¡Descarga Velocidad y Capacidad de Rehidratación de Ananá Pre-Secado con Aire y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Tecnología Industrial solo en Docsity!
CINÉTICA DE REHIDRATACIÓN DE ANANÁ PRE-SECADO CON AIRE
CALIENTE
RAMALLO L. A.^1 ; MASCHERONI, R. H.^2
1. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales - Universidad Nacional de Misiones Félix de Azara 1552 - (3300) Posadas, Misiones - Argentina E-mail: lram@fceqyn.unam.edu.ar 2. CIDCA (CONICET-CCT La Plata y U.N.L.P.) y MODIAL (FI - U.N.L.P.) 47 y 116 – (1900) La Plata - Argentina
Resumen
Se estudió el comportamiento de rehidratación de ananá previamente secado con aire caliente. Medias rodajas de ananá de 0.6 cm de espesor fueron deshidratadas en un secadero de flujo transversal, con velocidad de aire de 1.5 m/s a tres temperaturas diferentes (45, 60 y 75ºC). La rehidratación se llevó a cabo en agua a 20 y 40ºC. Se aplicó la ecuación de Page para modelar la cinética de ganancia de agua durante el proceso de rehidratación. Este modelo empírico describe apropiadamente el proceso, con valores del error promedio porcentual de la estimación en el rango de 2.6 a 4.1. El parámetro K del modelo aumenta con la temperatura de rehidratación y disminuye con la temperatura del pre-tratamiento de secado. De modo análogo, el grado de recuperación del producto medido a través del parámetro COR disminuye con la temperatura del proceso de secado.
1. Introducción
La rehidratación es un proceso complejo dirigido a restaurar las propiedades estructurales originales del material fresco (previo al secado o deshidratado) poniendo en contacto el producto seco con agua. No obstante se ha demostrado que la habilidad de rehidratación presenta una histéresis debido a la disrupción estructural y celular que tiene lugar durante el proceso de deshidratación (Krokida & Philippopoulos, 2005). Existen numerosos trabajos científicos donde los autores miden la habilidad de rehidratación del material seco; sin embargo no hay consistencia en el procedimiento aplicado para caracterizarla ni en la nomenclatura utilizada en los diferentes trabajos (Lewicki, 1998). En algunos alimentos tales como las frutas secas para desayuno, la velocidad de rehidratación es de vital importancia en la valoración de calidad. El estudio de la cinética de rehidratación puede ser muy útil para el diseño y optimización de este proceso. Algunos autores modelaron el proceso de rehidratación considerándolo un fenómeno difusional descrito por la 2da Ley de Fick (Sanjuán y col., 1999). Krokida & Marinos-Kouris (2003) estudiaron la cinética de rehidratación de numerosas frutas y vegetales sobre la base de considerar que la ganancia de agua sigue una cinética de primer orden. Otros autores han aplicado modelos empíricos para describir el proceso (García-Pascual y col., 2006; Calzetta Resio y col., 2006). Los procesos de deshidratación, especialmente el secado, per se provocan muchos cambios en la estructura y composición del tejido vegetal (McMinn & Mague, 1997a,b) El deterioro de los atributos fisico-químicos del sistema puede ser evaluado sobre la base de las características de rehidratación.
De los datos encontrados en la literatura se puede observar que el grado y la velocidad de rehidratación dependen de las condiciones del proceso de deshidratación, de la naturaleza y composición del vegetal y de las condiciones de rehidratación (McMinn & Mague, 1997a; Krokida & Marinos-Kouris, 2003; Khaisheh y col., 2004). En el presente trabajo se pretende evaluar el efecto de la temperatura del proceso de secado sobre la velocidad y la capacidad de rehidratación de ananá.
2. Materiales y métodos
2.1 Preparación de la muestra. Secado Se trabajó con frutas de Ananas Comosus variedad Cayena Lisa. Las frutas fueron cortadas en medias rodajas de 0.60 ± 0.05 cm de espesor y 11.5 ± 0.5 cm de diámetro; con un sacabocados se les retiró el centro. Los ensayos de secado se realizaron en un secadero de flujo transversal bajo condiciones constantes de velocidad de aire (1.5 m/s) y temperatura (45, 60, 75ºC). En cada ensayo, las rodajas de ananá se colocaron dentro de cestas de aluminio evitando el contacto entre los trozos de fruta.
2.2 Determinación del contenido de agua El contenido de agua se cuantificó mediante la pérdida de peso por desecación en estufa de a 70 °C hasta pesada constante (aproximadamente 48 horas).
2.3 Metodología experimental de la rehidratación
Los ensayos de rehidratación se realizaron sobre medias rodajas de ananá al final del proceso de secado, cuando el contenido de agua fue de aproximadamente 80% b.s. Cada muestra (una media rodaja de ananá deshidratado) se colocó en un vaso de precipitado conteniendo 150 ml de agua desmineralizada a una de las temperaturas previstas para los ensayos (20 ó 40ºC); el recipiente se colocó sobre el plato termostatizado de un agitador magnético, se cubrió con papel de aluminio y se mantuvo el sistema con agitación durante todo el ensayo. A intervalos de tiempo predeterminados se extrajo una muestra, se le retiró el exceso de agua superficial con papel de filtro y se registró el peso. Este procedimiento se repitió hasta observar pesada constante por un período de inmersión de aproximadamente 15 minutos, aunque los datos utilizados para evaluar las propiedades y ajustar el modelo cinético fueron los registrados durante las primeras dos horas de inmersión. Cada experimento de rehidratación fue replicado y se registró la evolución del peso de la muestra durante cada experiencia. El agua contenida en la fruta durante la rehidratación se determinó en función de la humedad inicial (final del secado) y el aumento de peso, expresada como masa de agua por 100 g de materia seca. Para cuantificar la capacidad de rehidratabilidad del ananá deshidratado se emplearon dos coeficientes: la relación de rehidratación (RR) y el coeficiente de rehidratación (COR). La relación de rehidratación se calcula generalmente como la relación de la masa de la muestra rehidratada a la masa de la muestra seca (Wang & Chao, 2003), sin embargo Krokida & Marinos-Kouris (2003) expresan – de manera equivalente - este parámetro en términos del contenido de agua de las muestras:
dh
rh X
X
RR
El coeficiente de rehidratación es un indicador del grado de recuperación de peso respecto al producto fresco. Se calcula de acuerdo a la siguiente expresión (Prabhanjan y col., 1995; Khraisheh y col., 2004):
que el movimiento de humedad durante el proceso de rehidratación ocurre por difusión líquida, con transferencia de agua desde el líquido de rehidratación al sólido seco hasta que se alcanza el equilibrio. Los resultados experimentales del contenido de agua en la fruta fresca presentaron una amplia variabilidad, comprendidos entre el 600% b.s. y el 900% b.s. En las condiciones experimentales de rehidratación del presente estudio, la fruta llega a alcanzar en dos horas un valor máximo del contenido de agua de 450% b.s. La velocidad de absorción de agua al inicio del proceso es importante, esta velocidad disminuye aproximadamente tres veces entre 0.5 y 2 horas de rehidratación. Por otra parte, con muestras de ananá presecado a 75ºC se realizó un ensayo, con cuatro repeticiones, de rehidratación durante 10 h. Durante la primera hora del proceso se absorbió el 60% del agua total ganada en las 10 h de rehidratación. La humedad en la fruta alcanzó el 52% del valor de humedad en la fruta fresca utilizada en este ensayo. Debido a que la humedad de saturación es muy inferior a la humedad de la fruta fresca podemos inferir que los cambios estructurales que ocurren en el tejido vegetal durante el secado son irreversibles. Este efecto fue observado por Krokida & Philippopoulos (2005) durante la rehidratación de numerosas frutas y vegetales pre-secados. Conociendo la variación de humedad (Ec. 5) en función del tiempo, se pudieron determinar los valores de K y N, a dos temperaturas de rehidratación. Datos experimentales de ln(MR) y el tiempo fueron procesados mediante análisis de regresión minimizando el error estándar de la desviación para determinar los parámetros K y N. Los valores de r^2 fueron, en todos los casos, mayores a 0.91, mostrando que el modelo de Page describe adecuadamente la ganancia de agua en ananá en función del tiempo de rehidratación.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0 50 100 150 200 250 Tiempo, minutos
Humedad, %b.s.
40ºC 25ºC
FIGURA 1. Contenido de agua experimental (símbolos) y predicho por el modelo de Page (línea contínua) durante la rehidratación a 25 y 40ºC de medias rodajas de ananá secadas a 60ºC.
Valores experimentales y predichos por el modelo de Page del contenido de agua de medias rodajas de ananá pre-secadas a 60ºC durante el proceso de rehidratación a 40 y 25ºC se muestran en la Figura 1. Los valores predichos estuvieron próximos a los experimentales, como se manifiesta en los valores del error relativo promedio porcentual (Epp) de la estimación, calificados entre 2.65% y 4.13% (Tabla 1). El parámetro N permanece constante, siendo independiente del proceso de secado previo.
TABLA 1. Parámetros de la ecuación de Page y Epp de las estimaciones.
Temperatura Rehidratación a 25ºC Rehidratación a 40ºC de secado (^) K N Epp K N Epp 45ºC 0.0286±0.0041 0.93 2.65 0.0374±0.0042 0.93 2. 60ºC 0.0237±0.0021 0.93 4.08 0.0276±0.0039 0.93 3. 75ºC 0.0173±0.0009 0.93 4.13 0.0206±0.0033 0.93 3.
El parámetro K puede ser considerado como una medida de la velocidad de ganancia de agua cuando se comparan experiencias cuyos valores de N sean similares, puesto que N determina la escala del eje de abscisas (tN). De esta manera se observó que K aumenta con la temperatura de rehidratación y disminuye con el aumento de la temperatura del pre- tratamiento de secado, indicando una mayor velocidad de rehidratación en las muestras de ananá pre-secado a 45ºC que en el ananá secado a 75ºC (Figura 2). La mayor temperatura de secado produce una estructura más rígida, lo cual podría conducir al colapso de los caminos para la entrada del agua y, en consecuencia, a una menor velocidad de rehidratación.
0
100
200
300
400
500
0 40 80 120 Tiempo, minutos
Humedad, g de agua/100g de
masa seca
secado a 45ºC secado a 60ºC secado a 75ºC
FIGURA 2. Influencia de la temperatura del secado sobre la cinética de rehidratación de ananá a 40ºC
La capacidad de absorción de agua se puede cuantificar en base a los parámetros RR y COR (Ecuaciones 1 y 2). Los valores del COR y del RR para las muestras de ananá con dos horas de rehidratación se detallan en la Tabla 2.
TABLA 2. Características de rehidratación (2 hs.) de ananá secado con aire caliente.
Temperatura de Rehidratación a 25ºC Rehidratación a 40ºC secado COR RR COR RR 45ºC 0.515 ± 0.078 1.188 ± 0.037 0.604 ± 0.112 1.178 ± 0. 60ºC 0.493 ± 0.152 1.262 ± 0.107 0.544 ± 0.095 1.295 ± 0. 75ºC 0.492 ± 0.064 1.354 ± 0.138 0.498 ± 0.011 1.351 ± 0.
Khraisheh, M.A.M.; McMinn, W.A.M.; Magee, T.R.A. 2004. Quality and structural changes in starchy foods during microwave and convective drying. Food Research International, 37: 497–503.
Krokida, M.K.; Marinos-Kouris, D. 2003. Rehydration kinetics of dehydrated products. Journal of Food Engineering, 57: 1–7.
Krokida, M.K.; Philippopoulos, C. 2005. Rehydration of dehydrated foods. Drying Technology, 23: 799-830.
Lewicki, P.P. 1998. Some Remarks on Rehydration of Dried Foods. Journal of Food Engineering, 36: 81–87.
McMinn, W.A.; Magee, T. R. A. 1997a. Physical Characteristics of Dehydrated Potatoes - Part I. Journal of Food Engineering, 33: 37-48.
McMinn, W.A.; Magee, T.R. 1997b. Physical Characteristics of Dehydrated Potatoes - Part II. Journal of Food Engineering, 33: 49-55.
Pablo García-Pascual, P.; Sanjuán, N.; Melis, R.; Mulet, A. 2006. Morchella esculenta (morel) rehydration process modelling. Journal of Food Engineering, 72: 346–353.
Prabhanjan, D; Ramaswamy, H.; Raghavan, G. 1995. Microwave-assisted Convective Air Drying of Thin Layer Carrots. Journal of Food Engineering, 25: 283-293.
Ramesh, M.; Rao, P.S. 1996. Drying Studies of Cooked Rice in a Vibrofluidised Bed Drier. Journal of Food Engineering, 27: 389-396.
Sanjuán, N.; Simal, S.; Bon, J.; Mulet, A. 1999. Modelling of broccoli stems rehydration process. Journal of Food Engineering, 42: 27–31.
Wang, J.; Chao, Y. 2003. Effect of Co irradiation on dying characteristics of apple. Journal of Food Engineering, 56: 347–351.
