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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA INFORME N° 1 DETERMINACIÓN DE LAS ISOTERMAS DE ADSORCIÓN Y DEL VALOR DE LA COBERTURA MONOMOLECULAR

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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA INFORME N° 1 DETERMINACIÓN DE LAS ISOTERMAS DE ADSORCIÓN Y DEL VALOR DE LA COBERTURA MONOMOLECULAR
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  0   La Molina-Perú 2017-II UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA   FACULTAD DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS   INFORME N° 1 “ DETERMINACIÓN DE LAS ISOTERMAS DE ADSORCIÓN Y DEL VALOR DE LA COBERTURA MONOMOLECULAR  ”   CURSO: QUÍMICA DE ALIMENTOS  PROFESORA:   ING. HERMELINDA ALVAREZ CH.   ALUMNOS: Anaya Quiroz, Melissa 20130399 Bardález Arellano, Juan 20131295 Romero Bazalar, Mario 20140326 Salazar Amorós, Ingrid 20130435    1 I.   INTRODUCCIÓN El agua contenida en los alimentos juega un papel fundamental en diversos aspectos relacionados con la industria alimentaria y el campo del desarrollo e investigación en alimentos. La estabilidad del alimento depende en gran medida de su contenido de agua, ya que ésta es necesaria para el crecimiento microbiano, para que se efectúen reacciones (enzimáticas, de oscurecimiento, rancidez hidrolítica desnaturalización de proteínas, rancidez oxidativa, estas dos últimas causadas por la disminución de humedad en el alimento). La distribución del agua en el alimento no es homogénea, puede encontrarse como agua de hidratación, es decir, unida a componentes como proteínas o carbohidratos. Como agua libre la que está contenida en los macroporos del alimento en la cual están disueltos solutos de bajo  peso molecular y sales, su actividad acuosa es muy semejante a la del agua pura, es la que está disponible para las reacciones y para el crecimiento microbiano y es la primera que se libera en el proceso de secado. Finalmente se encuentra como agua adsorbida formando una monocapa sobre la superficie del alimento. La adsorción ocurre inicialmente por formación de una monocapa de agua alrededor de los enlaces iónicos de la superficie del producto seguida de una adsorción en multicapas mediante enlaces débiles, captación de agua en los poros y espacios capilares, y por disolución de solutos. Finalmente, para muy altos contenidos de agua, hay un atrapamiento mecánico de la misma. Estas fases pueden solaparse y difieren entre los distintos tipos de alimentos, dependiendo de su composición y estructura (Troller& Christian, 1978). La obtención y modelado de las isotermas, es de suma importancia para el análisis de las condiciones óptimas de secado, la elección de materiales de envasado, condiciones de almacenamiento y para  predecir la vida útil de un producto (Barbosa-Cánovas et al., 2007). Los objetivos del informe son: determinar la isoterma de adsorción de la miel de abeja, determinar las características hidrofílicas de la miel de abeja, hallar el valor de la cobertura monomolecular y predecir la humedad más adecuada de almacenamiento para una mayor estabilidad.    2 II.   REVISIÓN DE LITERATURA 2.1.   MIEL DE ABEJA La miel ha sido propuesta como una solución osmótica por su alto contenido en azúcares (del tipo reductor principalmente), además de poseer componentes fortificantes, que pueden  proporcionar a la matriz alimentaria un 29 valor agregado. La miel es producida abejas (Apis Melífera), en casi todos los lugares del mundo, usualmente producida en pequeñas granjas de forma tradicional, sin ser sometidas a ningún proceso. Este producto está constituido por al menos 181 componentes y es básicamente una solución sobresaturada en azúcares, fructosa (38%) y glucosa (31%) son los de mayor importancia (Gheldof et al., 2002), el contenido de humedad es de aproximadamente 17.7%, acidez total de 0.08% y un porcentaje de cenizas de 0.18%. También tiene una gran cantidad de componentes minoritarios, incluyendo ácidos fenólicos y flavonoides, las enzimas glucosa oxidasa y catalasa, ácido ascórbico, carotenoides, ácidos orgánicos, aminoácidos, proteínas y α -tocoferol. Para ello, la composición de una miel depende de algunos factores como la fuente de polen, clima, condiciones ambientales y el posible tratamiento que al que sea sometida (Gheldof et al., 2002; Azeredo et al., 2003). Las propiedades intrínsecas de la miel como el pH (ácido) y el alto contenido de azúcares  previenen el crecimiento de algunas especies de microorganismos (Lurlina y Fritz, 2005). Los compuestos fenólicos en muchas de sus formas son los principales componentes responsables de las propiedades funcionales asociadas con algunos alimentos, tales como la capacidad antioxidante, capacidad antibacterial, capacidad antiviral y efectos cardioprotectivos (Viuda et al., 2008). Algunos estudios aseveran que la miel puede ser utilizada en el tratamiento de heridas de piel y diversas enfermedades gastrointestinales, ello se atribuye a propiedades tanto antibacteriana y antiinflamatoria, que se deben a su alta osmolaridad, acidez y el contenido de peróxido de hidrogeno y componentes no peróxidos. El agente antimicrobiano es la concentración de  peróxido de hidrogeno, la cual es determinada por los niveles de glucosa oxidasa, sintetizada y catalizada por la abeja, procedente del polen de las flores (Weston, 2000).  3 2.2.   ISOTERMAS DE ADSORCIÓN Una isoterma de adsorción es la representación de la relación, en el equilibrio, entre la cantidad adsorbida y la presión a una temperatura constante. A consecuencia de la histéresis, para un valor dado de aw, el contenido de humedad en la desorción es mayor que en la adsorción, debido a que durante la primera suceden interacciones entre los componentes del alimento, de modo que 3 los sitios físicos polares donde ocurre la adsorción se pierden; y la actividad de agua para un valor dado de contenido de humedad es mayor en la adsorción que en la desorción. En la parte inferior de la curva de adsorción, están los alimentos deshidratados, al aumentar el contenido de humedad, se encuentran los alimentos de humedad intermedia y luego los de alto contenido de humedad. En la figura 2 se presenta la clasificación de isotermas según Brunnauer, Deming y Teller , el tipo 1 corresponde a la isoterma de Langmuir que describe la adsorción monomolecular de gas sobre un sólido poroso, el tipo 2 es la isoterma conocida como sigmoide característica de  productos solubles, muestra una tendencia asintótica conforme la actividad de agua se acerca a la unidad. La isoterma tipo 3 o de Flory-Huggings se encuentra en la adsorción de un disolvente o plastificante como el glicerol. El tipo 4 muestra la adsorción por un sólido hidrófilo “hinchable”, hasta que se alcanza el máximo de sitios de hidratación. Finalmente el tipo 5 llamado isoterma BET por Brunauer, Emmett y Teller que representa la adsorción multimolecular observada en la adsorción de vapor de agua sobre carbón. Figura 1. Cinco tipos de isotermas (Brunauer, Emmett, &Teller, 1938).  4 Los perfiles de isotermas más frecuentes en alimentos son los tipos 2 y 4. Para ajustar las curvas isotermas experimentales, se han propuesto varios modelos matemáticos. Hasta hace unos años, el modelo con mayor aplicación en alimentos era la ecuación isoterma de Brunauer, Emmett y Teller (BET). Brunauer, Emmett y Teller, extienden el tratamiento de Langmuir,  para explicar la adsorción multimolecular. Como consecuencia de la similitud entre las fuerzas responsables de la adsorción física y las fuerzas de licuefacción (fuerzas de van der Waals), la adsorción en las superficies tanto planas como convexas, no se limita a una monocapa sino que continua hasta que la superficie queda cubierta con una capa multimolecular de líquido. 2.3.   ZONAS DE LA ISOTERMA DE ADSORCIÓN Fennema (2000), menciona que para comprender el significado y utilidad de las isotermas de sorción, a veces conviene dividirlos en tres zonas, como se aprecia en el siguiente gráfico. Figura 2: Isoterma de adsorción de humedad de equilibrio generalizada para el rango de baja   a)   El agua presente en la zona I corresponde desde 0 a 0.25 unidades de actividad de agua. Fennema (2000), mencionan que esta zona es denominada agua fuertemente ligada. Esta agua esta absorbida a sitios polares accesibles por interacciones agua- ion o agua- dipolo.
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