Optimización del proceso de secado con radiación microondas de langostino (Litopenaeus vannamei) aplicando el método de superficie de respuesta

El langostino (Litopenaeus vannamei) es un crustáceo marino de alto valor nutricional que destaca por su alto contenido de Proteínas, Ácidos grasos Omega 3, Vitaminas del complejo B, Hierro, entre otros nutrientes esenciales que forman parte importante de una dieta equilibrada y saludable. Su comercialización mayoritariamente se lleva a cabo en su estado fresco-refrigerado o congelado estando aun poco difundida su presentación deshidratada debido a que ésta -en general- se desarrolla de manera artesanal y bajo condiciones que impiden su industrialización. En ese sentido, el objetivo de la presente investigación fue identificar condiciones óptimas del secado con radiación microondas que permitan conseguir la mayor capacidad de rehidratación del producto final colas secas de langostino de forma que posibilite su procesamiento con mayor valor agregado. Los parámetros del proceso fueron optimizados mediante la metodología de superficie de respuesta (MSR) llevándose adelante una experimentación de tipo secuencial la misma que se inicia con un diseño con arreglo factorial 2K para luego ir escalando introduciendo puntos centrales al modelo a fin de determinar la presencia de curvatura para la aplicación de un diseño de composición central de optimización mediante superficies de respuesta y analizar el efecto del tratamiento sobre la rehidratación. Trozos de músculo de langostino (colas) de 1, 2 y 3 cm de ancho con pesos de 08, 12 y 16 gramos respectivamente se deshidrataron por microondas entre 209 y 696 watts de potencia. La capacidad de rehidratación (CR) se vio incrementada con el aumento de la potencia en el tratamiento microondas y con la reducción de la masa de la muestra (p<0.05). Un nivel alto de potencia y el nivel bajo de la masa presentaron la mayor capacidad de rehidratación de 1.36 gramos de langostino rehidratado / gramos de langostino seco. Los cambios en la humedad no fueron significativos logrando valores de 14%, en promedio. característica aceptable para este producto seco. Las condiciones óptimas del proceso obtenidas mediante la función deseabilidad fueron: masa 6.34 gramos. potencia 796.86 watts, para obtener una CR de 1.5437, mientras que la validación experimental alcanzó una capacidad de rehidratación de 1.36 ± 0.03, valor cercano al predicho. Estos resultados demuestran que la metodología de superficie de respuesta es un instrumento válido para el establecimiento de las condiciones óptimas de la operación de secado microondas de colas de langostino Litopennaeus vannamei

Influencia de cocción y secado en la calidad estructural y vida útil, de quinua cocida deshidratada variedad Negra Ayrampo

El objetivo de este trabajo fue estudiar la influencia de la cocción de la quinua a alta presión y deshidratación a alta temperatura, en la calidad estructural y vida útil, de quinua (Chenopodium quinoa Willd) deshidratado instantánea variedad negra ayrampo. En primer lugar, se realizó un diseño factorial de superficie respuesta de 2 factores, donde se estudiaron los efectos de la alta presión de vapor de cocción (1 a 2 kgf/cm2) y tiempo (2 a 10 minutos), en el porcentaje de desprendimiento de cotiledones, índice de absorción de agua (g/g) y gelatinización del almidón (%) en la optimización de tratamiento térmico de cocción. En segundo lugar, también se usó el diseño factorial de superficie respuesta de 2 factores, donde se evaluación el efecto de la presión de cocción (1 a 2 kgf/cm2) y temperatura de deshidratación (60 a 100 °C) en el porcentaje de granos no dañados, tiempo de rehidratación e índice de solubilidad en agua del almidón de la quinua deshidratada instantánea. Y como tercer objetivo específico correlacionar la vida útil de la quinua deshidratada instantánea con las condiciones ambientales de temperatura y humedad relativa. Obteniéndose las siguientes conclusiones: Los valores cinéticos de cocción térmica son: Tiempo de reducción decimal obtenido en los ensayos de cocción de quinua variedad negra ayrampo fue D100 = 7.52 min) y el valor del parámetro Z = 19.7 ºC. Los parámetros óptimos de cocción son: presión 1.55 kgf/cm2 y tiempo 9.6 minutos, el valor de la función de conveniencia total fue de 0.8267. Los modelos matemáticos que correlacionan las variables dependientes (IAA: índice de absorción de agua, DC: desprendimiento de cotiledones y G: gelatinización) e independientes se tienen como: Y1(IAA)=-1.5794 + 0.4073X1 + 8.4433X2 + 0.0064X12 -1.85 X22 – 0.225X1X2. Y2(DC)= 47.724- 0.3323X1 – 27.925X2 + 0.0508X12 +9.65 X22 + 0.2125X1X2. Y3(G)= 9.2880 + 4.3395X1+45.2825X2–0.1329X12– 12.645 X22 + 0.7088X1X2. Los parámetros óptimos de cocción- deshidratación fue de: presión de vapor de 1.95 kgf/cm2 y temperatura de deshidratado 90°C para una función de conveniencia total de 0.92. Los modelos matemáticos que correlacionan las variables dependientes (GND: granos no dañados, TR: tiempo de rehidratación y ISA: índice de solubilidad en agua) y variables independientes son: Y4(GND)= 53.50 + 3.667X1 + 0.842X2 – 1.00X12 -0.004X22 – 0X1X2. Y5(TR)= 9.625 + 0.5833X1 – 0.0979X2 - 0.75X12 + 0.3153 X22 + 0.0125X1X2. Y6(ISA)= -3.3275+8.7283X1+0.5053X2– 1.935X12 – 0.0029 X22 - 0.0173X1X2. El tiempo de vida útil y la correlación con los parámetros de Weibull fue de: 779 días (aproximadamente 2.2 años) y α= 36.68 y β=3.68

Construcción de un prototipo de cámara de maduración de quesos y optimización de parámetros para su evaluación en queso andino

El presente trabajo de investigación tuvo como objetivo general: Construir un prototipo de cámara de maduración de quesos y optimizar los parámetros de temperatura, humedad y aireación para su evaluación en queso andino. Para el primer objetivo se realizó la construcción del prototipo de la cámara de maduración, donde el diseño se realizó con las herramientas CAD 2D y 3D. El equipo tiene un volumen interior de 0.2 m3, su capacidad de almacenamiento del queso para su maduración es de 21 Kg, para la generación de humedad comprende un sistema de resistencia flexible de 60 watts en contacto con el agua, posee un compresor de 1/6 de Hp de potencia con capacidad frigorífica de 600 BTUs. El sistema para regular la temperatura está compuesto por gas refrigerante ECOLOGICO R-134a y el sistema de ventilación posee una moto ventilador de 3000 rpm. Todos los sistemas en funcionamiento del equipo durante la maduración del Queso Andino esta automatizado por el dispositivo PLC FULL GAUGE MT 530 súper, que garantiza el control de parámetros. Para el segundo objetivo se realizó la validación del equipo con la maduración de Queso Andino y se efectuó la evaluación de los análisis fisicoquímicos y microbiológico con factores de estudio para los 3 tratamientos: QAT1= (T1=10-12°C, H1=90-95%), QAT2= (T2=12-14°C, H2=85-90%) y QAT3= (T3=14-16°C, H3=80-85 %) y una aireación constante para el tiempo de maduración de 21 días. Los resultados obtenidos del análisis Fisicoquímicos fueron: QAT1 (pH=5.5, Humedad= 38.00% y Proteína=28.46%), QAT2 (pH=5.6, Humedad= 38.50% y Proteína=28.49%) y QAT3 (pH=5.5, Humedad= 37.00% y Proteína=28.45%), para el análisis microbiológico los resultados de la carga bacteriana en cuanto a mesófilos aerobios viables, hongos y levaduras, enterobacterias, están dentro de los límites aceptables y no se detectó presencia de gérmenes patógenos. Para el tercer objetivo la Difusividad efectiva (Def) encontrada fue: 8.00E-04, 1.10E-03 y 1.00E-03m2/s. El prototipo mejora el proceso de maduración y a la obtención de un queso madurado de calidad, donde los mejores indicadores para la maduración de Queso Andino con los resultados obtenidos del análisis sensorial fue para el tratamiento QAT3, el cual tiene la mejor aceptación como producto final.Tesi

Etude expérimentale modèle de l'imbibition capillaire de substrats poreux à volume et structure de pores ajustables

L imbibition est d une importance fondamentale dans de nombreuses applications technologiques et intervient par ailleurs dans de nombreux phénomènes naturels (industrie textile, industrie pharmaceutique, érosion des sols .). Malgré l importance de ce phénomène, la description et la modélisation des mécanismes d imbibition sont encore sujettes à discussion dans la littérature, en particulier, la prédiction des cinétiques d imbibition à partir de la connaissance de la topographie du milieu poreux. L objectif de ce travail de thèse a été de relier les cinétiques d imbibition à la structure du milieu poreux imbibé. Pour cela, nous avons étudié l imbibition capillaire (ou spontanée) en suivant une démarche expérimentale dans laquelle nous avons utilisé des substrats poreux modèles dont nous contrôlons le volume et la structure de pores. La configuration d imbibition choisie dans ce travail est celle d une goutte sessile (ou posée).Ces travaux ont permis de mettre en œuvre une technique de construction de pastilles macroscopiques, autosupportées et cohésives, par assemblage de microbilles de polymère. Ces systèmes modèles ont été utilisés pour étudier les cinétiques d imbibition capillaire de liquides dans des supports tridimensionnels à structure de pores complexe en fonction de la taille des microbilles constituant la pastille poreuse, de la reconstruction thermique, de la perméabilité pour une structure poreuse bicouches et de la force capillaire. Ces études ont permis entre autres de mettre en évidence des régimes cinétiques et des transitions d imbibition inattendues dans ces systèmes (régimes visqueux et inertiel).Imbibition is of fundamental importance in many technological applications, and is also involved in many natural phenomena (textile industry, pharmaceutical industry, soil erosion ....). Despite the importance of this phenomenon, the description and modelling of imbibition mechanisms are still subject to discussion in the literature, in particular, the prediction of the kinetics of imbibition from the knowledge of the morphology of the porous medium.The aim of this thesis was to relate the imbibition kinetics with the structure of a model porous medium. For this, we studied the capillary imbibition (or spontaneous) following an experimental approach in which we used a model porous substrate with both a controlled porous volume and pore structure. The experimental configuration for studying this imbibition was that of a sessile drop. In this work we developed a technique for the fabrication of self-supported and cohesive macroscopic pellets of polymer microbeads. These model porous systems have been characterized for their internal structure and used to study the capillary imbibition kinetics as a function of i) the size of the microbeads, ii) the temperature of the thermal annealing, iii) the permeability in the case of bilayered porous structures and iv) the capillary force (concentration of ethanol in water, nature of the liquid). This approach allowed observing and discussing unexpected imbibition regimes and transitions (inertial and viscous regimes).MULHOUSE-SCD Sciences (682242102) / SudocSudocFranceF

Advancing the engineering understanding of coffee extraction

Despite the fact that around 20000 cups of coffee per second are produced worldwide (making coffee the second most-traded commodity in the world), coffee extraction is not well understood yet. This Engineering Doctorate Thesis seeks to advance the fundamental engineering understanding of coffee extraction. This aim is based on the current need of industry to optimise soluble coffee process (as stress on water and energy is increasing), and the growing popularity of On-Demand coffee systems. The macrostructure, microstructure and extraction parameters of roast and ground coffee were investigated. The findings from this study were used in a multi-scale extraction model that portrays the extraction of coffee soluble solids as the combination of phenomena taking place at the particle scale (~μm), and the packed bed scale (~cm). Effective diffusion coefficients in the range of 10$^-$$^1$$^1$ m$^2$ s$^-$$^1$ were shown to offer the better fit to experimental data if a single effective diffusion coefficient is to be used. The model was shown to predict literature extraction data for caffeine, chlorogenic acids and trigonelline in espresso coffees. A new methodology to estimate the permeability of roast and ground coffee in steady state was also developed. Permeability values resulted to lie between 10$^-$$^1$$^3$-10$^-$$^1$$^4$ m$^2$

Effect of Rehydration Temperature on Functional Properties, Antioxidant Capacity and Structural Characteristics of Apple (Granny Smith) Slices in Relation to Mass Transfer Kinetics

Apple slices dried at 60C were rehydrated at 20, 40 and 60C to analyze the influence of processing temperature on quality attributes and rehydration kinetics. Diffusion coefficient increased with process temperature from 1.36 to 2.37 ¥ 10-9 m2/s. The Weibull model obtained the best fit quality for the experimental data based on statistical test, chi square. Color was not recovered during rehydration and the results indicated that the use of low temperatures is more adequate. Water-holding capacity decreased, while rehydration ratio increased with increasing rehydration temperature, indicating structural modifications. Increasing rehydration temperatures led to a reduction in the glass transition temperature and hardness values of samples. The radical-scavenging activity showed higher antioxidant activity at higher rehydration temperatures rather than at lower temperatures. It was found that rehydration temperature modifies the cell structure and antioxidant capacity of final product.The authors gratefully acknowledge financial support of the Research Department of Universidad de la Serena for the publication of this research.Zura-Bravo, L.; Ah-Hen, K.; Vega-Galvez, A.; García Segovia, P.; Lemus-Mondaca, R. (2013). Effect of Rehydration Temperature on Functional Properties, Antioxidant Capacity and Structural Characteristics of Apple (Granny Smith) Slices in Relation to Mass Transfer Kinetics. Journal of Food Process Engineering. 36(5):559-571. doi:10.1111/jfpe.12018S559571365Abbott, J. A., Saftner, R. A., Gross, K. C., Vinyard, B. T., & Janick, J. (2004). Consumer evaluation and quality measurement of fresh-cut slices of ‘Fuji,’ ‘Golden Delicious,’ ‘GoldRush,’ and ‘Granny Smith’ apples. Postharvest Biology and Technology, 33(2), 127-140. doi:10.1016/j.postharvbio.2003.12.008Aguilera, J. M., Chiralt, A., & Fito, P. (2003). 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