I.
INTRODUCCIÓN
La hidratación de granos se da como uno de los procesos llevados a cabo en la industria para poder realizar un mejor proceso al envasar los granos secos, ya que estos alcanzan su mayor grado de hidratación. Esto se hace con el fin de que al momento de ser consumidos los granos, tengan un mayor porcentaje de hidratación y se pueda llevar a cabo procesos de cocción mucho más rápidos. El remojo es la primera etapa en el procesamiento del arroz, ya que a través de la hidratación se prepara a la semilla para su eficiente cocción, lo cual permitirá hacerla más comestible, inactivar anti nutrientes lábiles al calor y favorecer la asimilación de sus proteínas y almidón (Mendoza y col., 2014) 2014 ). El conocimiento de la capacidad de absorción de agua del cereal durante su remojo es de importancia práctica, porque tiene un efecto determinante en las posteriores operaciones de procesamiento y en la calidad del producto final. Existen varios modelos teóricos y empíricos que buscan relacionar el contenido de humedad con el tiempo de remojo, los cuales se basan en las leyes de difusión que describen la absorción de agua a través de ecuaciones complejas, que involucran muchas funciones y parámetros. En su lugar, se prefieren modelos empíricos que sean sencillos y permitan con facilidad la realización de cálculos (Piergiovanni, 2011) 2011), aunque estos no consideran el efecto de la temperatura. Sin embargo, a través de la ecuación de Arrhenius se puede comprobar la dependencia de la constante de velocidad de hi-dratación con respecto a la temperatura a la que se lleva a cabo dicho tratamiento. La ecuación de Peleg (Ecuación 1), es el modelo empírico más usado para describir el fenómeno de hidratación en alimentos. Este consiste en un modelo de dos parámetros (k1 y k3), cuya función describe el cambio continuo de una cinética de primer orden (a t → 0), a una cinética de cero orden (a t (a t → ∞). Sin embargo, aunque el modelo de Peleg es el más utilizado y describe adecuadamente los datos de hidratación de algunos productos, no puede describir la fase de retardo o latencia de hidratación de algunas semillas, Ulloa y col. (2016). Modelación matemática de las cinéticas de hidratación por lo que debe recurrirse a otros modelos como el Sigmoidal. El modelo Sigmoidal (Ecuación 2), está caracterizado por una fase lag o estacionaria inicial, seguida por una fase de alta tasa de absorción y finalmente, por una fase estacionaria, usando tres parámetros (Leal-Oliveira y col., 2013) 2013).
II.
OBJETIVO
III.
Determinar la cinética de ganancia de agua
MATERIALES Arroz Vasos Papel aluminio Balanza analítica Estufa
Agua
IV.
V.
PROCEDIMENTO Determinar de tres muestras de granos de arroz (2gr) en estufa. Acondicionar 5gr en 120ml de agua. Mantener condiciones constantes de temperatura. Evaluar la ganancia de humedad en el tiempo.
RESULTADOS Y DISCUSIONES
Tabla1. Datos de la hidratación del arroz. Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
t
Po
Ph
Ps
X
Xo
Xt
0,16666667 0,33333333 0,6666667 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 5 7 8 10 12
5,05 5,02 5 5,01 5 5,02 5,02 5,01 5,03 5 5,01 5,05 5 5,01 5
5,88 5,33 5,33 5,38 5,46 5,52 5,56 5,58 6,41 6,19 6,2 6,59 6,7 6,8 6,11
4,21 4,07 4,23 4,21 4,24 4,31 4,33 4,3 4,32 4,22 4,34 4,33 4,32 4,27 4,23
1,39667458 1,30958231 1,26004728 1,27790974 1,28773585 1,28074246 1,28406467 1,29767442 1,4837963 1,46682464 1,42857143 1,52193995 1,55092593 1,59250585 1,44444444
0,19952494 0,23341523 0,18203310 0,19002375 0,17924528 0,16473318 0,15935335 0,16511628 0,16435185 0,18483412 0,15437788 0,16628176 0,15740741 0,17330211 0,18203310
0,3966746 0,3095823 0,2600473 0,2779097 0,2877358 0,2807425 0,2840647 0,2976744 0,4837963 0,4668246 0,4285714 0,5219400 0,5509259 0,5925059 0,4444444
Tabla Nº 2: Datos para la curva linealizada de la cinética de Peleg t 0,16666667 0,33333333 0,6666667 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 5 7 8 10 12
t /(Xt - Xo ) 0,7680949 2,5661790 8,2960243 10,1809938 13,8826739 19,7912108 23,9515990 25,4265476 11,5090390 13,9306254 20,0896861 20,4527387 21,5494934 24,2237291 45,3245902
Con los datos obtenidos durante 3 horas de experimentación es posible realizar la siguiente gráfica:
Cinetica de Peleg 50.0000000 45.0000000
y = 2.4046x + 7.7376 R² = 0.6532
40.0000000 35.0000000 ) o X t X ( / t
30.0000000 25.0000000 20.0000000 15.0000000 10.0000000 5.0000000 0.0000000 0
2
4
6
8
10
12
14
tiempo (min)
Figura 2. Dispersión obtenida con los datos experimentales de cinética Peleg Tabla Nº 3: Constantes de la cinética de Peleg según la gráfica y la ecuación y = 2,4046x + 7,7376
k1 k2
7.7376 2.4046
Cuando tenemos el remojo, conseguimos que vuelvan a hidratarse, al principio sólo tienen un poro por el que el agua va penetrando, pero después de la primera hora en agua fría, la cubierta seminal se ha hidratado y permite el paso del agua al centro del grano, el cereal llegarán a duplicar su tamaño en el tiempo de remojo habitual, de 10720s. El comportamiento de absorción de agua inicial de las semillas del arroz, podría estar relacionado con las características de su cubierta, la cual constituye una barrera de alta resistencia al fenómeno de transferencia de masa. Una vez que esta estructura externa se hidrata, su resistencia al flujo de agua disminuye, incrementando la tasa de absorción de agua (LealOliveira y col., 2013). Como pudo observarse en este trabajo, el tiempo para lograr la humedad de equilibrio por efecto de la temperatura dependió de la variedad del arroz. Según Abu-Ghannam (1997): El modelo de Peleg, propuso una ecuación para predecir la absorción de agua durante el remojo de
cereales que se ha utilizado igualmente para describir los cambios de humedad durante procesos de hidratación y secado. Así en el análisis de nuestra practica de ‘’Hidratación de granos secos’’ calculamos las constantes y la ecuación de Peleg , a través de los datos (−)
obtenidos como peso inicial , peso húmedo , peso seco y tiempo , dándonos el resultado de la ecuación de peleg para los diferentes tiempos a los cuales fue sometido a hidratación y secado nuestra muestra de arroz , dándonos resultados en su mayoría en forma creciente , a excepción de que a los 3 y 7 minutos de hidratación del arroz blanco nos da un resultado de la ecuación de Peleg bajo en comparación a su anterior y en el tiempo de 4 minutos se observa un valor superior a su anterior tiempo. Según Linsely (1992) : K1 es una constante que se relaciona con la transferencia de masa, por lo tanto a menor valor de K1 mayor absorción inicial de agua. Así en nuestros resultados obtuvimos para el K1 un valor de 2.4046, el cual es algo elevado y nos indicaría que hubo una menor absorción inicial de agua por parte de nuestro arroz blanco, esto se deba quizás por la su transferencia de masa como señala el autor. Además el decrecimiento de K1 con el incremento de la temperatura sugiere un correspondiente incremento en la absorción inicial de agua. Puesto que el modelo de Peleg no parece explicar la cinética de hidratación de los granos de arroz a bajas temperaturas, se modelizaron las curvas de sorción de agua según un modelo difusional a partir de la solución analítica propuesta por Crank (1975) a la segunda Ley de Fick de la difusión. Como puede observarse, la bondad del ajuste en muchos casos fue muy baja, por lo que el modelo difusivo de Fick parece no explicar tampoco la cinética de absorción de agua en los granos a bajas temperaturas. Cabe destacar que la ecuación difusional de Fick fue desarrollada para sistemas gaseosos ideales o sistemas líquidos próximos a una situación de equilibrio, por lo que la aplicación de esta ecuación a sistemas alimentarios puede resultar excesivamente simple (Barrera, 2007). Según Hart (1991) todos los alimentos contienen agua en mayor o menor proporción la cifra de contenido en agua varía entre un 60 y 95 % en los alimento naturales. En los tejidos vegetales y animales pueden decirse que existen dos formas generales agua libre y agua ligada. El agua libre o absorbida que es la forma predomínate. El agua ligada se halla cambiando. Se encuentran en los alimentos como agua de cristalización (en los hidratos) o ligada a las proteínas y a las moléculas de sacáridos y absorbida sobre la superficie de las partículas coloidales. Según Turhan (2002): El conocimiento de la capacidad de absorción de agua de las leguminosas durante su remojo es de importancia práctica, porque tiene un efecto determinante en las posteriores opera ciones de procesamiento y en la calidad del producto final. Esto hace referencia a lo importante de la realización de esta práctica donde nuestra muestra fue de arroz blanco, la cual fue importante analizar por medio de una hidratación, la absorción de agua que llega a realizar y poder tener una referencia al momento realizar diversos proceso como hervir, molienda o adicionar nuestra muestra a otro proceso, obteniendo asi una calidad óptima y evitando perdidas de calidad.
VI.
VII.
CONCLUSIONES
Con la práctica del laboratorio se pudo determinar la ganancia de humedad del arroz. Se logró a través del modelo de Peleg determino la absorción de agua de nuestra muestra de una manera más exacta.
BIBLIOGRAFIA Abu-Ghannam, Nissreen; McKenna, Brian. 1997b. The application of Peleg’s equation to model water absorption during the soaking of red kidney beans (Phaseolus vulgaris L.). En: journal of food engineering. Nº. 32. p. 391-401 Mendoza, F. A., Cichy, K., Lu, R., and Kelly, J. D. (2014). Evaluation of canning quality traits in black beans (Phaseolus vulgaris L) by visible/near-infrared spectroscopy. Food and Bioprocess Technology 7(9): 2666-2678. Piergiovanni, A. R. (2011). Kinetic of water adsorption in common bean: consideration on the suitability of Peleg's model for describing bean hydration. Journal of Food Processing and Preservation 35(4): 447-452. Leal-Oliveira, A., Gouveia-Colnaghi, B., Zucatti-da-Silva, E., RomãoGouvêa, I., Lopes-Vieira, R., and Duarte-Augusto, P. E. (2013). Modelling the effect of temperature on the hydration kinetic of adzuki beans (Vigna angularis) Journal of Food Engineering 118(4): 417-420. Turhan, Mahir; Sayar, Sedat; Gunasekaran, Sundaram. 2002. Application of Peleg model to study water absorption in chickpea during soaking. En: journal of food engineering. no. 53. p. 153-159. Abu-Ghannam, Nissreen; McKenna, Brian. 1997b. the application of Peleg’s equation to model water absorption during the soaking of red kidney beans (Phaseolus vulgaris L.). En: journal of food engineering. Nº. 32. p. 391-401 Linsely, R., Franzini, J., Freyberg, D., Thobonolous, G. 1992. Recursos hidricos de la ingenieria. 4ª edicion. McGraw-Hill International Editions. Ospina, J. F. A., & Castro, R. A. F. (2009). Aplicación de la ley de fick y el modelo de Peleg para estudiar la absorción de agua en el frijol cargamanto ombligo amarillo (phaseolus vulgaris l.) y la arveja seca (pisan sativa) durante la rehidratación. Publicaciones e Investigación, 3(1), 15-28.
VIII.
ANEXOS
Figura Nº 1: Muestra de los pesos de arroz
Figura Nº 2: Pesado de muestras de arroz blanco
