Avances para la interpretación de las isotermas de sorción de agua a partir del modelo de D?arcy-Watt y la movilidad de protones

LINA MARCELA AGUDELO LAVERDE; CAROLINA SCHEBOR; MARIA DEL PILAR BUERA

Rosario

Congreso; Cytal - Congreso Argentino de Ciencia y Tecnología; 2013

AATA

Las isotermas de sorción de agua constituyen una herramienta interesante para el diseño, modelado y optimización de muchos procesos en tecnología de alimentos, y se han propuesto varias ecuaciones matemáticas para describirlas. Sin embargo, en la última reunión de ISOPOW (Simposio Internacional sobre las Propiedades del Agua, llevado a cabo en México, septiembre de 2010), se discutió sobre la aplicabilidad de modelos tales como BET (Brunauer-Emmett-Teller) y GAB (Guggenheim-Anderson-de Boer), desarrolladas para materiales y condiciones muy diferentes a las de los alimentos, y sobre la necesidad de explicar el fenómeno de sorción en alimentos con herramientas más adecuadas. El objetivo de este trabajo fue analizar el fenómeno de sorción de agua en frutas liofilizadas aplicando los modelos más difundidos y el generalizado de D'Arcy y Watt (GDW) y relacionarlas con la movilidad de protones. Se construyeron las isotermas de sorción de agua de varias frutas liofilizadas (manzana, melón, pera y frutilla) a diferentes temperaturas por el método isopiéstico, en un rango de actividades de agua entre 0,11 y 0,84. Mediante resonancia magnética nuclear (1H-RMN), y aplicando distintas secuencias de pulsos, se evaluó la movilidad de protones en las frutas a todas las aw. Las curvas resultantes en las frutas estudiadas presentaron formas sigmoideas características de productos biológicos. La linealización de la ecuación de GAB mostró una tendencia lineal hasta un valor de aw cercano 0,75, y a partir de dicha aw los puntos se desviaron indicando un cambio en el estado físico del agua adsorbida. Los valores límites de hidratación obtenidos con la ecuación de GAB fueron menores que los observados con el modelo GDW. El parámetro w de GDW presentó valores inferiores a la unidad en todas las frutas, lo que indica que sólo una pequeña cantidad (25 - 35%) de moléculas de agua adsorbidas en sitios primarios se convierten en centros secundarios de sorción. Se observó que al aumentar el contenido de agua disminuyeron los calores de adsorción y los valores indicaron la ocurrencia de un fenómeno exotérmico, con un calor tendiendo a cero a un contenido de agua entre 30 y 35%. El tratamiento de los datos a través del modelo de GDW permitió un análisis más completo que el de la ecuación de GAB, ya que incorpora parámetros relacionados con aspectos de la microestructura. Dichos parámetros indicaron que en las condiciones experimentales empleadas se produjo una estructura de alta tortuosidad donde solo un tercio de los sitios primarios de sorción se convirtieron en sitios secundarios. La humedad de equilibrio calculada a través de este modelo fue mayor que el contenido de agua de monocapa determinado por GAB, y coincidió mejor con la movilidad de protones. Además, mediante los parámetros obtenidos por GDW se ubica el punto en que la movilidad de agua permite la formación de hielo, que es determinante de la estabilidad química y microbiológica de los productos.