Conocer el contenido de agua de las materias primas en la industria alimentaria es imprescindible para formular el producto y evaluar las pérdidas durante el procesado. Durante la elaboración de los alimentos la humedad es un factor decisivo en muchas etapas ( moliendas, mezclas, fermentaciones…) y finalmente, es esencial para determinar la vida útil, ya que de la humedad dependen muchas transformaciones que ocurren en los alimentos, incluyendo el desarrollo microbiano.
El método de referencia para conocer el contenido en humedad de una muestra es el secado en estufa, pesando la muestra antes y después.
Es una técnica analítica clásica denominada GRAVIMETRIA: es un método cuantitativo, es decir, que determina la cantidad de sustancia, midiendo el peso de la muestra al principio y al final del análisis.
Hay que tener en cuenta que la pérdida de masa no puede atribuirse sólo a la pérdida de agua, puesto que en algunos casos durante el calentamiento pueden evaporarse también otras sustancias volátiles (por ejemplo alcoholes, si los hubiera).
Esta semana, hemos realizado gravimetrías clasificadas como DE VOLATILIZACIÓN INDIRECTA. Esto indica que la masa de lo que se volatiliza se calcula por diferencia entre la masa inicial de la muestra y la masa obtenida tras el proceso de secado ( es decir, no se cuantifica directamente lo que se volatiliza, que también es posible).
Para estas prácticas se necesitan balanzas de precisión, desecadores provistos de gel de sílice con indicador higrométrico, estufa de desecación a 102+/‐2ºC y cápsulas de desecación. Además hemos utilizado material específico para cada procedimiento ( la mufla y el baño de arena para cenizas, arena de mar lavada y varillas para el extracto seco del queso, termobalanza para humedad en leche).
Contenido mineral de una muestra de leche
Por un lado hemos querido cuantificar el contenido en minerales de una muestra de leche entera UHT. Para ello se reduce la muestra a cenizas, es decir, se destruye la materia orgánica por calcinación y se determina gravimétricamente el residuo. Antes de utilizar la mufla hay que desecar la leche, lo que puede hacerse en un baño de arena.
La relación entre la masa de la muestra de leche y la masa de las cenizas obtenidas al final, nos dará el contenido mineral de la muestra, que se expresa como un porcentaje.
En el caso de la leche, la ley contempla una cantidad mínima de cenizas que debe poseer, y por tanto, el contenido mínimo en calcio, magnesio, fósforo, zinc… Por lo tanto, es un análisis rutinario para la industrias lácteas.
Contenido en humedad de una muestra de leche
Y ya que estábamos trabajando con la leche, también hemos determinado humedad, gracias a una termobalanza de reciente adquisición, que permite una determinación termogravimétrica: registra el peso inicial de la muestra, ésta se calienta con radiación generada por una lámpara halógena y va perdiendo humedad, y por tanto, peso. La pérdida total registrada por la balanza se interpreta como contenido en humedad.
En la estufa tradicional, la muestra se calentaría por convección y el secado duraría varias horas. En la termobalanza la muestra absorbe la radiación infrarroja y se seca en un periodo que suele oscilar entre los 5 y 20 minutos.
Para que las mediciones sean exactas y precisas, es necesario cuidar las condiciones en las que se encuentra el equipo: mesa muy estable, libre de corrientes de aire ( en época COVID esto es difícil de conseguir, puesto que tenemos ventanas y puertas abiertas en las aulas/laboratorios), temperatura ambiente estable, sin incidencia de luz solar directa. Se debe comprobar que la burbuja de nivel está en el centro del control de nivelado, para asegurar la horizontalidad, y no desenchufar el instrumento de la red eléctrica tras el apagado. Son indicaciones similares a las de las balanzas de precisión.
Extracto seco de una muestra de queso
Por último hemos calculado el extracto seco de un queso realizado en nuestras instalaciones. El método empleado es el de desecación en estufa. Consiste en someter una cantidad conocida de queso a una temperatura de 102 ºC hasta obtener un peso constante. El peso obtenido después del proceso de desecación representa la materia seca del queso.
Para lograr disgregar la muestra y efectuar un calentamiento uniforme es necesario utilizar arena de mar lavada y una varilla para mezclar, que acompañarán en todo momento a nuestra muestra de queso ( previamente rallada o troceada finamente).
Este esquema gráfico se corresponde con el proceso realizado en clase.
El extracto seco del queso proporciona información valiosa para clasificarlos en blandos, semiduros, duros o extraduros, a medida que éste se incrementa y por lo tanto, baja su humedad.
Prevención de riesgos
Como siempre, estamos muy pendientes de los peligros que supone la realización de este tipo de análisis. El más evidente es el peligro por contacto con superficies calientes: bien las cápsulas a la salida de la estufa y la mufla, o las paredes de ambos equipos. Como se puede apreciar en la foto de la mufla, que alcanza mayores temperaturas, la apertura de la puerta roja es por desplazamiento lateral, minimizando el riesgo de quemaduras en el rostro o en el brazo. Aun así es necesario el uso de guantes de protección térmica y pinzas metálicas para sacar las muestras tras las procesos de calcinación o secado.
Por otro lado, los desecadores, especialmente los de vidrio, son pesados y ha de tenerse precaución con las tapas, puesto que si se caen pueden ocasionar golpes en los pies y/o partirse, lo que añade el peligro de cortes por material de vidrio roto.
Nos queda mucho trimestre por delante y muchos análisis más por realizar. ¡Vamos a por ello!
