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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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