O equipamento AquaLab é um
psicrômetro que utiliza a técnica do ponto de orvalho em espelho resfriado para
medida de atividade de água. Ponto de orvalho é uma medida primária da pressão
de vapor, e tem sido utilizada por décadas (Harris, 1995). Os pesquisadores Richard
& Labuza (1990) atestaram que os instrumentos que medem atividade de água pelo
princípio de ponto de orvalho são precisos, rápidos, simples de operar.
A medida de atividade de água pela
técnica de ponto de orvalho utilizada pelo AquaLab, segue exatamente o
fundamento da termodinâmica, portanto é um princípio primário de medida direta.
Há vários outros métodos para se medir a atividade de água, entretanto são todos
indiretos e necessitam de calibrações e referências para serem precisos.
No instrumento por ponto de
orvalho, a atividade de água é medida quando ocorre o equilíbrio entre a água da
amostra com o vapor de água no espaço vazio da câmara de amostra. Mede-se então
a pressão de vapor no espaço vazio. A grande vantagem na determinação da
pressão de vapor da água no ar, por ponto de orvalho, é que o ar pode ser
resfriado sem alterar o conteúdo de água até a sua saturação. A temperatura de
formação do ponto de orvalho é a temperatura na qual o ar alcança a saturação.
Na prática, ou seja no AquaLab, isso é determinado pela medida da temperatura
em um espelho resfriado quando começa a condensação. A atividade de água da
amostra é a razão entre a saturação da pressão de vapor na temperatura da
amostra pela pressão de vapor de saturação na temperatura do ponto de orvalho.
A medida do ponto de orvalho é o
método primário baseado nos princípios da termodinâmica fundamental e não
necessita de calibração. Entretanto a performance do instrumento pode ser
testada utilizando soluções salinas e água destilada.
Um pouco da teoria
A equação que define a Atividade de água (aw)
deriva dos princípios básicos da termodinâmica onde atividade de água é a
pressão de vapor da água de uma amostra em razão da pressão de vapor da água
pura, ambas a mesma temperatura. (Lewis e Randall, 1961)
A termodinâmica nos informa que
quando um sistema com multi-fases está em equilíbrio, o potencial químico µ1
individual dos componentes é o mesmo em todas as fases. Por isso para
determinar o potencial químico é suficiente medir qualquer fase.
Traduzindo o conceito para o
nosso dia a dia, a maioria dos alimentos, medicamentos e cosméticos, são
formados por sistema multi-fase, ou seja composto por vários ingredientes,
sendo a água um componente importante. As multi-fases desses produtos entrarão
em equilíbrio de concentração onde a água migrará entre as fases até estabelecer
o “equilíbrio termodinâmico”.
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Ilustrando o equilibrio de fases
temos 2 recipientes fechados em uma sala com temperatura controlada a 25°C, um
recipente contém água até a sua metade e o outro um biscoito. Após certo tempo
o ar dentro dos recipientes entrará em equilíbrio com o seu conteúdo, é o
equilíbrio da pressão de vapor da água. No recipiente com a água, o espaço
vazio terá a umidade relativa de equilibrio de 100%, sendo que a atividade de
água da água é 1. No recipiente com o biscoito a umidade relativa de equilíbrio
do espaço vazio será 35%, devido a atividade de água do biscoito ser 0,350.
Sabemos que o conceito de
atividade de água é relativamente recente e ultimamente vem aumentando a
atenção dada as propriedades de sorção dos alimentos e medicamentos.
A medida de atividade de água é muito
importante nas análises de vários produtos e considerando a frequência que
devem ser medidas em uma produção, torna-se imprescindível um instrumento
preciso, exato, robusto e rápido.
A medida da atividade de água foi
recentemente incorporado por várias
agências regulatórias de diferentes países com suas definições de padrões de
preservação de vários alimentos, regulamentações de segurança relativas ao
desenvolvimento microbiano, considerações com a embalagem. O ponto de orvalho foi
a metodologia adotada por esses órgãos regulamentadores e esse evento mostrou
que o AquaLab é o instrumento adequado para certificar que as regulamentações
do governo possam ser atendidas.
Para obter leituras exatas,
reprodutíveis de atividade de água com o AquaLab, deve se considerar a limpeza
dos sensores, a temperatura e preparação da amostra.
Todo equipamento deve ser mantido
de acordo com as instruções do fabricante contida no manual e com boas práticas
de laboratório.
Leituras recomendadas:
O trabalho realizado por Ros
& Tapia de Daza, 1991 avalia a performance do instrumento por ponto de
orvalho, a sua exatidão e precisão, curva de calibração, estabilidade de
calibração,
Nesse site há relato de estudos
comparativos de metodologias para determinar a atividade de água, embora
somente poucos instrumentos se apresentaram para avaliação da precisão e
exatidão através das técnicas estatísticas.
Referências bibliográficas:
Campbell, G.S. & Lewis, D.P. October 1998. Water activity and dew
point temperature measuring apparatus and method. U.S. patent 5,816,704
Mulvaney, T.R (ed) 1995. Official Methods of Analysis of AOAC
International, pp 42-1 to 42-2. Association of Official Analytical Chemists
(AOAC) International, Arlington, VA.
Richard, J & Labuza T.P. 1990. Rapid determination of the water
activity of some reference solutions, culture media and cheese using a new dew
point apparatus. Sci. Aliments.
10:57-64
Roa, V. & Tapia de Daza, M. S. 1991. Evalution of water activity measurements
with a dewe point electronic humidity meter. Lebensmittel-Wissen-schaft Technol. 24: 208-213
