Modelado y simulación de procesos de congelación y dehidrocongelación de frutas

Abstract

Se estudió el uso de la Deshidratación Osmótica como pretratamiento para prolongar la vida útil en diferentes matrices vegetales. En una primera etapa se examinaron los efectos de la concentración de la solución osmodeshidratante en tres frutas con diferentes composiciones, estructuras celulares y características sensoriales, sobre la cinética de transferencia de materia. En la faz experimental, se utilizaron muestras de peras, kiwis y melones. Se realizaron deshidrataciones bajo distintas concentraciones de solución y tiempo de contacto y luego se congelaron muestras con diferentes tiempos de deshidratación. Los datos experimentales fueron utilizados para validar las predicciones del modelo desarrollado. Además se analizaron las consecuencias producidas por el proceso completo de dehidrocongelación sobre la calidad sensorial tomando como parámetros el color, la textura y exudado producido en las tres frutas deshidratadas osmóticamente y posteriormente congeladas y descongeladas. Para obtener un modelo que describa el proceso de dehidrocongelación, se desarrollaron esquemas en diferencias finitas explícitas en el lenguaje MATLAB en la etapa de congelación para predecir perfiles de temperatura y los tiempos de congelación. Los modelos permitieron predecir satisfactoriamente los perfiles de concentración de sólidos y de agua, y los parámetros cinéticos de deshidratación de la fruta, así como los perfiles de temperatura y el tiempo de proceso durante la congelación. La deshidratación osmótica aplicada en una etapa previa a la congelación tuvo consecuencias favorables en lo que respecta al estudio de calidad de las frutas y además el efecto beneficioso de disminuir el tiempo necesario para la congelación en las muestras estudiadas.

The use of Osmotic Dehydration as a pretreatment to prolong the shell life in different vegetable matrixes was studied. During the first stage, the effects of the concentrations of the osmodehydrating solution were examined considering the kinetics of mass transfer in three types of fruit. In the experimental stage, samples of pears, kiwis and melons were used. Dehydration processes were carried out under different solution concentrations and different contact periods. Later, samples with different dehydration periods were frozen. The experimental information was subsequently used to validate the predictions of the developed model. Besides, the consequences on the sensorial quality produced due to the complete dehydrofreezing process were analyzed. The parameters taken into consideration were color, texture and exudates produced in the three pieces of fruit osmotically dehydrated and subsequently frozen and thawed. Finally, in order to obtain a model which describes the dehydrofreezing process, schemes with limited explicit differences were developed in the MATLAB language during the freezing stage to predict temperature and freezing time profiles. The proposed models allowed us to predict satisfactorily the solids and water concentration profiles and the kinetic parameters of fruit dehydration, as well as the temperature and process time during the freezing of the partially dehydrated fruit. The osmotic dehydration applied on a stage previous to freezing had favorable consequences in terms of fruit quality and allowed to decrease the time needed for freezing in the studied samples.