Efeitos da Atividade de Água (aw) na Vida de Prateleira dos Produtos Alimentícios
O que determina o fim de vida de seu produto?
Muitos fatores ou reações podem tornar o seu produto inseguro ou desagradável:
• Biológica: degradação microbiana, senescência;
• Química: oxidação lipídica, oxidação de pigmentos, enzimática, escurecimento não enzimático, degradação de nutrientes – vitaminas, proteínas;
• Física: alterações na textura;
• Sensorial: alteração no sabor, cor, etc.
PERGUNTAS E RESPOSTAS:
“Efeito da aw na vida de prateleira dos produtos alimentícios”
P – Há alguma relação entre umidade e aw para grãos?
R – Segue uma tabela apresentando a variação da umidade, em diferentes atividades de água e temperatura de diversos grãos.
Grão | Temperatura | aw | |||||
°C | 0,40 | 0,50 | 0,60 | 0,70 | 0,80 | 0,90 | |
Cevada U(%) | 5 | 10 | 12 | 13 | 15 | 18 | 22 |
10 | 10 | 12 | 13 | 15 | 18 | 21 | |
15 | 10 | 11 | 13 | 15 | 18 | 21 | |
20 | 10 | 11 | 13 | 15 | 17 | 21 | |
Milho U(%) | 5 | 12 | 14 | 16 | 19 | 18 | 22 |
10 | 11 | 13 | 16 | 18 | 18 | 21 | |
15 | 11 | 13 | 15 | 17 | 18 | 21 | |
20 | 10 | 12 | 14 | 17 | 17 | 21 | |
Sorgo U(%) | 5 | 12 | 14 | 15 | 17 | 19 | 22 |
10 | 12 | 13 | 15 | 17 | 19 | 22 | |
15 | 12 | 13 | 15 | 16 | 19 | 22 | |
20 | 11 | 13 | 14 | 16 | 18 | 21 | |
Soja U(%) | 5 | 7,7 | 9,9 | 12 | 15 | 19 | 26 |
10 | 7,5 | 9,6 | 12 | 15 | 19 | 25 | |
15 | 7,3 | 9,4 | 11 | 14 | 18 | 25 | |
20 | 7,1 | 9,1 | 11 | 14 | 18 | 24 | |
Trigo duro U(%) | 5 | 13 | 15 | 17 | 19 | 21 | 25 |
10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 21 | 24 | |
15 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 23 | |
20 | 12 | 13 | 15 | 17 | 19 | 23 | |
Trigo macio U(%) | 5 | 12 | 13 | 15 | 17 | 19 | 22 |
10 | 11 | 13 | 14 | 16 | 18 | 21 | |
15 | 11 | 13 | 14 | 16 | 18 | 20 | |
20 | 11 | 12 | 14 | 15 | 17 | 20 |
Pang, Y. & Herman, T.J. Water activity as a predictor of feed shelf life. GRSI-1003 Feed Manufacturer
P – A umidade está diretamente relacionada com a aw?
R – Não, a umidade não está diretamente ou proporcionalmente relacionada com atividade de água.
P – Ao reduzir a umidade, a aw reduzirá também?
R – Sim, ao reduzir a umidade a atividade de água também será reduzida, entretanto não é uma relação direta.
Na figura abaixo, isoterma de sorção de açúcar, pode-se ver que entre atividade de água de 0,10 e 0,70, há pouco aumento da umidade e a partir de 0,70 há pouco aumento de atividade de água e grande aumento da umidade.
Temos 2 seminários que podem auxiliar nesta dúvida
- Qual a diferença entre atividade de água e umidade
- Existe relação entre a atividade de água e a umidade?
P – Qual os efeitos da redução da atividade de água nos micro-organismos?
R – Seguem 2 seminários que tratam deste assunto:
- Atividade de água não é bactericida, não é fungicida, mas ajuda a prevenir a deterioração microbiana
- Atividade de água e o desenvolvimento microbiano
P – Falou-se que atividade de água acima de 0,9 inibia o crescimento microbiano de gram positivas. Mas não inibiria a de gram negativas, correto?
R – Não, a colocação é diferente. Em atividade de água acima de 0,90 desenvolvem todos os tipos de micro-organismos inclusive as bactérias gram negativas . As bactérias gram-negativas são inibidas em atividades de água inferior a 0,90. Ou seja, as Gram negativas conseguem se desenvolver em aw acima de 0,90. Já as gram positivas conseguem se desenvolver com atividade de água até 0,87. Abaixo deste valor, não conseguem se proliferar.
P – Existe alguma legislação em alimentos que proporcione realizar apenas a atividade de água, substituindo os testes microbiológicos?
R – Para a indústria de alimentos desconheço alguma legislação, mas para a indústria farmacêutica está citado na Farmacopeia Brasileira, Farmacopeia Americana USP 1112 e Farmacopeia Europeia.
Seguem algumas normativas relacionadas com a atividade de água
Alimentos:
- ABNT NBR ISO 21807 Microbiologia de alimentos para consumo humano e animal – Determinação de atividade de água
- Circular n° 02/2015/GAB/DIPOA/DAS/MAPA – aw em mortadela
- Normativa MAPA 22 de 31 de julho de 2000 produtos cárneos
- ISO 18787 Foodstuffs – Determination of water activity
- S. Food and Drug Administration, Titel 21 Code od Federal REgualtions parts 110, 113 and 114.
Cosméticos:
- ABNT NBR ISO 21148:2008
- Onde podemos ter mais informações a respeito do cálculo da segunda derivada, a fim de encontrar a aw crítica?
- Gostaria de saber mais sobre o cálculo da isoterma e embalagem, a vida de prateleira. Tem alguma referência?
- Poderia passar alguma referência para estudos de isoterma de sorção?
Há vários livros sobre isoterma de sorção, para os meus estudos eu consulto principalmente estes dois:
Moisture Sorption – Practical Aspects of Isotherm Measurement and Use.
Leonardo N. Bell and Theodore P. Labuza Segunda Edição de 2000
Editora: American Association of Ceral Chemists
International Standard Book Number: 00-100426
Water Activity in Foods – Fundamentals and Applications
Gustavo B. Barbosa-Canovas; Anthony J. Fontana Jr; Shelly J. Schmidt; Theodoro P. Labuza (editores) Primeira edição de 2007
Editora: IFT Press Blackwell Publishing
ISBN-13: 978-0-8138-2408-6
ISBN-10: 0-8138-2408-7
P – Onde encontro o seminário sobre a isoterma de sorção?
P – Você poderia explicar melhor sobre o equipamento de isoterma de sorção?
R – Seguem os seminários realizados sobre isoterma de sorção:
- Fundamentos de isoterma de sorção na indústria de alimentos e medicamentos
- Aplicação prática de isoterma de sorção
- AquaLab – VSA – Gerador de isoterma de sorção
P – Acontece muito de fazer isoterma de sorção em matérias primas, a aw crítica na segunda derivada é baixa e sua umidade crítica é abaixo do especificado, porém quando fazemos absorção em dessecadores, as matérias primas não mudam suas características físicas, isso é positivo?
R – A atividade de água crítica é o indicativo de que a partir desse valor o seu produto começará a sofrer as alterações físicas. Não significa que deteriorará exatamente no valor de awc
P – Eu consigo fazer um estudo de vida de prateleira no gerador de isoterma de sorção AquaLab VSA, considerando isotermas, cálculo de embalagem, para produtos líquidos sendo armazenados em PET?
R – Para um produto líquido envasado, o importante é que não haja perda de peso. O melhor é você fazer um monitoramento da perda de peso em uma determinada umidade relativa.
No VSA, você poderá colocar a sua amostra e ajustar o teste para uma umidade relativa fixa por X tempo. Dessa forma você terá o comportamento de seu produto frente a essa UR, mas não será uma isoterma de sorção tradicional para determinação do tipo de embalagem.
P – Seminário específico de aw em produtos farmacêuticos, no caso de comprimidos e matéria-prima?
R – Seguem os seminários já realizados com tema voltado a indústria farmacêutica:
- Fundamentos de atividade de água na indústria farmacêutica e cosmética
- O que a isoterma de sorção está dizendo sobre o meu produto farmacêutico
P – Para ração animal, no qual trabalhamos com faixas de 0,5 a 0,65, qual o ideal de padrões para calibração no AquaLab?
R – Recomendamos que seja feita a verificação da calibração com pelo menos 2 soluções padrão com concentrações diferentes. No seu caso poderá ser solução de 0,250 e 0,760 aw, ou 0,500 e 0,760 aw.
*Se o seu modelo de equipamento for o Pawkit deverá ser 0,250 e 0,760 aw
P – Quais os fatores que podem interferir na análise de aw? Ex. temperatura da amostra, preparo da amostra, alteração da gordura presente, temperatura do ambiente e outros fatores.
R – Todos os fatores citados na pergunta podem influenciar na leitura de atividade de água. Dependendo do modelo do seu equipamento, a temperatura ambiente poderá ou não influenciar na medida. Segue uma apresentação especifica de como realizar uma boa leitura de atividade de água:
P – Qual o tipo de padrão utilizado para validação/ calibração desses equipamentos?
R – Solução padrão certificadas:
LiCl 13,41 molal = 0,250 aw
LiCl 8,57 molal = 0,500 aw
NaCl 6,0 molal = 0,760 aw
NaCl 2,33 molal = 0,920 aw
KCl 0,5 molal = 0,984 aw
H2O destilada = 1,000 aw
P – Sobre o seminário da isoterma de sorção de embalagem para acessar a apresentação que foi comentada.
R – Segue o link para o seminário:
P – Que significa ha en la Fórmula?
R – Atividade de água em condições específicas
aw = ha – [(ha – awo) exp( – t / τ )]
Constante do tempo
τ = αxM / esAk
Predição da vida de prateleira na embalagem
tshelf = –τ ln(ha – awc / ha – awo)
Determinação da permeabilidade da embalagem
k / x = αM / esAτ
Onde temos:
a = inclinação da isoterma (g/g)
awo = atividade de água inicial
awc = atividade de água crítica
M = total massa seca dentro da embalagem (g)
A = área superficial da amostra (m2)
es = pressão do vapor de água saturada na temperatura da amostra (kPa)
k/x = permeabilidade da embalagem (g m-2 s-1 kPa)
ha= awf = umidade do ar,
t = tempo na embalagem,
t = constante do tempo
P – Você tem conhecimento de empresas que usam embalagens inferiores com relação a permeabilidade de água devido à alta rotatividade do produto em prateleira. Nestes casos, mantém-se o prazo de validade?
R – Não tenho conhecimento de empresa que trabalham desta forma.
Se a embalagem for subdimensionada o produto estará sujeito a deterioração com maior velocidade e não se poderá manter o prazo de validade como se estivesse em uma boa embalagem.
P – Temos algum órgão responsável por fiscalizar o prazo de validade estabelecido nas embalagens?
R – Oficialmente não há um órgão específico. Na prática a vigilância sanitária realiza verificações.
P – Sabendo que em alguns produtos não é possível trabalhar com aw abaixo de 0,930 devido a alteração de características do produto. Pensando em um produto industrializado cárneo onde o principal micro-organismo que se desenvolve é a bactérias lácticas, qual a aw ideal para uma melhor vida de prateleira?
R – Produtos cárneos possuem normativas que estabelecem a aw limitante segundo a normativa 22 de 31 de julho de 2000 do Ministério da Agricultura e Abastecimento temos:
Produto | aw máxima | Umidade máxima (%) |
Copa | 0,90 | 40 |
Carne bovina salgada, curada, dessecada ou jerked beef | 0,78 | 55 |
Presunto tipo parma | 0,92 | |
Presunto cru | 0,92 | |
Salame | 0,92 | 40 |
Salaminho | 0,90 | 35 |
Salame tipo alemão | 0,92 | 40 |
Salame tipo friolano | 0,90 | 35 |
Salame tipo calabrês | 0,90 | 35 |
Salame tipo napolitano | 0,91 | 35 |
Salame tipo hamburguês | 0,92 | 40 |
Salame tipo italiano | 0,90 | 35 |
Salame tipo milano | 0,90 | 35 |
Salame tipo pepperoni | 0,92 | 38 |
Em nosso seminário abordamos os meios de se preservar produtos cárneos que possuem atividade de água mais elevada:
P – Trabalho com alimentos extrusados para cães, gatos e peixes. Nossa linha de produção tem uma particularidade, secamos o produto e no final adicionamos um palatabilizante liquido. O palatabilizante fica concentrado na porção externa do produto. Hoje realizamos a atividade de água moendo o produto total, nosso limite é de 0,58, queria saber se essa atividade de água pode estar mascarada podendo acarretar problemas devido a uma atividade de água maior na porção externa do produto? Ou tendo essa atividade de água total 0,58 basta?
P – Gostaria de saber em qual temperatura você obtém a leitura de 0,58aw.
R – Se a atividade de água de 0,58 for a 25°C, não haverá problema de desenvolvimento microbiano. Acontece que a indústria de ração muitas vezes mede a atividade de água da sua amostra em temperaturas mais altas, se a sua medida de atividade de água for em temperatura mais elevada (35, 40°C) é preciso muita atenção. Muitos produtos tem o valor de atividade de água mais baixo em temperaturas mais altas. Ou seja, quando o produto está em equilíbrio com a temperatura ambiente de 25°C, pode apresentar atividade de água mais alta.
Também vale uma observação que a indústria de ração muitas vezes embala o produto ainda quente e pode ocasionar condensação de água na embalagem e esse suor tornar-se um ponto crítico.
Temos um seminário específico para indústria de ração:
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