019). Control de humedad en los alimentos | ¿Por qué es tan importante? Recuperado 22 Febrero de 2020, de: https://scl.es/blog/controlde-humedad-en-los-alimentos/ 7. USDA

(2010).

Recuperado

22

Febrero

de

2020,

de:

https://www.fsis.usda.gov/wps/wcm/connect/931068e4-c4c3-4f00-822219d40fcd034d/Freezing_and_Food_Safety_SP.pdf?MOD=AJPERES

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