UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
UNT
FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL
Efecto de la temperatura en el valor de monocapa de harina de pituca (Colocasia esculenta) variedad morada mediante la isoterma de GAB
Effect of temperature on the monolayer value of pituca flour (Colocasia esculenta) purple variety by GAB isotherm
TESIS
PARA OPTAR EL TÍTULO DE INGENIERO AGROINDUSTRIAL
AUTOR: Carhuallay Zegarra, Oscar Michael ASESOR: Dr. Vegas Niño, Rodolfo Moisés
HUAMACHUCO – PERÚ
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2022DE AGROPECUARIAS
DEDICATORIA
El autor Dedico esta tesis a mis padres, quienes en su
esfuerzo y sacrificio hicieron posible hacer realidad el logro de una de mis metas propuestas, por guiarme por el buen camino, protegerme de las muchas dificultades que se nos presenta a lo largo de nuestra vida, e inculcarme valores fundamentales para mi formación profesional.
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SUSTENTADO Y APROBADO ANTE EL HONORABLE JURADO:
Efecto de la temperatura en el valor de monocapa de harina de pituca (Colocasia esculenta) variedad morada mediante la isoterma de GAB
Sustentado por: Br. Carhuallay Zegarra, Oscar Michael Aprobado por:
____________________________________
M.Sc. BARRAZA JÁUREGUI GABRIELA DEL CARMEN PRESIDENTE
____________________________________
M.Sc. ROJAS NACCHA JULIO CÉSAR SECRETARIO
____________________________________
Dr. SALVADOR RODRÍGUEZ DANIEL JOSÉ MIEMBRO VOCAL
____________________________________
Dr. VEGAS NIÑO RODOLFO MOISÉS ASESOR
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AGRADECIMIENTOS
A Dios por brindarme salud, sabiduría e inteligencia a mis padres y familiares por el amor que me brindan, el apoyo incondicional para mi formación académica; a mi alma mater, la Universidad Nacional de Trujillo.
A todos mis docentes, por inculcarnos sus conocimientos para lograr mi formación profesional.
Al Dr. Rodolfo Moisés Vegas Niño por el asesoramiento en este trabajo de investigación.
Al Ing. Lubberto Marcelino Sánchez, por apoyarme en la parte experimental de la investigación.
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ÍNDICE
RESUMEN ... v
ABSTRACT ... vi
1. INTRODUCCIÓN ... 1
2. MATERIALES Y MÉTODOS ... 12
2.1. Materia prima ... 12
2.1.1. Caracterización fisicoquímica de la harina de pituca ... 12
2.2. Obtención de la harina a partir de los cormos de pituca ... 12
2.3. Proceso experimental ... 14
2.4. Diseño experimental ... 15
2.5. Análisis estadístico ... 15
3. RESULTADOS Y DISCUSIONES ... 17
3.1. Caracterización fisicoquímica de la harina de pituca ... 17
3.2. Isotermas de sorción ... 18
3.3. Parámetros cinéticos del modelo de GAB ... 21
3.4. Calor isostérico ... 22
3.5. Análisis estadístico ... 24
4. CONCLUSIONES ... 26
5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 27 ANEXOS ...
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RESUMEN
Este trabajo de investigación tuvo como principal objetivo determinar el efecto de la temperatura (20, 30 y 40 ºC) en el valor de monocapa en harina de pituca (Colocasia esculenta), variedad morada, mediante el modelo de GAB (Guggenheim, Anderson y de Bóer). Para ello se elaboró harina a partir de la pituca, llegando a una humedad de 8.71%. Las humedades en equilibrio de las muestras de harina fueron evaluadas a actividades de agua entre 0.1 y 0.9, empleando soluciones de ácido sulfúrico como agente regulador de humedad. Los resultados mostraron una clara dependencia de la curva a tomar valores de humedad inferiores al incrementar la temperatura. Se obtuvo valores de monocapa de 0.1238, 0.1165 y 0.1069 g H2O/g m.s. a las temperaturas de 20, 30 y 40 °C respectivamente. De igual manera el calor isostérico en las isotermas de la harina de pituca disminuyó al incrementar la temperatura obteniendo 2720.21, 2681.57 y 2649.05 kJ/kg a 20, 30 y 40 °C respectivamente. Los valores de error medio relativo fueron de alrededor del 3% en las tres temperaturas. El tipo de isoterma de acuerdo a la clasificación de Brunauer fue de tipo II. El análisis estadístico mostró diferencia estadísticamente significativa (p < 0.05) entre los valores de monocapa entre una y otra temperatura.
Palabras clave: Isoterma, pituca, monocapa, calor isostérico, humedad en equilibrio.
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ABSTRACT
The main objective of this research work was to determine the effect of temperature (20, 30 and 40 ºC) on the monolayer value in pituca flour (Colocasia esculenta), purple variety, using the GAB model (Guggenheim, Anderson and de Boer). For this, flour was made from the pituca, reaching a humidity of 8.71%. The equilibrium humidities of the flour samples were evaluated at water activities between 0.1 and 0.9, using sulfuric acid solutions as a humidity regulating agent. The results showed a clear dependence of the curve to take lower humidity values with increasing temperature. Monolayer values of 0.1238, 0.1165 and 0.1069 g H2O / g m.s. were obtained. at temperatures of 20, 30 and 40 °C respectively.
Similarly, the isosteric heat in the isotherms of the pituca flour decreased with increasing temperature, obtaining 2720.21, 2681.57 and 2649.05 kJ/kg at 20, 30 and 40 °C respectively.
The mean relative error values were around 3% at the three temperatures. The type of isotherm according to Brunauer's classification was type II. The statistical analysis showed a statistically significant difference (p <0.05) between the monolayer values between one and another temperature.
Keywords: Isotherm, pituca, monolayer, isosteric heat, equilibrium humidity.
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1. INTRODUCCIÓN
La pituca (Colocasia esculenta) es considerada como una planta de tipo herbácea cuyo desarrollo es óptimo en climas tropicales. Su desarrollo puede llevarle a tamaños de 1 a 2 metros de altura. Se caracteriza por producir cormo que es un tallo bulboso subterráneo comestible. Este cormo puede adoptar forma esférica, elipsoidal o cónico. La pulpa de la pituca posee generalmente una coloración blanca; sin embargo, también puede presentarse en coloraciones moradas. Es rico en minerales (hierro, fósforo, zinc, potasio, cobre y magnesio) y carbohidratos que representan un gran beneficio para la salud. El tallo de la pituca es considerado como un potencial agente medicinal. Es una rica fuente de tiamina, riboflavina, vitamina C y niacina. En los cormos se encuentra una elevada concentración de carbohidratos, principalmente almidón, además de poseer una buena concentración de fibra dietética. Se ha encontrado además que tanto en hojas como en los cormos existe ácido oxálico, que al ser ingeridos puede aliviar síntomas y servir como tratamiento para enfermedades como la gota o artritis reumática (Sánchez y Alvarado, 2015). La pituca es conocida como pituca, arairima, taro, mitchutsi y witina en Perú, mientras que adquiere otros nombres en otros países, como Venezuela (Ocumo, culin y danchi), Cuba (Malanga y guaqui), Brasil (Taiboa) o China (Ya) (Fuente: Sandoval, 1993).
Dentro de los macroelementos que presenta la pituca los carbohidratos es el principal componente de valor alimenticio, siendo las proteínas el segundo componente. Sin embargo, si se compara nutritivamente con la yuca, papa o cereales; la pituca posee un valor alimenticio superior (Sánchez y Alvarado, 2015). En tal sentido, dependiendo del color de su pulpa, los el contenido químico puede variar; por ejemplo, la pituca de pulpa blanca posee 0.91 g/100g de proteínas, mientras que la de pulpa morada posee 0.95 g/100g. También su concentración de vitamina C (ácido ascórbico) es significativa, con 18 y 16 mg/100 g respectivamente (Morales, 2012).
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El consumo de pituca es favorable en personas con problemas alérgicos al consumo de cereales y/o derivados, además de que puede ser consumido por menores de edad que tengan problemas con el consumo de leche debido a la intolerancia a la lactosa; y como tal, la harina de taro (pituca) se utiliza en fórmulas alimentarias envasadas para bebés (Fagbemi y Olaofe, 2000). Por otra parte, las hojas de taro contienen vitamina A, C, B2 (riboflavina) B1 (tiamina) (Nip, 1997).
En cuanto al contenido de minerales en pituca, se ha reportado diferencias significativas en el contenido de zinc, hierro y calcio tanto en pituca entera, harina, fideos y galletas. El contenido de minerales en harina de pituca llega a representar un 10.18% en zinc, 37.63%
en hierro y 17.89% en calcio. Por otro lado, existe una reducción en el contenido de minerales cuando la harina se transforma en fideos en 29.89% para zinc, 30.05% para hierro y 50.02% para calcio, mientras que las galletas en 52.72% para zinc, 14.53% para hierro y 78.10% para calcio. También se ha encontrado en la harina de pituca, una capacidad antioxidante del 81.77% con una importante concentración de compuestos fenólicos de 78.33 mg/100 g, taninos (32.24 mg/100 g) y flavonoides (64.23 mg/100 g) (Alcántara et al., 2013).
Por otro lado, dentro de los alimentos, el componente de mayor prevalencia es el agua, cuya representación llega alrededor del 90% en alimentos frescos y el 10% en alimentos secos o harinas. En este intervalo de variabilidad, el agua influye de manera significativa sobre las variables implicadas en el procesamiento de los mismos, así como en las características que adquiere el producto final y su correspondiente estabilidad frente a los diversos tipos de deterioro. Puesto que todos los alimentos poseen agua, es lógico asumir que para que se lleve a cabo reacciones de deterioro se necesita cantidades elevadas, con lo que en aquellos cuyo nivel de agua es elevado, ocurrirán reacciones de degradación física y/o química de manera más frecuente. La importancia del agua en matrices alimentarias, está basada en el hecho de
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que puede controlar la gran mayoría de reacciones o fenómenos químicos, físicos y microbiológicos que se presentan en los alimentos (Clemente, 2003).
No obstante, en alimentos cuya concentración de agua es el mismo, se ha observado que las reacciones se llevan a cabo a diferentes ritmos, con lo que su estabilidad o vida útil también varia. Es por ello que se considera que el contenido de agua presente en un producto alimentario, por sí solo no es un parámetro fiable que indique la estabilidad real de un determinado alimento. Esto se relaciona con el principio de asociatividad del agua con los compuestos no acuosos del alimento, que ocurre a diversas intensidades. En este sentido, existe agua que interacciona más fuertemente con compuestos como proteínas y carbohidratos, con una especial acción inversamente proporcional en las reacciones degradativas; es decir esta agua no participa en el desarrollo de microorganismos o reacciones químicas en comparación con el agua que se denomina “débilmente” asociada que es la responsable de las reacciones de deterioro. De aquí que surge el término “actividad de agua” (aw) que refleja la intensidad o fuerza con la que el agua se asocia a los compuestos de tipo no acuoso en los alimentos (Fennema, 2000).
La actividad de agua, también denominada actividad acuosa (aw) es un parámetro representativo del agua disponible en un alimento. Gracias a esta disponibilidad se llevan a cabo las reacciones químicas, bioquímicas y microbiológicas. Es por ello que ocurren reacciones como la oxidación de los compuestos lípidicos, alteraciones por enzimas y de pardeamiento como la de Maillard, que a la larga se manifiesta como la pérdida de calidad del alimento (Fennema, 2000). De esto se deduce la importancia que posee la aw como indicador que predice la vida útil de los alimentos. Este concepto fue en 1975 introducido y desde entonces, junto con la temperatura, son considerados como los parámetros de mayor importancia e influencia en las reacciones que ocurren en los alimentos (Casp y Abril, 2003).
Existe una gran cantidad y variedad de trabajos de investigación que dejan demostrado la
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importancia de la aw en reacciones enzimáticas (Amir et al., 1971), en la oxidación lipídica (Brady et al., 1970) en el pardeamiento no enzimático (Bartley y Knee, 1982; Brady et al., 1970), en hidrólisis de azúcares como la sacarosa, en el deterioro de pigmentos como la clorofila (Butler, 1988) de compuestos con actividad antioxidante como las antocianinas (Beck y Ultrich, 1993) y en muchas otras reacciones. Dependiendo de la actividad de agua, en todo sistema biológico ocurren reacciones específicas como la oxidación de lípidos, acción enzimática, crecimiento de microorganismos, entre otros (Badui, 2012).
Marques (2009) define a la aw como una relación entre presiones de vapor de agua. En el numerador está la correspondiente al agua dentro de una muestra o material alimenticio (p) y en el denominador la del agua pura (p0). Ambos tomados a la misma temperatura.
Analizando esta relación, para el agua pura, la actividad de agua es 1. Mientras tanto, no importa la naturaleza o tipo de muestra que se esté analizando, siempre tendrá una aw inferior a 1 gracias a que los compuestos no acuosos ocasionan una inmovilización parcial de las moléculas de agua. Otra manera de expresar la actividad de agua es como la relación entre la fugacidad tanto de una solución (f) como de un solvente puro (f0). La fugacidad no es otra cosa más que la capacidad que tiene un solvente para “escapar” de la solución que la contiene. Cuando el agua se encuentra en su estado líquido o de menor energía que en el vapor (lo que sucede a temperatura ambiente), adquiere una presión de vapor baja. Mientras que, si se suministra energía al incrementar su temperatura, puede llegar a estado vapor donde su presión es elevada (Clemente, 2003). También se puede expresar a la actividad acuosa como el equivalente a la humedad relativa del ambiente a una determinada temperatura (HRE) dividido entre 100. Matemáticamente se expresa como:
(1)
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Se considera que un alimento está en equilibrio con el ambiente cuando su actividad de agua se iguala a la HRE. Llegado a este punto, se afirma con certeza de que el alimento no gana ni pierde agua, aunque analizado a nivel molecular las cosas son muy diferentes (Marques, 2009).
En los alimentos, el agua se encuentra contenida en tres zonas bien definidas y cada una con características únicas que las diferencian. En la zona III se encuentra el agua denominada
“libre”. El agua presente en esta zona es fácilmente empleada como solvente de azúcares o moléculas con bajo peso molecular. Al encontrarse en grandes capilares, el agua de esta zona es la más abundante en los alimentos, siendo fácil para congelarla o evaporarla, siendo difícil al llegar a su límite inferior de 0.8 de aw. En el rango de actividad de agua de 0.25 a 0.8 se localiza la zona II, donde el agua forma capas más estructuradas que en la zona III y se encuentra contenida en microcapilares. Por su interacción más ordenada, requiere más energía para ser eliminada. Junto con el agua que forma el valor de monocapa, se le denomina “agua ligada”. Finalmente, en la zona I está el agua que forma una capa monomolecular alrededor de los componentes no acuosos, y es la que más dificultades presenta al momento de eliminarla, sobre todo a escala industrial de secado. La remoción de esta agua requiere de grandes cantidades de energía y tiempo con lo que se puede llegar a dañar algunos compuestos. El agua de esta zona procura una buena protección a los lípidos, puesto que evita el contacto de estos con el oxígeno que desencadenaría reacciones de oxidación (Badui, 2012).
Las isotermas de sorción constituyen representaciones gráficas de la cantidad de agua que puede absorber una muestra alimenticia a diversos valores de actividad de agua o humedad relativa del entorno donde se deja la muestra para que alcance el equilibrio (Araujo, 2001).
De esta manera, dependiendo de si la muestra alimenticia posee una elevada humedad inicial o no, tenemos dos tipos de curvas, que van en direcciones opuestas, a saber, desorción y
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sorción respectivamente. En la primera, la dirección de la humedad en equilibrio disminuye al disminuir la actividad de agua, mientras que la dirección de la sorción va al aumento con el incremento de la actividad de agua (Kurozawa et al., 2005). Al analizar las dos curvas se encuentra una no coincidencia entre ambas, fenómeno conocido como histéresis. Este fenómeno permite obtener una humedad en equilibrio superior para la desorción que para la adsorción a una misma actividad acuosa (Pulla, 2012).
Estas gráficas y sus modelos matemáticos que las rigen (hay varios modelos para construir una isoterma) son de gran importancia en el procesamiento de alimentos, sobre todo alimentos que implica harinas o productos secos. Es así que gracias al uso de las isotermas se puede diseñar procesos de secado que sean de bajo costo y energía. También permite el análisis y estudio de la mezcla de ingredientes al momento de diseñar un nuevo producto.
Proporciona datos valiosos para la lección de empaques y envases adecuados a cada producto. No obstante, el uso más común radica en que permite conocer las condiciones óptimas de almacenamiento de un producto, con lo cual se garantía la conservación de características como color, aroma, sabor, textura, nutrientes y protección al deterioro de origen microbiano y enzimático (Pérez et al., 2006).
Experimentalmente se obtiene valores de humedad en equilibrio, que fácilmente se pueden adaptar a modelos matemáticos que han sido desarrolladas por muchos investigadores a lo largo del último siglo. Cada modelo tiene su particularidad y requisitos de aplicación, y aunque aportan precisos resultados, la mayoría limita su aplicación a actividades de agua inferiores a 0.5. También se limitan solo a algunos tipos de materiales (Furmaniak et al., 2009). En la aplicación de alimentos, se ha encontrado que los modelos BET y GAB, desarrollados por los equipos Brunauer-Emmett-Teller y Guggenheim-Anderson-de Boer respectivamente los de mayor uso en la estimación del valor de monocapa (Rahman y Labuza, 1999).
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El proceso de absorción de humedad en un producto se da inicio con la formación de una capa monomolecular (de una sola molécula de espesor) o llamada también monocapa en la superficie de los constituyentes no acuosos del alimento. A esto le sigue una absorción posterior que se denomina multicapa o pluricapa. En esta segunda etapa de absorción, el agua es captada en tanto en los poros como en los espacios capilares de la estructura del material alimenticio. Sucede que las moléculas al ir aglomerándose capa por capa empiezan a disolver algunos solutos, llegando finalmente a un atrapamiento del agua de tipo mecánico.
Hay que tener en cuenta que estas fases no necesariamente siguen ese orden, pueden traslaparse e incluso es el tipo de alimento (composición y estructura) el que determina el comportamiento de la absorción en monocapa y multicapa (Barbosa-Cánovas y Juliano, 2020).
Entonces es claro que, al hablar de isotermas de sorción en alimentos, se habla de propiedades que presentan en si una agrupación de muchos componentes que de manera independiente presentan propiedades de sorción diferentes. Estas variaciones llevan a estados de equilibrio que reflejan a una agrupación de propiedades de diversos componentes como un todo (el alimento). En procesos que involucra la aplicación de calor u pretratamientos, se llegan a cambios en las interacciones tanto físicas como químicas de los constituyentes independientes del alimento, y se verá reflejado en la isoterma final (Araujo, 2001).
El estudio del proceso de adsorción desde un punto de vista termodinámico es de gran interés en la industria alimentaria, puesto que de ello se desprende una mayor comprensión de las interacciones que se dan lugar entre sólidos y líquidos, y con un análisis preciso de la estructura del sólido es posible llegara a la predicción de cuál es el comportamiento de os sistemas alimentarios (Matsui et al., 2003).
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La ecuación matemática de GAB (Ecuación 2) es considerada como la ecuación con más uso y utilidad para predecir los valores de monocapa (Shatadal y Jaya, 1990). La ecuación del modelo de GAB es obtenida a partir de la modificación matemática de la ecuación de BET multiplicando la humedad relativa por una constante K que toma valores inferiores a la unidad y representa una diferencia energética. Esta diferencia es entre el calor del sistema en la adsorción de multicapa y el de licuefacción (Dural y Hines, 1993).
Cuando se reorganiza los términos de la ecuación de GAB, se obtiene una ecuación polinómica de segundo grado:
. . . . . . (2)
Históricamente, en 1940, Brunnauer, Deming y Teller (Mathlouthi y Rogé, 2003) realizaron la clasificación de las isotermas de sorción, identificando 5 tipos. A estas se le asigna un tipo, que van desde I hasta V. La isoterma tipo I es una típica isoterma de Langmuir, la cual describe como se absorbe un gas en un sólido poroso y forma una monocapa. La isoterma de tipo II es típica de productos solubles (conocida también como isoterma sigmoide). Esta isoterma es fácilmente identificable, puesto que, al incrementar la actividad de agua hacia la unidad, tendrá una tendencia asintótica. La isoterma tipo III o también conocida como isoterma de Flory Huggings es típica de disolventes o plastificantes. El glicerol presenta una isoterma de este tipo. La isoterma tipo IV representa la adsorción de un sólido cuya característica principal es “hinchable”, pues seguirá absorbiendo hasta que alcance un máximo de sitios de hidratación. Finalmente tenemos la isoterma tipo V, comúnmente llamada isoterma BET. Esta isoterma es típica de la absorción multicapa que se observa cuando el vapor de agua es absorbido en carbón. De los cinco tipos de isotermas que se
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presentan en diversos tipos de materiales, las de tipo II y IV son las más frecuentes en alimentos (Mathlouthi y Rogé, 2003).
La temperatura ejerce un efecto importante sobre las isotermas, debido a que los alimentos al no ser mezclas ideales, su estabilidad varia con la temperatura. La movilidad de las moléculas de agua se ve estrictamente influenciada por la temperatura, con lo que el equilibrio tanto en la fase de vapor o en el absorbente también se verá afectada. El incremento de la temperatura cuando la actividad de agua se mantiene constante, repercute en una menor humedad de equilibrio de la muestra alimenticia. No obstante, se ha identificado que algunos azúcares que son en primera instancia muy solubles en agua, incrementan su humedad de equilibrio al elevar la temperatura, pero no se da en todos los alimentos. Por otro lado, tanto la reactividad química como el grado o velocidad de desarrollo de microorganismos en los alimentos se ve afectada por la relación entre la temperatura y el contenido de humedad, pues cuando este se mantiene constante y se incrementa la temperatura, la actividad de agua del alimento se incrementa también (Barbosa-Cánovas y Vega, 2000), ya que la presión de vapor del agua dentro del alimento también se incrementa (Badui, 1999). En la mayoría de alimentos se observa esta tendencia (Badui, 1999).
Dentro de las isotermas de sorción, el calor isostérico es un parámetro termodinámico utilizado tanto en la absorción como de desorción de humedad en materiales alimentarios (Vega et al., 2005). Al respecto, Duarte (2008) indica que el calor de adsorción es en cierta forma una medida de la energía que se encuentra en estado libre en el proceso de adsorción de agua por el material alimentario. Por otro lado, el calor de desorción representa la cantidad de energía que hace necesario el proceso de separar o desestimar las fuerzas moleculares que se dan entre el vapor de agua y los constituyentes del material alimenticio. De esta manera, el calor isostérico no es otra cosa que un indicador de la cantidad de energía que se presenta
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en las fuerzas intermoleculares en las zonas de afinidad entre las moléculas de agua y los constituyentes no acuosos del alimento.
Dicho de otra manera, el calor isostérico neto (qst) representa la diferencia entre el calor isostérico y la energía de vaporización de agua pura. Se define como el calor total de sorción en los alimentos menos el calor de vaporización del agua, a la temperatura del sistema (Tunc y Duman, 2007). Convencionalmente, cuando el calor se libera durante la adsorción, qst se considera una cantidad positiva de energía desprendida, mientras que es negativa durante la desorción cuando se absorbe calor para descomponer las fuerzas intermoleculares entre las moléculas de vapor de agua y la superficie del adsorbente (Moraes et al., 2008). Por lo tanto, el calor de sorción se considera indicativo de las fuerzas de atracción intermoleculares entre los sitios de sorción y el vapor de agua (Tunc y Duman, 2007). Generalmente, el calor isostérico neto de sorción disminuye drásticamente con contenidos de humedad de equilibrio más altos. Esto ilustra la fuerte unión entre el agua y las muestras, que se vuelve insignificante en comparación con el calor latente requerido para la vaporización de la humedad con altos contenidos de agua. De hecho, a medida que se presenta más agua en las muestras, la energía de enlace entre las moléculas de agua se debilita, como la de las moléculas de agua en estado líquido. Con contenidos de humedad bajos, la energía que une las moléculas de agua con los sitios de sorción primarios en las muestras alimenticias es mayor que la energía que une las moléculas de agua en las capas sucesivas de agua (Moraes et al., 2008).
La determinación del calor isostérico está dada por la ecuación de Clausius-Clapeyron (Ecuación 3) (Telis-Romero et al., 2005).
(3)
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En la que Qst representa el calor isostérico total de sorción (kJ/mol), qst representa el calor isostérico neto de sorción (kJ/mol), λ representa el calor de vaporización del agua pura (kJ/mol) la cual varia con la temperatura a la que se esté analizando la isoterma y R es la constante universal de los gases y es igual a 8.314 J/mol.K.
Tomando en consideración lo expresado párrafos arriba, se formuló el siguiente problema de investigación: ¿Cuál será el efecto de la temperatura de almacenamiento (20, 30 y 40 °C) en el valor de monocapa de harina de pituca (Colocasia esculenta) variedad morada mediante la isoterma de GAB?
En la búsqueda de dar respuesta a este problema, se formuló como objetivo general:
determinar el efecto de la temperatura (20, 30 y 40 ºC) en el valor de monocapa en harina de pituca (Colocasia esculenta), variedad morada, mediante el modelo de GAB (Guggenheim, Anderson y de Bóer).
Para alcanzar el objetivo general se plantearon los siguientes objetivos específicos:
Caracterizar fisicoquímicamente la harina de pituca (Colocasia esculenta) variedad morada.
Determinar el valor de monocapa de harina de pituca (Colocasia esculenta) para el intervalo de temperaturas de 20, 30 y 40 ºC.
Determinar el calor isostérico de adsorción de vapor de agua en harina de pituca (Colocasia esculenta).
Clasificar el tipo de isoterma de adsorción (del I al V) según denominación de Brunauer para la harina de pituca (Colocasia esculenta).
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2. MATERIALES Y MÉTODOS
2.1. Materia prima
El objeto de estudio consistió en cormos de pituca (Colocasia esculenta), que fueron obtenidas del distrito de Condormarca – provincia de Bolívar, La Libertad (Perú)
2.1.1. Caracterización fisicoquímica de la harina de pituca
La harina que se obtuvo a partir de la pituca de acuerdo al diagrama de flujo fue caracterizada determinando su humedad y con el contenido de sólidos totales con el método ISO 638:2008 (Anexo 1), la proteína total con el método de digestión con ácido sulfúrico en micro Kjendahl (Anexo 2), la concentración de minerales expresado como cenizas con el método AOAC 923.03 1995 (Anexo 3), la concentración de lípidos extraíbles con el método Soxhlet (Anexo 4), la concentración de azúcares reductores con el método Lane Eylon que expresa los azúcares reductores como equivalente de glucosa (Anexo 5) y el pH con el método AOAC (Anexo 6). El proceso inherente a cada análisis esta detallado en su respectivo Anexo.
2.2. Obtención de la harina a partir de los cormos de pituca
La obtención de harina de pituca se realizó de acuerdo al flujograma mostrado en la Figura 1. Los cormos de pituca fueron seleccionados por su uniformidad, evitando aquellos que presenten putrefacción, pardeamiento o picaduras e impurezas que puedan perjudicar el producto final. A continuación, se procedió al lavado de los cormos con el fin de eliminar impurezas y rastros de tierra para facilitar luego su pelado. Este tratamiento se realizó con agua de la red pública municipal. Una vez lavados, los cormos pasaron a ser pelados, el cual se realizó con cuchillos de acero inoxidable retirando la cáscara y evitando que no se pierda mucha materia de su superficie. Posteriormente se procedió a un cortado en pequeños trozos con el fin de facilitar su triturado. Se procedió a un primer triturado con la ayuda de una
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licuadora, en la cual se introdujo agua en una proporción 1:1 p/p hasta formar una pasta.
Luego se dispuso en bandejas en capas delgadas y se procedió al secado a una temperatura de 45 °C por un periodo de 2 días, esto aseguró una humedad inferior al 10%.
Figura 1. Flujograma de obtención de harina de pituca
La pasta seca obtenida, fue enfriada hasta temperatura ambiente (normalmente en 15 minutos) en desecadores conteniendo silica gel para seguidamente proceder a un segundo triturado de forma manual con la ayuda de un mortero. La harina así obtenida fue tamizada en una malla con abertura inferior a 1 mm. Con lo que se obtuvo una harina con tamaño de
Pituca
Selección
Lavado
Pelado
Trozado
Secado
Triturado II
Tamizado
Empacado Enfriado
Harina
(45°C x 2 días)
(T° ambiente) Triturado I
(H2O)
(H2O)
Cáscara
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partícula más uniforme. Seguidamente se envasó la harina en bolsas de polietileno con cierre hermético hasta su posterior uso. El almacenamiento fue en un lugar seco.
2.3. Proceso experimental
El proceso experimental se presenta en la Figura 2.
Figura 2. Proceso experimental seguido en este trabajo de investigación
En la Figura 2 se detalla las condiciones bajo las cuales se determinó las isotermas de sorción de la harina de pituca, así como los parámetros que se obtuvieron en el procesamiento de la información experimental obtenida. Las ecuaciones para la determinación del valor de monocapa por la ecuación de GAB se detallan en el Anexo 7. El tiempo establecido para que llegue al equilibrio donde el peso es constante, fue determinado después de realizar pruebas preliminares. El calor isostérico se determinó a partir de la ecuación de Clausius-Clapeyron, pues al graficar el logaritmo natural versus el inverso de la temperatura (absoluta) se obtuvo líneas rectas de cuyas pendientes se despejó el calor isostérico. Los frascos conteniendo las
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soluciones de diversas actividades de agua y las muestras de harina de pituca fueron colocadas en una estufa para mantener la temperatura constante.
Para la construcción de las isotermas se empleó soluciones de ácido sulfúrico en función a la temperatura (las concentraciones se presentan en el Anexo 8) que permitieron obtener actividades de agua desde 0.1 hasta 0.9. En estos ambientes se colocó las muestras de harina de pituca por un periodo de 8 días, tiempo requerido para que las muestras alcancen peso constante.
2.4. Diseño experimental
En la Tabla 1 se presenta el diseño experimental de este trabajo, que consistió en determinar el valor de monocapa de la harina de pituca para cada una de las tres temperaturas analizadas, considerando tres repeticiones en cada una.
Tabla 1. Diseño experimental para el valor de monocapa de la harina de pituca
Temperatura Repetición Monocapa 20 °C
R1 R2
R3
30 °C
R1
R2
R3
40 °C
R1
R2 R3
VI: Temperatura, VD: Monocapa
2.5. Análisis estadístico
Los valores de monocapa de la Tabla 1 fueron analizados estadísticamente para evaluar si existe efecto estadísticamente significativo (p < 0.05) por parte de la temperatura sobre el valor de monocapa de la harina de pituca. Para ello se realizó un análisis de varianza de
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acuerdo a la Tabla 2. Además, se realizó un análisis de pruebas múltiples para determinar si los valores de monocapa difieren o no estadísticamente entre una temperatura y otra.
Tabla 2. Análisis de varianza para el valor de monocapa de la harina de pituca
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3. RESULTADOS Y DISCUSIONES
3.1. Caracterización fisicoquímica de la harina de pituca
Las características fisicoquímicas de la harina de pituca (Colocasia esculenta) previa a someterse a diversos ambientes con actividad de agua distinto para determinar su isoterma, se presentan en la Tabla 3. Los cálculos están expresados en base húmeda.
Tabla 3. Caracterización fisicoquímica de la harina de pituca.
Parámetro Unidad Cantidad
Humedad % 8.71 ± 0.167
Proteína totala g/100g 1.81 ± 0.251
Cenizas g/100g 0.57 ± 0.002
Lípidos extraíblesb g/100g 0.22 ± 0.078 Azúcares reductoresc % 0.14 ± 0.004
pH --- 6.12 ± 0.04
Estos resultados arrojan una humedad de 8.71%, proteína total de 1.81 g/100g, cenizas de 0.57 g/100g, lípidos extraíbles de 0.22 g/100g, azúcares reductores de 0.14% y pH de 6.12. Al respecto, Pérez et al. (2007) reportan una humedad superior (expresado en base seca) para la humedad, con una media de 10.42%, una concentración de 6.18% de proteínas, 2.61% de cenizas (siendo los principales minerales, el fósforo y el calcio con 2.85 y 1.63 mg/100g respectivamente), lípidos totales de 0.99%, azúcares reductores de 0.85%. Al respecto, Calle et al. (2021) reportan para la harina de pituca (expresado también en base seca) una concentración de proteínas de 10.32%, cenizas de 5.65% y lípidos de 1.03%, además de una concentración de almidón de 53.07%. Asimismo, Palomino et al. (2010) reportan para harina de pituca, una concentración de humedad de 9.01 %, proteína de 4.57%, grasa cruda de 0.41% y cenizas de 2.64%. Dentro de los minerales reportan (al igual que Pérez et al., 2007) una importante concentración de fósforo y calcio, con promedios de 0.13 y 0.07 % respectivamente.
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3.2. Isotermas de sorción
En la Tabla 4 se presenta los valores de humedad en equilibrio tanto experimentales como las calculadas a partir de modelo de GAB para las isotermas de sorción de harina de pituca para las temperaturas de 20, 30 y 40 °C.
Tabla 4. Humedad de equilibrio de la harina de pituca a diversas actividades de agua en función a la temperatura.
Se observa una buena correlación o ajuste entre los datos experimentales y los del modelo de GAB. Asimismo, se pone en evidencia que de acuerdo con la clasificación de Brunauer para isotermas, las curvas de isotermas de la harina de pituca adquieren una configuración de tipo II, característica de la mayoría de alimentos. Como los parámetros de la ecuación GAB se basan en los fenómenos físicos involucrados en la adsorción de agua por materiales hidrófilos, se considera el modelo más adecuado para describir datos experimentales (Aguirre et al., 2017).
De esta manera se logró adsorciones máximas de 0.537, 0.509 y 0.456 g H2O/g m.s. para las temperaturas de 20, 30 y 40 °C en una actividad de agua 0.9 bajo la isoterma de GAB. Estos valores son ligeramente inferiores a los reportados por Villalva (2020) para harina de berenjena sin escaldar, que indica absorciones máximas (a aw = 0.9) de 0.562, 0.595 y 0.568 g H2O/g m.s.
para las temperaturas de 20, 30 y 40 °C respectivamente, de igual manera reporta valores de
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0.592, 0.554 y 0.507 g H2O/g m.s para las isotermas de harina de berenjena previamente escaldada a las mismas temperaturas respectivamente. No obstante, se ha observado que, en hojuelas de quinua, la absorción es inferior comparada con nuestros resultados, con absorciones máximas de 0.115 g H2O/g m.s. a 25 °C (aw = 0.755) y de 0.1061 g H2O/g m.s. a 45 °C (aw = 0.82) (Guevara, 2015). Por su parte Alvarado (2017) reporta para harinas de quinua variedad Pasankalla sin maltear y malteada, absorciones máximas de 23.59 y 21.89 g H2O/g m.s. en actividades de agua de 0.877 y 0.896 respectivamente, ambas a 25 °C. De manera similar para la variedad INIA Salcedo reporta absorciones máximas de 25.6 y 24.72 g H2O/g m.s. para activades de agua de 0.896 y 0.895 respectivamente y a la temperatura de 25 °C. Estos valores de absorción son en efecto superiores a los encontrados en nuestra investigación.
La configuración de la isoterma de sorción de almidón se atribuye a los enlaces de hidrógeno de las moléculas de agua a los grupos hidroxilo disponibles del sustrato, es decir, aquellos en las regiones amorfas y en las superficies de los cristalinos (Urquhart, 1959). Las regiones cristalinas típicamente exhiben resistencia a la penetración de solventes. Por tanto, el agua afecta la estructura actuando como plastificante de las regiones amorfas. A baja actividad del agua, el efecto plastificante es muy pequeño y la movilidad de las regiones amorfas está restringida. Sin embargo, a medida que aumenta la actividad del agua, la humedad absorbida provoca un hinchamiento posterior de los biopolímeros, el grado de cristalinidad disminuye y hay una disponibilidad cada vez mayor de los grupos polares para las moléculas de agua.
Finalmente, el polisacárido hinchado forma una solución (Al-Muhtaseb et al., 2004).
La Figura 3 presenta el comportamiento de las isotermas de la harina de pituca en función a las tres temperaturas analizadas. En ella se presenta tanto los datos experimentales como los predichos por el modelo matemático de GAB o teórico. Se observa un buen ajuste entre datos experimentales y teóricos.
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Figura 3. Isotermas de sorción de la harina de pituca
La Figura 3 muestra que al incrementar la temperatura a la cual se construye la isoterma, para una misma actividad de agua, la humedad en equilibrio disminuye. Este efecto ha sido observado en otros materiales alimentarios como harina de berenjena (Villava, 2020) y hojuelas de quinua (Guevara, 2015). Las isotermas de adsorción de humedad se pueden dividir en regiones que describen el comportamiento del material y pueden ayudar a comprender los cambios que tienen lugar en la matriz estructural. Estas regiones no son estáticas y cambian según el material y las condiciones experimentales. La región correspondiente a aw < 0.2 describe la adsorción de agua en la región de la monocapa; la región correspondiente a las capas adicionales de adsorción de agua se asigna entre aw 0.2 – 0.7; la región aw > 0.7, corresponde al agua que se condensa en los poros del material seguida de una disolución del material (Ghayal et al., 2013; Zomorodian et al., 2011). A valores de aw más bajos, la pendiente de la curva de las isotermas de adsorción de harina de pituca fue menor y se incrementa a valores de aw > 0.75.
Se ha reportado de un comportamiento similar para otros materiales sometidos a isotermas de sorción como films biodegradables a base de gelatina (Sébastien et al., 2006; Srinivasa et al., 2003; Al-Hassan y Norziah, 2012; Hirase et al., 2010).
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3.3. Parámetros cinéticos del modelo de GAB
En la Tabla 5 se presenta los valores de los parámetros de la ecuación de GAB en las isotermas de la harina de pituca en las tres temperaturas analizadas (20, 30 y 40 °C).
Tabla 5. Parámetros de GAB de las isotermas de harina de pituca
Parámetros Temperatura (°C)
20 30 40 Xo 0.1268 ± 0.0028 0.1165 ± 0.0044 0.1069 ± 0.0006
C 36.7734 ± 1.5887 32.8037 ± 2.0525 34.5788 ± 2.6615 K 0.831 ± 0.0236 0.8743 ± 0.0191 0.8125 ± 0.0364 r2 0.9949 ± 0.0042 0.9953 ± 0.0023 0.9945 ± 0.0035 EMR (%) 2.9215 ± 0.2273 2.7387 ± 0.9564 3.1563 ± 0.5592 Xo expresado en g H2O/g m.s.; C y K al ser constantes energéticas no poseen unidades
Los valores de monocapa presentados indican una disminución de este valor al incrementar la temperatura, pues de acuerdo al modelo de GAB, los valores monocapa para las temperaturas de 20, 30 y 40 °C fueron de 0.1268, 0.1165 y 0.1069 g H2O/g m.s, estos valores son superiores si lo comparamos con los valores de monocapa para harina de maíz que reportan Vega et al.
(2006) a las temperaturas de 7, 22 y 45 °C (0.115, 0.082 y 0.053 g H2O/g m.s. respectivamente) determinadas con el modelo de GAB. De igual manera, es claro que la harina de pituca posee mayor valor de monocapa que la harina de yuca. Pues Ayala-Aponte (2011) reporta valores de monocapa de 7.524, 7.461, 7.460 y 6.198 g H2O/g m.s. para las temperaturas de 20, 25, 30 y 35 °C respectivamente, analizados desde luego, con el modelo de GAB. De manera similar, en harina de haba de diversos tamaños de partícula, Matos-Chamorro y Rajo-Angulo (2010) observaron que al disminuir el tamaño de la misma el valor de monocapa se incrementa, pues para aberturas de 0.14, 0.10 y 0.08 cm reporta valores de monocapa de GAB de 0.1582, 0.1649 y 0.1893 g H2O/g m.s. respectivamente (evaluadas a temperatura ambiente de 25 °C). No obstante, en el tamaño de partícula inferior (0.05 cm) reporta una disminución en el valor de
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monocapa (0.1597 g H2O/g m.s.). por su parte para harina de arroz, Sandoval et al. (2011) reportan valores de monocapa de 0.079, 0.073 y 0.066 g H2O/g m.s. para temperaturas de 5, 23 y 45 °C respectivamente. Al igual que estas investigaciones, los valores de contenido de agua de la monocapa reportados por Brett et al. (2009) utilizando el modelo GAB fueron también inferiores a los obtenidos en este trabajo de investigación. Esto probablemente se debió a las desviaciones de error medio relativo en las actividades de agua inferiores que presentan estos autores. Al respecto, nuestros errores medios relativos fueron para las tres temperaturas de alrededor del 3%.
3.4. Calor isostérico
Los valores de calor isostérico neto (qst) y total (Qst) determinado por la ecuación de Clausius-Clapeyron para el intervalo de humedades en equilibrio desde 0.05 hasta 0.30 g H2O/g m.s. en las isotermas de la harina de pituca se presentan en la Tabla 6. Asimismo, en la Figura 4 se presenta el comportamiento del calor isostérico neto y total en función de la humedad de equilibrio de la harina. El calor isostérico total considera el calor latente de vaporización del agua a temperatura promedio de las evaluadas (30 °C).
Tabla 6. Calor isostérico total (Qst) y neto (qst) de las isotermas de la harina de pituca en función a la humedad en equilibrio.
Xe (g H2O/g m.s.) qst (kJ/kg) Qst (kJ/kg)
0.05 512.7 2940.9
0.08 527.9 2956.2
0.11 602.3 3030.6
0.14 762.3 3190.6
0.17 769.8 3198.0
0.2 427.2 2855.4
0.3 174.5 2602.7
Promedio 539.5 2967.8
Calor latente de vaporización del agua a 30 °C = 2428.2 kJ/kg
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Figura 4. Calor isostérico total (Qst) y neto (qst) en función a la humedad en equilibrio
El calor isostérico neto (qst) se incrementó desde 512.7 kJ/kg a 0.05 g H2O/g m.s. hasta un máximo de 769.8 kJ/kg a 0.17 g H2O/g m.s. sin embargo de allí en adelante esta tendencia es a la disminución hasta llegar a 174.5 kJ/kg a 0.30 g H2O/g m.s. Este mismo comportamiento se presenta en el calor isostérico total (Qst) que va desde 2940.9 kJ/kg a 3198.0 kJ/kg y hasta 2602.7 kJ/kg en 0.05, 0.17 y 0.30 g H2O/g m.s. respectivamente. Este comportamiento se ve mejor reflejado en las curvas de la Figura 4 donde a partir de su máximo valor el calor isostérico neto y total presenta una clara tendencia a la disminución con el incremento de la humedad en equilibrio. En la gráfica se hace notorio el salto del valor de calor isostérico desde la humedad en equilibrio de 0.05 a 0.17 g H2O/g m.s. lo que puede ser atribuido al “golpe energético” requerido para formar enlaces entre las moléculas de vapor de agua y los componentes del material alimenticio y con ello llegar a la formación de la monocapa (Telis-Romero et al., 2005; Duarte, 2008). Al respecto, Brett et al. (2009) reportan que el calor isostérico neto de sorción para la harina de avena varia de 8.5 a 22.6 kJ/mol y para la harina de arroz de 1.4 a 19.4 kJ/mol, ambas analizadas en el intervalo de humedades de equilibrio de 7.5 a 16.3 g H2O/g m.s. Durakova y Menkov (2004) reportan valores similares para harina de arroz (2.3 – 22.3 kJ/mol) con humedades en equilibrio que oscila entre el 10% y el 22% (en base seca). Stripatrawan y Jantawat (2006) publicaron
150.0 650.0 1150.0 1650.0 2150.0 2650.0 3150.0
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
Calor isostérico (kJ/kg)
Xe(g H2O/g m.s.)
Qst qst
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valores de 0.1 a 24.9 kJ/mol para contenidos de humedad entre 1% y 28% (en base seca) en galletas de arroz. Aunque no se encontraron datos para la harina de pituca, los valores obtenidos en este trabajo para este producto se encuentran dentro de los valores presentados por Rahman (1995) para productos con almidón.
El conocimiento de la magnitud del calor isostérico neto es importante porque ofrece un nivel de información adicional para caracterizar la asociación de dos moléculas (Simal et al., 2007). Como se ve en la Figura 4, un aumento en el contenido de humedad de equilibrio condujo a una disminución del calor de sorción isostérico neto, lo que significa una alta demanda de energía para eliminar el agua existente en el sólido a un nivel de humedad de equilibrio bajo. Según lo informado por Lahsasni et al. (2004), la presencia de sitios polares extremadamente activos en la superficie del producto se relaciona con el cambio en las cantidades de calor de sorción con niveles de humedad de equilibrio.
Con contenidos de humedad bajos, las altas cantidades netas de calor isostérico se tienen en cuenta para formar una monocapa de moléculas debido a los estrechos enlaces de las moléculas de agua al material. En consecuencia, estas moléculas necesitan una energía importante para ser eliminadas. Posteriormente, el calor isostérico neto de sorción alcanza un valor invariable con un contenido de humedad de equilibrio elevadas. Esto se puede dilucidar por el hecho de que la energía de enlace más alta disponible para la eliminación de agua. Posteriormente, la entalpía de sorción disminuye exponencialmente con el aumento del contenido de humedad (Mallek-Ayadi et al., 2020).
3.5. Análisis estadístico
En las Tablas 7 y 8 se presentan respectivamente el análisis estadístico concerniente al análisis de varianza y prueba de rangos múltiples para el valor de monocapa de GAB de las isotermas de harina de pituca. El análisis de varianza indica un efecto significativo desde el
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punto de vista estadístico (p < 0.05) de la temperatura sobre el valor de monocapa de la harina de pituca, es decir que, entre una temperatura y otra (tres temperaturas), existe variación entre los valores de monocapa, lo que se ve reflejado en el pareo de estos mostrado en la prueba de rangos múltiples de la Tabla 8.
Tabla 7. Análisis de varianza para los valores de monocapa de las isotermas de harina de pituca.
Tabla 8. Prueba de rangos múltiples para la monocapa de las isotermas de harina de pituca.
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4. CONCLUSIONES
La harina de pituca mostró una humead de 8.71%, proteína total de 1.81 g/100g, cenizas de 0.57 g/100g, lípidos extraíbles de 0.22 g/100g, azúcares reductores de 0.14% y un pH de 6.123.
El incremento de la temperatura ocasiona una disminución del valor de monocapa en harina de pituca, analizado por el modelo de GAB siendo estos 0.1238, 0.1165 y 0.1069 g H2O/g m.s. a las temperaturas de 20, 30 y 40 °C respectivamente.
El calor isostérico en las isotermas de la harina de pituca disminuyó al incrementar la temperatura obteniendo 2720.21, 2681.57 y 2649.05 kJ/kg a 20, 30 y 40 °C respectivamente.
Las isotermas de sorción de la harina de pituca fueron de tipo II de acuerdo a la clasificación de Brunauer.
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5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Aguirre, R. Y., Rodríguez, A. I. y Velázquez, G. (2017). Modelling the effect of temperature on the water sorption isotherms of chitosan films. Food Science and Technology, 37(1), 112-118. https://doi.org/10.1590/1678-457X.09416
Alcántara, R. M., Hurtada, W. A. y Dizon, E. I. (2013). Nutritional value and phytochemical components of taro [Colocasia esculenta (L.) Schott] powder and its selected processed foods. Journal of Nutrition & Food Sciences, 3(3), 1000207.
https://doi.org/10.4172/2155-9600.1000207
Al-Hassan, A. A. & Norziah, M. H. (2012). Starch-gelatin edible films: water vapor permeability and mechanical properties as affected by plasticizers. Food Hydrocolloids, 26(1), 108-117. http://dx.doi.org/10.1016/j.foodhyd.2011.04.015
Al-Muhtaseb, A. H., McMinn, W. A. M. & Magee, T. R. A. (2004). Water sorption isotherms of starch powders Part 1: mathematical description of experimental data. Journal of Food Engineering 61, 297.307. https://doi.org/10.1016/S0260-8774(03)00133-X
Alvarado, L. M. (2017). Isotermas de adsorción de harina de tres variedades de quinua (Chenopodium quinoa Wild) malteada [Tesis de pregrado, Universidad Nacional de Trujillo]. Repositorio. https://dspace.unitru.edu.pe/handle/UNITRU/9758
Amir, J., Wright, R. D. & Cherry, J. H. (1971). Chemical control of sucrose conversion to polysaccharides in sweet com after harvest. Journal of Agricultural and Food Chemistry: 19:954-957. https://doi.org/10.1021/jf60177a021
AOAC. (1995). Association of Official Analytical Chemists Inc. Official Methods of Analysis, 16 thed; Ed. Williams, S.; Arlington, VA.
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
AOAC. (2000). Offcial methods of AOAC International (17th ed.). Gaithersburg, MD, USA, Association of Analytical Communitines.
Araujo, C. (2001). Suco de camu-camu (Myrciaria dubia H.B.K Me Vaugh microencapsulado obtido através de secagem por atomizado [Tesis de Doctorado,
Universidad de Estadual de Campiñas].
https://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/1329795
Ayala-Aponte, A. (2011). Estimación de las isotermas de adsorción y del calor isostérico en harina de yuca. Biotecnología en el Sector Agropecuario y Agroindustrial, 9(1), 88- 96. https://revistas.unicauca.edu.co/index.php/biotecnologia/article/view/761
Badui, S. (1999). Química de los alimentos. (4.a ed.). Editorial Pearson Educación de México, S.A.
Badui, S. (2012). Química de los alimentos. (5.a ed.). Editorial Pearson Educación de México, S.A.
Barbosa-Cánovas, G. y Juliano P. (2007). Desorption phenomena in food dehydration processes. En G. V. Barbosa-Cánovas, A. J. Fontana Jr., S. J. Schmidt, y T. P. Labuza (Eds.). Water Activity in Foods: Fundamentals and Applications (pp. 425-452). John Wiley & Sons, Inc.
Barbosa-Cánovas, G. y Vega, H. (2000). Deshidratación de Alimentos. Acribia, S.A.
Bartley, M. & Knee, Y. (1982). The chemistry of textural changes in fruit during storage.
Food Chemistry, 9(1-2), 47-58. https://doi.org/10.1016/0308-8146(82)90068-1
Beck, C. & Ultrich, Y. (1993). Biotechnology in the food industry. Nature Biotechnology, 11, 895-902. https://doi.org/10.1038/nbt0893-895
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
Bizot, H. (1983). Using the GAB model to construct sorption isotherms. En R, Jowit, F.
Escher, B. Hsllstrom, H. F. Mefert, W. E. L. Spiess y G, Boss (Eds.). Physical properties of foods (43-54). Appied Science Publications.
Brady, C., O'connel, H., Palmer, J. & Smille, R. (1970). An increase in protein synthesis during ripening ofthe banana fruit. Phytochemistry, 9(5), 1037-1047.
https://doi.org/10.1016/S0031-9422(00)85224-3
Brett, B., Figueroa, M., Sandoval, A. J., Barreiro, J. A. & Müller, A. J. (2009). Moisture sorption characteristics of starchy products. Oat flour and rice flour. Food Biophysics, 4, 151-157. http://dx.doi.org/10.1007/s11483-009-9112-0
Butler, L. (1988). Effect of condensed tannins on animal nutrition. En R. W. Hemingway y J. J. Karchesy (Eds.). Chemistry and Significance of Condensed Tannins (pp. 343- 396). Plenum Press.
Calle, J., Benavent-Gil, Y. & Rosell, C. M. (2021). Use of flour from cormels of Xanthosoma sagittifolium (L.) Schott and Colocasia esculenta (L.) Schott to develop pastes foods:
Physico-chemical, functional and nutritional characterization. Food Chemistry, 34, 128666. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.128666
Casp, A. y Abril, J. (2003). Proceso de conservación de alimentos. Tecnología de alimentos (2da ed.). Mundi-Prensa.
Clemente, G. (2003). Efecto de la contracción en la cinética de secado de músculos de jamón [Tesis Doctoral, Universidad Politécnica de Valencia]. Repositorio.
http://hdl.handle.net/10251/2623
Duarte, A. L. (2008). Veriacao das propiedades físico-mecanicas e da qualidade da mamona (Ricinus communis l) durante a secagem e o armazenamento [Tesis Doctoral,
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
Universidad Federal de Vicosa]. Repositorio.
http://locus.ufv.br/handle/123456789/625
Durakova, A. G. & Menkov, N. D. (2004). Moisture sorption characteristics of rice flour.
Nahrung, 48, 137-140. https://doi.org/10.1002/food.200300387
Dural, N. & Hines, A. (1993). A new theoretical isotherm equation for water Vapor-Food Systems: Multilayer adsorption on heterogeneous surfaces. Journal of Food Engineering, 20(1), 75-96. https://doi.org/10.1016/0260-8774(93)90020-K
Fagbemi, T. N. & Olaofe, O. (2000). The chemical composition and functional properties of raw and precooked taro (Cococasia esculenta) flour. Journal of Biological and Physical Sciences, 1, 98–103.
Fennema, O. R. (2000). Química de los alimentos. (2da ed.). Acribia, S.A.
Furmaniak, S., Terzyk, A., Golembiewski, R., Gauden, P. & Czepirski, L. (2009). Searching the most optimal model of water sorption on foodstus in the whole range of relative
humidity. Food Research International 42, 1203-1214.
https://doi.org/10.1016/j.foodres.2009.06.004
Ghayal, G., Jha, A., Sahu, J. K., Kumar, A., Gautam, A., Kumar, R. & Rasane, P. (2013).
Moisture sorption isotherms of dietetic Rabri at different storage temperatures.
International Journal of Dairy Technology, 66(4), 587-594.
http://dx.doi.org/10.1111/1471-0307.12083
Guevara, C. J. (2015). Efecto de la temperatura en isotermas de adsorción de quinua (Chenopodium quinoa Wild) en hojuelas [Tesis de pregrado, Universidad Nacional de Trujillo]. Repositorio. https://dspace.unitru.edu.pe/handle/UNITRU/3397
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
Hirase, R., Higashiyama, Y., Mori, M., Takahara, Y. & Yamane, C. (2010). Hydrated salts as both solvent and plasticizer for chitosan. Carbohydrate Polymers, 80(3), 993-996.
http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2010.01.001
ISO 638. (2008). International Organization for Standardization. Method for determination of dry matter content.
Kurozawa, L.; Ei-Aouar, Á. y Murr, F. (2005). Obtenção de isotermas de dessorção de cogumelo in natura e desidratado osmoticamente. Food Science and Technology, 25(4), 828-834. https://doi.org/10.1590/S0101-20612005000400033
Lahsasni, S., Kouhila, M. & Mahrouz, M. (2004). Adsorption-desorption isotherms and heat of sorption of prickly pear fruit (Opuntia ficus indica). Energy Conservation and Management, 45, 249-261. http://dx.doi.org/10.1016%2FS0196-8904(03)00133-X
Mallek-Ayadi, S., Bahloul, N. & Kechaou, N. (2020). Mathematical modelling of water sorption isotherms and thermodynamic properties of Cucumis melo L. seeds. LWT –
Food Science and Technology, 131, 109727.
https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.109727
Marqués, M. A. (2009). Influencia de encapsulantes do método de secagem nas propriedades físico-químicas e atributos de qualidade de polpa de maracujá (Passijlora edulis f jlavicarpa) em pó. [Tesis de doctorado, Universidade Estadual Paulista]. http://hdl.handle.net/11449/101967
Mathlouthi, M. y Rogé, B. (2003). Water vapour sorption isotherms and the caking offood powders. Food Chemistry, 82(1), 61-71. https://doi.org/10.1016/S0308- 8146(02)00534-4
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
Matos-Chamorro, A. y Rajo-Angulo, R. (2010). Influencia del tamaño de partículas en las isotermas de adsorción de la harina de haba (Vicia faba L.). Revista de Investigación en Ciencia y Tecnología de Alimentos, 1(1), 51-57.
https://revistas.upeu.edu.pe/index.php/ri_alimentos/article/view/819
Matsui, Y., Fukuda, Y., Inoue, T. & Matsushita, T. (2003). Effect of organic matter on powdered activated carbon adsorption of trace contaminants: characteristics and mechanism of competitive adsorption. Water Reseach, 37(18), 4413-4424.
https://doi.org/10.1016/s0043-1354(03)00423-8
Moraes, M. A., Rosa, G. S. y Pinto, L. A. (2008). Moisture sorption isotherms and thermodynamic properties of apple Fuji and garlic. International Journal of Food Science & Technology, 43(10), 1824-1831. https://doi.org/10.1111/j.1365- 2621.2008.01716.x
Morales, A. F. (2012). Fitogeografía e industrialización del almidón de pituca (Colocasia esculenta). Revista Espacio y Desarrollo, 24, 97-117.
http://revistas.pucp.edu.pe/index.php/espacioydesarrollo/article/download/7587/7832 /
Nip, W. K. (1997). Taro. En D. S. Smith, J. N. Cash, W. K. Nip y Y. H. Hui (Eds.).
Processing Vegetable and Technology. Technomic Publishing Co.
NMX-F-312. (1978). Normas Mexicanas. Dirección General de Normas, Determinación de azúcares reductores en alimentos.
Palomino, C., Molina, Y. y Pérez, E. (2010). Physical and chemical characterization of flour and starches of tubers of Colocasia esculenta (L.) Schott and Xanthosoma sagittifolium (L.) Schott. Revista de la Facultad de Agronomía, 36(2), 58-66.
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
Pérez, A., Beristain, C., Lobato C., Rodríguez, M. y Vernon, E. (2006). Thermodynamic analysis of the sorption isotherms of pure and blended carbohydrate polymers. Journal of Food Engineering, 77, 753-760. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2005.08.002
Perez, E. E., Gutiérrez, M. E., Pacheco de Delahave, E, Tovar, J. y Lares, M. (2007).
Production and characterization of Xanthosoma sagittifolium and Colocasia esculenta Flours. Journal of Food Science, 72(6), S367-S372. https://doi.org/10.1111/j.1750- 3841.2007.00420.x
Pulla, P. V. (2011). Determinación de la isotermas de adsorción del ají (Capsicum annuum L.) seco [Tesis de pregrado, Universidad Nacional Amazónica de Madre de Dios].
http://repositorio.unamad.edu.pe/handle/UNAMAD/61
Rahman, M. S. (1995). Water activity and sorption properties of foods. En S. Rahman (Ed.).
Food properties handbook (pp. 1-86). CRC Press.
Rahman, M. S. & Labuza, T. (1999). Water activity and food preservation. En M. S. Rahman (2.a ed.). Handbook of Food Preservation (pp. 339-382). New York: Marcel Dekker.
Sánchez, E. y Alvarado, O. (2015). Obtención de un polímero biodegradable a partir de la mezcla de alcohol polivinílico y amilosa extraída del almidón de Colocasia esculenta (vituca) proveniente del distrito de Yambrasbamba [Tesis de pregrado, Universidad Nacional Toribio Rodríguez de Mendoza de Amazonas].
http://repositorio.untrm.edu.pe/handle/UNTRM/648
Sandoval, A. J., Barreiro, J. A. & Müller, A. J. (2011). Determination of moisture adsorption isotherms of rice flour using a dynamic vapor sorption technique. Interciencia, 36(11), 848-852. https://www.interciencia.net/wp-content/uploads/2018/01/848-c- SANDOVAL-5.pdf
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
Sandoval, J. N. (1993). Elaboración de un producto tipo snack (bocaditos) a partir de harina de maíz (Zea mays) y pituca (Colocasia esculenta) [Tesis de pregrado, Universidad Nacional Agraria La Molina]. http://www.sidalc.net/cgi- bin/wxis.exe/?IsisScript=CEDIIA.xis&method=post&formato=2&cantidad=1&expre sion=mfn=000367
Sébastien, F., Stéphane, G., Copinet, A. & Coma, V. (2006). Novel biodegradable films made from chitosan and poly(lactic acid) with antifungal properties against mycotoxinogen strains. Carbohydrate Polymers, 65(2), 185-193.
http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2006.01.006
Shatadal, P. & Jaya, D. (1990). Moisture sorption isotherms of grains and oilseeds.
Postharvest News and Information, 1(6), 447-451.
Simal, S., Femenia, A., Castell-Palou, A. & Rossello, C. (2007). Water desorption thermodynamic properties of pineapple. Journal of Food Engineering, 80, 1293-1301.
http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2006.10.001
Srinivasa, P. C., Ramesh, M. N. y Tharanathan, R. N. (2007). Effect of plasticizers and fatty acids on mechanical and permeability characteristics of chitosan films. Food Hydrocolloids, 21(7), 1113-1122. http://dx.doi.org/10.1016/j.foodhyd.2006.08.005
Stripatrawan, U. & Jantawat, P. (2006). Determination of moisture sorption isotherms of Jasmine rice crackers using BET and GAB models. Food Science and Technology International, 12, 459-465. http://dx.doi.org/10.1177/1082013206072622
Telis-Romero, J., Kohayakawa, M., Silveira, V. Pedro, M. y Gabas, A. (2005). Enthalpy- entropy compensation based on isotherms of mango. Food Science and Technology, 25(2), 297-303. https://doi.org/10.1590/S0101-20612005000200020
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
Tunc, S. & Duman, O. (2007). Thermodynamic properties and moisture adsorption isotherms of cottonseed protein isolate and different forms of cottonseed samples.
Journal of Food Engineering, 81(1), 133-143.
https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2006.10.015
Urquhart, A. R. (1959). Sorption of water by cellulose and starch. En J. Honeyman (Ed.), Recent advances in the chemistry of cellulose and starch (pp. 240-264). Heywood &
Company
Vega, A., Lara, E. & Lemus, R. (2005). Isotermas de adsorción en harina de maíz (Zea mays L.). Food Science and Technology, 26(4), 821-827. https://dx.doi.org/10.1590/S0101- 20612006000400017
Vega, A., Lara, E. y Lemus, R. (2006). Isotermas de adsorción en harina de maíz (Zea mays L.). Food Science and Technology, 26(4), 821-827. https://doi.org/10.1590/S0101- 20612006000400017
Villalva, H. E. (2020). Efecto de la temperatura en el valor de monocapa de harina de berenjena (Solanum betaceum Cav.) con y sin escaldar mediante la isoterma de GAB [Tesis de pregrado, Universidad Nacional de Trujillo].
https://dspace.unitru.edu.pe/bitstream/handle/UNITRU/17576/Villalva%20Reyes%2 C%20Hilcias%20Ebed.pdf?sequence=1&isAllowed=y
Zomorodian, A., Kavoosi, Z. & Momenzadeh, L. (2011). Determination of EMC isotherms and appropriate mathematical models for canola. Food and Bioproducts Processing, 89(4), 407-413. http://dx.doi.org/10.1016/j.fbp.2010.10.006
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ANEXOS
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ANEXO 1
DETERMINACIÓN DE SÓLIDOS Y HUMEDAD (ISO 638:2008)
Se dispuso una cantidad conocida de muestra en un recipiente de peso conocido (previamente secado en estufa hasta peso constante, que se alcanzó aproximadamente a las 6 h).
Se colocó el recipiente con la muestra en una estufa a 105 ºC hasta peso constante (normalmente 24 h).
Posteriormente se enfrió en un desecador conteniendo gel de sílice y se pesó.
El porcentaje de humedad (en gramos de agua por cada gramo de materia prima húmeda) se determinó usando la siguiente ecuación:
% de sólidos = (1-H) x 100
Donde:
H: Humedad de la muestra (g H2O/g materia prima)
PRMH: Peso en gramos del recipiente seco con la muestra húmeda inicial.
PRS: Peso en gramos del recipiente seco.
PRMS: Peso en gramos del recipiente con la muestra seca.
Esta determinación se realizó por triplicado.
PRS PRMH
PRMS H PRMH
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ANEXO 2
DETERMINACIÓN DE PROTEÍNA TOTAL: Método Micro Kjeldahl (AOAC, 2000)
Procedimiento experimental Digestión
Se acondicionó en un balón Kjeldahl 0.3 g de harina y 1 g de mezcla digestora, se adicionó 10 ml de ácido sulfúrico concentrado en una campana de extracción. Se procedió a encender el extractor de vapores Kjeldahl para colocar los balones.
Se aclaró la solución contenida en el balón por medio de calentamiento suave, luego se apagó el digestor y se dejó enfriar.
El aparato de destilación micro Kjeldahl se encendió a 80ºC.
Neutralización
Al término de enfriamiento del balón se acondicionó gota por gota 12 ml de NaOH al 45%
y 10 ml de agua destilada.
Destilación
El destilador alcanzó la temperatura para luego enjuagarla con agua destilada, se introdujo un vaso de precipitación de 250 ml en la alargadera del refrigerante con 40 ml de ácido bórico al 4% tres gotas de indicador mixto de proteína, esta operación se realizó hasta que el vaso de precipitación contenga 120 ml de mezcla destilada.
Titulación
El destilado que se obtuvo se valoró con HCl 0.099N.
El contenido de proteínas fue determinado por la siguiente ecuación:
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% Nitrógeno ml HCl x Normalidad HCl x 0.014 Peso de muestra g
% proteínas = % nitrógeno 0.25
Esta determinación se realizó por triplicado.