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• Luisito Rangel

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UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA EP. INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

Practica N°04 Cineticas de Reacción ALUMNO: Alanoca Leon Luis Angel DOCENTE Ing. Guido Anglas Hurtado Ing. Ibeth Coavoy CURSO Estimación de la vida util CICLO IX

LIMA-PERÚ 2019

CINÉTICAS DE REACCIÓN I.

INTRODUCCIÓN Durante el almacenamiento, los alimentos sufren cambios que se manifiestan por variaciones de las características sensoriales, físicoquímicas y microbiológicas. Estos cambios pueden ser monitoreados en el tiempo a través de los indicadores de deterioro, que son aquellas características que se alteran y pueden ser cuantificadas por medio de un análisis de laboratorio, como por ejemplo el recuento microbiano, grado de acidez, contenido de humedad, pérdida de textura, nivel de cristalización, grado de sedimentación, etc. Las curvas resultantes de los indicadores de deterioro a través del tiempo son comúnmente llamadas cinéticas de reacción, e indican cuán rápido o lento son los procesos de pérdida o ganancia de los factores de calidad. Generalmente, las cinéticas de reacción siguen un modelo matemático basado en una ecuación diferencial ordinaria donde el orden puede ser cero o uno.

II.

OBJETIVOS Al finalizar la práctica, los alumnos serán capaces de: •

Determinar el orden de reacción “n” del atributo Humedad en café soluble embolsado.

•

Determinar las constantes de cinéticas de reacción “k” a diferentes temperaturas, así como los valores de energía de activación “E a” y factor pre-exponencial “Ko”.

•

Estimar el valor de Q10.

•

Estimar el valor de velocidad de transmisión al vapor de agua “VWTR” del material de envasado.

III.

REVISIÓN DE LITERATURA:

El deterioro de la calidad inicial o generación de rancidez en el café ha sido atribuido durante mucho tiempo a reacciones con el oxígeno del espacio de cabeza. Sivetz y Foote, en 1963, concluyeron que este cambio de sabor podía ser pequeño en un periodo de 6 meses a varios años, si el café soluble era empacado con un pequeño espacio de cabeza y almacenado a 21 ºC. Por otro lado Clarke dice que la máxima causa de la pérdida de calidad en el café soluble es provocada por la ganancia de humedad, que da lugar a la compactación del producto cuando ésta llega a valores entre 7 y 8 %. Desde el punto de vista microbiológico, se puede decir que el café soluble tiene amplias ventajas frente a otros alimentos, pues dado a su carácter ácido no hay peligro de crecimiento de bacterias patógenas en el mismo. Por otro lado, los microorganismos no se multiplican por debajo de una actividad del agua de 0,6, lo cual también favorece el café soluble ya que éste tiene una Aw inicial de alrededor de 0,2, valor que se conserva poco variable si el producto en cuestión se empaca y almacena apropiadamente (8,9). IV.

MATERIALES Y METODOS 4.1. Materiales  Materia prima: Café soluble embolsado. 4.2. Equipos  Baños María (3) a diferentes temperaturas.

V.

METODOLOGIA EXPERIMENTAL Se acondicionarán muestras de café soluble a ambientes de 100% HR y temperaturas de 40, 50 y 60°C. Las muestras estarán envasadas en bolsas plásticas y se evaluarán dos muestras por temperatura (repeticiones). Para lograr las condiciones psicrométricas especificadas, se colocarán las muestras sobre rejillas altas dentro de Baños María a las temperaturas indicadas. Las muestras no deberán estar remojadas con el agua dentro del Baño María, y permanecerán en los equipos por 7 días. Diariamente se determinará el peso de cada muestra y se calculará su correspondiente humedad, la cuál será expresada en porcentaje en base seca. A partir de los datos experimentales de humedad vs. tiempo, se determinarán el orden y las constantes de cinéticas de reacción. El efecto de la temperatura será relacionado usando la ecuación de Arrhenius, y se

determinará la energía de activación (Ea) y factor pre-exponencial (ko). Asimismo, se aproximará el valor de Q10. Por otro lado, conocidos los valores de área de exposición (A) de cada envase y las ganancias de peso diarias (Q), se determinará la velocidad de transmisión al vapor de agua (WVTR) a cada temperatura, la cual se obtiene a partir de la pendiente de la curva Q/A vs tiempo en el estado estacionario. El símbolo Q representa la cantidad de agua permeada que para fines de esta práctica se asumirá ser igual a la cantidad de agua absorbida por el café.

Q/A Pendiente = Q/At = WVTR

t

VI.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Ac

0.08 g agua/ g ms 0.008314 kj/ kmol k

Tiempo (Dias) 0 1 4 5 6 7

40°C 0.03913 0.03942 0.03986 0.04013 0.04041 0.04068

g agua/ g ms 50°C 0.03913 0.03945 0.03984 0.04167 0.04686 0.05154

60°C 0.03913 0.03949 0.03983 0.03992 0.04064 0.04114

0.05

g agua/ gms

0.05

40°C Linear (40°C) 50°C Power (50°C) Linear (50°C) 60°C Logarithmic (60°C) Linear (60°C)

f(x) = 0 x + 0.04 R² = 0.69 f(x) = 0.04 x^0.1 R² = 0.49 0.04

f(x) + 0.04 f(x) = 0= x0 +x 0.04 R² = 0.87 R² = 0.98 0.04 0 1 2

3

4

5

6

7

8

Días

T (°C)

Tabs (K) 40 50 60

1/Tabs (K-1)

Intercepto (ln k0) Ea Ko

0.01237493 dia-1

Para 17°C Ea (Kj/kmol) ko (día-1) Ao (%) T (°C) T (K) n R

ln k

313 0.00319489 0.00020983 8.46922086 323 0.00309598 0.00149927 -6.5027767 333 0.003003 0.00024863 8.29955835

1086.23343 4.39208249 9.03094477 KJ/mol

Pendiente (Ea/k)

k (día-1)

9.03094477 0.01237493 0.03913 17 290 0 0.008314

Para 23°C Ea (Kj/kmol) ko (día-1) Ao (%) T (°C) T (K) n R

9.03094477 0.01237493 0.03913 23 296 0 0.008314

k17 (día-1) t (días)

0.0002923 139.820022 dias

k17 (día-1)

0.00031536

t (días)

124.079712

Los resultados dieron a 3 diferentes temperaturas dio 0.0128 g agua/100 g.ms con la ecuación de Arrenhius. Y con la ecuación de K a temperaturas de 17 y 23°C se hallo si tiempo de vida útil estimada para 17°C de 140 días, y 23°C de 124 días, con la humedad estimada.

VII. CONCLUSIONES El estudio del tiempo de vida útil del café en días para para un almacenamiento a temperaturas de 17°C dio 140 días y para 23°C fue de 124. Esto demuestra que mientas a menos temperatura se someta el producto más tiempo de vida útil tendrá, aplicando la ecuación de Arrhenius para una estimación acelerada. Se aconseja realizar experimentos de vida de anaquel a diferentes humedades relativas de almacenamiento sobre el café soluble, con el ánimo de generar un modelo estadístico que incluya la influencia de esta variable en la vida de anaquel.

VIII. BIBLIOGRAFIA GIRALDO, Gómez Gloria Inés. Métodos de estudio de vida de anaquel de los alimentos. Monografía . Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales.1999. LABUZA, T.P, and SCHMIDL, M.K, “ Accelerated shelf-life testing of foods ”. Food Technology Vol. 39 Pág. 57-64. 1985. SAGUY, I and KAREL, M. “Modeling of quality deterioration during food processing and storage”. Food Technology. Vol. 34. Pág. 78-85. 1980. LEVENSPIEL, Octave. Ingeniería de las reacciones químicas. Editorial Revesrté Barcelona 1978. STOUVENEL, Aida. CHUZEL, Gerard. Actividad del agua en los alimentos. Procesamiento y Conservación mediante su control. Facultad de Ingeniería, Universidad del Valle. Colombia 1992.