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Determinación de Permeabilidad Máxima Permitida para el Empaque de Café Industrializado


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Fuente: Barbosa y Vega, 1996. Deshidratación de alimentos

1.2.2. Monocapa de BET (Brunauer-Emmett-Teller)

El cálculo de la monocapa de BET es un dato muy importante y útil. Una de sus principales aplicaciones se da en estudios de predicción de la vida útil de un producto, ya que nos permite conocer de forma sencilla el valor de aw en el cual el producto tiene la mayor estabilidad, es por esto que el valor de la monocapa de BET puede ser considerado como un contenido de humedad crítico o valor crítico de actividad de agua; sin embargo es importante recalcar que la humedad crítica deberá ser calculada haciendo un análisis del posible deterioro que puede sufrir el producto, y asegurándose que la aceptación de los consumidores hasta el contenido de humedad crítico sea óptimo.

Estudios de las velocidades de reacciones de deterioro de la mayoría de alimentos secos han mostrado que por debajo del contenido de humedad de la monocapa de BET, la velocidad de pérdida de calidad es despreciable Ref 5. Este contenido de humedad es determinado de la ecuación de la isoterma de BET y está generalmente en valores de actividad de agua entre 0.2 y 0.4. Es importante que el valor de humedad crítico hallado sea mantenido el mayor tiempo posible mediante un buen empaque, ya que un incremente de actividad de agua de 0.1 en ésta región, disminuye el tiempo de vida del producto de 2 a 3 veces.

La fig. 1.2 demuestra la importancia de la monocapa en las velocidades de reacciones de deterioro.



Fig. 1.2 GRÁFICO DE VELOCIDAD DE REACCIONES VS aW

Fuente: LABUZA THEODORE, Pracical Aspects of Isotherm Measurement and Use


      1. Estabilidad del Producto versus Actividad de Agua

La estabilidad de los alimentos tiene estrecha relación con la actividad de agua y su conocimiento es más relevante que el contenido de humedad, ya que es mucho más importante conocer la disponibilidad que tiene el agua en el alimento para que se desarrollen las reacciones de deterioro que el contenido total de la misma.

Entre los factores que pueden disminuir la estabilidad del producto encontramos:



  1. Cambios microbianos

  2. Reacciones enzimáticas y no enzimáticas

  3. Cambios físicos y estructurales

  4. Destrucción de nutrientes, aroma y gusto

Sin embargo todas esta reacciones o cambios ocurren a distintas actividades de agua, por lo tanto es necesario hacer un análisis del producto y determinar cuál o cuales de estos factores son los de mayor importancia en la estabilidad del producto, a fin de que la humedad crítica que se determine sea la óptima para proteger al producto de todos los factores que puedan afectar su estabilidad.

En el caso del café, por ser un producto seco, muy higroscópico, se ve seriamente afectado por la ganancia de humedad, provocando su aglomeración y en consecuencia se convierte inaceptable para el consumidor, por lo tanto la pérdida de cualidades sensoriales es la mayor consideración en la elección del empaque adecuado y la humedad crítica que se defina deberá tomar en cuenta este factor y al mismo tiempo asegurar que ese contenido de humedad protege al producto de todos los otros factores.

Para la elección del empaque del café soluble no existe riesgo microbiológico y no es una fuente considerable de nutrientes en la dieta, por lo tanto la pérdida de nutrientes no es una consideración.



1.2.4 Isotermas de Adsorción

Una isoterma de adsorción (o desorción) es la curva que indica, en el equilibrio y para una temperatura determinada, la cantidad de agua retenida por un alimento en función de la humedad relativa de la atmósfera que le rodea.

Es necesario indicar que no todas las isotermas presentan el mismo comportamiento, es decir, existen tres tipos clásicos de isotermas de adsorción, graficados en la fig. 1.3


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Fig. 1.3. TIPOS DE ISOTERMAS DE ADSORCIÓN

Fuente: LABUZA THEODORE, Pracical Aspects of Isotherm Measurement and Use

Isoterma Tipo I:

El isoterma tipo I es una isoterma para el azúcar puro cristalino. Muestra una muy pequeña ganancia de humedad hasta que la actividad de agua llega a 0.7 – 0.8 en donde la humedad sube en gran medida, esto es debido a que el único efecto del agua son enlaces de hidrógeno con el grupo OH del azúcar, por lo tanto es sólo un efecto de la superficie. Es importante determinar el tamaño de los cristales, porque si se redujera el tamaño del azúcar, más cantidad de agua se adicionaría y se elevaría la humedad. A bajas aw el efecto dieléctrico del agua no es muy fuerte para romper las moléculas de azúcar, pero a altas aw se produce una disociación de las moléculas de azúcar y más agua penetra en los cristales.


Algunos de los productos que presentan éste comportamiento son los productos secados y congelados en donde se realiza la congelación del producto seguida de la sublimación al vacío del hielo, éste sistema coincide con el método de elaboración del café liofilizado, lo cual explica que la isoterma de adsorción del café liofilizado muestre el mismo comportamiento del azúcar.

Otro de los productos que tienen éste comportamiento es la leche en polvo elaborada por desecación por pulverización o en cilindros, coincidiendo con el método de elaboración del café spray dried, lo cual nuevamente explica por qué la isoterma de adsorción del café spray dried tiene el comportamiento del azúcar.


Isoterma Tipo II:

La mayoría de los alimentos siguen la forma sigma característica de éste tipo de isoterma. La curva resultante es causada por los efectos de la Ley de Raoult, efectos capilares e interacciones agua – superficie.


Isoterma Tipo III:

Es típico de agentes antiapelmazantes, éste tipo de ingrediente adsorbe agua en sitios específicos, pero la unión de enlaces es muy fuerte, por lo tanto disminuye la actividad de agua drásticamente. Cuando todos los sitios en los cuales el agua se puede unir están ocupados, cualquier incremento de la humedad causa un incremento grande en la actividad de agua, esto es debido a que el producto no se disuelve, de tal manera que el agua añadida interacciona sólo con el agua que ya está presente a través de un enlace de hidrógeno muy débil.

Es importante destacar que en la elaboración de una isoterma de adsorción para luego predecir el tiempo de vida de un producto, debemos especificar una temperatura que sea representativa de las condiciones externas y mantenerla constante; ya que debido a la forma en que el agua está unida al alimento, a una actividad de agua constante, los alimentos a altas temperaturas captan menos agua que los alimentos sometidos a temperaturas más bajas.

Es por esto, que el presente trabajo es realizado simulando las condiciones de Quito y Guayaquil, ya que al tener temperaturas distintas, sus isotermas de adsorción presentan comportamientos distintos.





Fig. 1.4 EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LAS ISOTERMAS DE ADSORCIÓN
Fuente: LABUZA THEODORE, Pracical aspects of isotherm measurement and use

En la fig. 1.4 podemos notar claramente el efecto que tiene la temperatura sobre las isotermas de adsorción, ya que a una humedad constante del producto (humedad final de fábrica) la temperatura del medio en donde se encuentra almacenado el producto influye en gran medida en el incremento de actividad de agua, es decir a mayor temperatura de almacenamiento el agua estará más disponible para reacciones que a menor temperatura de almacenamiento.


Debido a esto, el empaque debe ser diseñado tomando en cuenta las temperaturas de los lugares en donde el producto será consumido. Por tanto, las isotermas de adsorción dan la posibilidad de preveer el comportamiento de un alimento después de su tratamiento, es decir, predecir la cantidad de humedad que adsorberá el producto, dependiendo de las condiciones en que se realice el almacenamiento.



    1. Envases Plásticos para Alimentos

1.3.1 Definición y Clasificación de los plásticos

Los plásticos son materiales susceptibles de moldearse mediante procesos térmicos, a bajas temperaturas y presiones. Las materias plásticas son sustancias orgánicas caracterizadas por su estructura macromolecular y polimérica.

Los plásticos se dividen en dos grandes grupos de acuerdo a las propiedades que presenta el producto final:

Termoplásticos: En estos plásticos ya no hay reacción, pueden moldearse, pueden ser reutilizados mediante su granulación y su posterior proceso de remoldeo. Ejemplos de termoplásticos se muestran a continuación en la tabla 5

TABLA 5

EJEMPLOS DE PLÁSTICO TERMOPLÁSTICOS

TERMOPLÁSTICOS

Nombre


Abreviatura (en inglés)

Acetato de Celulosa

CA

Poliestireno expandido

EPS

Polietileno alta densidad

HD-PE

Polietileno baja densidad

LD-PE

Poliamida

PA

Polietilen Tereftalato

PET

Polipropileno

PP

Poliestireno

PS

Acetato de Polivinilo

PVAC

Cloruro de Polivinilo

PVC

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