INFLUENCIA DEL GRADIENTE DE HUMEDAD RELATIVA Y EL ESPESOR EN LA PERMEABILIDAD AL VAPOR DE AGUA DE PELÍCULAS DE BIOMASA

DELGADO, JUAN FRANCISCO; PELTZER, MERCEDES ANA; SALVAY, ANDRÉS GERARDO

Mar del Plata

Simposio; XV Simposio Argentino de Polímeros; 2023

INTEMA

Se analizó la permeabilidad al vapor de agua (Pw) en películas de biomasa de levadura a través de un diseño experimental en el que se dividió la fuerza impulsora en intervalos más pequeños de humedad relativa (HR) (o bien presión de vapor de agua) respecto de los indicados en la norma ASTM E96 [1] y se trabajó con diferentes espesores de películas. Se examinó la influencia del espesor, de la fuerza impulsora cuando los gradientes tienen una magnitud comparable y de los efectos propuestos en la bibliografía como el hinchamiento de la película [2]. Por otra parte, se analizaron los valores de los coeficientes de solubilidad (Sw) y difusividad del vapor de agua (Dw) en la película. El coeficiente Sw se obtuvo de acuerdo a una publicación previa [3], utilizando el rango de presiones parciales (pw2-pw1) y la diferencia de hidratación máxima para cada condición de humedad (h2-h1). La hidratación máxima se obtuvo a través de experimentos cinéticos a cada condición de HR y la difusividad se calculó como el cociente entre Pw y Sw. Las películas fueron producidas con dispersiones de biomasa de levadura panadera tratadas físicamente (homogeneización por alta presión – tratamiento térmico – homogeneización) con 25% de glicerol y secadas por casting a 40 ºC para obtener películas. Se estudiaron tres espesores diferentes (0,07; 0,15 y 0,30 mm) de películas en diversos intervalos de humedades relativas (HR) a 24 ºC: 10% - 90%, 10% - 75%, 10% - 57%, 10% - 33%, 75% - 90%, 57% - 90%, 33% - 90%, 57% - 75%, 33% - 57% y 10% - 33% HR (24 °C). Si se atiende al espesor de la película, Pw fue menor en el espesor más pequeño estudiado (0,07 mm) y mayor en el espesor más grande (0,30 mm). Si se toma el mayor gradiente estudiado (10% - 90%) en las películas de mayor espesor, Pw fue entre 3 y 4 veces mayor al obtenido en las películas de espesor más pequeño. Esta relación se redujo a 2 veces en gradientes de humedades relativas más bajas, como 10% – 57% y 33% – 57%. La dependencia de Pw con la humedad relativa fue fuerte y en particular, en altas HRs, la dependencia fue aún mayor. En el gradiente de 57% – 90% HR las permeabilidades obtenidas fueron 4,6, 10,6 y 21,5 (∙10-10 g s-1 m-1 Pa-1) para los espesores 0,07, 0,15, y 0,30 mm, respectivamente, mientras que en el gradiente de 10% - 57% HR las permeabilidades fueron de 1,2, 2,1 y 2,5 (∙10-10 g s-1 m-1 Pa-1) para dichos espesores. En cuanto a la solubilidad del vapor de agua en la película, se observó una clara tendencia de aumento en función de la humedad relativa. A diferencia del comportamiento de Sw, Dw se incrementó hasta la humedad relativa del 75% y a 90% este valor descendió, mostrando el efecto negativo de la alta hidratación en la facilidad de difusión del agua en las películas. Los experimentos ratifican que los motivos que producen este particular comportamiento radican en la fuerte interacción entre el agua y las películas hidrofílicas y no en la forma de medición del coeficiente y por otro lado, que la no idealidad no puede ser corregida en forma total por los cambios en el espesor de la película considerada.