Digital image analysis for shrinkage evaluation in strawberries subjected to emerging processing technologies

En las frutas, particularmente en fresas, el aspecto es un atributo de suma importancia. La apariencia que puede definirse por el color, la forma, el tamaño y la textura visual, no sólo determina el grado de maduración o la presencia o ausencia de impurezas si no también da indicios de la aplicación de procesos tecnológicos o condiciones de almacenamiento prolongado. En la mayor parte de los casos, un encogimiento excesivo de las frutas afecta negativamente la preferencia y aceptación de dichos productos por los consumidores. En el caso de las frutas deshidratadas, las modificaciones morfométricas (forma y tamaño) ocasionadas por el proceso son tema de gran incumbencia para la industria. Las técnicas tradicionales de monitoreo de parámetros físicos y físico-químicos de calidad suelen requerir períodos de análisis prolongados, son costosas, laboriosas, invasivas e impracticables durante el monitoreo en-línea a nivel industrial. Por tanto, el presente trabajo trató sobre la evaluación y correlación de características morfométricas: área (A), mediante técnicas de análisis digital de imágenes, y espesor (L) medido con un calibre, en rodajas de fresas (1 cm de espesor inicial) sometidas a tratamientos combinados que incluyen aplicación de recubrimientos comestibles (alginato-lactato), deshidratación osmótica (sacarosa, 60ºBx, 40ºC, 4h) y secado asistido con microondas (1,2 W/g). Con respecto al espesor se obtuvieron reducciones del orden del 60% (retención 40%) para muestras frescas (FR+MW) y frescas recubiertas (FR_R+MW) y de 37% (retención 63%) para muestras pretratadas con DO (DO+MW y DO_R+MW). El procesamiento de imágenes del área de la sección transversal de las rodajas, sometidas a secado con MW, arrojó reducciones de 56% para las muestras FR+MW y FR_R+MW y de hasta el 18% para las muestras previamente deshidratadas osmóticamente. Al correlacionar los porcentajes de retención L y A se obtuvieron excelentes coeficientes para las muestras FR+MW y FR_R+MW (R²: 97 y 98%).In fruits, strawberries in particular, appearance is an attribute of great importance. Appearance, which can be defined by color, shape, size and visual texture, not only determines the degree of maturation or the presence or absence of impurities, but also indicates the application of technological processes or prolonged storage conditions. In most cases, an excessive shrinkage of fruits negatively affects the preference and acceptance of these products by consumers. Particularly, in the case of dehydrated fruits, the geometric modifications (shape and size) caused by the process are a matter of great concern to the industry. Traditional techniques for monitoring physical and physico-chemical parameters of quality usually are time consuming, costly, laborious, invasive and impracticable during in-line monitoring at the industry. Computer vision techniques and digital image analysis are an attractive and economical alternative to evaluate the appearance changes of foodstuffs during processing. Therefore, the present work aims the evaluation and correlation of morphological characteristics area (A), by digital image analysis techniques, and thickness (L) measured by caliber in strawberries subjected to combined treatments that include application of edible coatings (alginate-lactate), osmotic dehydration (sucrose, 60ºBx, 40ºC, 4h) and microwave assisted drying (1,2 W/g). Related to thickness, reductions of 60% (retention 40%) were obtained for fresh (FR+MW) and fresh coated (FR_R+MW) samples. OD pre-treated samples (DO+MW and DO_R+MW) reached values of 37% (retention 63%). The digital processing of images showed cross sectional area reductions up to 56% for FR+MW and FR_R+MW samples, being significatively higher (up to 18%) for samples previously osmo-dehydrated (DO+MW and DO_R+MW). By correlating the L and A percentage retention, during MW-drying, excellent correlations were attained for FR+MW and FR_R+MW samples (R²: 97 and 98%).Facultad de IngenieríaFacultad de Ciencias ExactasCentro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimento

Procesos de deshidratación con tecnologías emergentes: tratamiento combinado de deshidratación osmótica y secado con microondas de frutillas

El secado con aire caliente y/o vacío, son los elegidos por la industria de alimentos deshidratados debido a su reducido costo y facilidad operativa. Sin embargo, en las últimas etapas del proceso de secado tradicional se observa una lenta difusión de agua que repercute en la calidad del producto final debido al empleo de elevadas temperaturas. Por ello, se han implementado dos estrategias para reducir los tiempos de secado y preservar la calidad nutricional y sensorial del producto fresco: la aplicación de pre-tratamientos al proceso de deshidratación y el uso de tecnologías emergentes durante el proceso. Entre los pretratamientos, la deshidratación osmótica (DO) permite obtener productos de humedad intermedia que, tras un secado posterior, presentan una estabilidad mejorada. A su vez, las tecnologías emergentes han reducido las limitaciones de las técnicas convencionales. La aplicación de microondas (MW) al secado fue recientemente descrita como una tecnología emergente prometedora para acelerar el tiempo de proceso preservando las propiedades organolépticas y nutritivas del producto fresco. Más aún, el tratamiento combinado de MW y otros métodos de secado, como la DO, dan lugar a mejores características en los productos deshidratados comparado con las obtenidas mediante los tratamientos por separado. Por tanto, el objetivo de este trabajo fue el estudio de la influencia de un pre-tratamiento de DO (sacarosa, 60 ºBrix, 40 ºC, 4 h) en la cinética de secado de rodajas de frutilla (1 cm) durante un secado con microondas (100 min, 1,2 W/g). Un parámetro relevante en el proceso de deshidratación es el coeficiente de difusión (De). En este trabajo, se estimaron los valores de De a partir de los datos experimentales de la cinética de pérdida de humedad, utilizando la solución analítica de la ecuación de Fick’s (n: 100). Además, se consideró la reducción del espesor (L, m) en el modelo de transporte de materia para obtener una determinación más acertada de los valores de difusividad efectiva. Los valores de De obtenidos, tanto para muestras frescas (FR, 2,28*10-9 m2/s y 1,10*10-9 m2/s) como pre-tratadas (2,59*10-9 m2/s y 1,32*10-9 m2/s), se encontraron en el rango de los previamente descritos en bibliografía para productos similares. Cuando se consideró la variación de L en el cálculo de De se produjo una mejora en el ajuste del modelo. Finalmente, el pre-tratamiento dio lugar a un significativo incremento en los valores de De durante el secado con MW comparado con los obtenidos para las muestras FR.Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimento

Análisis digital de imágenes para evaluar el encogimiento de fresas sometidas a tecnologías emergentes de procesamiento

In fruits, strawberries in particular, appearance is an attribute of great importance. Appearance, which can be defined by color, shape, size and visual texture, not only determines the degree of maturation or the presence or absence of impurities, but also indicates the application of technological processes or prolonged storage conditions. In most cases, an excessive shrinkage of fruits negatively affects the preference and acceptance of these products by consumers. Particularly, in the case of dehydrated fruits, the geometric modifications (shape and size) caused by the process are a matter of great concern to the industry. Traditional techniques for monitoring physical and physico-chemical parameters of quality usually are time consuming, costly, laborious, invasive and impracticable during in-line monitoring at the industry. Computer vision techniques and digital image analysis are an attractive and economical alternative to evaluate the appearance changes of foodstuffs during processing. Therefore, the present work aims the evaluation and correlation of morphological characteristics area (A), by digital image analysis techniques, and thickness (L) measured by caliber in strawberries subjected to combined treatments that include application of edible coatings (alginate-lactate), osmotic dehydration (sucrose, 60 ºB, 40 ºC, 4h) and microwave assisted drying (1,2 W/g). Related to thickness, reductions of 60% (retention 40%) were obtained for fresh (FR+MW) and fresh coated (FR_R+MW) samples. OD pre-treated samples (DO+MW and DO_R+MW) reached values of 37% (retention 63%). The digital processing of images showed cross sectional area reductions up to 56% for FR+MW and FR_R+MW samples, being significatively higher (up to 18%) for samples previously osmo-dehydrated (DO+MW and DO_R+MW). By correlating the L and A percentage retention, during MW-drying, excellent correlations were attained for FR+MW and FR_R+MW samples (R2: 97 and 98%).En las frutas, particularmente en fresas, el aspecto es un atributo de suma importancia. La apariencia, que puede definirse por el color, la forma, el tamaño y la textura visual, no sólo determina el grado de maduración o la presencia o ausencia de impurezas si no también da indicios de la aplicación de procesos tecnológicos o condiciones de almacenamiento prolongado. En la mayor parte de los casos, un encogimiento excesivo de las frutas afecta negativamente la preferencia y aceptación de dichos productos por los consumidores. En el caso de las frutas deshidratadas, las modificaciones morfométricas (forma y tamaño) ocasionadas por el proceso son tema de gran incumbencia para la industria. Las técnicas tradicionales de monitoreo de parámetros físicos y físico-químicos de calidad suelen requerir períodos de análisis prolongados, son costosas, laboriosas, invasivas e impracticables durante el monitoreo en-línea a nivel industrial. Por tanto, el presente trabajo trata sobre la evaluación y correlación de características morfométricas: área (A),  mediante técnicas de análisis digital de imágenes, y espesor (L) medido con un calibre, en rodajas de fresas (1 cm de espesor inicial) sometidas a tratamientos combinados que incluyen aplicación de recubrimientos comestibles (alginato-lactato), deshidratación osmótica (sacarosa, 60 ºBx, 40 ºC, 4h) y secado asistido con microondas (1,2 W/g). Con respecto al espesor se obtuvieron reducciones del orden del 60% (retención 40%) para muestras frescas (FR+MW) y frescas recubiertas (FR_R+MW) y de 37% (retención 63%) para muestras pre-tratadas con DO (DO+MW y DO_R+MW). El procesamiento de imágenes del área de la sección transversal de las rodajas, sometidas a secado con MW, arrojó reducciones de 56% para las muestras FR+MW y FR_R+MW y de hasta el 18% para las muestras previamente deshidratadas osmóticamente. Al correlacionar los porcentajes de retención L y A se obtuvieron excelentes coeficientes para las muestras FR+MW y FR_R+MW (R2: 97 y 98%)

Characterization of sodium alginate hydrogels and low methoxyl pectin during pre-treatments of osmotic dehydration

En el presente trabajo se caracterizaron geles de alginato de sodio y pectina de bajo metoxilo empleados normalmente como recubrimientos y/o películas comestibles, durante tratamientos de deshidratación osmótica (DO). Se evaluaron diferentes condiciones operativas con el fin de minimizar el ingreso de solutos desde la solución osmótica (SG) y maximizar la pérdida de agua de las muestras hacia la solución (WL) para cada tipo de recubrimiento. Se utilizaron tres tipos de agentes osmóticos (sacarosa, jarabe de glucosa y maltodextrina) a 40 y 60 ºBrix (ºBx), durante 0,5; 1 y 2h, a 40 ºC. Los hidrogeles de alginato mostraron los mayores valores de WL (65,4–73,8%) durante los tratamientos con maltodextrina a 60 ºBx. Los valores de SG más bajos se obtuvieron para el tratamiento con maltodextrina a 40 ºBx. Sin embargo, la mayor relación WL/SG (4,9) se obtuvo después de 0,5 h utilizando jarabe de glucosa a 60 ºBx. En cuanto a los hidrogeles de pectina mostraron resultados similares a los obtenidos para alginato. Las mayores WL (69,9-74,8%), se obtuvieron para la condición 60ºBx-maltodextrina, mientras que los menores SG (12,7–15,1%) correspondieron al tratamiento 40 ºBx-maltodextrina. De acuerdo a los valores WL/SG obtenidos para pectina, el tratamiento más eficiente correspondió a la condición: maltodextrina, 40 ºBx, 1h.In the present work, sodium alginate and pectin gels normally used as coatings or edible films were characterized during osmotic dehydration (OD) treatments. Different operating conditions were evaluated in order to minimize the solid uptake (SG) from the osmotic solution to the sample and maximize the loss of water (WL) from the samples to the solution for each type of edible coating. Three osmotic agents (sucrose, glucose syrup and maltodextrin) were used at 40 and 60 ºBrix (ºBx), during 0.5; 1 and 2h, by using a constant temperature of 40 ºC. The alginate coated samples showed the highest WL values (65.4-73.8%) during maltodextrin treatments, at 60 ºBx. The lowest SG values were obtained for maltodextrin treatments too, but at 40 ºBx. The highest WL/SG ratio (4.9) was obtained after 0.5 h using glucose syrup at 60 ºBx. The pectin gels showed similar results for WL and SG compared to those obtained for alginate coating. The highest WL (69.9-74.8%) were obtained for the 60ºBx-maltodextrin condition, while the lower SG (12.7-15.1%) corresponded to the 40ºBx-maltodextrin treatment. According to the WL/SG values obtained for pectin coatings, the most efficient treatment was reached with maltodextrin at 40 ºBx for 1h condition.Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimento

Aplicación de tecnologías emergentes al procesamiento de frutas con elevada calidad nutricional. – Una revisión

The worldwide development in fruits processing, due to improved preservation techniques, transportation, marketing, and distribution systems, can offer to consumers a wide range of healthy foods increasingly demanded. However, most of the constituents of interest in foodstuffs are temperature sensitive and vulnerable to chemical, physical and microbiological changes. Conventional processes applied in the food industry provide losses of nutritive and bioactive compounds while consuming high levels of energy, time and water. In response to thes disadvantages, in recent years a large number of alternative technologies that enable the processing at low or mild temperatures emerged as potential treatments to inactivate enzymes and microorganisms with minimum adverse effects on the food quality parameters. Studies who focus on the fruit processing allow to obtain comprehensive information about the behavior of these materials during different treatments, to contribute to the development of quality food, safe and healthy to maintain, as long as possible, the nutritional and organoleptic characteristic of fresh products.Para citar este artículoGamboa-Santos, J., Rodríguez, J., Carvajal, G. y Pilamala, A. (2016). Aplicación de tecnologías emergentes al procesamiento de frutas con elevada calidad nutricional. – Una revisión.  Rev. Colomb. Investig. Agroindustriales, 3(1), 57-75. DOI: http://dx.doi.org/10.23850/24220582.361El incremento a nivel mundial del procesamiento de frutas, debido a la mejora en las técnicas de preservación, transporte y a los sistemas de comercialización y distribución, permite ofrecer al consumidor un abanico cada vez más amplio de alimentos saludables, en creciente demanda. Sin embargo, la mayoría de los constituyentes de interés de los alimentos son sensibles a la temperatura y vulnerables a cambios químicos, físicos y microbiológicos. Los tratamientos convencionales aplicados en la industria suelen facilitar las pérdidas de compuestos, a la vez que consumen altos niveles de energía, tiempo y agua. Es por ello que en los últimos años un gran número de tecnologías alternativas que permiten el procesamiento a temperaturas bajas o medias surgieron como potenciales tratamientos para inactivar enzimas y microorganismos con mínimos efectos perjudiciales sobre los parámetros de calidad de los alimentos. Los estudios enfocados al procesamiento de frutas permiten obtener una amplia información sobre el comportamiento de dichas materias primas durante diferentes tratamientos, para contribuir a la elaboración de alimentos de calidad, seguros y saludables que conserven, en la medida de lo posible, los atributos nutricionales y sensoriales característicos de los productos frescos.  Para citar este artículoGamboa-Santos, J., Rodríguez, J., Carvajal, G. y Pilamala, A. (2016). Aplicación de tecnologías emergentes al procesamiento de frutas con elevada calidad nutricional. – Una revisión. Rev. Colomb. Investig. Agroindustriales, 3(1), 57-75. DOI: http://dx.doi.org/10.23850/24220582.361El incremento a nivel mundial del procesamiento de frutas, debido a la mejora en las técnicas de preservación, transporte y a los sistemas de comercialización y distribución, permite ofrecer al consumidor un abanico cada vez más amplio de alimentos saludables, en creciente demanda. Sin embargo, la mayoría de los constituyentes de interés de los alimentos son sensibles a la temperatura y vulnerables a cambios químicos, físicos y microbiológicos. Los tratamientos convencionales aplicados en la industria suelen facilitar las pérdidas de compuestos, a la vez que consumen altos niveles de energía, tiempo y agua. Es por ello que en los últimos años un gran número de tecnologías alternativas que permiten el procesamiento a temperaturas bajas o medias surgieron como potenciales tratamientos para inactivar enzimas y microorganismos con mínimos efectos perjudiciales sobre los parámetros de calidad de los alimentos. Los estudios enfocados al procesamiento de frutas permiten obtener una amplia información sobre el comportamiento de dichas materias primas durante diferentes tratamientos, para contribuir a la elaboración de alimentos de calidad, seguros y saludables que conserven, en la medida de lo posible, los atributos nutricionales y sensoriales característicos de los productos frescos.  Para citar este artículoGamboa-Santos, J., Rodríguez, J., Carvajal, G. y Pilamala, A. (2016). Aplicación de tecnologías emergentes al procesamiento de frutas con elevada calidad nutricional. – Una revisión. Rev. Colomb. Investig. Agroindustriales, 3(1), 57-75. DOI: http://dx.doi.org/10.23850/24220582.36

Impact of power ultrasound on the quality of fruits and vegetables during dehydration

Trabajo presentado en el 2015 International Congress on Ultrasonics, celebrado los días 10 a 14 de mayo de 2015 en Metz, FranciaTo date, most of dehydrated vegetables and fruits are obtained by convection preceded or not by a pre-treatment. In general, their quality is low due to the physical modi- fications, loss of vitamins, polyphenols and carbohydrates and Maillard reaction (MR). MR can originate a remarkable loss of nutritional value due to the involvement of lysine. To improve the final quality of these products, one of the alternatives is the application of power ultrasound (US). US produces mechanical effects, such as cavitation, microstream and formation of microscopic channels which facilitate the mass transport and so, the removal of water from the food. The synergistic effect of US and temperature allows carrying out dehydration at low temperatures and short times. In the present work, the influence of power US on the quality of fruits and vegetables during the pre-treatment and drying was evaluated. Chemical indicators such as pectinmethyl esterase and peroxidase enzymes, vitamin C, carbohydrates, proteins, polyphenols and 2-furoylmethylamino acids was studied. In addition, rehydration capacity, leaching losses, shrinkage and organoleptic characteristics of the final product was assessed. During blanching, similar leaching losses and enzyme inactivation were found in low temperature and prolonged conventional treatments and in US processes, but with a significant reduction in the time for the latter. Application of US in the drying of carrots and strawberries provided high-quality end-products. The quality was better as compared to marketed products and superior or equivalent to samples obtained in a convective dryer, and, in some indicators, similar to that of freeze-dried samples.Peer reviewe

Effect of the processing conditions on the bioactive content and antioxidant activity of osmo-dehydrated araza (Eugenia stipitata)

El objetivo de este trabajo fue optimizar las condiciones de proceso (temperatura,(T); tiempo de residencia,(t); concentración soluto deshidratante, (C)) para la deshidratación osmótica (DO) de arazá mediante la metodología de superficie de respuesta, maximizando las concentraciones de bioactivos (polifenoles, flavonoides, carotenoides, ácido ascórbico) y la actividad antioxidante para obtener un producto con óptimos niveles de calidad nutricional. La relación entre los indicadores físico-químicos y nutricionales y las condiciones de procesamiento (temperatura 20-40 ºC, tiempo de residencia 60-180 min, concentración de solutos 20-60 ºBrix (Bx)) en las porciones de fruta analizadas se determinaron mediante la metodología de superficie de respuesta múltiple a partir de un diseño experimental Box- Behnken. Las variables respuesta se maximizaron para obtener una función de conveniencia que optimizara el proceso en función de la calidad nutricional. Las condiciones de tratamiento de DO que dieron lugar a los valores óptimos de los indicadores analizados fueron: 34,16 ºC, 20 ºBx, y 60 min, con una deseabilidad de 0,94 lo cual garantiza niveles fisicoquímicos y nutricionales elevados en el arazá osmo-deshidratado.The objective of this work was to optimize the process conditions (temperature(T); residence time (t); solute content (C)) for the osmotic dehydration (DO) of araza to obtain a product with high nutritional quality. The relationship between the bioactive (polyphenols, flavonoids, carotenoids, ascorbic acid) contents or the antioxidant activity and the processing conditions (temperature 20-40 ºC, residence time 60-180 min, solutes concentration 20-60 ºBrix (Bx) was determined in fruit pieces by multiple response surface with a Box-Behnken experimental design. The response variables were maximized to obtain a convenience function that optimized the process according to the nutritional indicators. The optimal processing conditions were: 34.16 ºC, 20 ºBx, and 60 min, with a desirability value of 0.94, which guarantees high physicochemical and nutritional levels in osmo-dehydrated araza.Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimento

Impact of power ultrasound on chemical and physicochemical quality indicators of strawberries dried by convection

[EN] A study on the quality parameters of strawberries dehydrated by convection assisted by power ultrasound (US) at 40 70 C and 30 and 60W has been carried out for the first time. In general, the quality of US-treated samples was higher than that of commercial samples. Even under the most severe conditions used (US at 70 C and 60 W), high values of vitamin C retention (>65%) and scarce advance of Maillard reaction (2-furoylmethyl derivatives of Lys and Arg < 90 mg 100 g 1 protein) were observed. Rehydration ratio was not affected by the power applied and the obtained values were similar to those of convectively-treated samples. According to the results here presented, US is a suitable example of an emerging and environmentally friendly technology that accelerates convective drying, allowing the obtainment of dried strawberries with premium quality.This work has been funded by Ministry of Economy and Competitiveness of Spain and ERDF (FEDER) (Project DPI2012-37466-C03-03), Fun-c-Food (CSD2007-00063 Consolider-INGENIO 2010), CYTED IBEROFUN (P109AC0302) and Comunidad de Valencia, Project PROMETEO/2010/062. J.G.S. also thanks CSIC and the EU for a predoctoral JAE grant. A.C.S. thanks the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness for a Ramon y Cajal contract.Gamboa-Santos, J.; Montilla, A.; Cortijo Soria, A.; Cárcel Carrión, JA.; García Pérez, JV.; Villamiel, M. (2014). Impact of power ultrasound on chemical and physicochemical quality indicators of strawberries dried by convection. Food Chemistry. 161:40-46. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.03.106S404616

Modelado matemático del secado con aire y microondas de Café Pergamino

En este trabajo se resolvió numéricamente el secado de Café Pergamino (género coffea, especie arábica, variedad castillo) a través de la resolución de los balances microscópicos de energía y materia. En el modelado fueron consideradas condiciones convectivas que tienen en cuenta el efecto del flujo de aire en la geometría 3D del grano de café. Para la transferencia de energía, se utilizó la ley de Fourier y para la transferencia de materia la ley de Fick, ambas en estado no estacionario. Con el propósito de incorporar el efecto de las microondas sobre los granos de café, se incorporó una fuente de calor constante. La validación fue realizada obteniendo buena concordancia entre los datos experimentales y las simulaciones

Towards a trans fat free Argentina

An unhealthy diet, consisting mainly of saturated and trans fats intake, is one of the strongest factors contributing to the development of cardiovascular disease. With an historical approach, this paper aims to describe policies regarding trans fats in Argentina. Main global strategies which inspired local interventions are included: from North Karelia memorable project, through the Global Strategy on Diet, Physical Activity and Health to the Argentinian experience which made it possible to replace 70% of partially hydrogenated oil from the market.Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimento