Ingredientes voláteis e atividade da água: como escolher o sensor certo

Não existe uma definição científica rígida para o termo “composto volátil”, mas, de modo geral, trata-se de qualquer substância que se evapora facilmente e se transforma em gás à temperatura ambiente ou a temperaturas inferiores. Os compostos voláteis ocorrem naturalmente em especiarias e alimentos, bem como em muitas das substâncias utilizadas no processamento de alimentos e produtos farmacêuticos.

Existem quatro tipos de sensores de atividade da água amplamente aceitos. Cada um possui uma forma específica de medir a atividade da água e cada um apresenta diferentes capacidades de medição precisa na presença de compostos voláteis (CVs) que causam interferência.

• Os sensores de ponto de orvalho são geralmente os mais rápidos e precisos, mas podem apresentar dificuldades na presença de compostos voláteis devido à co-condensação desses compostos no espelho resfriado.
• Os sensores de capacitância são capazes de superar o problema da condensação, mas geralmente fornecem dados de menor precisão com tempos de aquisição de dados mais longos, e podem ser prejudicados por certos compostos (já foi demonstrado que alguns álcoois interferem).
• Os sensores eletrolíticos resistivos requerem filtros para protegê-los contra compostos voláteis e melhorar as leituras. São necessários filtros diferentes para proteger contra compostos voláteis distintos, e eles costumam retardar significativamente os tempos de leitura.
• O sensor de laser de diodo sintonizável (TDL) foi projetado especificamente para medir a atividade da água na presença de compostos voláteis. É o instrumento mais confiável e preciso para essa finalidade.

Para ajudá-lo a escolher o melhor instrumento para a sua situação, o Laboratório de P&D Alimentar da METER testou mais de 20 ingredientes de uso frequente que contêm diversas concentrações de compostos voláteis. Todos os ingredientes foram testados com os sensores listados acima.

Fizemos o possível para utilizar ingredientes padrão e amplamente utilizados nestes testes, mas vale ressaltar que o desempenho do sensor pode variar dependendo da forma como os ingredientes são fabricados e/ou processados. Este relatório apresentará os melhores e os piores cenários, quando aplicável. As recomendações de instrumentos baseiam-se em casos de uso típicos.

Como realizamos esses testes

Antes de analisar qualquer amostra, todos os instrumentos foram calibrados e verificados em relação a um conjunto de padrões_{de aw} conhecidos. Uma amostra representativa de cada ingrediente foi analisada em, no mínimo, três instrumentos distintos por sensor. Cada amostra foi analisada até que o instrumento apresentasse três leituras dentro das especificações do sensor (precisão_{de Δaw}: ponto de orvalho ±0,003, capacitância ±0,015 e TDL ±0,005).

As especiarias utilizadas neste estudo foram adquiridas na seção de alimentos a granel de alta rotatividade de um supermercado. Os óleos essenciais foram fornecidos por um fornecedor com certificação orgânica do USDA e estavam destinados ao uso interno. Os demais aditivos alimentares utilizados eram todos de grau reagente da ACS.

Todas as especiarias e óleos essenciais foram medidos sem diluição, diretamente de suas embalagens. Os demais aditivos alimentares foram diluídos em água para testar uma variedade de concentrações em massa. Não foram utilizados substratos — em geral, substratos adicionais podem diminuir a volatilidade da amostra.

Os dados coletados foram analisados para determinar se os compostos voláteis estavam ou não interferindo nas medições da atividade da água.

Dado o desempenho do sensor TDL na presença de compostos voláteis, ele foi considerado o mais preciso e definido como padrão para a comparação com os demais instrumentos. Com base nas especificações do nosso sensor, o aditivo_Δaw foi considerado como o erro aceitável. A especificação declarada para o sensor TDL é_Δaw ± 0,005 e, portanto, o erro máximo aceitável entre dois sensores TDL é a soma dos erros, ou seja,_Δaw ± 0,01.

Generally speaking, a Δa_w < 0.01 corresponds to a difference between instruments of 1-2% and is within the normal instrumental error. An error between Δa_w ± 0.01 and 0.02 (3 and 5%) suggests some interference may be present, and above 0.02 (5%) the readings are significantly different and above twice the acceptable error, likely due to interfering volatile compounds.

Os resultados – e como os interpretamos

Esses dados foram coletados a partir de amostras com as quais os consumidores comuns provavelmente se deparam. Especiarias e ervas frescas, talvez provenientes diretamente de um produtor, podem apresentar concentrações mais elevadas de compostos voláteis interferentes e, portanto, podem não produzir os mesmos resultados. Além disso, o teor de compostos voláteis em ervas e especiarias pode variar amplamente dependendo da espécie, do manuseio e do processamento, bem como do armazenamento e da idade.

As recomendações de sensores na tabela abaixo estão divididas em três categorias:

• Sensor de ponto de orvalho – Se for possível medir com precisão um ingrediente em todas as concentrações, um sensor de ponto de orvalho é a melhor opção.
• Sensor de capacitância – Se a amostra for suficientemente volátil a ponto de causar problemas no sensor de ponto de orvalho em altas concentrações, mas apresentar bom desempenho em concentrações mais baixas, recomenda-se o uso de um instrumento de bloco duplo ou de um sensor de capacitância.
• Laser de diodo sintonizável (TDL) – Se o ingrediente causar leituras imprecisas mesmo em baixas concentrações, recomenda-se o uso de um sensor TDL.

‍

‍

‍