FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERIA AGRICOLA GUIA PRÁCTICA DE LABORATORIO DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD EN PRODUCTOS AGRÍCOLAS INTRODUCCIÓN La humedad en los productos agrícolas es uno de los parámetros más importantes a controlar en los diferentes procesos a que son sometidos en la postrecolección, por esta razón es importante conocer los métodos empleados para su determinación. Esta práctica consiste en la determinación del contenido de humedad de diferentes productos agrícolas, aplicando algunos de los métodos existentes para ello.
OBJETIVOS
Estudiar algunos de los principales métodos para la determinación del contenido de humedad en productos agrícolas o Capacitar al estudiante en el manejo de equipos y procedimientos de laboratorio para determinar el contenido de humedad en productos agrícolas. o
TEORÍA
El contenido de humedad de un producto es usualmente expresado en base húmeda o en base seca. El contenido de humedad en base húmeda indica el porcentaje que representa el peso del agua en relación con el peso total del producto, que incluye el peso de la materia seca más el peso del agua. Este método tiende a conceder una incorrecta expresión cuando es aplicado al producto en caliente, pues la humedad no es uniforme. Para facilitar los cálculos en los experimentos de laboratorio es frecuente expresar la humedad en base seca, la cual indica el contenido del agua en relación al peso de la materia seca, de tal manera que su valor indica directamente el contenido de humedad. Los procedimientos para la determinación del contenido de humedad están clasificados como primarios o directos y secundarios o indirectos. En los métodos directos la humedad es removida del grano y la cantidad se determina por diferencias de peso o por medición del volumen. En el método del "horno o estufa" la humedad es removida por convección forzada, utilizando un ventilador incorporado al horno para hacer circular aire caliente (horno-aire). También se utilizan hornos, en donde agua caliente circula alrededor de las paredes del horno para calentarlo (horno-agua). La temperatura del horno y los tiempos de secado son específicos para cada producto.
Los hornos de vacío, utilizan un vacío parcial para conseguir evaporaciones rápidas con temperaturas relativamente bajas. Son especialmente útiles con productos sensibles al calor o que contengan cantidades apreciables de aceites volátiles. Otro de los métodos directos es el de "destilación" en donde la humedad del grano es removida calentando la muestra a más de 100 °C (de acuerdo con el tipo de producto) de tal manera que se produzca una rápida evaporación de la humedad; un sistema de destilación permite condensar y recolectar el agua evaporada en una probeta graduada y calcular fácilmente el contenido de humedad. Los métodos secundarios o indirectos implican la medición de una propiedad del material que depende del contenido de humedad. Entre estos métodos está el método de la " resistencia eléctrica” o “resistivo " en el que la resistencia del grano se mide entre dos electrodos formados por cilindros de acero que presionan al grano hasta llegar a cierto espesor, el cual es diferente para cada tipo de grano. Estos aparatos proporcionan resultados confiables para humedades que varíen entre el 8% y el 22% aproximadamente. En el método "dieléctrico" o “capacitivo” la capacidad de un condensador se afecta con las propiedades dieléctricas del material colocado entre sus placas. Estos proporcionan resultados bastante aproximados cuando la humedad del producto varía entre el 6% y el 26%.
MATERIALES Y EQUIPOS
- Métodos directos
Método con Estufa
Muestras del producto a evaluar: 90 gramos de grano y 300 gramos de fruta sin cáscara. Horno con ventilador y termómetro con escala graduada a 0.5 °C o Balanza con aproximación 0.01 g o o Cajas de Petri Cápsulas desecadoras o o Desecador o
Método por Destilación
Muestras del producto a evaluar: 10 gramos de grano y 10 gramos de fruta sin cáscara. Balanza con aproximación 0.01 g o Termómetro o o Soporte Universal o Pinza de tres dedos con nuez o
Condensador Matraz de 500 ml o Mangueras tipo torniquete o o Manta de calentamiento Probeta de vidrio graduada de 10 ml. o Papel Aluminio o o Aceite mineral 250 ml o
- Métodos indirectos o o
o o
Método
con la Balanza automática O’HAUS MB
45
Balanza determinadora de humedad MB 45 Muestras del producto a evaluar: 10 gramos de grano y 10 gramos de fruta sin cáscara. Método con Determinador de humedad GEHAKA G-600 Determinador de humedad GEHAKA G-600 Muestras del producto a evaluar: 150 gramos de grano PROCEDIMIENTO
- Métodos directos
Método con la Estufa
1. Pesar y secar en la estufa muestras de 30 g para cereales y 10 g para hortalizas teniendo en cuenta las especificaciones de temperatura y tiempo para el tipo de producto. 2. Sacar las muestras de la estufa y colocarlas en la cápsula desecadora hasta alcanzar la temperatura ambiente. 3. Pesar las muestras secas.
Método por Destilación
1. Pesar 5 gramos de fruta sin cáscara y cortada en trozos o 5 gramos de cereales. Tener en cuenta que 1 g de muestra = 1 ml de muestra. 2. Depositar 120 ml de aceite mineral en el matraz redondo y posteriormente colocar la muestra de fruta o cereales. 3. Comienza el proceso de destilación, cuando los vapores del disolvente al alcanzar la temperatura de ebullición arrastran al agua y al enfriarse ambos condensan y se separan.
4. El vapor de agua de la muestra es recogido en el tubo colector en donde se separa el aceite del agua quedando siempre el aceite encima del agua pues es menos denso que este. 5. El proceso se da por concluído cuando el nivel de agua recogido en el colector permanece fijo. Realizar la lectura de agua recogida en ml. 6. Realizar la equivalencia tomando el valor leído en el colector. Ejemplo: Si la cantidad de agua recogida es de 3.30ml, el procedimiento es el siguiente : Un (1) gramo de producto es equivalente a un mililitro de agua extraída, entonces 5.00 gramos de productos ------------ 100% 3.30 gramos de agua ------------ X% Contenido de agua en base húmeda = 66% Este 66 % es la cantidad de agua recogida en 5 gramos de muestra. - Método indirecto
Método con
Balanza automática O’HAUS MB
45
1. Depositar una lamina delgada de fruta o una pequeña cantidad de granos (peso menor o igual a cinco (5) gramos) en el platillo de la balanza, cerrar bien la tapa de la balanza e iniciar (Start) el proceso de determinación de humedad hasta que la pantalla del equipo, en su parte derecha, indique el porcentaje de humedad de la muestra. 2. Realizar la lectura del porcentaje de humedad.
Método con Determinador de humedad GEHAKA G-600
1. Depositar la muestra del producto a evaluar (142 gramos) en el platillo ubicado en la parte superior del determinador, dar Si para iniciar el proceso de determinación de humedad hasta que la pantalla del equipo en su parte izquierda, indique el porcentaje de humedad de la muestra. 2. Realizar la lectura del porcentaje de humedad.
CÁLCULOS
1. Determinar el contenido de humedad en base húmeda H bh y en base seca H bs de cada una de las muestras empleadas en el método directo para los diferentes tiempos de secado:
Donde: P i = Peso inicial de la muestra, g f = Peso inicial de la muestra, g P H bh = Humedad en base húmeda, % H bs = Humedad en base seca, %
2 Los valores de humedad en base seca y base húmeda pueden ser convertidos de una a otra forma con las siguientes expresiones:
o
o
o
o
o
ANÁLISIS DE RESULTADOS Hacer un análisis comparativo de los resultados obtenidos por los diferentes métodos de determinación de humedad. Analizar y explicar las diferencias encontradas al determinar el contenido de humedad en cada uno de los métodos PREGUNTAS ¿En qué consiste el método de destilación? y ¿cuáles son sus ventajas y desventajas en la determinación del contenido de humedad de un producto? Explicar las formas como se encuentra el agua presente en el grano ¿Qué otros métodos existen en la determinación del contenido de humedad?, explíquelos.
BIBLIOGRAFÍA AMERICAN SOCIETY OF AGRICULTURAL, ENGINEERS. Agricultural enqineers year book. Moisture measurement, forrajes, qrains and seeds. Michigan, 1974. BROOKER, D B., BAKKER-ARKEMA, Fred W. Drying and Storage of Grain and Oilseeds. The publishing company. Estados Unidos, 1992 CASTILLO NIÑO, Álvaro. Almacenamiento de granos. Aspectos técnicos y económicos. Segunda edición. Bogotá, 1984. _____. Almacenamiento y secamiento de granos en Colombia y América Latina. Primera edición, Agrosintesis. Bogotá, 1978. FAO, DIOS de, C. A. OFICINA REGIONAL PARA AMÉRICA LATINA Y EL CARIBE. Secado de Granos y Secadoras. En línea: http://www.fao.org/docrep/x5028s/X5028S01.htm. Depósito de documentos de la FAO. Santiago, Chile. 1996 FAO, MARQUEZ P, J. A. OFICINA REGIONAL PARA AMÉRICA LATINA Y EL CARIBE. Principios de Secado de granos, Psicrometría, Higroscopia. En línea: http://www.fao.org/docrep/x5057s/x5057S00.htm#Contents. Depósito de documentos de la FAO. Santiago, Chile. 1991 HALL, Carl W. Drying and storage of agricultural crops. Avi publishing company. March 15, 1980. HENDERSON, S.M. and PERRY, R.L. Agricultural process engineering. Second edition. Library of congress. U.S.A., 1976. ROSSI S., ROA G. Secagem e armazenamento de productos agropecuarios como uso de energía solar e ar natural. Publicacao, ACIESP. No.22, Sao Paulo, Brasil, 1980. Elaborado por: MSc. Néstor Enrique Cerquera Peña MSc. Jennifer Katiusca Castro Camacho
