Isotermas Maiz

ISOTERMAS DE ADSORCIÓN EN HARINA DE MAÍZ (Zea mays L.)1

Antonio Vega GÁLVEZ2,*, Elena Lara ARAVENA2, Roberto Lemus MONDACA2

Resesumenmenmen

El objetivo de este trabajo fue determinar las isotermas de adsorción de humedad de harina de maíz a tres temperaturas (7, 22 y 45 °C) para el rango de aw entre 0,10 y 0,95. Las isotermas se modelaron utilizando siete ecuaciones comúnmente aplicadas en alimentos. La calidad de ajuste se evaluó con el coeficiente de regresión (r2) y el porcentaje de error medio relativo (% E), en función de los cuales se observó que los modelos propuestos por GAB, Oswin y Halsey ajustaron de mejor manera los datos experimentales. La humedad de la monocapa (Xm) y la humedad de seguridad (XS) presentaron dependencia con la temperatura con valores de Ea de 13,6 y 3,3 kJ/mol, respectivamente. Se cálculo el calor isostérico de adsorción (QS) usando la ecuación de Clausius-Clapeyron, obteniéndose un máximo de 21 kJ/mol, para una humedad de 0,075 g agua/g m.s., este parámetro se modeló utilizando la ecuación propuesta por Tsami.

Palabras-clave: harina de maíz, isotermas de adsorción, Arrhenius, calor isostérico.

Resesumomo

ISOTERMAS DE ADSORÇÃO EM FARINHA DE MILHO (Zea mays L.). O objectivo deste trabalho foi determinar as isotermas de adsorção de umidade da farinha de milho a três temperaturas (7, 22 e 45 °C) para um rango de aw entre 0,10 e 0,95. As isotermas foram modelizadas por meio de sete equações normalmente utilizadas em alimentos. A qualidade do ajuste foi avaliada mediante o coeficiente de regressão (r2) e a porcentagem de erro médio relativo (% E), em função dos quais se observou que os modelos propostos por GAB, Oswin e Halsey apresentaram um melhor ajuste dos dados experimentais. A umidade da monocapa (Xm) e a umidade de segurança (XS) mostraram dependência da temperatura com valores de Ea de 13,6 e 3,3 kJ/mol, respectivamente. Calculou-se o calor isostérico de adsorção (QS) utilizando-se a equação de Clausius-Clapeyron, obtendo-se um máximo de 21 kJ/mol. Para uma umidade de 0,075 g água/g m.s., este parâmetro modelizou-se utilizando a equação proposta por Tsami.

Palavras-chave: milho, modelos, Arrhenius, calor isostérico.

1 - INTRODUCCIÓN

El maíz (Zea mays L.) es un cereal ampliamente utilizado en el mundo entero tanto para consumo humano como para alimentación animal. Constituye junto con la patata y la tapioca, las materias primas más importantes para la obtención de almidón, de jarabes de glucosa y de bebidas alcohólicas. Para consumo humano se pueden obtener harinas de maíz, aceite de germen, productos para desayuno y conservas de maíz dulce, entre otros alimentos. Por su alto contenido de almidón, las harinas y sémolas de maíz son una fuente importante de calorías en la dieta de países de América Central y del Sur, donde este cereal es alimento básico [22].

La harina de maíz, al no contener gluten, sirve de base de harinas panificadoras para los enfermos celíacos, al igual que las harinas de arroz, quínoa, soya y mandioca [18]. La celíaquia se caracteriza por la intolerancia al gluten, en concreto son las prolaminas presentes en el trigo (gliadinas), avena (avidina), cebada (hordeína), centeno (secalina) y tritícale; que resultan tóxicas para las personas con esta patología [10].

La actividad de agua (aw) es un parámetro que indica la disponibilidad de agua en un alimento para que existan reacciones químicas, bioquímicas (p.e. oxidación de lípidos, reacciones enzimáticas, reacción de Maillard) y desarrollo microbiano [5]. Por esto la actividad de agua es un parámetro bastante usado como indicador para predecir la vida útil de un alimento.

La isoterma de un producto relaciona gráficamente, a una temperatura constante, el contenido en humedad de equilibrio de un producto con la actividad termodinámica del agua del mismo, ya que en el equilibrio, este último parámetro es igual a la humedad relativa del aire que rodea al producto. Las isotermas son importantes para el análisis y diseño de varios procesos de transformación de alimentos, tales como secado, mezcla y envasado de los mismos. Además son importantes para predecir los cambios en la estabilidad de los alimentos y en la elección del material de empaque adecuado [31].

Para el maíz en grano entero existen varios estudios en cuanto a las características de secado, isotermas de adsorción y desorción, dependencia con la temperatura de almacenamiento y cálculo del calor isostérico de sorción [9, 7, 12]. La obtención y modelado de la isoterma de adsorción de agua de la harina de maíz, es de suma importancia para la determinación de materiales de embalaje, condiciones de almacenamiento, evaluación de mezclado con otras harinas u otros alimentos en polvo, para predecir su vida útil y para la determinación de condiciones óptimas de secado [4].

Varias ecuaciones empíricas y semiempíricas se han propuesto para correlacionar el contenido de humedad de equilibrio con la actividad de agua de un alimento, sin embargo, la ecuación de GAB (Guggenheim-Anderson-de

1Recebido para publicação em 8/12/2005. Aceito para publicação em 20/10/2006 (001649)

2Departamento de Ingeniería en Alimentos, Universidad de La Serena, Casilla, 599, La Serena, Chile,

E-mail: avegag@userena.cl

* A quem a correspondência deve ser enviada

Ciênc. Tecnol. Aliment., Campinas, 26(4): 821-827, out.-dez. 2006

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Isotermas de Adsorción en Harina de Maíz (Zea Mays L.), Gálvez, Aravena & Mondaca

Boer) es de amplio uso en alimentos y es recomendada por el proyecto Europeo COST 90, que trata sobre propiedades físicas en alimentos [30]. Esta ecuación está basada en la teoría de adsorción de BET (Brunauer-Emmet-Teller), la cual da una explicación física a los parámetros involucrados en ella [15]. Otro factor importante, a la hora de elegir la ecuación a utilizar, es la simplicidad y el tiempo que pueda necesitar el cálculo de la humedad de equilibrio [21].

El calor isostérico es un parámetro de mucha utilidad en los procesos de adsorción y desorción de agua en alimentos. En los procesos de deshidratación representa la energía requerida para romper las fuerzas moleculares entre las moléculas de vapor de agua y la superficie del adsorbente [23], y cuando ocurren fenómenos de adsorción de agua corresponde a la energía necesaria para que

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