Transferencia de calor y materia durante el escaldado de papas

Objetivos de la tesis: 1) Estudiar la operación de escaldado para el caso de la industrialización de la papa como bastones fritos. 2) Centralizar dicho estudio sobre la influencia de las condiciones de operación sobre el contenido de azúcares reductores en la superficie de la papa. 3) Analizar la susceptibilidad del sistema al modelado matemático y determinar los valores de los parámetros intervinientes. 4) Verificar hasta que punto la eventual hidrólisis del almidón que puede tener lugar a las temperaturas de operación resulta un mecanismo importante durante el proceso. Los objetivos precedentes fueron perseguidos a través de las siguientes acciones: a) Realización de experiencias preliminares a efectos de evaluar la importancia del fenómeno de generación de azúcares por hidrólisis en relación a la transferencia al baño de escaldado. b) Elaboración de un modelo matemático de transferencia de calor y materia y en caso de ser necesario incluir la simultánea reacción química adoptando geometría esférica a los efectos de una mayor simplicidad teórica y experimental. c) Diseño de experiencias complementarias que permitan desacoplar los diversos mecanismos que interaccionan en la operación de escaldado a fin de evaluar por vías independientes la mayoría de los parámetros intervinientes en el modelo descripto en (b). d) Realización de experiencias de escaldado de papas que permitan comprobar el modelo matemático propuesto alimentando los parámetros obtenidos según (c) y regresionando en caso de ser necesario los parámetros no evaluados en las experiencias independientes. e) Evaluación a través del modelo y con los parámetros obtenidos, de la influencia relativa de los mecanismos intervinientes (transferencia calórica, transferencia de materia y reacción química). f) Análisis de la influencia de las condiciones de operación (tiempos de residencia, temperatura, grado de agitación del baño, etc.) sobre el contenido de azucares reductores en la superficie de las esferas de papa.Tesis digitalizada en SEDICI gracias a la Biblioteca Central de la Facultad de Ciencias Exactas (UNLP).Facultad de Ciencias Exacta

Effect of the Addition of Proteins and Hydrocolloids on the Water Mobility in Gluten-Free Pasta Formulations

In a gluten free pasta formulation (suitable for celiac people), the influence of each constituent has a major importance on the final product quality, especially water and hydrocolloids contents used to replace the gluten matrix. The presence of hydrocolloids and proteins in dough may modify the availability of water to interact with starch in the gelatinization process. The aim of the present work was to investigate the effect of the addition proteins and hydrocolloids addition on the water-starch interaction using a triangular mixture design. Basic dough formula consisted in a mixture of corn starch and flour (4:1, 53.5%), 1%NaCl, and 3% sunflower oil, water (35.48-39.5%), gums (xanthan and locust bean gums, 2:1 ratio, 0.512-2.519%), and proteins (dry egg and ovoalbumin mixtures, 10:1 ratio, 0.683-6.704%) Combinations of gums, proteins, and water were used in a simplex-centroid design with constrains. Modulated differential scanning calorimetry was used to study starch gelatinization and the amount of unfrozen water in the samples; thermograms were obtained between -50ºC and 140ºC (heating rate 5ºC/min, modulated at ±1ºC, period of 60s). Regarding the process of gelatinization, a biphasic endotherm was observed; when the free water content of the dough was progressively reduced (0.94 to 0.42g H2O/ g dough), endotherms shifted to higher temperatures (onset from 56.7ºC to 63.1ºC, first peak from 75.1ºC to 77.6ºC) following a linear relationship. The response surface analysis of the unfrozen water content of the complex composite system as a function of the concentration of proteins, hydrocolloids, and water led to a “saddle” type surface, involving interactions between components.Facultad de Ciencias ExactasCentro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de AlimentosFacultad de Ingenierí

Effect of the Addition of Proteins and Hydrocolloids on the Water Mobility in Gluten-Free Pasta Formulations

In a gluten free pasta formulation (suitable for celiac people), the influence of each constituent has a major importance on the final product quality, especially water and hydrocolloids contents used to replace the gluten matrix. The presence of hydrocolloids and proteins in dough may modify the availability of water to interact with starch in the gelatinization process. The aim of the present work was to investigate the effect of the addition proteins and hydrocolloids addition on the water-starch interaction using a triangular mixture design. Basic dough formula consisted in a mixture of corn starch and flour (4:1, 53.5%), 1%NaCl, and 3% sunflower oil, water (35.48-39.5%), gums (xanthan and locust bean gums, 2:1 ratio, 0.512-2.519%), and proteins (dry egg and ovoalbumin mixtures, 10:1 ratio, 0.683-6.704%) Combinations of gums, proteins, and water were used in a simplex-centroid design with constrains. Modulated differential scanning calorimetry was used to study starch gelatinization and the amount of unfrozen water in the samples; thermograms were obtained between -50ºC and 140ºC (heating rate 5ºC/min, modulated at ±1ºC, period of 60s). Regarding the process of gelatinization, a biphasic endotherm was observed; when the free water content of the dough was progressively reduced (0.94 to 0.42g H2O/ g dough), endotherms shifted to higher temperatures (onset from 56.7ºC to 63.1ºC, first peak from 75.1ºC to 77.6ºC) following a linear relationship. The response surface analysis of the unfrozen water content of the complex composite system as a function of the concentration of proteins, hydrocolloids, and water led to a “saddle” type surface, involving interactions between components.Facultad de Ciencias ExactasCentro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de AlimentosFacultad de Ingenierí

Effect of the Addition of Proteins and Hydrocolloids on the Water Mobility in Gluten-Free Pasta Formulations

In a gluten free pasta formulation (suitable for celiac people), the influence of each constituent has a major importance on the final product quality, especially water and hydrocolloids contents used to replace the gluten matrix. The presence of hydrocolloids and proteins in dough may modify the availability of water to interact with starch in the gelatinization process. The aim of the present work was to investigate the effect of the addition proteins and hydrocolloids addition on the water-starch interaction using a triangular mixture design. Basic dough formula consisted in a mixture of corn starch and flour (4:1, 53.5%), 1%NaCl, and 3% sunflower oil, water (35.48-39.5%), gums (xanthan and locust bean gums, 2:1 ratio, 0.512-2.519%), and proteins (dry egg and ovoalbumin mixtures, 10:1 ratio, 0.683-6.704%) Combinations of gums, proteins, and water were used in a simplex-centroid design with constrains. Modulated differential scanning calorimetry was used to study starch gelatinization and the amount of unfrozen water in the samples; thermograms were obtained between -50ºC and 140ºC (heating rate 5ºC/min, modulated at ±1ºC, period of 60s). Regarding the process of gelatinization, a biphasic endotherm was observed; when the free water content of the dough was progressively reduced (0.94 to 0.42g H2O/ g dough), endotherms shifted to higher temperatures (onset from 56.7ºC to 63.1ºC, first peak from 75.1ºC to 77.6ºC) following a linear relationship. The response surface analysis of the unfrozen water content of the complex composite system as a function of the concentration of proteins, hydrocolloids, and water led to a “saddle” type surface, involving interactions between components.Facultad de Ciencias ExactasCentro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de AlimentosFacultad de Ingenierí

Physicochemical, microbiological and oxidative changes during refrigerated storage of N-3 pufa enriched cooked meat sausages with partial nacl substitution

Storage stability of cooked meat sausages with 50 g marine oil/kg and two salt combinations: (1) 14.00 g NaCl/kg and 2.0 g sodium tripolyphosphate (TPP)/kg, (2) sodium reduced formulation with 6.08 g NaCl/kg, 4.92 g KCl/kg and 5.00 g TPP/kg were studied. In addition, effect of BHA or tocopherols as antioxidants was tested. Changes in process yield, purge loss, texture, color, microbial growth and pH during vacuum refrigerated storage were monitored. Partial substitution of sodium did not affect matrix stability, maintaining high process yields and low purge losses (5.5%). The products with marine oil used as fat source resulted in: high PUFA levels and lower risks indicators associated with cardiovascular events. Tocopherols prevented the oxidation process; n-6/n-3 ratio remained unchanged throughout the storage, establishing a natural alternative to BHA. Moreover, the consumption of 15–18 g of this product would cover the recommended daily intake of EPA 1 DHA.Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimento

Quality Attributes and Shelf Life of High-Pressure Preserved Beef as Affected by Pre-treatment Conditions

This study analyzed the effects of high hydrostatic pressure (HHP) and composition of the pre-treatment immersion step, on quality attributes (color and lipid oxidation) and shelf life based on microbial counts of a beef product, during cold storage at 0 °C. Meat slices were immersed in a preservative solution containing sodium nitrite, ascorbic acid, and two different concentrations of NaCl (30 and 60 g/L); HHP of 400 and 600 MPa were applied. Results were compared with those of an untreated beef control. Color parameters of the HHP-treated beef were visually acceptable (a* > 14) in all tested cases, although they were affected by NaCl concentration and the applied pressure. HHP increased TBARS index, observing higher values at 600 than at 400 MPa; samples immersed in the solution containing 30 g/L NaCl presented higher TBARS values. However, in all cases, they remained below the detection limit of rancid meat products (<1 mg MDA/kg). Beef samples immersed in the solution with the highest concentration of NaCl (60 g/L) and subjected to 400 or 600 MPa maintained their microbial stability over 5 and 6 weeks, respectively, at 0 °C; these shelf life values were higher than those observed in the samples treated with 30 g/L NaCl.Este documento tiene una corrección (ver documento relacionado).Facultad de Ciencias ExactasCentro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de AlimentosFacultad de Ingenierí

Efecto de la formulación sobre la microestructura y estabilidad de emulsiones alimenticias aceite en agua

Los objetivos del presente trabajo fueron vincular los efectos que producen diferentes formulaciones sobre la microestructura y estabilidad de sistemas emulsionados aceite en agua a través del análisis del efecto de la fuerza iónica y de diferentes mezclas de emulsificantes no proteicos (diferentes BHL), relacionando los resultados con el balance hidrofílico-lipofílico.Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimento

Modelado matemático del tratamiento térmico y congelación en crucíferas : Acoplamiento de cinéticas de inactivación enzimática

Los repollitos de Bruselas (Brassica oleracea) son vegetales crucíferos que contienen muchas propiedades nutricionales como antioxidantes (carotenoides, flavonoides, acido fólico, vitamina C, tocoferoles y tocotrienoles). Por esta razón la demanda continua de estos productos durante todo el año genera su comercialización en forma congelada. Dado que aún a temperaturas menores a 0°C existe actividad enzimática responsable del deterioro en la textura, sabor y aromas, es necesario realizar un pre-tratamiento térmico con el objeto de inactivar enzimas responsables de dicho deterioro, como son la peroxidasa (POD) y lipoxigenasa (LOX). Industrialmente es, además, importante conocer los requerimientos energéticos para procesar estos vegetales, lo cual se traduce en estimar correctamente los tiempos de proceso. Teniendo en cuenta este objetivo se realizó la simulación numérica del proceso de transferencia de energía durante el calentamiento y congelación considerando dos aspectos importantes i) el acoplamiento de la cinética de inactivación enzimática de LOX y POD durante el calentamiento, ii) el cambio de fase durante la congelación. Asimismo, se consideró el contorno irregular del vegetal asimilando la geometría real como un sólido de revolución. Se utilizó el método de los elementos finitos (MEF) dado que es un método numérico especialmente útil para resolver problemas donde existen geometrías irregulares. Se desarrolló un programa propio utilizando el lenguaje de Matlab, que permitió el acoplamiento de subrutinas específicas como la cinética de inactivación de enzimas y los cambios de calidad. Las predicciones numéricas concordaron satisfactoriamente con los resultados experimentales para los procesos térmicos a los cuales fueron sometidos los vegetales. Un aspecto a resaltar es que se utilizó un único código computacional tanto para simular el proceso sin cambio de fase (calentamiento) y el de congelación, lo cual permitió calcular la concentración media de las enzimas POD y LOX, en el producto a cada tiempo.Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de AlimentosFacultad de Ingenierí

Inactivación microbiana en productos cárneos acoplada a la simulación numérica de transferencia de energía

La simulación computacional aporta a la industria alimentaria importantes ventajas en cuanto a disminución de costos y tiempos para desarrollo de productos, además de ser una herramienta útil para optimizar el proceso para mejorar la calidad y seguridad. Los objetivos de este trabajo fueron: - Desarrollar un programa computacional propio utilizando el MEF que permita predecir los requerimientos mínimos de tiempo y temperatura para asegurar la destrucción de microorganismos patógenos como la Escherichia coli O157:H7 mediante la simulación numérica del proceso de calentamiento acoplando la cinética de inactivación térmica de dicho microorganismo. - Validar el modelo computacional comparando el perfil de temperaturas predichos con las historias térmicas obtenidas mediante experimentos de laboratorio. - Simular el descenso de temperatura del agua en función de la carga del producto (LR=kg producto/kg agua) acoplando el balance microscópico diferencial de energía con el balance macroscópico de energía, validando el modelo con mediciones experimentales. - Establecer requerimientos de tiempos mínimos de proceso para asegurar una reducción de 12log en la población microbiana patógena de E. coli O157:H7 considerando el descenso en la temperatura del agua en función de la LR y de la temperatura inicial del fluido calefactor que puedan ser aplicados en plantas industrialesFacultad de Ingenierí

Caracterización de la torta prensada de nuez de pecan y efecto del almacenamiento sobre su calidad microbiológica y oxidativa

Pecan nut expeller cake (PNEC), a by-product of pecan oil extraction, was characterized and the effect of packaging and storage conditions was investigated. Samples were packaged under vacuum or in normal atmosphere and stored (10 or 20 ºC) for 12 months. Its composition, water and oil absorption, fatty acids profile, lipid oxidation (thiobarbituric acid reactive substances, TBARS), antioxidant activity [Diphenyl-1-(2,4,6-trinitrophenyl)hydrazyl] radical, DPPH• and [(2,2'-azinobis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)] radical cation, ABTS•+), and microbiological quality were analyzed. PNEC showed high lipid and fiber contents (51.4 and 21.6 g/100g, respectively) with good water and oil absorption capacity. Vacuum storage at 10 ºC preserved antioxidant capacity (TBARS: malondialdehyde= 0.23 mg/kg, IC50 DPPH = 9.0 mg/mL, and IC50 ABTS = 21 mg/mL after one year storage). Extremely low mold and yeast levels were found in PNEC in low permeability vacuum packages, regardless of the storage temperature. Thus, PNEC could retain suitable quality attributes for up to 12 months using the right combination of packaging and temperature.La torta de prensada de nuez de pecan (PNEC), un sub-producto dela extracción de aceite de pecan, fue caracterizado y se investigó el efecto del embalaje y condiciones de almacenamiento. Las muestras fueron envasadas con y sin vacío y almacenadas (10 o 20ºC) durante 12 meses. Se analizó la composición, absorción de agua y aceite, perfiles de ácidos grasos, oxidación lipídica (sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico, TBARS), actividad antioxidante [radical (difenil-1-(2,4,6-trinitrofenil) hidracilo] DPPH• y catión radical [ácido (2,2′-azinobis-(3-etilbenzotiazolin-6-sulfónico)], ABTS•+) y calidad microbiológica. El PNEC mostró altos contenidos de lípidos y fibra (51.4 y 21.6 g/100g, respectivamente) con buenas capacidades de absorción de agua y aceite. El almacenamiento bajo vacío a 10ºC preservó la capacidad antioxidante (TBARS: malondialdehído, MDA = 0.23 mg/kg, IC50 DPPH = 9.0 mg/mL, y IC50 ABTS = 21 mg/mL luego de un año de almacenamiento). Los recuentos de hongos y levaduras fueron extremadamente bajos en los tratamientos con vacío y envases de baja permeabilidad, para ambas temperaturas. Por lo tanto, el PNE pudo retener adecuados atributos de calidad hasta 12 meses empleando la adecuada combinación de envase y temperatura.Facultad de Ciencias ExactasCentro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de AlimentosLaboratorio de Investigación y Desarrollo de Métodos Analíticos (LIDMA