Evaluación de diferentes modelos matemáticos en el proceso de adsorción de humedad en hidrogeles de aceite de ajonjolí

Abstract

El objetivo de este trabajo se centró en analizar el proceso de adsorción de vapor de agua en tres tipos de perlas de hidrogel conteniendo aceite de ajonjolí (AA). Las perlas de hidrogel se formaron empleando la técnica de encapsulación de gelación iónica a partir de alginato de sodio (AS) y mezclas de alginato de sodio con mucílago de nopal (AS-MN). Para ello, se prepararon dispersiones acuosas de AS y MN al 2% (p/v), las cuales se mezclaron en tres proporciones en peso seco: 1:0, 1:1 y 1:1.5 (AS:MN). Una vez que los hidrogeles fueron obtenidos, se procedió a construir experimentalmente las isotermas de adsorción de estos sistemas acondicionados a 25, 35 y 45 °C, utilizando el método gravimétrico de celdas de equilibrio. Posteriormente, se emplearon seis modelos matemáticos para describir el fenómeno de adsorción: dos modelos teóricos (B.E.T, y G.A.B.), dos modelos semiempíricos (Lewicki y Halsey) y dos modelos empíricos (Henderson-Thompson y Oswin). El modelo de G.A.B. y el modelo de Henderson-Thompson resultaron ser los que mejor correlacionaron los datos experimentales presentando altos valores de r2 > 0.998 y porcentajes de error (%E < 5%). Cabe resaltar que la expresión de Henderson-Thompson al ser un modelo empírico, presentó una compensación entre sus dos parámetros de ajuste para correlacionar adecuadamente los datos experimentales. Por otra parte, el modelo de G.A.B. permitió conocer que las moléculas de vapor de agua se adsorbieron en la superficie de los hidrogeles tanto en la monocapa como en las multicapas, siendo el sistema AS-MN (1:1.5) el que tuvo mayor capacidad de adsorción de humedad, esto se debe a que el MN tiene la propiedad intrínseca de retener agua dentro de su estructura. Estos resultados permiten conocer para cada sistema de hidrogel formulado en qué contenido de humedad equivalente al valor en la monocapa, las perlas son más estables a factores deteriorativos, los que contribuyen a la degradación del aceite de ajonjolí encapsulado.