Isotermas De Sorcion Y Calor De Sorcion En La Pina

Journal of Food Engineering

Volumen 48, Número 2 , mayo de 2001, Páginas 103-107

Sorción isotermas y el calor de sorción de piña

• MD Hossain una , ,

• BK Bala una ,

• MA Hossain b ,

• MRA Mondol un

• un Departamento de energía agrícola y maquinaria, Bangladesh Agricultural University, Mymensingh 2202, Bangladesh

• b F.MP Engineering Division, Bangladesh Agricultural Research Institute, Gazipu 1701, Bangladesh

• http://ezproxy.unicartagena.edu.co:2199/10.1016/S0260-8774 (00) 00132-1 , Cómo citar o enlazar Uso de traducción

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Abstracto

Isotermas de sorción de la piña se determinaron a 20 ° C, 30 ° C, 40 ° C y 50 ° C de temperatura, utilizando el método dinámico. Seis de dos parámetros y un parámetro de tres modelos de isotermas fueron seleccionados para ajustarse a los datos observados, y el modelo de BET modificada resultó ser el modelo más equipado de la piña. El calor de sorción de piña disminuyó con un aumento en el contenido de humedad y el calor de sorción se encontró que era una función de potencia de contenido de humedad.

Palabras clave

• Método dinámico ;

• Contenido de humedad de equilibrio ;

• Calor de sorción ;

• Isoterma modelo ;

• Piña;

• Absorción isoterma

Notaciones

a, b , c

parámetros de las ecuaciones de isotermas

K

constante

M e

equilibrio contenido de humedad,% (base seca)

M o

contenido de humedad observado,% (base seca)

M p

humedad predicho contenido,% (base seca)

Q st

isostérico calor neto de sorción, KJ / mol

rh

humedad relativa (decimal)

RMSE

error cuadrático medio

R

constante universal de los gases (8,315 kJ / kg K mol)

T

temperatura, ° C

T temperatura absoluta, K

1. Introducción

Isotermas de sorción de los alimentos son esenciales para el diseño, modelado y optimización de muchos procesos, como el secado, la aireación y almacenamiento Labuza de 1968 y Bala, 1991 . El conocimiento de las isotermas de sorción es también importante para predecir cambios de estabilidad y de calidad durante el envasado y el almacenamiento de alimentos secos. Muchos investigadores han desarrollado ecuaciones matemáticas para describir las isotermas de sorción de materiales alimenticios. Chirife e Iglesias (1978)crítica 23 ecuaciones de isotermas, tanto teóricos como experimentales, y su uso para isotermas de sorción de ajuste de los alimentos y productos alimenticios. Ninguna de estas ecuaciones se describe con precisión la isoterma de sorción en todo el rango de humedad relativa y para diferentes tipos de materiales alimenticios. Labuza (1975) observó que no isotermas de sorción modelo podría encajar datos en todo el rango de humedad relativa ya que el agua está asociada con la matriz alimentaria por mecanismos diferentes en regiones diferentes de actividad. Lomauro, Bakshi, y Labuza (1985) evaluó dos de dos parámetros ecuaciones y una ecuación de tres parámetros para 163 materiales de alimentos, incluyendo frutas, verduras, especias y alimentos con almidón. Ellos encontraron que la de tres parámetros Guggenheim, Anderson y den Boer (GAB) ecuación (Van den Berg, 1984) describe las isotermas de sorción para la mayoría de los alimentos mejores que las ecuaciones de dos parámetros. La ecuación de BET desarrollado por Brunauer, Emmett y Teller (1938) es el más popular debido a su base termodinámica. Pero esta ecuación es válida sólo 10 a 50% de humedad relativa Labuza de 1968 y Coulson y Richardson, 1975 .Muchos investigadores modificada de la ecuación BET y la ecuación modificada dio un buen ajuste de hasta 90% de humedad relativa (Dincer y Esin, 1996) . La ecuación de Smith (1947) es útil para describir la isoterma de sorción de los materiales biológicos tales como almidón y celulosa. Henderson (1952)propusieron un modelo semi-empírica para el contenido de humedad de equilibrio de los granos de cereales.Día y Nelson (1965) modificada por la Henderson ecuación para describir trigo hasta el 70% de humedad relativa. La Chung y Pfost (1967) ecuación se ajusta grano datos de equilibrio del contenido de humedad muy por encima del rango de 20-90% de humedad relativa.

El conocimiento de que el calor de sorción es importante en la comprensión del mecanismo de sorción. Es una herramienta valiosa para el diseño de equipos para el secado de Iglesias y Chirife, 1976 , Iglesias y Chirife, 1978 y Balaban et al., 1987 . Iglesias y Chirife (1976) calcularon y construyeron las curvas de calor a partir de las isotermas de sorción de varios alimentos, incluyendo frutas, alimentos con proteínas, verduras y especias. Encontraron que, con pocas excepciones, las curvas de calor mostraron una disminución regular con el contenido de humedad en aumento. Así que este estudio se realizó para determinar las isotermas de sorción para ajustar los datos experimentales para los modelos de isotermas, y para calcular el calor de sorción de piña ( Anás comosus L.).

2. Materiales y método

El experimento se llevó a cabo en el Laboratorio de Ingeniería de Procesos, en el departamento de energía agrícola y maquinaria, Bangladesh Agricultural University, Mymensingh, Bangladesh, durante el período de enero a junio de 1999. El método dinámico (Hossain, Bala, Sarkar, y Sarkar, 1998) se utilizó para medir el equilibrio de adsorción contenido de humedad de la piña ( A. comosus L.). Recipientes herméticos cilíndricas de plástico, 115-mm de altura y 135 mm de diámetro-, que contienen soluciones saturadas de sal se coloca en un horno eléctrico para proporcionar entornos de temperatura constante y humedad relativa. El controlador de temperatura digital (modelo XMTJ) siempre que la temperatura deseada (precisión de ± 1 ° C).Un mini ventilador de 60-mm (3 V, 0,25 A) fue instalado en el interior del recipiente de plástico para proporcionar agitación continua de aire en el interior del recipiente. Los valores de humedad relativa de las soluciones saturadas de sal se obtuvieron de las obras de Wexler y Hasegawa (1954) y joven (1967) y que se enumeran en la Tabla 1 . Sobre 10 g de muestra seca de la piña completamente maduras (contenido de azúcar de aproximadamente 10,50%) se colocó dentro de la caja cilíndrica nylon (50-mm de diámetro y la altura de 40-mm) y suspendido por encima de las soluciones saturadas de sal en el recipiente y el recipiente se hizo hermético con una tapa de plástico. El recipiente se colocó entonces en el horno a una temperatura constante deseada y se deja equilibrar con el medio ambiente dentro de los contenedores. Las temperaturas seleccionadas fueron 20 ° C, 30 ° C, 40 ° C y 50 ° C con una precisión de ± 1 ° C variación. El experimento se llevó a cabo en los meses de diciembre y enero, cuando la temperatura ambiente era de 9.18 ° C. El peso de cada muestra se registró a intervalos de 6-H por sacar la muestra del recipiente muy rápido y luego sustitución de la muestra en el recipiente. El período de registro de peso fue de alrededor de 15-20 s. Este procedimiento se continuó hasta que el peso fue constante. Acerca de 1.5-5.0 días fueron necesarios para el equilibrio de adsorción de la piña con el medio ambiente mantenido por soluciones salinas saturadas. Sin crecimiento de moho visible se observó durante los experimentos. El contenido de humedad de cada muestra se determinó entonces mediante el método de secado en estufa a 80 º C durante 24 h.

Tabla 1. ciento de humedad relativa de las soluciones saturadas de sal en diversas temperaturas

Sales Temperatura (° C) Referencia

20 30 40 50

Cloruro de litio (LiCl) 11,4 11,2 11,2 11,1 Joven (1967)

Cloruro de magnesio (MgCl 2 • 6H 2 O) 33,0 32,4 31,8 31,2 Wexler y Hasegawa (1954)

Dicromato de sodio (Na 2 Cr 2 O 7 • 2H 2 O) 55,2 52,5 49,8 46,3 Wexler y Hasegawa (1954)

De cloruro de sodio (NaCl) 75,5 75,6 75,4 74,5 Wexler y Hasegawa (1954)

El nitrato de potasio (KNO 3 ) 93,2 90,7 87,9 85,0 Wexler y Hasegawa (1954)

Sulfato de potasio (K 2 SO 4 ) 97,2 96,6 96,2 95,8 Wexler y Hasegawa (1954)

Opciones de tabla

2,1. Selección del modelo

Seis de dos parámetros y uno de tres parámetros (GAB) ecuaciones de isotermas fueron seleccionados para el ajuste de los datos experimentales de las isotermas de sorción para la piña. Las ecuaciones seleccionadas se dan en la Tabla 2 .

Tabla 2. Selección de isotermas ecuaciones de ajuste de datos experimentales

Nombre de modelos Expresión matemática

1. Smith (1947)

2. Chung y Pfost (1967)

3. Henderson (1952)

4. Modificado BET (1996)

5. Iglesias y Chirife (1981)

6. Día y Nelson (1965)

7. GAB (Van den Berg, 1984)

Opciones de tabla

Los parámetros de las ecuaciones se estimaron por análisis de regresión utilizando Microsoft Excel 97 software. El valor de la raíz del error cuadrático medio (RMSE) representa la capacidad de adaptación de un modelo en relación con el número de puntos de datos. Cuanto menor sea el valor RMSE, mejor será el ajuste del modelo.

(1)

El calor de los fenómenos de sorción puede ser explicada por la ecuación de Clausius-Clayperon Iglesias & Chirife, 1976 y Okos et al, 1992. como sigue:

(2)

...