“DETERMINACIÓN DE LAS ISOTERMAS DE ADSORCIÓN Y DEL VALOR DE LA COBERTURA MONOMOLECULAR”

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA

Universidad del Perú

FACULTAD DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

[pic 1]

“DETERMINACIÓN DE LAS ISOTERMAS DE ADSORCIÓN Y DEL VALOR DE LA COBERTURA MONOMOLECULAR”

BENJAMIN GERSON LUCHINI LUIS

MARCO FABIO RODRIGUEZ ARAYA

RONALD RENATO SALGADO CABADA

MIGUEL ANDRÉ SANTIAGO ORDOÑEZ

DESTINATARIO: Ritva Ann-Mari Repo-Carrasco Valencia

CURSO: Química de los alimentos

Lima – Perú

2012

1. INTRODUCCIÓN

La conservación de los alimentos durante periodos prolongados ha sido desde tiempos inmemorables un objetivo a seguir, para ello a lo largo de la historia se han investigado métodos  q permiten alargar la vida útil de los mismos.

Además, en la  conservación de los alimentos el agua es el elemento más importante en su estabilidad, así este elemento retarda la oxidación de los lípidos, favorece la acción enzimática, favorece el desarrollo de microorganismos y entre ciertos límites favorece las reacciones a través de la Martos del alimento.

Por lo expuesto se afirma que la calidad de los alimentos puede mantenerse si el nivel de humedad es el adecuado para  minimizar todas estas reacciones, pero, la humedad no es el único factor influyente en la calidad y conservación de los alimentos, el otro factor y el más importante es la actividad de agua.

El término actividad de agua establece el grado de interacción del agua con los demás constituyentes de los alimentos, y es una medida indirecta del agua disponible para llevar a cabo dichas reacciones. Esto hace de la actividad de agua un factor crítico en la determinación de la calidad y la seguridad de los productos que se consumen a diario. Su determinación es esencial para la conservación de los alimentos y para ello es preciso recurrir a las isotermas de adsorción.

Las isotermas de adsorción muestran la relación entre la actividad de agua y la humedad de equilibrio contenida en un producto alimenticio, a una temperatura y presión constante y son de gran importancia para la industria alimentaria, ya que brindan información útil para la optimización de procesos de secado, la selección del material de empaquetamiento, la predicción de la vida útil del producto y de la evolución en el contenido de humedad durante el almacenamiento.

1. OBJETIVOS

• Determinar experimentalmente la capacidad hidrofílica del alimento y conocer una metodología y procedimiento para determinar isotermas de adsorción.

• Determinar mediante la ecuación de B.E.T. y G.A.B. el valor de monocapa y poder predecir la humedad adecuada de almacenamiento a ciertas condiciones

1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

1. ISOTERMA DE ADSORCIÓN

Una isoterma de adsorción (también llamada isoterma de sorción) describe el equilibrio de la adsorción de un material en una superficie (de modo más general sobre una superficie límite) a temperatura constante. Representa la cantidad de material unido a la superficie (el sorbato) como una función del material presente en la fase gas o en la disolución. Las isotermas de adsorción se usan con frecuencia como modelos experimentales, que no hacen afirmaciones sobre los mecanismos subyacentes y las variables medidas. Se obtienen a partir de datos de medida por medio de análisis de regresión.

Presentan la relación entre el contenido de agua de un alimento y la actividad de agua a temperatura constante, determinan la actividad de agua contenido en el producto.

Las isotermas de sorción de humedad (MSI) son representaciones gráficas de p/p0 versus el contenido de agua (expresado como masa de agua por unidad de masa de materia seca) a la misma temperatura constante. La información obtenida con las MSI es útil: en los procesos de concentración y deshidratación porque la RVP está relacionada con la facilidad o dificultad de eliminar agua, para formular mezclas de alimentos evitando la migración de humedad entre los diversos ingredientes, para determinar la impermeabilidad (propiedades barrera antigases) requerida en el material de envasado, para determinar el contenido de humedad que impide el crecimiento de los microorganismos de interés, y para predecir la estabilidad química y física de los alimentos, en función del contenido de agua. (Fennema, 1993)

Las isotermas se obtienen colocando un alimento cuyo contenido de agua se conoce, bajo vacio, en un recipiente cerrado y midiendo, después del establecimiento del equilibrio a una temperatura determinada, la presión de vapor de agua, con la ayuda de un manómetro o un higrómetro(o incluso por cromatografía en fase gaseosa); también se puede obtener colocando muestras de un mismo alimento seco o húmedo en una serie de recipientes cerrados, en los cuales se mantienen, por ejemplo, mediante soluciones salinas(por lo general saturadas) o acido sulfúrico de diversas concentraciones, una gama de humedades relativas constantes y determinando en el equilibrio, los contenidos en agua(por pesada o análisis de agua, según la técnica de Karl Fisher)según se parta de un alimento húmedo o de un alimento seco, se obtiene una curva de adsorción. (Cheftel, 1976)

Las isotermas de sorcion de agua de los alimentos muestran relación de equilibrio entre el contenido de humedad de los alimentos y la actividad de agua  a temperaturas y presiones constantes. (Labuza, 1968; citado por Espinoza Urrunaga, 1976)

1. ZONA DE LA ISOTERMA DE ADSORCIÓN

Fennema(2000), menciona que para comprender el significado y utilidad de las isotermas de sorción, a veces conviene dividirlos en tres zonas, como se aprecia en el siguiente gráfico.

[pic 2]

[pic 3]

1. El agua presente en la zona I corresponde desde 0 a 0.25 unidades de actividad de agua. (Cheftel, 1976), mencionan que esta zona es denominada agua fuertemente ligada. Esta agua esta absorbida a sitios polares accesibles por interacciones agua- ion o agua- dipolo.

El final de mayor humedad de la zona I (el límite de las zonas I y II) corresponde al contenido de humedad “monocapa” del alimento. Al contrario de lo que puede inferirse del nombre, la monocapa no significa la cobertura de toda la materia seca por una capa simple de moléculas de agua densamente empaquetadas no comprendiéndose plenamente su significado exacto a nivel molecular, probablemente la mejor interpretación es considerar el valor de monocapa como la cantidad necesaria para formar una monocapa sobre los grupos altamente polares. En otro sentido el valor de monocapa corresponde a la cantidad máxima de agua que puede estar fuertemente ligada a la materia seca. (Fennema, 1993)

Cheftel (1976), reportan que la energía de adsorción del agua de esta monocapa  es del orden de 1 a 15 Kcal/mol, esto explica que el agua de esta capa sea relativamente difícil de extraer  y no está disponible para activar como disolvente.

1. Esta zona II según Jamieson y Jobber (1970) citado por Espinosa Urrunaga, (1995), se encuentra en el rango de 0.25 a 0.75 unidades de actividad de agua. Esta zona es denominada agua débilmente ligada (Cheftel, 1976). El agua de la zona II ocupa los restantes sitios de la primera capa y varias capas adicionales entorno a los grupos hidrófilicos del sólido, designándose agua multicapa; el agua multicapa se asocia con las moléculas vecinas principalmente por enlaces de hidrogeno agua-agua y agua- solido.

1. El agua de la zona III de la isoterma consta del agua de las zonas I y II más el agua añadida (procedimiento de resorción) dentro de los confines de la zona III. Esta zona es denominada agua en capilares y agua libre. El agua añadida de la zona III es el agua menos fuertemente ligada y más inmóvil (molecularmente) de los alimentos. Esta agua es utilizable como solvente y suficientemente abundante y normal como para permitir que las reacciones químicas y el crecimiento microbiano ocurran rápidamente (Fennema, 2000).

Jamieson y Jobber (1970) citado por Espinosa Urrunaga, (1995), indica que la zona III mostrada en la figura 1, está comprendida en el rango de 0.75 a 0.99 unidades de actividad de agua.

Debe resaltarse que las fronteras que separan las zonas de la isoterma no pueden establecerse con exactitud. Además la adición de agua a un material seco puede alterar algo las propiedades del agua que ya esta presenta (procesos de disolución e hinchamiento de matriz) conceptualmente es útil considerar que el agua de la zona I permanece casi constante al añadir el agua de la zona II y que el agua de la zona II permanece casi constante al añadir el agua de la zona III (Fennema, 2000).

...