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

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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.

- 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.

- 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).

- ACTIVIDAD DE AGUA

Es la relación que existe entre la presión de vapor de un alimento dado en relación con la presión de vapor del agua pura a la misma temperatura. Se denomina por regla general como aw del idioma inglés Water activity, aw. La actividad acuosa es un parámetro estrechamente ligada a la humedad del alimento lo que permite determinar su capacidad de conservación, de propagación microbiana, etc. La actividad acuosa de un alimento se puede reducir aumentando la concentración de solutos en la fase acuosa de los alimentos mediante la extracción del agua (liofilización) o mediante la adición de nuevos solutos. La actividad acuosa junto con la temperatura, el pH y el oxígeno son los factores que más influyen en la estabilidad de los productos alimenticios. (Fennema, 1993)

Existen diversos factores que controlan la actividad acuosa de un sistema. Los efectos coligativos de las especies disueltas (como puede ser por ejemplo la sal o el azúcar) la interacción dipolar, iónica, o de enlace de hidrógeno con las moléculas de agua. Los efectos decapilaridad cuando el vapor de agua sobre el menisco es menor que en el agua pura debido a las interacciones de puente de hidrógeno entre las moléculas de agua. (Fennema, 1993)

La interacciones de superficie interaccionan directamente con los enlaces de las substancias disueltas o en suspensión (como puede ser el almidón o las proteinas) mediante fuerzas dipolares de los enlaces iónicos (H3O2+ o OH-), fuerzas de Van der Waals (enlaces hidrofóbicos) y enlaces de hidrógeno. La combinación de estos tres factores en los productos alimenticios hace que se reduzca la energía del agua y se reduzca igualmente la humedad relativa comparada con el agua pura. Estos factores pueden ser agrupados en dos amplias categorías: efectos de ósmosis y de matriz. (Fennema, 1993)

La forma más fácil de determinar la actividad de agua de alimento es colocar el alimento en un recipiente sellado y medir la humedad relativa del aire en el recipiente una vez logrado el equilibrio. La actividad de agua se determina entonces a partir de la ecuación (2). La muestra debería siempre llenar el recipiente, de modo que su contenido de humedad no cambie apreciablemente al alcanzarse el equilibrio.

(Fennema, 2000), la representación gráfica del contenido de agua (expresada como masa de agua por unidad másica del material seco) de un alimento frente a (p/p°) T es conocida como isoterma de adsorción (MSI). La información de las MSI son útiles:(1)en el estudio y control de la concentración y en los procesos de deshidratación, debido a que la facilidad o dificultad de eliminación de agua está relacionada PVR,(2) en la formulación de mezclas alimentarias a fin de evitar la transferencia de humedad entre los ingredientes, (3) en la determinación de las propiedades barrera de humedad necesarias en un material de envasado requerido para proteger cualquier sistema particular, (4) para determinar que contenido en humedad reducirá el crecimiento de los microorganismos de interés dentro del sistema , y (5) para predecir la estabilidad química y física de los alimentos en función de los cambios en su contenido de agua.

Las formas y posiciones de las isotermas se determinan mediante varios factores incluyendo la composición de la muestra (que incluye la distribución del peso molecular y las características hidrofílicas/hidrofóbicas de los solutos), la estructura física de la muestra (por ejemplo: cristalina o amorfa), los pretratamientos de la muestra, la temperatura y la metodología.

- ACTIVIDAD DE AGUA Y SU RELACIÓN CON LAS ISOTERMAS DE ADSORCIÓN

La actividad de agua de un alimento o solución se define como la relación entre la presión de vapor del agua del alimento (p) y la del agua pura (po) a la misma temperatura. (Becke, 1999)

Aw = p/po

El valor de la Aw nos da una idea de la cantidad de agua disponible metabolicamente. La actividad de agua está relacionada con el de la humedad relativa de la siguiente manera:

HR = Awx100

Los factores que reducen la presión de vapor de agua en los alimentos y por lo tanto la Aw, son la adsorción de las moléculas de agua a las superficies, las fuerzas capilares y las sustancias disueltas.

La Aw también depende de la temperatura dada ya que esta influye sobre la presión de vapor de agua de las soluciones; pero el efecto es pequeño con la mayoría de los solutos salvo que las soluciones saturadas. En tales casos la Aw puede variar marcadamente con la temperatura. (Becke, 1999)

El agua de la zona II consta del