El análisis de humedad desempeña un papel vital en todos los ámbitos de la industria alimentaria, desde las inspecciones de entrada de mercancías, el control de calidad, la producción y el almacenamiento hasta el desarrollo de nuevos productos. El contenido humedad también determina el coste de los materiales y a menudo influye en el margen financiero de los productos acabados. En casi todos los casos, los ingredientes preparados y crudos tienen un contenido humedad óptimo que proporciona la mejor receta, sabor, consistencia, aspecto y vida útil posibles.
¿Por qué es importante el análisis de humedad en los alimentos?
¿Cuál es el efecto de la humedad y el agua en los alimentos?
Las sustancias demasiado secas pueden causar problemas de descarga estática en la producción o afectar a la consistencia del producto final. Por otro lado, las sustancias demasiado húmedas pueden aglomerarse y atascar las tuberías y la maquinaria o reducir la vida útil del producto.
La determinación de la humedad garantiza una calidad constante del producto. La industria alimentaria está sometida a una presión constante para mantener los costes al mínimo y, al mismo tiempo, producir enormes cantidades de productos con una calidad uniforme. Un método de determinación de la humedad fiable y rápido permite a los técnicos alimentarios de la producción intervenir con prontitud y evitar interrupciones o incluso pausas en la producción.
Retos en la determinación de la humedad y el agua
Los entornos, las propiedades y los estados físicos del agua pueden variar drásticamente de una muestra a otra. La temperatura, la presión y la unión pueden cambiar el estado físico del agua dentro de una muestra, lo que aumenta la complejidad de cada análisis y abre la puerta a resultados confusos si los datos se analizan incorrectamente. Por ejemplo, los hidratos de carbono pueden descomponerse a temperaturas tan bajas como 50°C, momento en el que sufren una reacción química que libera agua y se añade al contenido total de agua medido. Sin embargo, esta "agua añadida" no debe considerarse como el contenido de agua del producto alimentario.
Las normas internacionales y nacionales definen el umbral permitido de contenido humedad/agua para los productos comercializados. Reguladores y normas como la BRC (British Retail Consortium), IFS (International Featured Standards), GFSI (Global Food Safety Initiative), ISO (International Organization for Standardization) y AOAC (Association of Official Agricultural Chemists) están incrementando las regulaciones sobre la producción, procesamiento y venta de alimentos. Esto aumenta el trabajo necesario para la garantía y el control de la calidad y exige soluciones más modernas y eficaces.
Muchos productores de alimentos tienen estrictos criterios de precisión de las mediciones, fiabilidad y trazabilidad para garantizar la calidad del producto. Estos PNT (Procedimientos Normalizados de Trabajo) describen los procesos de preparación de muestra y medición, incluyendo el volumen de muestra, el número de mediciones requeridas, la desviación máxima tolerable y los procedimientos cuando los científicos encuentran errores.
Métodos para determinación de humedad en alimentos
Los científicos de control de calidad utilizan métodos gravimétricos, químicos y físicos para determinar el contenido de humedad o de agua.
- Los métodos termogravimétricos miden los cambios en la masa de una muestra que se pesa antes y después del secado. El término pérdida por secado se refiere a la pérdida total de masa. Con un análisis posterior, los científicos pueden determinar si se ha liberado agua, otros volátiles o sólo productos de descomposición.
- Los métodos químicos implican una reacción química que tiene lugar entre el agua y un reactivo específico del agua. La cantidad de agua convertida durante la reacción es proporcional a la cantidad de reactivo consumido. El método más conocido basado en este principio es la valoración Karl Fischer.
- Los métodos físicos utilizan técnicas de aislamiento o propiedades físicas del agua para analizar su contenido. Estos métodos indirectos de medición requieren una calibración con respecto a un patrón de referencia o un método primario (por ejemplo, la valoración de Karl Fischer) antes de ser utilizados para medir la humedad. Un método secundario (por ejemplo, la espectroscopia de infrarrojo cercano) sólo puede ser tan exacto como la precisión (repetibilidad) del método utilizado para realizar la calibración.
Soluciones para la medición de humedad y agua en alimentos
METTLER TOLEDO ofrece instrumentación y software para métodos termogravimétricos y basados en reacciones químicas.
El método del horno de secado y el analizador de humedad funcionan según el principio termo-gravimétrico denominado pérdida por secado. Miden la humedad o el contenido seco, y los resultados no son específicos del agua.
El principio de medición con el horno de secado es sencillo. Compara el cambio de masa de una muestra antes y después del secado y asume que cualquier pérdida de peso es humedad.
Las balanzas MS-TS y XPR de METTLER TOLEDO contienen una aplicación de pesaje diferencial y pueden agilizar el flujo de trabajo de pérdida por secado.
Un analizador de humedad consta de dos componentes: una balanza y una unidad de calentamiento. El proceso de medición comienza con el registro del peso inicial de la muestra. A continuación, una lámpara halógena calienta y seca la muestra mientras la balanza integrada registra su peso. Cuando la muestra deja de perder peso, el instrumento se apaga automáticamente y calcula el contenido humedad utilizando la pérdida de peso. Los técnicos pueden obtener resultados rápidamente en 2-20 minutos con un analizador de humedad.
Los analizadores de humedad HS 153 o HC 103 de METTLER TOLEDO son fáciles de manejar, proporcionan resultados rápidos y fiables sobre el contenido humedad y tienen una construcción robusta que garantiza una larga vida útil. Son ideales para su uso en el laboratorio y en la producción. El analizador de humedad HX204 es la mejor opción para muestras con bajo contenido humedad y/o industrias muy reguladas.
La pérdida por secado mediante un horno de secado suele ser el método de referencia para la determinación de la humedad. Con un analizador halógeno de humedad, los científicos pueden determinar rápidamente el contenido de humedad utilizando el principio gravimétrico. Un analizador halógeno de humedad puede sustituir al método del horno de secado si los resultados de ambos métodos son comparables.
El análisis termogravimétrico (TGA) es otra opción para determinar la humedad. El TGA utiliza un horno y una ultramicro balanza para pesar continuamente una muestra mientras se calienta en una atmósfera controlada. Ofrece datos en función del tiempo o de la temperatura a medida que se calienta la muestra, lo que proporciona mucha más información que la pérdida por secado. Una TGA independiente sólo puede determinar el contenido de humedad de una muestra, pero es posible determinar el contenido de agua de un material o identificar los gases liberados durante el proceso de secado acoplando una TGA a un sistema de análisis de gases evolucionado.
El método Karl Fischer es un método de referencia preciso y reconocido que es selectivo para el agua. Es adecuado para el análisis de trazas (valoración coulométrica) y de alto contenido en agua (valoración volumétrica). Con la posibilidad de una amplia automatización mediante los cambiadores de muestras adecuados, el proceso permite un rendimiento muy elevado de las muestras.
- Los Titrador Excellence T5, T7 y T9 se adaptan a una amplia gama de aplicaciones de valoración, incluida la Karl Fischer coulométrica y volumétrica.
- Los valoradores volumétricos compactos Karl Fischer se adaptan a una amplia gama de aplicaciones de contenido agua, con determinaciones rápidas y precisas desde 100 ppm hasta el 100% de agua.
- Los valoradores coulométricos compactos Karl Fischer ofrecen una valoración especialmente rápida y precisa de muestras con un bajo contenido en agua, desde 1 ppm hasta el 5%.
- EasyPlus KFV se dirige específicamente a las necesidades de la industria alimentaria para la valoración Karl Fischer volumétrica, con una determinación precisa desde 100 ppm hasta el 100% de agua.
- El automuestreador para horno Karl Fischer In Motion™ permite la manipulación automatizada de muestras y la extracción en fase gaseosa para la valoración Karl Fischer.
Elegir el método adecuado para determinación de humedad en alimentos
La selección del método más adecuado depende de las propiedades físicas y químicas de la muestra, como el tipo, el volumen, el número, el presunto contenido de humedad, las necesidades de la aplicación (por ejemplo, la velocidad de medición, la automatización), los requisitos normativos (por ejemplo, la precisión) y otros criterios específicos del producto o del proceso de fabricación.
Las mediciones gravimétricas son siempre métodos de pérdida por secado y arrojan el contenido volátil total de las muestras (incluida el agua). Por el contrario, la valoración Karl Fischer o los métodos físicos son específicos para el agua y determinan el contenido de agua de las muestras.
Los métodos gravimétricos son más adecuados para materiales en los que la humedad sólo está débilmente ligada al material. En la miel, por ejemplo, el agua está fuertemente ligada a las moléculas de azúcar por enlaces de hidrógeno. Como resultado, completar una determinación gravimétrica del contenido de humedad lleva mucho tiempo, mientras que Karl Fischer puede determinar el contenido de agua en la miel en sólo unos minutos.
La elección del método adecuado para determinar la humedad puede ser delicada y no existe una solución única. Sin embargo, si responde afirmativamente a las siguientes preguntas, entonces Karl Fischer es una opción mejor que la pérdida por secado.
¿Necesita medir sólo el contenido de agua?
¿Su producto contiene más que trazas de volátiles, que pueden distorsionar la lectura de humedad?
¿Tiene su producto un contenido humedad muy bajo?
Publicaciones
Una guía para elegir la técnica adecuada en función de sus necesidades
Conozca las diferentes tecnologías para determinar la humedad/contenido de agua en sus materiales y formule las preguntas adecuadas para elegir la tecnología que mejor se adapte a su aplicación.
Documentos sobre la valoración Karl Fischer
Documentos sobre el método del horno de secado
PREGUNTAS FRECUENTES
¿Cuál es la diferencia entre contenido de agua y contenido humedad?
El contenido humedad se refiere a la cantidad de vapor de agua y otros componentes volátiles presentes en una muestra, mientras que el contenido de agua es sólo la cantidad de agua en la muestra.
¿Por qué medir la humedad en los alimentos?
El contenido de agua/humedad es un factor universal que indica la calidad, la vida útil de almacenamiento y la procesabilidad de la materia prima, los productos intermedios o los productos finales en la industria alimentaria y de bebidas. Tiene una influencia significativa en el sabor, la textura, el aspecto, la forma y el peso del producto alimentario, así como implicaciones en los requisitos económicos, legales y de etiquetado. Las desviaciones del contenido ideal de agua/humedad pueden tener consecuencias en muchas propiedades de un producto alimentario, afectando no sólo a la calidad del producto sino también a su seguridad. El análisis de agua/humedad es, por tanto, un elemento clave para garantizar la calidad y la seguridad en la industria alimentaria.
¿Proporciona METTLER TOLEDO un método compatible con la automatización?
La automatización es una opción excelente para aumentar la productividad y la eficacia de su laboratorio.
Con el automuestreador de horno Karl Fischer InMotion™ de METTLER TOLEDO, la valoración puede automatizarse para mejorar la productividad y la fiabilidad de los resultados, la ergonomía y la seguridad de los usuarios finales.
Con el analizador de humedad HX204, la pérdida por secado puede automatizarse parcialmente para la humedad o el contenido seco. Los resultados pueden recuperarse directamente del instrumento a través de TCP/IP mediante comandos MT-SICS y, gracias a la puerta automática, el proceso de secado puede automatizarse sin ayuda mecánica adicional. Además, a diferencia de los métodos tradicionales, los resultados tardan entre 2 y 20 minutos por muestra y pueden analizarse hasta 200 muestras al día, los datos pueden registrarse en una base de datos SQL.
Para más información sobre las opciones de automatización, haga clic aquí.
¿Puedo sustituir el horno de secado por una balanza halógena?
Sí, el secado en horno puede sustituirse por la balanza halógena, siempre que pueda demostrar que los resultados son equivalentes dentro de la tolerancia especificada. Para más detalles, lea nuestro whitepaper sobre el tema.
¿Cuáles son algunas técnicas para medir la humedad en los alimentos?
En la industria alimentaria moderna son habituales varios principios y métodos para determinación de humedad y agua. El método más adecuado se selecciona en función de las propiedades físicas y químicas de la muestra, el presunto contenido de humedad, el tipo de muestra, el volumen de la muestra, el número de muestras, las necesidades de la aplicación (por ejemplo, la velocidad de medición, la automatización), los requisitos normativos (por ejemplo, la precisión) y otros criterios específicos del producto o del proceso de fabricación.
La selección también depende de si basta con determinar la humedad o si debe medirse explícitamente el contenido de agua.
METTLER TOLEDO ofrece instrumentación y software para métodos gravimétricos y basados en reacciones químicas. Los métodos gravimétricos no son específicos para el agua y determinan la pérdida de peso de una muestra después de calentarla. Se supone que esta pérdida de peso es humedad. Los métodos químicos son específicos para el agua e implican una reacción química entre el agua y un reactivo específico.
¿Cuál es la diferencia entre el contenido de agua y la actividad del agua?
El contenido de agua o humedad se refiere al agua total contenida en los alimentos y suele expresarse como porcentaje del peso total.
La actividad del agua se refiere al agua disponible para que crezcan los microorganismos. Cuanto menor es la actividad del agua, más agua está ligada químicamente y menos agua está disponible para que crezcan los microorganismos.