Determinación-de-Isotermas (1).docx

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA

FACULTAD DE INGENIERÍA E.A.P. DE INGENIERÍA ING ENIERÍA AGROINDUSTRIAL

“DETERMINACIÓN DE ISOTERMAS”

INTEGRANTES: Carretero Miranda Billy

•

•

•

Egoavil Soto Mishel

Pasin Rodr!g"e# Evelyn

DOCENTE: $!%tor Castro &avaleta

N"evo Chi'(ote) *+ de 'ayo de ,-*+

I

INTRODUCCIÓN El ag"a li(re es la ."e da origen al t/r'ino a%tividad del ag"a 0

aw

1 y es

%on (ase en este 2ar3'etro) y no el %ontenido total de ag"a) ."e se 2"ede 2rede%ir la esta(ilidad y la vida 4til de "n 2rod"%to5 6a a%tividad del ag"a es "na 2ro2iedad intr!nse%a y se rela%iona de 'anera no lineal %on el %ontenido de h"'edad 'ediante las %"rvas o isoter'as de adsor%in y deser%in5 En la 2r3%ti%a se deter'in las 7or'as de o(tener "na isoter'a de adsor%in en ag"a del %a7/ y de la harina de trigo5 6a isoter'a de adsor%in re2resenta la %in/ti%a %on la ."e "n ali'ento adsor(e h"'edad y se hidrata y es i'2ortante %ono%erla ya ."e re7le8a el %o'2orta'iento de los deshidratados al'a%enados en at's7eras h4'edas 0higros%o2i%idad15 De 'anera se'e8ante) la de desor%in e."ivale al 2ro%eso de deshidrata%in y re7le8a la 7or'a %o'o 2ierde ag"a5 *9 Con (ase en a'(as %"rvas se dise:an los siste'as de al'a%ena'iento) de se%ado) de rehidrata%in5 et%5) ade'3s de ."e ay"dan a 2rede%ir la esta(ilidad de los ali'entos al'a%enados en distintas %ondi%iones5 6a rela%in entre a; y el %ontenido de "n ali'ento viene deter'inada 2or la e%"a%in de BET 0Bra"na"er) E''ett) Teller1< aw

( −a )

 M  1

=

w

1  M 1 C 

+

( −1 )

aw C 

 M 1 C 

donde<  M 

 M 1

 = h"'edad del 2rod"%to 0g>*--g de 'ateria se%a15 = %ontenido de ag"a %orres2ondiente a la %a2a 'ono'ole%"lar 0g>*--g

de 'ateria se%a15 C 

 = %onstante rela%ionada %on el %alor de adsor%in del ag"a retenida5

El valor de la %a2a 'ono'ole%"lar) deno'inada 'ono%a2a BET) re2resenta el %ontenido de h"'edad al %"al el ali'ento es '3s esta(le5 Real'ente la e%"a%in de BET no 2er'ite o7re%er res"ltados 2re%isos en todo el intervalo de a%tividad de ag"a de "n ali'ento) de(ido 7"nda'ental'ente a ."e los trata'ientos a2li%ados a los ali'entos d"rante s" ela(ora%in 2"eden alterar las 2ro2iedades de sor%in de ag"a de s"s %onstit"yentes5 Ade'3s) d"rante la

adsor%in de ag"a) los %o'2onentes de los ali'entos 2"eden e?2eri'entar  %a'(ios en s" estr"%t"ra) %onstit"%in) et%5 6a e%"a%in BET solo se %on7ir'a e?2eri'ental'ente a valores de

II • • • • •

aw

%o'2rendidos entre -)-@ y -)-5

MATERIALES Y MÉTODOS M"estras ali'enti%ias 0%a7/) harina de trigo1 Dese%adores0t32er her'/ti%o1 Balan#a digital de 2re%isin de -5---*g Est"7a) es23t"la5 Sol"%iones sat"radas0 ag"a) nitrato de Na) %lor"ro de Na) a%etato de ) %ro'ato de ) %lor"ro de ) ,SO1

Para deter'inar las isoter'as de adsor%in se "tili# el ta2er her'/ti%o %o'o dese%ador) donde ganar3 o 2erder3 ag"a hasta el 'o'ento en ."e se e."ili(re s" h"'edad %on la del

a'(iente5

2ro%edi'iento 7"e el

sig"iente<

El

A. HARINA DE ARVEJAS Y CAFÉ %olo%  Se dentro del t32er her'/ti%o las sol"%iones sat"radas en 2la%as Petri) se en"'er y no'(r ."e %onten!a5  Se 2esaron las + 2la%as Petri donde se 2ondr3 la harina de trigo y las + donde se 2ondr!a el %a7/5

SOLUCIÓN SATURADA

PESO DE LA CUBETA

PESO DE LA

Agu N!"#"$ %& '$%!$ C$#u#$ %& '$%!$

(HARINA DE TRIGO) ,5+9 ,5+ ,5+@

CUBETA(CAFÉ) ,5-9 ,5-*@ ,5-9

A&""$ %& *$"'!$ C#$+"$ %& *$"'!$ C$#u#$ %& *$"'!$ ,!%$ 'u-#!$

,5+@*@ ,5+@+ ,5-,FF ,5+9,

,5-9 ,5-+* ,5-* ,5-9*

 Se %olo% y 2es la harina de arve8as y el %a7/ en %ada 2la%a res2e%tiva'ente5

SOLUCIÓN SATURADA Agu N!"#"$ %& '$%!$ C$#u#$ %& '$%!$ A&""$ %& *$"'!$ C#$+"$ %& *$"'!$ C$#u#$ %& *$"'!$ ,!%$ 'u-#!$

PESO DE TRIGO ,5-* ,5--,F ,5-* ,5--* ,5-*, ,5---F ,5--F@

PESO DEL CAFÉ ,5-*, ,5-9* ,5--@ ,5-- ,5-,+ ,5-*+* ,5--

 Se %olo%aron dos 2la%as 0%a7/ y harina de trigo en %ada t32er %on sol"%in sat"rada res2e%tiva'ente5  6"ego de F horas se retiraron las 2la%as del t32er 2ara l"ego ser 2esadas5

III.

DATOS Y RESULTADOS Inicial Medio

Aw (muestra)

1 AGUA 2 N!"A!# $% &#!A'# 3 C#"U"# $% '#$# 4 AC%!A!# $% CAFÉ &#!A'#  C"#MA!# $% &#!A'# 6 C#"U"# $% &#!A'# 7 C$# 'U,-"C# 1 AGUA 2 N!"A!# $% &#!A'# 3 C#"U"# $% '#$# HARINA 4 AC%!A!# $% DE &#!A'# TRIGO  C"#MA!# $% &#!A'# 6 C#"U"# $% &#!A'# 7 C$# 'U,-"C#

0.0121

0.1292

Final

2.0132

Cubeta + Muestra 4.7713

Muestr a 2.7349

2.013

2.0691

4.6616

2.6463

2.0369

2.009

4.3*3

2.34*4

2.0360

2.0040

4.213

2.1793

2.0371

2.0247

4.167

2.4796

2.0441

2.0171

4.490*

2.4467

2.0361 2.7644

2.0040 2.0144

4.0247 .0017

1.9**6 2.2373

2.7490

2.002*

4.*9*3

2.1493

2.749

2.0190

4.*21*

2.079

2.71

2.0010

4.74*7

1.9972

2.773

2.0192

4.*6*6

2.1113

2.02**

2.000*

4.1220

2.0932

2.7623

2.00*

4.906

1.*2*3

Cubeta

Muestra

2.0364

TERMOBAL Ca/ aria ANZA umedad 1.21 12.92 Materia 'ea  9*.79 *7.0*  !#!A 100 100 Coteido de 0.060 0.646 aua () Mat. 'ea () 4.946 4.34  !#!A .006 

g H 2 O gM .S.

1

0.7217

2

0.772

3

0.342

4

0.173



0.449

6

0.4296

7

0.014

1

0.2229

aw

0.3*4*4 01 0.27*961 *7 0.170746 3 0.0*747 0 0.22467 26 0.212979 03 0.0076*4 63 0.11063 3

umedad () 3.*4*40 06 27.*961* 67 17.07462 9* *.74704 99 22.4672 61 21.29790 29 0.76*463 07 &ierde 11.0632 96

g H 2 O gM .S.

1

0.7217

2

0.772

3

0.342

4

0.173



0.449

6

0.4296

7

0.014

1

0.2229

2

0.146

3

0.069

4

0.003*



0.0921

6

0.0924

7

0.1*02

0.3*4*4 01 0.27*961 *7 0.170746 3 0.0*747 0 0.22467 26 0.212979 03 0.0076*4 63 0.11063 3 0.073147 9 0.02*1*2 27 0.001*99 0 0.04612 12 0.0461*1 3

umedad () 3.*4*40 06 27.*961* 67 17.07462 9* *.74704 99 22.4672 61 21.29790 29 0.76*463 07 &ierde 11.0632 96 7.31479 34 2.*1*226 *4 0.1*990 0 &ierde 4.61212 36 4.61*12 74

0.0*971* *.971*69 7  &ierde

aw

aw

M

1 AGUA

0.3*4*401

0.7217

2 N!"A!# $% &#!A'#

0.27*961*7

0.772

3 C#"U"# $% '#$#

0.1707463

0.342

0.0*7470

0.173

0.2246726

0.449

0.21297903

0.4296

0.0076*463

0.014

0.110633

0.2229

Medio

CAFÉ

aw

4 AC%!A!# $% &#!A'#  C"#MA!# $% &#!A'# 6 C#"U"# $% &#!A'# 7 C$# 'U,-"C#

HARINA 1 AGUA DE

 M  ( 1− aw )

0.77429347 2 0.6702*622 1 0.60117*31 6 0.46*36 1 0.637023*2 3 0.62992126 2 0.02*662* 9 0.*1914* 1

7

0.1*02

0.0*971* *.971*69 7  &ierde

M

1 AGUA

0.3*4*401

0.7217

2 N!"A!# $% &#!A'#

0.27*961*7

0.772

3 C#"U"# $% '#$#

0.1707463

0.342

0.0*7470

0.173

0.2246726

0.449

0.21297903

0.4296

0.0076*463

0.014

0.110633

0.2229

0.0731479

0.146

3 C#"U"# $% '#$#

0.02*1*227

0.069

4 AC%!A!# $% &#!A'#  C"#MA!# $% &#!A'# 6 C#"U"#

%$0.001*990

0.003*

0.0461212

0.0921

0.0461*13

0.0924

0.77429347 2 0.6702*622 1 0.60117*31 6 0.46*36 1 0.637023*2 3 0.62992126 2 0.02*662* 9 0.*1914* 1 0.3*70600 1 0.096*04 * 0.00700* 6 0.1*9143* * 0.2399919

0.1*02

3 0.469621 9

Medio

CAFÉ

aw

aw

4 AC%!A!# $% &#!A'#  C"#MA!# $% &#!A'# 6 C#"U"# $% &#!A'# 7 C$# 'U,-"C#

HARINA 1 AGUA DE TRIGO 2 N!"A!# $% &#!A'#

&#!A'# 7 C$# 'U,-"C#

0.0*971*7

 M  ( 1− aw )

Café 0.9 0.* 0.7

(5)  0.745 + 0.4*

0.6 0.

Aw/(M*(1-Aw)) 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0

0.0

0.1

0.1

0.2

Aw

0.2

0.3

0.3

0.4

&#!A'# 7 C$# 'U,-"C#

0.0*971*7

0.1*02

3 0.469621 9

Café 0.9 0.* 0.7

(5)  0.745 + 0.4*

0.6 0.

Aw/(M*(1-Aw)) 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0

0.0

0.1

0.1

0.2

0.2

0.3

0.3

0.4

Aw

1  M 

(¿¿ w )=

%uai de

−a 1

 M 1 C 

+

−1

C 

 M 1 C 

aw

aw

¿  y =0.4822 + 0.7362  x

−a  M (¿¿ w ) 1

 y =

uaado o a euai de a reta

aw

¿ 1

1  M 

(¿¿ w )=

%uai de

−a 1

 M 1 C 

+

−1

C 

 M 1 C 

aw

aw

¿  y =0.4822 + 0.7362  x

−a  M (¿¿ w ) 1

 y =

uaado o a euai de a reta

aw

¿

0.4822

=

0.7362

=

1 0.4822

1

 M 1 C 

C −1  M 1 C 

=

C − 1 0.7362

C =2.526752

C =constante energética

 M 1=0.57597  M 1=valor delamonocapa

Haina "# Ti$% 0.7 0.6

(5)  0.5 + 0.

0. 0.4 0.3 0.2 0.1 0. 0.49 0.4* 0.47 0

0.02

1  M 

(¿¿ w )=

−a 1

 M 1 C 

+

aw

¿  y =0.497 + 0.552 x

−a  M (¿¿ w ) 1

 y =

aw

¿

0.497

=

0.522

=

0.04

1

 M 1 C 

C −1  M 1 C 

−1

C 

 M 1 C 

aw

0.06

0.0*

0.1

0.12

1 0.497

=

C −1 0.522

=2.0503

C 

 M 1=0.9343

IV.

CONCLUSIONES

 De a%"erdo a las isoter'as o(tenidas en la 2r3%ti%a) se 2"ede de%ir ."e el %a7/ y la harina de trigo 2resentan "na ligera 7or'a sig'oidea5  6a '3?i'a esta(ilidad de al'a%ena'iento en el %a7/ se logra %on "n valor  de 'ono%a2a de -5@+@+ de ag"a 2or g5 de slido se%o y de la harina de trigo %on -5 de ag"a 2or g5 de slido se%o5

V.

DISCUSIÓN Co'o era de es2erarse) al %onstr"irse las isoter'as de la harina de 'a!# y del %a7/) 2"do hallarse el valor de la 'ono%a2a a trav/s de la e%"a%in de B5E5T5 •

•

Seg4n Che7tel y Che7tel 0*+91< 6as isoter'as se o(tienen %olo%ando '"estras de "n 'is'o ali'ento en "na serie de re%i2ientes %errados) en los %"ales se 'antienen G 2or e8e'2lo) 'ediante sol"%iones salinas 02or lo general sat"radas1 o 3%ido s"l74ri%o de diversas %on%entra%ionesH "na ga'a de h"'edades relativas %onstantes y deter'inando) en el e."ili(rio) los %ontenidos en ag"a5 Nosotros so'eti'os las '"estras en + di7erentes 'edios< ag"a) nitrato de 2otasio) %lor"ro de sodio) a%etato de 2otasio) %ro'ato de 2otasio) %lor"ro de 2otasio y 3%ido s"l74ri%o se 2"do a2re%iar las di7erentes varia%iones 2rod"%to de las a%tividades de ag"a5 Seg4n Che7tel y Che7tel 0*+91< 6as isoter'as se o(tienen %olo%ando "n ali'ento %"yo %ontenido en ag"a se %ono%e) (a8o va%!o) en "n re%i2iente %errado y 'idiendo) des2"/s del esta(le%i'iento del e."ili(rio a "na te'2erat"ra deter'inada) la 2resin de va2or de ag"a) %on la ay"da de "n 'an'etro o de "n higr'etro5

•

•

VI.

Seg4n el li(ro “Ingenier!a de la ind"stria ali'entaria”< 6os '/todos "tili#ados 2ara deter'inar las isoter'as de sor%in 2"eden ser  gravi'/tri%os) (asados en el seg"i'iento de las varia%iones de 2eso del ali'ento) 'ano'/tri%as) donde la varia(le a 'edir es la 2resin 2ar%ial del va2or de ag"a en el entorno o higro'/tri%os) en los ."e se 'ide la h"'edad relativa en e."ili(rio del aire en %onta%to %on el ali'ento5 En n"estro %aso 7"e gavi'/tri%o ya ."e "sa'os la di7eren%ia de 2esos de los ali'entos5 6as isoter'as de adsor%in dan la 2osi(ilidad de 2rever el %o'2orta'iento de "n ali'ento des2"/s de s" trata'iento o al'a%ena'iento en "nas %ondi%iones distintas a las ."e se est"di e?2eri'ental'ente5

RECOMENDACIONES o

o

VII.

Jsar "na %alidad "ni7or'e de '"estra) 2ara evitar las des%on7or'idades al tra(a8ar la 2r3%ti%a5 Ser '3s 2re%isos en el tie'2o ."e %orres2onde en to'ar res"ltados de las '"estras eval"adas l"ego de las F horas5

BIBLIOGRFÍA ♣

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