Effect of pulsed vacuum and ultrasound osmopretreatments on glass transition temperature, texture, microstructure and calcium penetration of dried apples (Fuji). Yun Deng, Yanyun Zhao. (2008). Food Science and Technology, Vol. 41, pág. 1575-1585.
Tecnologías de deshidratación combinadas fueron aplicadas en tejido de manzana para ver el efecto en diferentes propiedades como temperatura de transición vítrea, textura, microestructura, color, encogimiento, rehidratación, actividad de agua, contenido de humedad y contenido de calcio.
Tecnologías como secado por aire caliente, deshidratación osmótica con y sin pulsos de vacío, ultrasonido y liofilización, fueron seleccionadas para el presente estudio. Diferentes investigaciones relacionadas se han desarrollado obteniéndose diversas ventajas y desventajas en su aplicación. Por ejemplo en procesos de secado por aire se ha encontrado encogimiento en el tejido, dureza en la textura, pardeamiento, niveles bajos de rehidratación y bajo contenido nutricional; en procesos de liofilización, estructuras porosas, poco encogimiento, capacidad de rehidratación, altos costos por cambios de fase y mínimos cambios en color y nutrientes; en deshidratación osmótica, mejor calidad en el producto y bajos consumos de energía; y finalmente en ultrasonido mayor transferencia de masa.
Para el desarrollo del proyecto, manzanas (Funji) fueron peladas y cortadas en cilindros (15 mm de altura y 15mm de diámetro), posteriormente sometidas a 6 combinaciones de tecnologías: deshidratación osmótica con agitación (OA) y liofilización(OAF), OA y secado por aire caliente (OAA) , deshidratación osmótica con ultrasonido (OU) y liofilización (OUF), OU y secado por aire caliente (OUA), deshidratación osmótica con pulsos de vacío ( OP) y liofilización (OPF), y finalmente OP y secado por aire caliente (OPA).
De acuerdo con el artículo cada uno los cilindros de manzana representa el sistema el cual es de tipo multicomponente, desde el punto de vista del análisis que da el autor en cuanto a los efectos de las diferentes tecnologías combinadas en temperatura de transición vítrea, textura, color, encogimiento, rehidratación, actividad de agua, contenido de humedad y contenido de calcio. El mayor componente de la manzana es el agua (85%BH), igualmente está compuesta de macrocomponentes como carbohidratos (12%) y proteína (0,3 %), como también de microconstituyentes como vitaminas, minerales, enzimas etc.
Adicionalmente el sistema también es tomado por el autor como multicompartimentado desde el punto de vista del análisis sobre los efectos a nivel microscópico de la aplicación de tecnologías combinadas evaluando la microestructura de la célula tomada en este caso como sistema.
Cabe aclarar que ambos sistemas son abiertos puesto que durante los procesos de deshidratación hay transferencia de masa y energía, entre cada sistema y el entorno. Para el caso de los cilindros de manzana el entorno está dado por las condiciones del proceso, es decir durante los procesos osmóticos (OA, OU y OP) el entorno es una solución de jarabe de maíz de alfa fructosa (60 Brix, r /1:3, 3 h) con Gluconal Cal (GC) (7,5 g/100 g de solución) que básicamente es una mezcla entre lactato de calcio, gluconato y calcio. En ultrasonido el entorno es la solución bajo las mismas condiciones anteriores pero con ondas de 50/60 Hz, 117 V y 185 W. En liofilización el entorno es el vapor de agua arrastrado por el vacío (13,3 Pa). y finalmente durante el proceso de secado con aire caliente el entorno es básicamente aire(55°C,3.8 m/s). Para el caso de la célula el entorno es la solución osmótica, el aire y el vapor de agua, (dependiendo la etapa del proceso), constituidos por los componentes químicos configurados en elementos estructurales, mayoritarios y minoritarios.
Básicamente los principales cambios al aplicar las tecnologías combinadas en los cilindros de manzana fueron una mayor deshidratación en los procesos con ultrasonido con valores de 5,24 ±0,11 y 4,77 ±0,40 g/100g d.m para OUF y OUA, respectivamente, al igual que menores valores de actividad de agua (0,269 ±0,002 en OUF y 0,255 ±0,01 en OUA) y mayores valores en la temperatura de transición vítrea Tg, 2,96°C para OUF y 5,12°C para OUA, esto debido a los mecanismos de cada uno de los procesos.
En cuanto a la textura se observaron menores niveles de dureza en muestras liofilizadas, llegando hasta máximo 31,48±6,97 (N) en OU (es decir con ultrasonido), a comparación del secado con aire caliente que llegó a niveles de 110 igualmente en OU, debido a que el aire deshidrata rápidamente la superficie de la fruta y como consecuencia la presencia de una capa externa dura. Así mismo se obtuvo menores niveles de encogimiento en productos liofilizados con niveles de 60 cm3/100 cm3 y mayores niveles de rehidratación del orden de 3 g fruta rehidratada/g de fruta seca.
A nivel microestructural se observaron deformaciones de las células de la estructura total en muestras sometidas a secado por aire caliente, en procesos de liofilización también se presentó colapso debido al pretratamiento osmótico del cual ya existen referencias que describen la ruptura de la pared celular, como causa de la deformación..
En cuanto al color las muestras liofilizadas son más luminosas, sin embargo se encontraron menos diferencias en cuanto a parámetros b* y a* con respecto a la fruta fresca no tratada. El contenido de calcio solo fue calculado en muestras de secado por aire y en general las muestras tratadas con pulsos (OP) presentaron mayor concentración de iones calcio del orden de 103 cps , esto debido al mecanismo hidrodinámico durante el proceso, igualmente se observó que a mayor transferencia de masa mayor calcio atrapado en la célula.
Finalmente los parámetros analizados son muy importantes para evaluar cual o cuales tecnologías se deben aplicar dependiendo al mercado que vaya dirigido el producto deshidratado, puesto que no es lo mismo un producto como materia prima (por ejemplo para snacks) a producir un producto final (por decir un mix de frutas), por tanto de acuerdo con el desarrollo del proyecto es posible que aún falte optimizar el proceso combinado, tal como lo afirma el autor , por tanto los impactos del proyecto son a nivel social desde el punto de vista del fortalecimiento de la comunidad científica y universitaria.
Tecnologías de deshidratación combinadas fueron aplicadas en tejido de manzana para ver el efecto en diferentes propiedades como temperatura de transición vítrea, textura, microestructura, color, encogimiento, rehidratación, actividad de agua, contenido de humedad y contenido de calcio.
Tecnologías como secado por aire caliente, deshidratación osmótica con y sin pulsos de vacío, ultrasonido y liofilización, fueron seleccionadas para el presente estudio. Diferentes investigaciones relacionadas se han desarrollado obteniéndose diversas ventajas y desventajas en su aplicación. Por ejemplo en procesos de secado por aire se ha encontrado encogimiento en el tejido, dureza en la textura, pardeamiento, niveles bajos de rehidratación y bajo contenido nutricional; en procesos de liofilización, estructuras porosas, poco encogimiento, capacidad de rehidratación, altos costos por cambios de fase y mínimos cambios en color y nutrientes; en deshidratación osmótica, mejor calidad en el producto y bajos consumos de energía; y finalmente en ultrasonido mayor transferencia de masa.
Para el desarrollo del proyecto, manzanas (Funji) fueron peladas y cortadas en cilindros (15 mm de altura y 15mm de diámetro), posteriormente sometidas a 6 combinaciones de tecnologías: deshidratación osmótica con agitación (OA) y liofilización(OAF), OA y secado por aire caliente (OAA) , deshidratación osmótica con ultrasonido (OU) y liofilización (OUF), OU y secado por aire caliente (OUA), deshidratación osmótica con pulsos de vacío ( OP) y liofilización (OPF), y finalmente OP y secado por aire caliente (OPA).
De acuerdo con el artículo cada uno los cilindros de manzana representa el sistema el cual es de tipo multicomponente, desde el punto de vista del análisis que da el autor en cuanto a los efectos de las diferentes tecnologías combinadas en temperatura de transición vítrea, textura, color, encogimiento, rehidratación, actividad de agua, contenido de humedad y contenido de calcio. El mayor componente de la manzana es el agua (85%BH), igualmente está compuesta de macrocomponentes como carbohidratos (12%) y proteína (0,3 %), como también de microconstituyentes como vitaminas, minerales, enzimas etc.
Adicionalmente el sistema también es tomado por el autor como multicompartimentado desde el punto de vista del análisis sobre los efectos a nivel microscópico de la aplicación de tecnologías combinadas evaluando la microestructura de la célula tomada en este caso como sistema.
Cabe aclarar que ambos sistemas son abiertos puesto que durante los procesos de deshidratación hay transferencia de masa y energía, entre cada sistema y el entorno. Para el caso de los cilindros de manzana el entorno está dado por las condiciones del proceso, es decir durante los procesos osmóticos (OA, OU y OP) el entorno es una solución de jarabe de maíz de alfa fructosa (60 Brix, r /1:3, 3 h) con Gluconal Cal (GC) (7,5 g/100 g de solución) que básicamente es una mezcla entre lactato de calcio, gluconato y calcio. En ultrasonido el entorno es la solución bajo las mismas condiciones anteriores pero con ondas de 50/60 Hz, 117 V y 185 W. En liofilización el entorno es el vapor de agua arrastrado por el vacío (13,3 Pa). y finalmente durante el proceso de secado con aire caliente el entorno es básicamente aire(55°C,3.8 m/s). Para el caso de la célula el entorno es la solución osmótica, el aire y el vapor de agua, (dependiendo la etapa del proceso), constituidos por los componentes químicos configurados en elementos estructurales, mayoritarios y minoritarios.
Básicamente los principales cambios al aplicar las tecnologías combinadas en los cilindros de manzana fueron una mayor deshidratación en los procesos con ultrasonido con valores de 5,24 ±0,11 y 4,77 ±0,40 g/100g d.m para OUF y OUA, respectivamente, al igual que menores valores de actividad de agua (0,269 ±0,002 en OUF y 0,255 ±0,01 en OUA) y mayores valores en la temperatura de transición vítrea Tg, 2,96°C para OUF y 5,12°C para OUA, esto debido a los mecanismos de cada uno de los procesos.
En cuanto a la textura se observaron menores niveles de dureza en muestras liofilizadas, llegando hasta máximo 31,48±6,97 (N) en OU (es decir con ultrasonido), a comparación del secado con aire caliente que llegó a niveles de 110 igualmente en OU, debido a que el aire deshidrata rápidamente la superficie de la fruta y como consecuencia la presencia de una capa externa dura. Así mismo se obtuvo menores niveles de encogimiento en productos liofilizados con niveles de 60 cm3/100 cm3 y mayores niveles de rehidratación del orden de 3 g fruta rehidratada/g de fruta seca.
A nivel microestructural se observaron deformaciones de las células de la estructura total en muestras sometidas a secado por aire caliente, en procesos de liofilización también se presentó colapso debido al pretratamiento osmótico del cual ya existen referencias que describen la ruptura de la pared celular, como causa de la deformación..
En cuanto al color las muestras liofilizadas son más luminosas, sin embargo se encontraron menos diferencias en cuanto a parámetros b* y a* con respecto a la fruta fresca no tratada. El contenido de calcio solo fue calculado en muestras de secado por aire y en general las muestras tratadas con pulsos (OP) presentaron mayor concentración de iones calcio del orden de 103 cps , esto debido al mecanismo hidrodinámico durante el proceso, igualmente se observó que a mayor transferencia de masa mayor calcio atrapado en la célula.
Finalmente los parámetros analizados son muy importantes para evaluar cual o cuales tecnologías se deben aplicar dependiendo al mercado que vaya dirigido el producto deshidratado, puesto que no es lo mismo un producto como materia prima (por ejemplo para snacks) a producir un producto final (por decir un mix de frutas), por tanto de acuerdo con el desarrollo del proyecto es posible que aún falte optimizar el proceso combinado, tal como lo afirma el autor , por tanto los impactos del proyecto son a nivel social desde el punto de vista del fortalecimiento de la comunidad científica y universitaria.
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