UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE QUIMICA E INGENIERIA QUIMICA E.A.P DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL ASIGNATURA: TECNOLOGIA AGROINDUSTRIAL II
BRAVO ARANIBAR, Noemí
PRÁCTICA N°01: DETERMINACIÓN DE LAS ISOTERMAS DE SORCIÓN I.
INTRODUCCIÓN El concepto más utilizado para relacionar el contenido de agua y las propiedades de un alimento es la actividad acuosa (aw). Se ha demostrado que la aw es un factor clave para el crecimiento microbiano, producción de toxinas y resistencia al calor de los microorganismos, también juega un papel importante en la estabilidad química y en la calidad de los alimentos. La isoterma de sorción de agua relaciona, a una temperatura constante, el contenido de humedad de equilibrio con la actividad termodinámica del agua en el producto, en un intervalo dado de humedad o actividad. En el equilibrio, la actividad de agua es igual a la humedad relativa del aire que rodea al producto a una temperatura determinada (Ramírez et al., 2014). La presente práctica permite conocer una metodología para determinar isotermas de adsorción de algunos alimentos. A partir de las isotermas se puede determinar las características hidrofílicas del alimento, mediante la aplicación de la ecuación de la teoría de Brauner, Emmett y Teller (B.E.T.), esta ecuación será aplicada a los datos obtenidos con el fin de determinar el valor de cobertura monomolecular de cada alimento y predecir la humedad más adecuada de almacenamiento para lograr una máxima estabilidad. Asimismo también se determinara el Modelo de Guggenheim Anderson de Boer (GAB),el cual es una extensión de la ecuación de BET, teniendo en cuenta las propiedades modificadas del agua adsorbida en la región multicapas (Martínez, citado por Ramirez,2012), siendo el modelo que mejor ajusta los datos de isotermas de adsorción para la mayoría de los alimentos y muy utilizado para predecir datos de niveles de actividad de agua de aproximadamente 0,9. (Van den Berg y Bruin, citado por Ramirez,2012). Una isoterma de adsorción o sorción relaciona el contenido de humedad de un alimento versus su actividad de agua (Aw) a temperatura constante; o sea que, a partir de esta curva, se puede determinar cual es la actividad de agua contenida en el producto. Todos los cambios desfavorables que pueden ocurrir en un alimento almacenado están relacionados con su actividad de agua. La obtención de las isotermas de adsorción de vapor de agua por los alimentos se puede lograr de dos maneras: a) Ubicando el material en desecadoras al vacio con soluciones salinas saturadas y/o sobresaturadas las cuales proporcionan una determinada humedad relativa de equilibrio, y midiendo la pérdida de peso del producto cuando alcanza el equilibrio (peso constante). b) Utilizando un sistema manométrico sensible (dentro de los desecadores que contienen las soluciones saturadas) para medir la presión de vapor de agua en equilibrio con un alimento a un determinado contenido de humedad. Soluciones de ácido sulfúrico Las soluciones de ácido sulfúrico (H2SO4) pueden también ser usados para generar una constante de aw. Las tablas de presión de vapor sobre soluciones de H2SO4 de varias concentraciones se pueden observar en la tabla 1.Estas soluciones pueden ser colocadas dentro de una campana desecadoras al vacio por lo tanto el alimento estará expuesta con el vapor de agua. Las soluciones pueden ser preparadas en diferentes concentraciones con sus respectivas aw y así obtener innumerables puntos de isotermas. Sin embargo la naturaleza corrosiva del ácido, especialmente a baja aw (alta concentración de ácido), pueden producir accidentes (Bell y Labuza, 2000).
Tabla 1.Actividad de agua para Soluciones H2SO4 a varias concentraciones a 20°C ( CRC Handbook of Chemistry and Physics,1972) H2SO4 (% Por Peso) aw 7.5 0.975 14.5 0.939 21.1 0.888 27.4 0.805 33.5 0.704 39.4 0.583 45.0 0.472 50.4 0.371 60.0 0.188 69.0 0.085 77.4 0.032 Fuente: (Bell y Labuza, 2000). II.
OBJETIVOS - Construir la isoterma adsorción de alimentos a partir de datos experimentales y aprender a desarrollar el cálculo para el modelo matemático de B.E.T,GAB entre otros.
III.
MATERIALES Y MÉTODOLOGIA
3.1 Materiales a. Muestra - Harina de Maíz (150 g) b. Materiales. - Campanas desecadoras al vacío. - Agua destilada. - Placas petri o unas de reloj.
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c. Equipos Balanza analítica Estufa
d. Reactivos Químicos - Soluciones de ácido sulfúrico a diferentes concentraciones. 3.2 Metodología experimental Pesar 1 g de muestra de harina (Pi) y colocarlas en placas de Petri o lunas de reloj. Colocar las muestras en campanas desecadoras que contienen soluciones de ácido sulfúrico a diferentes concentraciones (ver tabla 1) con diferentes humedades relativas, durante 14 días. Colocar a 30 ºC y/o temperatura constante durante 14 días. Pesar las muestras a los días 1 y 14 dias (Pf). Obtener la humedad (meq). Construir y Ajustar isotermas con los modelos de BET,GAB y otros . Utilizando el cuadro siguiente es para el modelo BET.
Tabla N° 2.Modelo de Ecuación BET. aw meq (g/g) (aw /(1 - aw)m) a
IV.
b
Yajustado
majustada
RESULTADOS Y DISCUSIONES -
V.
Los grupos de práctica formados presentarán un informe con los datos y cálculos obtenidos. Comparar con la revisión bibliográfica correspondiente y discuta los resultados obtenidos en la práctica. CONCLUSIONES
VI. -
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BIBLIOGRAFIA Badui, S. (2006). Química de los Alimentos.- Ed. Alhambra Mexicana S.A.; México. Belitz, H. y Grosch, W. (1997).Química de los Alimentos.- Ed. Acribia.- Zaragoza, España. Bell,L. y Labuza,T.( 2000) Moisture Sorption (Second Edition).USA, American Association of cereal Chemists,Inc. Braverman, J.1980.Introducción a la Bioquímica de los Alimentos. Nueva edición por Z. BERK – Ed. C.E.C.S.A..- México. Cheftel, J.(1978).Introducción a la Bioquímica Y Tecnología de Alimentos.- Vols. I y II.- Ed. Acribia.- Zaragoza, España. Fennema, O.2000.Química de los Alimentos. Ed. Acribia. España.- 1095p. Ramírez, M., Cruz, M.T., Vizcarra, M.G. y Anaya, M.G.(2014). Determinación de las Isotermas de Sorción y las propiedades termodinámicas de harina de maíz nixtamalizada. Revista Mexicana de Ingeniería Química, 13 (01) ,1 – 14. Ramírez, M.(2012).Determinación de isotermas de Sorcion en harina de maíz a tres temperaturas y su ajuste a modelos matemáticos. Tesis de maestría, Instituto Politécnico Nacional,México.