Προσδιορισμός Υγρασίας Flashcards
(22 cards)
Ποιοι οι λόγοι μέτρησης της υγρασίας;
Νομικοί (θεσμοθετημένα όρια για max , min υγρασία ανάλογα το τρόφιμο),
Οικονομικοί (το νερό είναι φθηνό και νοθεύουν τα τρόφιμα με αυτό επιβαρύνοντας και το κόστος),
Μικροβιακή σταθερότητα ( η υγρασία καθορίζει την ανάπτυξη ή μη των μ/ο),
Ποιότητα (καθορίζει την υφή ,γεύση ,εμφάνιση, σταθερότητα),
Επεξεργασία( η υγρασία χρησιμοποιείται για να προβλεφθεί η συμπεριφορά κατά την επεξεργασία π.χ. ανάμιξη, ξήρανση, ρευστότητα ή συσκευασία)
Γιατί είναι σημαντικό το νερό ;
Κύριο συστατικό τροφίμων συμβάλλοντας στην δομή, εμφάνιση και διατηρισημότητά τους. Απαραίτητο για λειτουργείες του ανθρώπινου οργανισμού (35g H2O/kg σωματικού βάρους) και η περιεκτικότητα διαφέρει στα τρόφιμα (κρέας 50-81%, φρούτα 80-95%, λαχανικά 74-95%)
Ποιές οι ιδιότητες του νερού ;
Οι διαφορετικές φυσικοχημικές καταστάσεις καθορίζονται από τις διαφορετικές μορφές στα τρόφιμα (δεσμευμένο-bound ή ελέυθερο νερό). Το ποσό του δεσμευμένου διαφέρει μεταξύ τροφίμων, και κατανέμεται στα διαφορετικά μη υδατικά συστατικά του τροφίμου παρουσιάζοντας διαφορετικές ιδιότητες από αυτές του ελεύθερου και παγώνει σε Θ
Ποιές οι 4 μορφές που μπορεί να βρεθεί το νερό στα τρόφιμα;
Ελεύθερο νερό (ελεύθερο από άλλα συστατικά με φυσικοχημικές ιδιότητες (ΣΤ,ΣΖ …) ίδιες με αυτές του καθαρού νερού.
Παγιδευμένο (διατηρείται μεταξύ ορισμένων συστατικών του τροφίμου λόγω τριχοειδών δυνάμεων και φυσικοχημικές ιδιότητες ίδιες με αυτές του ελεύθερου.
Φυσικά δεσμευμένο ή γειτνιάζον (σε μοριακή επαφή με άλλα συστατικά του τροφίμου πχ πρωτεΐνες, με δεσμούς ιοντικής φύσεως , διαφορετικοί από δεσμούς μεταξύ νερού-νερού άρα έχει διαφορετικές φυσικοχημικές ιδιότητες από το ελεύθερο.
Χημικά δεσμευμένο από άλλα μόρια του τροφίμου με δεσμούς ισχυρότερους από νερού-νερού (πχ στα κενά πρωτεϊνών). Έχει διαφορετικές φυσικοχημικές ιδιότητες από ελεύθερο (χαμηλότερα Σ.Τ και συμπιεστότητα και υψηλότερα ΣΖ, πυκνότητα και Τ εξάτμισης)
Πως γίνεται η επιλογή της καταλληλότερης μεθόδου προσδιορισμού της υγρασίας και πότε είναι πιο δύσκολη ή εύκολη η απομάκρυνση του;
Φύση τροφίμου, μορφές νερού στο τρόφιμο, επιθυμητή ακρίβεια και ταχύτητα και το κόστος της συσκευής.
Τα τρόφιμα είναι ετερογενή και περιέχουν σε διαφορετικές αναλογίες χημικά ή φυσικά δεσμευμένου, παγιδευμένου και ελεύθερου ύδατος και μπορεί να περιέχουν νερό σε διαφορετικές φάσεις (δυσχαιρένει την ανάλυση του). Έτσι η απομάκρυνση του είναι πιο δύσκολη όταν αυτό είναι ισχυρότερα δεσμευμένο και ευκολότερη για το ελεύθερο νερό που έχει θερμότητα εξάτμισης ίδια με αυτή του καθαρού νερού. Η μετρηθείσα τιμή περιεκτικότητας σε υγρασία συγκεκριμένου τροφίμου εξαρτάται από την αναλυτική μέθοδο.
Τι κάνουμε εάν θέλουμε να υπολογίσουμε συγκεκριμένες μορφές και όχι το σύνολο του νερού;
Πολλές φορές μας ενδιαφέρει να προσδιορίσουμε την ποσότητα νερού σε συγκεκριμένες μορφές αντί του συνολικού (π.χ. για την ανάπτυξη μ.ο σε τρόφιμα που εξαρτάται από την ποσότητα ελεύθερου και όχι από την συνολική) με μεθόδους όπως NMR, τάση ατμών κλπ
Ποιές οι 3 κυριότερες μέθοδοι μέτρησης της υγρασίας ;
1) διαχωρισμός νερού από τα υπόλοιπα συστατικά και τον άμεσο ή έμμεσο προσδιορισμό του
2) μέτρηση της φυσικής ιδιότητας του τροφίμου που μεταβάλλεται αναλόγως της περιεχόμενης υγρασίας
3) με βάση τις χημικές ιδιότητες του νερού
Τι γνωρίζετε για την μέθοδο της εξάτμισης (έμμεση);
Η περιεχόμενη υγρασία προσδιορίζεται με μέτρηση της μάζας του τροφίμου πριν και μετά την εξάτμιση και βασίζεται στο ότι το νερό έχει χαμηλότερο ΣΖ από τα υπόλοιπα συστατικά του τροφίμου αλλά οι υψηλές Τ και ο t που απαιτείται για εξάτμιση μπορεί να προκαλέσει απομάκρυνση άλλων πτητικών ουσιών άρα τα αποτελέσματα δεν είναι πάντα ακριβή και επαναλήψιμα.
Ποιά είδη περιλαμβάνει η μέθοδος της εξάτμισης ;
Είδη: ξήρανση σε πυριαντήριο (ζύγιση δείγματος σε προζυγισμένο φιαλίδιο ζυγίσεως και στους 100-110°C μέχρι σταθερού βάρους) , ξήρανση σε κλίβανο κενού όπου ζυγισμένα δείγματα τοποθετούνται με ελαττωμένη πίεση σε φούρνο κενού για συγκεκριμένα T,t μέχρι σταθερού βάρους και έτσι το σημείο ζέσεως του νερού πέφτει και περιορίζεται η απομάκρυνση πτητικών ουσιών. Ξήρανση σε microwave όπου ζυγισμένα δείγματα σε microwave για καθορισμένο χρόνο και ισχύ μέχρι σταθερού βάρους και απαιτεί τυποποίηση για να εφαρμοστεί ομοιόμορφα σε όλο το δείγμα. Ξήρανση σε συσκευή υπέρυθρων ακτίνων (θερμοζυγός Sauter) όπου ζυγισμένα δείγματα τοποθετούνται κάτω από λάμπα υπέρυθρου αλλά πρέπει να ελέγχονται οι διαστάσεις και η απόσταση από την λάμπα.
Εξάτμιση: Απο τι εξαρτάται ο ρυθμός απομάκρυνσης της υγρασίας και πως αποφεύγεται ο σχηματισμός κρούστας;
Ο ρυθμός απομάκρυνσης υγρασίας εξαρτάται από το μέγεθος την επιφάνεια και το σχήμα (διαστάσεις). Μερικά δείγματα σχηματίζουν ημι-διαπερατή κρούστα κατά την ξήρναση που εμποδίζει την απώλεια υγρασίας και αποφεύγεται με ανάμιξη με αποξηραμένη άμμο
Εξάτμιση: Τι παθαίνουν το σημείο ζέσεως και τα θερμοευαίσθητα υλικά και πιο νερό απομακρύνεται πιο εύκολα;
Ανύψωση ΣΖ νερού όπου ο ρυθμός απώλειας της υγρασίας είναι βραδύτερος από τον αναμενόμενο.
Το ελεύθερο νερό απομακρύνεται πιο εύκολα από το φυσικώς και χημικώς δεσμευμένο (μορφή νερού).
Αποσύνθεση άλλων θερμοευαίσθητα υλικά του τροφίμου εάν η ξήρανση έχει υψηλή Τ και χρόνο με αποτέλεσμα την τροποποίηση της μάζας και το εσφαλμένο αποτέλεσμα
Εξάτμιση :Τι συμβαίνει με τις πτητικές ουσίες , πως επιτυγχάνεταιη επαναληψιμότητα και τι χαρακτηριστικά πρέπει να έχουν τα φυαλίδια;
Η απομάκρυνση άλλων πτητικών ουσιών κατά την ξήρανση όπου εάν είναι σε μικρό ποσοστό αγνοούνται αλλά εάν σε μεγάλα ποσοστά (μπαχαρικά και βότανα) προτιμούνται εναλλακτικές μέθοδοι (απόσταξη),
Τα μέσα εξάτμισης έχουν σημαντικές διακυμάνσεις στην Τ και την ισχύ άρα απαιτείται τυποποίηση για να έχουμε επαναληψιμότητα ,
Τα φιαλίδια ζυγίσεως πρέπει να είναι προζυγισμένα, να χειρίζονται με λαβίδα και να έχουν ειδικό πώμα για να αποφεύγεται η εκτίναξη ύδατος (χρήση γυάλινων ή αλουμινίου λόγω υψηλής θερμικής αγωγιμότητας)
Τι γνωρίζετε για τον προσδιορισμό υγρασίας μέσω της απόσταξης;
Μέθοδοι απόσταξης (άμεση) όπου το νερό προσδιορίζεται μέσω της συναπόσταξης του με οργανικό διαλύτη (ξυλόλιο ή τολουόλιο) με υψηλότερο ΣΖ και χαμηλότερο ειδικό βάρος από το νερό και δεν αναμιγνύεται με αυτό (DeanandStark) και το νερό συλλέγεται σε βαθμονομημένο σωλήνα και η απόσταξη σταματά με σταθεροποίηση του όγκου. Πλεονεκτεί λόγω ταχύτητας σε σχέση με την έμμεση , οι πτητικές ουσίες παραμένουν διαλυμένες στον οργ διαλύτη, δεν οξειδώνονται οι λιπαρές ουσίες, εφαρμόζεται και σε αποσυντιθέμενα τρόφιμα και είναι κατάλληλη για τρόφιμα με λίγη υγρασία.
Τι γνωρίζετε για τις χημικές μεθόδου προσδιορισμού υγρασίας
Χημικές μέθοδοι όπου το νερό αντιδρά με χημικά αντιδραστήρια με τις πιο σημαντικές στην βιομηχανία την διάσπαση ανθρακοασβεστίου , με υδρίδιο ασβεστίου και παραγωγής αερίου Karl-Fisher
Χημικές: Τι γνωρίζετε για τις μεθόδους διάσπασης ασβεστίου, υδρίδιο ασβεστίου και παραγωγής αερίου Karl-Fisher;
- Ταχείες χημικές μέθοδοι: διάσπαση ασβεστίου από νερό και μέτρηση εκλυόμενου ακετυλενίου (κυρίως σε τρόφιμα με μορφή σκόνης όπως αλεύρι) CaC2 + 2H2O → C2H2(gas) + Ca(OH)2
- Αντίδραση υδριδίου του Ca με νερό προς σχηματισμό Η2: CaH2 + 2H2O —> H2 + Ca(OH)2
- Τιτλοδότηση Karl-Fisher για τρόφιμα με χαμηλή υγρασία (αποξηραμένα φρ-λαχ, καφές) με οξειδαναγωγική αντίδραση νερού με μοριακό ιώδιο και SO2 σε διάλυμα πυριδίνης-μεθανόλης όπου το νερό αντιδρώντας με μοριακό ιώδιο (σκούρο κόκκινο) προς παραγωγή υδροιωδίου και αποχρωματισμός διαλύματος με τελικό σημείο την επικράτηση χρώματος ιωδίου λόγω εξάντλησης νερού και SO2.
Ποια τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της Karl-Fisher
Πλεονεκτεί λόγω υψηλής ακρίβειας σε χαμηλές υγρασίες (<1%), απεριόριστο εύρος (1ppm-100%), επιλεκτική (παρουσία πτητικών ενώσεων), μικρό t, εύκολη αυτοματοποίηση.
Μειονεκτεί λόγω απαραίτητου ειδικού εξοπλισμού, χρήση χημικών.
Τι περιλαμβάνουν οι φυσικές μέθοδοι προσδιορισμού υγρασίας;
Φυσικές μέθοδοι βασιζόμενες ότι το νερό έχει διαφορετικές φυσικοχημικές από τα υπόλοιπα συστατικά (πυκνότητα, ηλ αγωγ) και κατάλληλες συνήθως μόνο για τρόφιμα με σταθερή σύσταση αλλά μεταβλητή αναλογία νερού προς τα συστατικά. Εάν αυτή η συνθήκη δεν ισχύει δεν είναι εφικτός ο ακριβής προσδιορισμός και μπορεί αντ’αυτού να γίνει χρήση συνδυασμού δύο ή περισσοτέρων φυσικών μεθόδων (πχ μέτρηση νερού σε γαλάκτωμα ελαίου μέσω πυκνότητας και ηλ αγωγ που είναι μεγαλύτερες στο νερό από ότι στο λάδι)
Τι γνωρίζετε για τον προσδιορισμό υγρασίας με φασματοφωτομετρικές μεθόδους και ποιές οι κυριότερες αυτών;
Φασματοσκοπικές μέθοδοι που βασίζονται στην αλληλεπίδραση ηλ/μαγν ακτινοβολίας με την ύλη για την εύρεση της σύστασης (ακτίνες Χ, φασματοφωτομετρία, NMR) όπου το νερό απορροφά ηλ.μαγν ακτ σε διαφορετικά μήκη κύματος από τα υπόλοιπα συστατικά με πιο διαδεδομένες την απορρόφηση μικροκυμάτων και υπέρυθρης ακτινοβολίας όπου η απορρόφηση σε αυτές τις περιοχές προκαλεί δονήσεις ή περιστροφές μορίων και η ανάλυση πραγματοποιείται σε μήκος κύματος που μόνο τα μόρια νερού απορροφούν ακτινοβολία όπου όσο υψηλότερη η περιεχόμενη υγρασία τόσο μεγαλύτερη η απορρόφηση .Πλεονεκτεί λόγω ελάχιστου χρόνου και μη απαραίτητης προετοιμασίας δείγματος. Εφαρμογή στον έλεγχο ποιότητας
Τι γνωρίζετε για τον προσδιορισμό υγρασίας μέσω NMR και σε τι πλεονεκτεί;
-Προσδιορισμός υγρασίας με φασματοσκοπία Η NMR όπου τα Η του νερού απορροφούν ενέργεια ραδιοσυχνοτήτων και με βάση της διαφοράς στους χρόνους πυρηνικής μαγνητικής αποδιέγερσης προσδιορίζονται σχετικές ποσότητες των τύπων
Πλεονεκτεί λόγω καμίας κατεργασίας δείγματος, χρόνου (λίγα λεπτά) και επισημότητας μεθόδου
Τι γνωρίζετε για την μέθοδο μέτρησης της aw και ποιά μορφή νερού αντιπροσωπεύει κυρίσως;
Μέθοδος μέτρησης AW όπου ώς ενεργότητα ύδατος ορίζεται ο λόγος της τάσης ατμών νερού του τροφίμου προς την τάση ατμών του καθαρού νερού στην ίδια Τ. Αντιπροσωπεύει το ελεύθερο νερό , το φυσικώς και το χημικώς δεσμευμένο είναι λιγότερο πτητικό από ελεύθερο άρα η AW είναι ενδεικτική της ποσότητας ελεύθερου.
AW : Με τι σχετίζεται το επίπεδο του μη δεσμευμένου νερού και ποιά η πιο διαδεδομένη μέθοδος μέτρησης aw;
Το επίπεδο του μη δεσμευμένου νερού σχετίζεται με την χημική, μικροβιακή και ενζυμική σταθερότητα και αποτελεί κρίσιμο παράγοντα για την συντήρηση συγκεκριμένων τροφίμων. Η πιο διαδεδομένη μέθοδος μέτρησης aw το δείγμα τοποθετείται σε κλειστό δοχείο για να αποκατασταθεί η ισορροπία με τους κορεσμένους ατμούς του και μετράται η ποσότητα των κορσμένων ατμών σε σχέση με του καθαρού νερού στις ίδιες συνθήκες.
Σε ποιές 3 κατηγορίες χωρίζονται τα τρόφιμα βάση της aw τους;
Για aw 0,97-1 υψηλής υγρασίας HMF - εξαιρετικά ευαίσθητα σε μ/ο (γάλα,φρ/λαχ , κρέας)
Για aw 0,6-0,9 τρόφιμα ενδιάμεσης υγρασίας IMF - σταθερά χωρίς ψύξη ή θερμ επεξ (τυρί, μαρμελ, ζελέ) που μπορεί να είναι επιρρεπή σε ενζυμική αμαύρωση ή Malliard
Για aw<0.6 τρόφιμα χαμηλής υγρασίας LMF -σταθερά σε αλλοιώσεις (σκόνη γάλακτος, δημητριακά)
