CHIRIMOYA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

ESCUELA DE INGENIERA AGROINDUSTRIALACTIVIDAD DE AGUA Y PROPIEDADES DE SORCIN DE LOS ALIMENTOS

Fisicoqumica de los PAIIng. Hubert Arteaga MianoALUMN0S: Mauricio Narvez, Annie StephanieMelendez Yesquen, Jorge Luis

ACTIVIDAD DE AGUA Y PROPIEDADES DE SORCIN DE LOS ALIMENTOSActividad de agua Propiedades de sorcin Propiedades fsicas importantes en las formulaciones de los alimentos y en los procesos. Las reacciones bioqumicas y microbiolgicas estn controladas por la actividad del agua del sistema, que por consiguiente es un parmetro til para predecir la estabilidad y la vida comercial del alimento.

CRITERIOS DE EQUILIBRIOEquilibrio Trmico EQUILIBRIO FISICOQUMICO Equilibrio Mecnico Igualdad del potencial qumico () de cada componente. El potencial qumico determina si una sustancia sufrir una reaccin qumica o se difundir desde una parte a otra del sistema.Igualdad de temperaturasIgualdad de presionesPotencial qumico de un componente en fase lquida (L)CRITERIOS DE EQUILIBRIOPotencial qumico es la energa libre molar parcial La definicin muestra que el potencial qumico de un componente de una mezcla homognea es igual a la razn del aumento de la energa libre de Gibbs sobre la adicin de una cantidad infinitesimal de la sustancia.La energa libre de GibbsCRITERIOS DE EQUILIBRIOPara un proceso reversible en un sistema cerrado de composicin constante, se pueden combinar la primera y segunda ley de la termodinmica para obtener:Para un sistema abierto (intercambio de materia con los alrededores), la energa libre de Gibbs total se puede expresar en funcin del nmero de moles de cada especie qumica presente en el sistema adems de la temperatura y presin.CRITERIOS DE EQUILIBRIO: cantidad de todas las sustancias se mantienen constantes : cantidades de todas las sustancias permanecen constantes excepto la que se est variandoCriterio general para que un sistema se halle en equilibrio Para un sistema es cerradoCRITERIOS DE EQUILIBRIOSolubilidadEs la mxima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente. Una disolucin se dice que est saturada cuando, a una determinada temperatura, contiene la mxima cantidad posible de soluto.

ABCSi aadimos un poco de sal en agua y agitamos, obtenemos una disolucin (A)Las dos sustancias forman una mezcla homognea (B)Si aadimos ms sal, llega un momento que no se disuelve, y precipita al fondo (C)SOLUCIN IDEAL: LEY DE RAOULT.Una solucin se define como ideal si las fuerzas cohesivas en el interior de la solucin son uniformes. Esto significa que en presencia de dos componentes A y B, las fuerzas entre A y B, entre A y A, y entre B y B todas son las mismas.V: Vol. molar del componente A en la solucinSOLUCIN IDEAL: LEY DE RAOULTUna solucin es ideal si la tendencia a escapar de cada componente es proporcional a la fraccin molar del componente en la solucin. La tendencia a escapar del componente A de una solucin ideal, medida por su presin de vapor parcial, es proporcional a la presin de vapor del lquido puro A y a la fraccin molar de las molculas de A en la solucin. . De este modo, el potencial qumico del componente A en solucin se correlaciona con la presin de vapor parcial de A por encima de la solucin. Para una solucin en equilibrio con su vapor:Ley de Raoult Es cierta cuando el vapor se comporta como un gas idealPv del lquido A puro a la misma TSOLUCIN IDEAL: LEY DE RAOULTIntroduciendo la Ec. (5.24) dentro de la Ec. (5.23), se obtiene la siguiente ecuacinSi el componente B se aade a A puro, la presin de vapor disminuye de forma:LEY DE HENRYDisolucin en la cual las molculas del soluto prcticamente solo interaccionan con molculas de disolvente.Es vlida para soluciones moderadas y sumamente diluidas.

PROPIEDADES COLIGATIVASDependen del nmero de molculas de soluto o iones aadidos al disolvente.

Estas propiedades se utilizan para determinar las masas moleculares y para medir la actividad de agua.ELEVACIN DEL PUNTO DE EBULLICIN El punto de ebullicin de un lquido es la temperatura a la cual la presin de vapor se iguala a la presin aplicada en su superficie.

La presencia de molculas de un soluto no voltil en una solucin ocasiona la elevacin en el punto de ebullicin de la solucin. Debido a la presin de vapor rebajada, el punto de ebullicin de la solucin es ms elevado que el del disolvente puro.

ELEVACIN DEL PUNTO DE EBULLICIN Cte molal de elevacin del punto de ebullicinCompuestos no electrolitos (nmero de moles implicados antes y despus de que se forme la solucin son iguales). Calor latente de vaporizacin por unidad d masa.Compuestos electrolitos razn entre nmero de moles totales despus de la disolucin y el nmero de moles antes de la disolucin. El punto de congelacin se alcanza en una solucin cuando la energa cintica de las molculas se hace menor a medida que la temperatura disminuye; el aumento de las fuerzas intermoleculares de atraccin y el descenso de la energa cintica son las causas de que los lquidos cristalicen. DESCENSO DEL PUNTO DE CONGELACINLas soluciones siempre se congelan a menor temperatura que el disolvente puro. La congelacin se produce cuando la presin de vapor del lquido iguala a la presin de vapor del slido.

DESCENSO DEL PUNTO DE CONGELACINConstante molal del descenso del punto de congelacinRazn entre el nmero de moles totales despus de la disolucin y el nmero de moles antes de la disolucin.Compuestos electrolitos Compuestos no electrolitos DISOLVENTE P.EBULLICIN (C)Kb (C/m)Agua 1000.512Benceno 80.12.53cido actico118.13.07Nitrobenceno210.885.24Fenol 1.823.56CONSTANTES DEL PUNTO DE EBULLICIN y del punto de congelacin DISOLVENTE P.CONGELACIN (C)Kf (C/m)Agua 01.86Benceno 5.485.12cido actico16.63.90Nitrobenceno5.77.00Fenol 437.40EJEMPLO

Presin osmticaSe basa en el fenmeno de la smosis, proceso espontneo por el cual las molculas del disolvente atraviesan una membrana semipermeable de una solucin de menor concentracin hacia una solucin de mayor concentracin de soluto.Membrana semipermeablePresinosmticaEl paso del disolvente desde la solucin diluida hacia la solucin concentrada provoca un aumento de la presin de la solucin. Este incremento de la presin que se suma a la presin de vapor de la solucin, se conoce como presin osmtica y se representa con la letra .

c: concentracin de soluto (kg-mol/m3)..R: constante universal de los gases (8.314,34 m3Pa/kg-mol-K)T: temperatura absoluta.PRESIN OSMTICALas leyes que regulan los valores de la presin osmtica para disoluciones muy diludas son anlogas a las leyes de los gases. Se conocen con el nombre de su descubridorVan t'Hoff y se expresan mediante la siguiente frmula:ACTIVIDAD DE AGUA La mayora de las reacciones qumicas y la actividad microbiolgica estn directamente controladas por la actividad de agua.

22Recordar la Ley de Raoult de propiedades coligativas (Qca. Biolgica)Ambos parmetros determinados a la misma temperatura.aw = 1 agua puraaw siempre es menor a 1: porque el alimento contiene solutos, que disminuyen la presin de vapor.aw < 0,2 alta estabilidad: el agua est muy poco disponible para reacciones. No congela, ni se evapora, ni reacciona.aw 0,2 0,8 agua parcialmente disponible para reacciones.aw > 0,8 agua completamente libre.ACTIVIDAD DE AGUAHUMEDAD RELATIVAEl valor de la actividad de agua est relacionado con el de la humedad relativa (HR) de la siguiente forma:Cuando un producto est expuesto al aire ambiente, la actividad del agua del producto tiende a equilibrarse con la humedad relativa del aire que lo rodea (ERH).

24Recordar la Ley de Raoult de propiedades coligativas (Qca. Biolgica)PREDICCIN DE LA ACTIVIDAD DE AGUALa ley de Raoult bsica en la determinacion de la actividad de agua en disoluciones ideales. La ecuacin de Gibbs-Duhem se puede utilizar para describir la actividad de disoluciones compuestas de N componentes.METODOS DE MEDICION DE ACTIVIDAD DE AGUASe basan en las propiedades coligativasMEDICIONES BASADAS EN LAS PROPIEDADES COLIGATIVASLa medicin de la presin de vapor del agua directamente en el alimentoDescenso del punto de congelacinMEDICIONES BASADAS EN LA TRANSFERENCIA ISOPIESTICAEn este mtodo, la medicin de la actividad de agua se consigue mediante el equilibrio de las actividades de agua de dos materiales en un sistema cerrado.MEDICIONES UTILIZANDO HIGRMETROSEn este metodo, la muestra se equilibra con aire en un recipiente cerrado y luego se determina la humedad relativa del aire utilizando un higrmetro.MEDICIONES BASADAS EN LA HIGROSCOPICIDAD DE LAS SALESCada sal tiene su propia caracterstica o punto de transicin de humedad relativa criticaEFECTOS DE LA TEMPERATURA SOBRE LA ACTIVIDAD DE AGUALa dependencia con la temperatura de la actividad de agua se puede describir mediante la ecuacin de Clasius-Clapeyron si se conocen los valores del calos isosterico y de la actividad de agua a una temperatura.EFECTOS DE LA PRESION SOBRE LA ACTIVIDAD DE AGUASon relativamente pequeos y despreciables a niveles de presin razonables.AJUSTE DE LA ACTIVIDAD DE AGUA Y PREPARACION DE LAS ISOTERMAS DE ADSORCION DE HUMEDADEl mtodo mas simple de obtener los datos de adsorcin de los alimentos es almacenar una muestra pesada en un recipiente cerrado que se mantiene a una cierta humedad relativa, a temperatura constante, y volver a pesar la muestra despus de que se haya alcanzado el equilibrio.