The effect of surface active agents on sorption isotherms of a model food system

Authors

  • Theodore P. Labuza,

    1. Massachusetts lnstitute of Technology and Fisheries Institute of Development, Santiago, Chile
    Search for more papers by this author
  • Max Rvtman

    1. Massachusetts lnstitute of Technology and Fisheries Institute of Development, Santiago, Chile
    Search for more papers by this author
    • Work taken from the M. S. Thesis supported by a fellowship granted from the Food and Agriculture Organization of the United Nations and the Fisheries Institute of Development of Chile.


Abstract

The extent of the capillary condensation phenomenon in the sorption of water by a model food system was studied. The system, composed of microcrystalline cellulose, a hydrocarbon oil, and water, was treated with non-ionic surface active agents at various concentrations. Desorption and adsorption isotherms were made for triplicate control and treated systems at 37°c., using a desiccator method.

During desorption, the surfactants increased the water equilibrium vapor pressure of the model system for all moisture contents, but with adsorption, this effect was observed only up to 50 to 60% RH. The magnitude of the hysteresis loop was diminished in all cases. These over-all effects were due mainly to a lowering of the liquid surface tension of the water in the pores of the model. Capillarity was analyzed by the Kelvin Equation and existed down to 20% RH, which is close to the monolayer value for most models. In addition, data from low surfactant concentrations indicated that capillarity may extend even below the monolayer. The diminished hysteresis found in our experiments supports the “ink-bottle” theory of hysteresis.

Abstract

On a étudié l'amplitude du phénomène de la condensation capillaire lors de l'adsorption d'eau par un systèmemodèle d'alimentation. Le dit système était formé de cellulose microcristalline, d'une huile hydrocarbonée et d'eau; on l'a traité avec des agents tension-actifs du genre non-ionique à différentes concentrations. On a préparé des isothermes de désorption et d'adsorption pour le triple système de contrǒle et lea systèmes traites à 37°c, en utilisant nne méthode de dessiccation.

Durant la désorption, les agents tensio-actifs ont augmenté la preasion de vapeur d'eau d'équilibre du système-modèle et ce pour toutes les teneurs d'humidité; toutefois, dans le cas d'adsorption, on n'a observé cet effet que pour des teneurs d'humidité relative atteignant 50 à 60%. L'importance de la boucle d'hystérèse a diminué dans tous les cas. Les dits résultats étaient dus à un abaissement de la tension de surface liquide de l'eau dans les pores du modèle. On a analysé la capillarité au moyen de l'équation Kelvin et trouvé qu'elle existait jusqu'à un degré d'humidité relative de 20%, ce qui se rapprochait de la valeur pour couche simple dans le cas de la plupart des modeles. En outre, les résultats provenant de concentrations faibles d'agents sensio-actifs, ont indiqué que la capillarité pouvait s'étendre měme au-dessous de la couche simple. l'hystérèse moindre qu'on a trouvée dans les expériences a confirmé la théorie de “bouteilie d'encre” de l'hystérèse.

Ancillary