Análisis del proceso de adsorción de humedad en microcápsulas de aceite de chía mediante diferentes modelos cinéticos

Abstract

El objetivo de este trabajo fue estudiar el fenómeno de adsorción en microcápsulas de aceite de chía encapsulados con goma de mezquite y proteína de suero de leche a partir de la construcción de isotermas de adsorción de vapor de agua, estableciendo los diferentes parámetros matemáticos de ajuste, el contenido de humedad en el equilibrio, el contenido de humedad en la monocapa y la actividad acuosa con base a diez modelos de aplicación: dos modelos teóricos, B.E.T. y G.A.B., dos modelos semiempíricos, Lewicki y Halsey, dos modelos empíricos, Oswin y Henderson, y por último los modelos de Chen, Chung & Pfost, Pleg y Smith. El primer paso fue la extracción del aceite de chía mediante un proceso de prensado en frío, en seguida se preparó una emulsión mezclando el aceite de chía con goma de mezquite y proteína de suero de leche, finalmente la emulsión se secó utilizando un secador por aspersión. Las isotermas de adsorción a 25°C, 35°C y 40°C se determinaron mediante el método gravimétrico de celdas en equilibrio las cuales contenían soluciones salinas saturadas a diferentes actividades de agua. La actividad acuosa se midió con un medidor Aqualab con compensación de temperatura y el contenido de humedad en el equilibrio se determinó por diferencia de peso después de secarlo al vacío. Posteriormente, los resultados experimentales se ajustaron utilizando los diez modelos descritos, entre los cuales los modelos Pleg y G.A.B. fueron los que ajustaron mejor los datos experimentales basados en el factor de correlación, sin embargo, el modelo G.A.B. se desarrolló como el modelo óptimo en los datos obtenidos por sus variables intrínsecas con significado físico, como el valor de la monocapa (M0), ya que indica la cantidad de agua que se adsorbe fuertemente en sitios específicos y se considera como el valor óptimo en el que un alimento es más estable. La constante de Guggenheim (CG) y el parámetro matemático de corrección para las propiedades de las moléculas en la multicapa con respecto al agua, (K) representan adecuadamente los datos experimentales en un intervalo de actividad acuosa de 0 a 0.95 para la mayoría de los alimentos de interés práctico. Los valores encontrados a partir de este modelo teórico para el contenido de humedad en la monocapa (M0) fueron 4.99, 4.48 y 3.99 kg H20/100 kg s.s. y actividad acuosa (aw) de 0.329, 0.318 y 0.313, para la constante de Guggenheim (CG) 5.32, 4.61 y 3.22 y para el parámetro matemático (K) fueron 0.77, 0.78 y 0.81 a 25°C, 35°C y 40°C, respectivamente. Las isotermas de adsorción corresponden a una clasificación sigmoidal de tipo II. Finalmente, se determinó el área específica de adsorción (S0). Los valores obtenidos fueron 176.79 m2/g, 158.72 m2/g y 139.23 m2/g a 25°C, 35°C y 40°C, respectivamente. La disminución revela que las energías de unión asociadas con la adsorción en la monocapa y multicapa disminuyeron al aumentar la temperatura. El radio de los poros (rp) en las microcápsulas de aceite de chía se clasificaron en microporos y mesoporos de acuerdo con la IUPAC.