En el equilibrio, la relación entre el contenido de agua y la humedad relativa de equilibrio de un material se puede representar gráficamente mediante una curva, la llamada isoterma de absorción de humedad . Para cada valor de humedad , una isoterma de sorción indica el valor de contenido de agua correspondiente a una temperatura constante dada. Si cambia la composición o la calidad del material, también cambia su comportamiento de sorción. Debido a la complejidad de los procesos de sorción, las isotermas no se pueden determinar explícitamente mediante cálculo, sino que deben registrarse experimentalmente para cada producto.
La relación entre el contenido de agua y la actividad del agua (a w ) es compleja. Un aumento de a w suele ir acompañado de un aumento del contenido de agua, pero de forma no lineal. Esta relación entre la actividad del agua y el contenido de humedad a una temperatura determinada se denomina isoterma de absorción de humedad. Estas curvas se determinan experimentalmente y constituyen la huella digital de un sistema alimentario. [1]
La teoría BET (Brunauer-Emmett-Teller) proporciona un cálculo para describir la adsorción física de moléculas de gas en una superficie sólida. Debido a la complejidad del proceso, estos cálculos solo tienen un éxito moderado; sin embargo, Stephen Brunauer pudo clasificar las isotermas de sorción en cinco formas generalizadas como se muestra en la Figura 2.
Encontró que las isotermas Tipo II y Tipo III requieren materiales o desecantes altamente porosos, con una primera adsorción monocapa, seguida de una adsorción multicapa y finalmente conduciendo a una condensación capilar, lo que explica la alta capacidad de humedad de estos materiales a una humedad relativa alta. [2]
Se debe tener cuidado al extraer datos de isotermas, ya que la representación de cada eje puede variar en su designación. Brunauer proporcionó el eje vertical como moles de gas adsorbido dividido por los moles del material seco, y en el eje horizontal usó la relación de presión parcial del gas justo sobre la muestra, dividida por su presión parcial en saturación. Las isotermas más modernas que muestran la sorción de vapor de agua, en el eje vertical, proporcionan la relación entre el peso del agua adsorbida dividido por su peso seco, o esa relación convertida en porcentaje. En el eje horizontal proporcionan la humedad relativa o la actividad del agua del aire presentado al material.
Las isotermas de sorción se denominan así porque el equilibrio establecido debe ser para una temperatura constante y esta temperatura debe especificarse. Normalmente, los materiales retienen menos humedad cuando están más calientes y más humedad cuando están más fríos. Ocasionalmente, se proporciona un conjunto de isotermas en un gráfico que muestra cada curva a una temperatura diferente. En la Figura 3 se proporciona un conjunto de isotermas de adsorción de este tipo, medido por Dini en un gel de sílice de Tipo V. [3]
Ver también
Referencias
- ^ Bell, LN y Labuza, TP 2000. "Aspectos prácticos de la medición y el uso de isotermas de absorción de humedad". 2da edición AACC Eagan Press, Eagan, MN
- ^ Brunauer, S. "La absorción de gases y vapores, volumen 1", Oxford University Press, 1943, p.49
- ^ Dini, S., "Análisis de sistemas de enfriamiento con desecante refrigerado cruzado", Ph.D. Tesis, Instituto de Tecnología de Illinois; 1981