Determinación experimental y modelización de isotermas de sorción de agua de hojas de alcachofa

Abstract

[ES] Un tercio de la producción de alcachofa se destina a la industria, donde un 70-85% de la materia prima se transforma en residuos sólidos. Para una adecuada gestión de estos residuos es necesario conocer sus propiedades de sorción de agua, ya que los cambios físicos, químicos y biológicos que puedan ocurrir durante su almacenamiento dependen de las interacciones entre el agua y la matriz sólida. Los objetivos de este trabajo son la determinación experimental de datos de sorción (adsorción y desorción) de agua en equilibrio para los residuos de alcachofa (hojas externas) a distintas temperaturas, así como obtener las isotermas de sorción de agua correspondientes usando modelos bibliográficos de correlación de datos experimentales y de predicción. Las humedades de equilibrio de las hojas de alcachofa a diferentes actividades de agua y temperaturas (25, 35, 45 y 55 ºC) se determinaron mediante el método estático, y variaron en un intervalo de 0-0,6 kg agua/kg sólido seco (actividad de agua entre 0,05-0,9). La forma de las isotermas se clasificó entre los tipos II y III propuestos por la IUPAC. No se apreció fenómeno de histéresis, ni dependencia significativa de los datos de equilibrio con la temperatura. Los modelos de correlación de BET, GAB, Oswin y Peleg ajustaron satisfactoriamente los datos experimentales. Un modelo predictivo basado en la composición y el estado físico de los componentes de las hojas de alcachofa también se utilizó para reproducir los datos experimentales con desviaciones aceptables.

[EN] One third of the artichoke production is used in industrial processes, where up to 70-85% of the initial raw material is transformed into solid wastes. For an adequate management of these wastes is necessary to know their water sorption properties, because physical, chemical and biological changes which occur during their storage depend on water-solid matrix interactions. The objectives of this work are to experimentally determine equilibrium water sorption (adsorption and desorption) data of artichoke wastes (external leaves) at different temperatures, as well as correlate and predict water sorption isotherms using bibliographic models. Equilibrium moisture content of artichoke leaves at different water activities and temperatures (25, 35, 45 and 55 ºC) was determined by the static method, and ranged 0-0.6 kg water/kg dry solid (water activity 0.05-0.9). The shape of isotherms was classified between types II and III proposed by IUPAC. Hysteresis phenomenon was not observed, neither significant dependence of the equilibrium data with temperature. BET, GAB, Oswin and Peleg correlation models satisfactorily fitted experimental data. A predictive model based on composition and physical state of artichoke leaves components was also used to reproduce experimental data with acceptable deviations.

[CA] Un terç de la producció de carxofa es destina a la indústria, on el 70-85% de la matèria primera es transforma en residus sòlids. Per a una adequada gestió d'aquests residus es necessari conèixer les seues propietats de sorció d'aigua, perquè els canvis físics, químics i biològics que puguen ocórrer durant l'emmagatzemament depenen de les interaccions entre l'aigua i la matriu sólida. Els objectius d'aquest treball són la determinació experimental de dades de sorció (adsorció i desorció) d'aigua a l'equilibri per als residus de carxofa (fulles externes) a diferents temperatures, així com l'obtenció de les corresponents isotermes de sorció d'aigua utilitzant models bibliogràfics de correlació de dades experimentals i de predicció. Les humitats d'equilibri de les fulles de carxofa a diferentes activitats d'aigua i temperatures (25, 35, 45 i 55 ºC) es van determinar mitjançant el mètode estàtic, i van variar en un interval de 0-0,6 kg aigua/kg sòlid sec (activitat d'aigua entre 0,05-0,9). La forma de les isotermes es va classificar entre els tipus II i III proposats per la IUPAC. No es va apreciar fenomen d'histèresi, ni dependència significativa de les dades d'equilibri amb la temperatura. Els models de correlació de BET, GAB, Oswin i Peleg ajustaren satisfactòriament les dades experimentals. Un model predictiu basat en la composició i l'estat físic dels components de les fulles de carxofa també es va utilitzar per reproduir les dades experimentals amb desviacions acceptables.