Isotermas de sorcion COMPORTAMIENTO DEL AL SORCIÓN DE AGUA DE LOS ALIMENTOS

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2.1 FORMAS DE LAS ISOTERMAS DE SORCIÓN

Las curvas de Isotermas de Sorción poseen diferentes formas debido a la higroscopicidad del producto.

Así observando la figura 1 podemos decir que:

- El producto a es muy higroscópico

- El producto b no es higroscópico en gran rango de aw

- El producto c es relativamente higroscópico y presenta un tipo normal de isoterma

[pic 23]

Fig. 2

Podemos observar en la figura 2 curvas que presentan distintos tipos de alimentos.

La curva corresponde a carne: es la que presenta menos higroscopicidad de todas y esto es debido a que su componente principal son las proteínas.[pic 24][pic 25]

La curva corresponde a papas: es más higroscópica que la anterior pero menos que las demás. Su componente principal es el almidón.[pic 26][pic 27]

La curva es de pimiento verde: es más higroscópica que la y además de polisacáridos tiene mono y disacáridos.[pic 28]

La curva corresponde a durazno: es poco higroscópica en un rango bajo de aw, pero luego lo es muy higroscópico. Su contenido principal es de mono y disacárido.

De esta manera podríamos concluir que, para un rango medio de aw medio, la higroscopicidad aumenta de proteínas a polisacáridos y a mono y disacáridos.

La fijación del agua y la forma de las isotermas de Sorción varia considerablemente de un alimento a otro y es la resultante del comportamiento de los diversos constituyentes químicos del alimento con relación al agua como puede verse en la figura 3.

[pic 29] Fig 3

Así las proteínas y almidones retienen mejor el agua en la región inferior de las isotermas, que los lípidos y las sustancias cristalinas, como por ejemplo los azúcares. Las frutas deshidratadas ricas en azúcares son claramente higroscópicas, pero sólo por encima de cierta humedad relativa.

El estado físico (cristalino o amorfo), en el que e presentan las redes de moléculas, influye acusadamente sobre la retención de agua. Este estado depende en gran parte de los tratamientos tecnológicos y la manera de realizar las operaciones de deshidratación, congelación, etc, lo que motiva a variaciones de las isotermas de sorción de los productos deshidratados, por ejemplo.

Los azúcares pueden ser responsables de deterioros físicos o reológicos. La forma amorfa, higroscópica, e inestable, por encima de cierto contenido de agua, para a la forma cristalina y cede agua, tal como se muestra en la figura 4.

[pic 30]

Fig. 4

Esta transición se puede producir rápidamente a temperaturas habituales, durante el almacenamiento a causa de la sorción de agua.

Para el caso de la glucosa amorfa seca a 25ºC, la transformación está influenciada por la humedad relativa y es mucho más rápida cuando la temperatura se eleva, tal como puede observarse en la siguiente figura (fig. 5)

[pic 31]

Fig 5

La liberación de agua por esta transformación, puede disolver las moléculas externas de sacarosa y hacer cristalizar las moléculas internas. Frecuentemente se llega a la formación de grumos. El agua puede localizarse sobre otros constituyentes del producto resulta una masa pegajosa, poco soluble. Esto ocurre con el café deshidratado, jugos en polvo, leche en polvo (en este caso el agua se la localización se realiza sobre las proteína).

Las sustancias aromáticas y volátiles presentes, quedan retenidas en las mallas de la red amorfa. La cristalización, si se produce, provoca la pérdida de estas sustancias como lo explica la siguiente figura.

[pic 32]

Estado amorfo Estado cristalino

Fig. 6

La granulometría de los materiales también afecta a la retención de agua.

En el caso de almidones, un calentamiento previo modifica mucho la sorción de agua, debido a que la gelatinización transforma una red cristalina, impermeable al agua en un estado amorfo.

Los cambios de pH y de fuerza iónica influencian la retención de agua de los alimentos proteicos. Las interacciones electrostáticas entre cadenas proteicas son responsables de la formación de geles hinchados de agua.

Si las cadenas proteicas se aproximan las unas a las otras, el agua sorbida y sobre todo el agua libre, es expulsada y podrá escurrir o evaporarse. El mínimo de retención de agua se sitúa en el pH isoeléctrico.

2.2 EFECTO DE LA TEMPERATURA

[pic 33]

Fig. 7

Puede verse en la Fig. 7 que para una misma sustancia, a distintas temperaturas, en el equilibrio, presenta distintas isotermas de sorción, siendo más higroscópica a menor temperatura.

Podemos resumir que un aumento de temperatura disminuye la pendiente de la isoterma.

La explicación de esto se encuentra analizando el fenómeno desde el punto de vista de la Pv del solvente del producto y recordando que cada isoterma representa un estado de equilibrio de Pv entre el aire y la capa inmediata alrededor del producto para una temperatura determinada.

Si el producto esta a menor temperatura, el valor de su Pv también disminuirá y para que se restablezca el equilibrio mencionado deberá pasar agua del aire al producto y si está a mayor temperatura el valor de su Pv será mayor y en este caso para llegar al equilibrio, o bien pasará agua del aire al alimento pero en menor proporción, o pasará agua del producto al aire, considerando que siempre se trata del mismo aire inicial. Por esto podemos decir que a menor temperatura, mayor higroscopicidad y viceversa.

2.3. DESCRIPCIÓN MATEMÁTICA DE LAS ISOTERMAS DE SORCIÓN

La descripción matemática de las Isotermas de Sorción es necesaria para predecir tiempos de secado o para predecir la “vida útil” de un alimento deshidratado envasado en un envase flexible