Evaluación del proceso de adsorción de humedad y dimensión superficial fractal de microcápsulas de aceite de chía (Salvia hispanica L.)

Abstract

En este trabajo se estudió el proceso de adsorción de humedad en microencapsulados para determinar la dimensión superficial fractal de microcápsulas de aceite de semilla de chía obtenidos mediante la técnica de secado por aspersión así como la morfología de estos encapsulados con la finalidad de conocer la estructura externa y establecer posibles morfologías de las cápsulas que conlleven a una mejor retención del aceite, para lo cual se emplearon como materiales de pared 2 biopolímeros: i) Goma de Mezquite (GM), ii) Goma Arábiga (GA) con una relación de material encapsulante a material encapsulado de 2:1 y 3:1. Se formularon emulsiones del tipo aceite en agua (O/W) que posteriormente se secaron por aspersión en un equipo a nivel planta piloto con una temperatura de entrada del aire de 170  5 °C y una temperatura de salida del aire de 85  5 °C, inyectando aire comprimido a 4 bar. Una vez obtenidas las microcápsulas se realizaron las isotermas de adsorción de estas a partir de un método gravimétrico para la cual se obtuvieron los contenidos de humedad de la monocapa (M0) a las distintas relaciones de material de pared (2:1 y 3:1) y se calculó el contenido de humedad teórico (MTE0) empleando la ecuación de Guggenheim- Anderson-De Boer (GAB). Estas isotermas sirvieron para determinar la dimensión superficial fractal (Ds) de los encapsulados con el objeto de encontrar una correlación cualitativa entre la morfología y la dimensión superficial fractal. La Ds se calculó empleando la teoría de Frenkel-Halsey-Hill presentando valores entre 2.4 y 2.49 para Goma Arábiga y 2.19 y 2.49 para la Goma de Mezquite, respectivamente. La morfología de los microencapsulados se obtuvo empleando la técnica de Microscopia Electrónica de barrido (MEB). Las microcápsulas exhibieron una topografía externa con superficies abolladas, lo cual es característico por el tipo de biopolímero utilizado, además mostraron un alto grado de integridad, ya que no se observan grietas o cavidades en la superficie externa. Las microcápsulas correspondientes a la Goma Arábiga con una relación 2:1 presentaron superficies irregulares, ligeramente abolladas pero con superficies más lisas en comparación con las microcápsulas de Goma de Mezquite y Goma Arábiga con relación 3:1.

También se realizó una prueba de eficiencia de encapsulamiento utilizando el proceso de extracción por solventes en el cuál se pudo observar que la Goma Arábiga con relación 3:1 presentó el mayor porcentaje de eficiencia en el encapsulado con un 94.35% con respecto a los otros microencapsulados. Finalmente, se realizó un análisis del grado de apelmazamiento o aglomeración de las microcápsulas utilizando un tamiz con mallas de diferente tamaño, siendo la Goma de Mezquite con relación 3:1 la que presentó el menor grado de apelmazamiento.