8/18/2019 Isotermas de Adsorcion de La Yuca

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ESTIMACIÓN DE LAS ISOTERMAS DE ADSORCIÓN Y DEL CALORISOSTÉRICO EN HARINA DE YUCA

RESUMENSe determinaron las isotermas de adsorción de humedad en harina de yuca a 20,

25, 30 y 35 0C mediante el método gravimétrico en el intervalo de actividad de

agua entre 0.111 y 0.901. Los valores e!erimentales de adsorción se a"ustaron

mediante los modelos de #$%, %&', (s)in, Smith, *enderson y Chung and +ost.

&l calor isosterico de sorcion -st/ se determinó mediante la ecuación de Clausius

Cla!eyron. Las isotermas otenidas !resentaron una orma sigmoidea -'i!o /. &l

contenido de humedad de euilirio -C*&/ disminuyo con el aumento de la

tem!eratura !ara un valor constante de actividad de agua. Los modelos de sorción

#$%, (s)in y Smith ueron los ue me"or a"ustaron los valores e!erimentales. &l

st disminuyo con el aumento del C*& oteniéndose un valor m4imo y mnimoentre 116.67 y 75.20 8:mol !ara humedades entre 5 y 35 -g agua:g ms/

res!ectivamente.

INTRODUCCIÓN

La yuca -;anihot esculeta Crant

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 $lgunos investigadores, aducen ue la vida Atil de !roductos de yuca em!acados

est4 inluenciado !or la tem!eratura y la humedad relativa de almacenamiento y

!or lo tanto de la actividad de agua -a)/ del !roducto. (tros maniestaan ue la

contaminación microiana y el deterioro sicoumico de !roductos de yuca

est4n inluenciados !or la a). La a) se !uede deinir como la racción de contenido

de agua en un !roducto ue est4 lire y dis!onile !ara el crecimiento demicroorganismos y !ara llevar a cao diversas reacciones umicas ue aectan

su estailidad.

&l conocimiento de la relación de la a) y el contenido de humedad en euilirio

-C*&/ de los materiales alimenticios es im!ortante !ara !redecir los camios en

sus !ro!iedades sicas, umicas y iológicas ue ocurren durante el

almacenamiento y transormación. &sta relación entre la a) y el C*& a una

tem!eratura constante es llamada isoterma de sorción de va!or de agua, ue

hace reerencia a !rocesos de adsorción -hidratación/, o desorción

-deshidratación/.

+ara descriir matem4ticamente las isotermas de sorcion se han !ro!uesto en la

literatura cientica diversos modelos, algunos de ellos se han desarrollado con

una ase teórica !ara descriir los mecanismos de sorcion -!or e"em!lo, los

modelos de #$% y %&'/B mientras ue otros son em!ricos o semi em!ricos

-como Smith, (s)in, entre otros/. Las ecuaciones de %&' y #$% !redicen el

contenido de humedad de la monoca!a y !ueden ser consideradas como las m4s

Atiles !ara determinar las condiciones ó!timas de humedad y !or consiguiente

asegurar la estailidad durante el almacenamiento es!ecialmente !ara alimentos

secos.

La determinación de las isotermas de sorcion a dierentes tem!eraturas!ro!orciona adem4s inormación sore las !ro!iedades termodin4micas del

sistema alimentova!or de agua ue inluye en dichos !rocesos. &l calor - st/ es

una !ro!iedad termodin4mica llamada tamién ental!ia dierencial de sorcion, ue

indica una medida de la uer

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&l o"etivo de este traa"o ue determinar e!erimentalmente las isotermas de

adsorción en harina de yuca a 20, 25, 30 y 35oc, modelar los valores

e!erimentales mediante dierentes modelos de sorción y determinar el calor 

isostérico a distintos contenidos de humedad de euilirio.

METODO

Materia prima

Se em!learon 10 8g de races de yuca -;anihot esculenta, Crant0 D 0.75 EC hasta alcan

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A!"ste de ls #alres e$perimentales mediante mdels de srcin%+ara determinar el me"or a"uste de los valores e!erimentales del C*& se

em!learon > modelos matem4ticos, #$%, %&', (s)in, Smith, *enderson y Chung

and +ost. &stos modelos son am!liamente usados en la literatura !ara alimentos.

Los !ar4metros de los modelos em!leados se calcularon !or una regresión no

lnea, em!leando el !rograma de ;atla H?.0. Los criterios !ara determinar la

calidad del a"uste de los valores e!erimentales en los modelos de sorción ueron

el !orcenta"e de error medio relativo -&;I, =/ y el coeiciente de correlación -r 2/.

Jn modelo de sorcion se considera ace!tale cuando !resenta un ;I& menor al

10= y un r 2 cercano a 1.

Calr isst&ric de srción%

&l st llamado tamién calor total de sorción, se determinó a !artir de los valores

e!erimentales evaluados en la ecuación ClausiusClay!eron.

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@onde st es el calor isostérico neto de sorción, I es la constante universal de los

gases y es el calor latente de va!ori

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 Toma de la 

Preparación:lavado, pelado 

Secado en hornode recirculación

 

lcan!a pesoconstante

"

si

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Se molió conmolino de martillo

 

&mpa'uetado 

Se colocó en 

Se utili!aron % solucionessalinas saturadas ()i*l,

*+*K, -g*l.,  K 

2CO

3

, SrCl2 , "a/r, K*l y

BaCl2 , con a con

actividades de agua 'uevariaron entre 021113 y024013 a di5erentes

eterminar los isotermas deadsorción a .0, .7, 80 y 87 o

 

Se colocaron 82000 0200. g 

&l tiempo de despe;eperiódico de las muestras

in5eriores a 1 min paraevitar cual'uier e5ectoso#re los resultados2 &l *+& de las muestras se

determinó por el m9todo de

)as muestras se pesaronperiódicamente (cada tresdticos, ?/, /&T,

sin, Smith, +enderson y*hung and Po5st2 &stosmodelos son ampliamente

 

Se evaluó el e5ecto de los5actores temperatura yactividad de agua so#re el

 

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Se oservó en todas las isotermas ue el C*& aumento conorme se incrementó

el valor de a), siendo m4s r4!ido este aumento en valores de a) su!eriores a 0.73.

&ste com!ortamiento es !r4cticamente comAn en todos los alimentos. 'amién se

evidencio la de!endencia del C*& con la tem!eratura, !or ello este se disminuyó

con el aumento de la tem!eratura !ara un valor i"o de a). @e otra manera !uede

decirse ue !ara un valor i"o de C*& la a ) ue mayor con el aumento de la

tem!eratura. &sto indica ue la harina de yuca es menos higroscó!ica a mayor 

tem!eratura de almacenamiento. Iesultados similares se han re!ortado en el

estudio de isotermas de adsorción en algunos !roductos de yuca y en otros

alimentos.

La de!endencia entre el C*& y la tem!eratura de sorción tiene eecto !r4ctico enlas reacciones umicas y microiológicas asociadas con el deterioro del alimento.

&l incremento de la tem!eratura !ara un C*& en el alimento im!lica un aumento

de la a) y en consecuencia un aumento de la velocidad de deterioro. &l $F(H$

conirmo el eecto signiicativo -!K 0.026/ de la tem!eratura sore el contenido de

humedad de euilirio. $ s mismo, se evidencio un eecto signiicativo -!K0.002/

de la a) sore el C*& en las tres tem!eraturas.

Mdel matem'tic de las istermas de srcin%

Los modelos ue se !resentaron los a"ustes de acuerdo al &;I 10= y al r 2

cercano a 1 ueron, #$%, os)in Smith, siendo #$% el de me"or a"uste !ara las

cuatro tem!eraturas con valores de &;I ue variaron entre 3.>66 7.9>7= y de r 2

M 0.993>.

&n la tala 2 constantes y criterios estadsticos otenidos de cada modelo de

sorcion en el a"uste de los valores e!erimentales de adsorción en harina de yuca

a dierentes tem!eraturas.

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+ara dierentes

!roductos de yuca el

modelo #$% ha

sido re!ortado

con uen a"uste de

los datos

e!erimentales as mismo otros alimentos como el ma< y la !a!a. Los modelos

%&', *enderson y chung y !ost !resentaron los m4s a"os a"ustes siendo %&' el

m4s a"o con valores de &;I entre 1?.2> y 25.?1=.

&l modelo de #$% tiene la venta"a de sumistrar valiosa inormación sore el

contenido de humedad en la ca!a mono molecular -No/ siendo este !ar4metro

undamental !ara deinir las condiciones de almacenamiento de alimento.

&l N( indica la cantidad de agua ue est4 uertemente adsorida en los sitios

activos del solido del alimento y se considera como el valor en el cual el alimento

es m4s estale durante el almacenamiento.

+uede oservarse ue el o calculado con el modelo de #$% decreció con el

aumento de la tem!eratura desde ?.527 hasta >.196g agua:g ms y el calculado

con el modelo %&' decreció desde >.?06 hasta 7.991 g agua:ms.

&ste com!ortamiento se !uede e!licar !osilemente ue con el aumento de latem!eratura ocurren daos en los !untos activos de unión entre el agua y la ase

solida del alimento ocasionado la !erdida hidróila. (tros investigadores e!lican

ue !or eecto del incremento de la tem!eratura se reducen los !untos activos en

la su!ericie del alimento donde se unen moléculas de agua deido a camios

sicos y umicos.

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@isminuyo la tem!eratura desde 2>.52 hasta 20.?1 a !esar ue entre las

tem!eraturas 30O y 35Ec huo incremento. &l valor 8 tamién disminuyo !or eecto

de la tem!eratura entre 20 y 30Ec !uede notarse ue los valores de 8 ueron

menores a la unidad.

Calr issteric de srcin&n la igura 3 se muestra la re!resntacion lineal de la Pn -a)/ rente a 1:' de la

ecuacion de clausius PClay!eron -&c. 2/ !ara un valor i"o de C*&. Con la

!endiente de cada linia recta se determino el calor isisterico de sorcion. Los

valores de r2 de estas lineas rectas ueron su!eriores 0.960, ee!to !ara el 5 =

de C*& con 0.97>. en general se !uede airmar ue !resentaron un uen a"uste.

&n la Qigura 7 se !resenta la evolucion de st rente al C*&. Se oservo ue el

st disminuyo con el aumento de C*& variando desde 116.67 hasta 75.20 G:mol

!ara humedades entre 5 y 35 g agua: g m.s res!ectivamente. &sto indica ue a

a"os valores de C*& eiste una mayor interaccion solidova!or de agua en lossitios activos de union en la su!ericie del !roducto, mientras ue al aumentar la

humedad el st decrecio, deido ue el aua ocu!a menos sitios activos

ocasionando una reduccion en la interaccion de energia entre las moleculas de

agua y el material alimenticio -disminucion de las uer

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 $lgunos investigadores e!lican ue el aumento de calor de sorción a a"osvalores de contenido de humedad se dee !osilemente a loa uerte resistencia al

movimiento del agua desde el interior de la su!ericie de la muestra. (tros

investigadores argumentan ue se dee !osilemente a la eistencia de sitios

!olares altamente activos en la su!ericie del material -alimento/, ue unido con

las moléculas de agua orman la llamada ca!a monomolecular. $dem4s airman

ue !ara eliminar estas moléculas de agua se reuiere alta cantidad de energa.

Se oservó, adem4s, ue los valores de st en todo el intervalo de C*& son

mayores ue el calor de va!ori

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CONCLUSIONES

Las isotermas de adsorción de harina de yuca determinada a 20, 25, 30 y 35 EC

!resentaron orma sigmoidea -ti!o /. Se evidencio la de!endencia del C*& con la

tem!eratura, not4ndose ue disminuyo con el aumento de la tem!eratura !ara unvalor constante de actividad de agua, lo ue indica ue la harina de yuca es

menos higroscó!ica a mayor tem!eratura de almacenamiento.

Los modelos de sorción ue me"or a"ustaron los valores e!erimentales de

sorción ueron #$%, (s)in y Smith, siendo #$% el de me"or a"uste, esto indica

ue estos modelos son a!ro!iados !ara !redecir el C*& en la harina de yuca

entre 20 y 35 EC.

&l st !resento de!endencia con el C*&, disminuyo con el aumento del C*&

desde 116.67 hasta 75.20 G:mol !ara humedades entre 5 y 35 g agua:g m.s.

res!ectivamente. Los resultados de esta investigación en harina de yuca !uedenser a!licados en la determinación de las condiciones ó!timas de almacenamiento,

!redicción de vida Atil, diseo de em!aues, me

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