RESUMEN
III. MATERIALES Y MÉTODOS
3.1 Lugar de ejecución
La presente investigación se llevó a cabo en el laboratorio de Análisis Instrumental de la Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias de la Universidad Nacional del Centro del Perú.
3.2 Materiales
3.2.1 Materiales de laboratorio
Estufa
Campanas desecadoras
Placas petri
Bureta
Matraces
3.2.2 Reactivos
Ácido sulfúrico concentrado
Hidróxido de sodio
Indicador de fenolftaleína
3.2.3 Instrumentos de laboratorio
Balanza analítica digital de sensibilidad 0,0001 g
Termo higrómetro digital
Termómetros
3.2.4 Equipos de laboratorio
Incubadora
Refrigeradora
3.3 Alimento en estudio
Se utilizó un alimento que sirve para obtener por reconstitución puré de papa, adquirido en un centro comercial de la ciudad de Huancayo, con un grado de humedad adecuado para el estudio.
3.4 Procedimiento de investigación
Se observó el comportamiento higroscópico del alimento en estudio al interactuar con el aire ambiente. Los parámetros de estas observaciones y sus respectivos valores se establecieron en base a la revisión bibliográfica. El comportamiento higroscópico del alimento se analizó reproduciendo teóricamente, mediante modelos matemáticos y una hoja cálculo del Programa Microsoft Excel 2007, los procesos de equilibrio higroscópico y velocidad de adsorción involucrados. Las actividades que permitieron alcanzar los objetivos de este estudio fueron las siguientes:
1. Identificación de los parámetros que determinan la capacidad de adsorción de humedad del alimento.
2. Análisis de cómo afectan los cambios de temperatura ambiente en el curso del tiempo a la capacidad de adsorción de humedad del alimento.
3. Determinación de la relación entre la actividad de agua del alimento y los cambios en el tiempo de la temperatura ambiente.
4. Implementación de un procedimiento de cálculo para pronosticar la actividad de agua en función a la humedad inicial del alimento, tiempo de exposición y la temperatura del ambiente.
3.5 Metodología
3.5.1 Determinación de la humedad del alimento
El contenido de humedad inicial del alimento en estudio se determinó por triplicado, siguiendo el método gravimétrico de secado directo en estufa. Las
condiciones de operación fueron 103 ±2 ºC durante seis horas hasta masa constante.
3.5.2 Descripción de los aspectos que denotan la capacidad de adsorción de humedad del alimento
3.5.2.1 Isotermas de adsorción de humedad
Las isotermas de adsorción de humedad de equilibrio se obtuvieron por el método estático siguiendo la metodología reportada por Llorca (1998). Se coloca el alimento en estudio en contacto con aire de humedad relativa conocida dentro de un recinto cerrado, manteniendo la temperatura constante. Se utilizaron ocho recintos a 3, 17 y 30ºC y diferentes humedades relativas, dentro de los cuales se colocaron 2 g de alimento, que fueron pesados hasta alcanzar masa constante. Las diferentes humedades relativas se establecieron con disoluciones acuosas de ácido sulfúrico a diferentes concentraciones.
3.5.2.2 Humedad del aire en contacto con el alimento
La capacidad para contener vapor de agua, del aire en contacto con el alimento en estudio, se determinó en base a su temperatura y humedad relativa (Mayo y col., 1991). Estos parámetros fueron medidos cada dos horas, durante 60 horas continuas de observación.
3.5.2.3 Adsorción de humedad del alimento en contacto con aire a temperatura y humedad relativa constantes
La capacidad de adsorción de humedad del alimento en estudio se determinó siguiendo la metodología reportada por Prieto y Gordillo (2006). Para ello se colocaron 5 g de alimento en un recinto cerrado a 60±2% de humedad relativa y 17±1ºC, y se midieron sus cambios de masa cada tres horas, hasta alcanzar masa constante.
3.5.3 Modelamiento de los aspectos relacionados al proceso de adsorción de humedad
3.5.3.1 Isotermas de adsorción de humedad
Se utilizó el modelo de BET siguiendo el método reportado Barbosa y col. (2000). El rango de actividad de agua aplicado fue de 0,05 hasta 0,48 de actividad de agua. El grado de concordancia con los valores experimentales se verificó mediante el coeficiente de determinación (r2) y el porcentaje de error relativo medio.
3.5.3.2 Isotermas de adsorción en función a la temperatura
Se utilizó la ecuación de Clausius-Clapeyron siguiendo el método reportado por Barbosa y col. (2000). Las humedades de equilibrio y correspondientes actividades de agua se tomaron de las isotermas de adsorción obtenidas experimentalmente a 3 y 30ºC. El grado de concordancia con los valores experimentales se verificó mediante el porcentaje de error relativo medio.
3.5.3.3 Humedad relativa del aire en contacto con el alimento
La humedad relativa del aire en contacto con el alimento en estudio se modeló en base a la ecuación psicrométrica proporcionada por Quintana (2005) para calcular la humedad absoluta del aire en función a la humedad relativa y la presión de vapor de saturación. El grado de concordancia con los valores experimentales se verificó con el porcentaje de error relativo medio.3.5.3.4 Ganancia de humedad del alimento en contacto con aire a temperatura y humedad relativa constantes
La ganancia de humedad del alimento en estudio, al entrar en contacto con aire a temperatura y humedad relativa constantes en el tiempo, se modeló a partir de la ecuación básica para la velocidad de ganancia o pérdida de humedad proporcionada por Núñez y Chumbiray (1991). Los parámetros de esta ecuación se determinaron mediante regresión que se aplicó a los datos experimentales de
ganancia de humedad del alimento obtenidos a 17ºC y 53% de humedad relativa. El grado de concordancia con los valores experimentales se verificó mediante el coeficiente de determinación (r2) y el porcentaje de error relativo medio.
3.5.3.5 Cambios en la humedad del alimento en contacto con aire a temperatura y humedad relativa variables
Los cambios en el contenido de humedad del alimento en estudio, al permanecer en contacto con aire a temperatura y humedad relativa variables en el tiempo, se modelaron siguiendo el algoritmo reportado por Núñez y Chumbiray (1991), a partir de la ecuación básica para la velocidad de ganancia o pérdida de humedad y las ecuaciones de las isotermas de adsorción. Se colocó sobre una balanza analítica, junto a un termohigrómetro, 7,466 g de alimento directamente expuesto al ambiente. Los cambios de masa, temperatura y humedad relativa se registraron cada hora durante 84 horas continuas.
3.5.4 Cálculo de la actividad de agua en función de la humedad del alimento
Se utilizó la ecuación de BET descrita por Barbosa y col. (2000), a la cual se le reordenaron las variables para expresar la actividad de agua como función de la variable humedad del alimento.
3.6 Análisis estadístico
El grado de concordancia entre los valores experimentales y los pronosticados por los modelos matemáticos fueron verificados, mediante el coeficiente de determinación (r2) y/o el porcentaje de error relativo medio. Los cálculos de regresión se realizaron con la herramienta de análisis de datos del Programa Microsoft Excel 2007, que utiliza el método de “mínimos cuadrados”.