Modelamiento de la transferencia de calor durante el escaldado del loche (Cucurbita moschata) y papa (Solanum tuberosum)

Universidad Nacional Agraria La Molina. Escuela de Posgrado. Maestría en Tecnología de AlimentosEl presente trabajo tuvo por objetivo, modelar y simular la transferencia de calor durante el escaldado de cubos de loche (Cucurbita moschata Duch.) y papa (Solanum tuberosum L.) incluyendo la variación de las propiedades térmicas según la temperatura, para tal efecto se cortaron cubos de 1x1x1 cm, 2x2x2 cm y 3x3x3 cm y se sometieron a las temperaturas de escaldado de 70, 80 y 90°C, durante 5 minutos. Se registraron temperaturas en diversos puntos de los alimentos. Se determinaron experimentalmente los coeficientes de transferencia de calor (h) generados durante el calentamiento de las diferentes formas, aplicando el análisis de concentrados, encontrando que los (h) varían entre 650, 750 y 1000 W/m2 °C, según el incremento de la temperatura del escaldado. También se determinó la variación de la difusividad térmica (α) del loche y la papa según el incremento de la temperatura, encontrando que el valor mínimo y máximo de (α) para el loche fueron de: 1.55 – 1.61 x 10-7 m2/s y para la papa fueron de: 1.40 – 1.46 x 10-7 m2/s. Asimismo se determinó la conductividad térmica (k) utilizando ecuaciones de correlación con la composición y la temperatura, encontrando que este parámetro no varía significativamente durante el escaldo; los valores de (k) para el loche fueron de: 0.59 W/m°C y para la papa: 0.60 W/m°C. Se modeló la ecuación de difusión de calor en coordenadas cartesianas en tres dimensiones (3D), mediante el método analítico y el método numérico de diferencias finitas explícitas. El método numérico fue validado comparando el grado de ajuste con la simulación analítica, determinando que la simulación numérica es estable y convergente cuando se simulan 10 nodos para cada eje para los cubos de 1x1x1 cm, con una variación de 0.125 segundos y 20 nodos en cada eje para los cubos de 2x2x2 cm y 3x3x3 cm, con una variación de tiempo de 0.25 segundos. Una vez validada la simulación numérica, se desarrolló una aplicación computacional en el lenguaje Visual Basic® - 2013. La aplicación incorpora la variación de la difusividad térmica con respecto al incremento de la temperatura en un polinomio de segundo grado. Utilizando todos los parámetros de transferencia de calor reales, se compararon los perfiles de temperatura experimentales con los simulados, determinando que la simulación por diferencias finitas explícitas en 3D con propiedades térmicas variables, converge de manera eficiente con los datos experimentales, para las formas de 2x2x2 cm y 3x3x3 cm (RMSE: 0.320 – 1.00 °C).The aim of this study was to model and simulate the heat transfer during the blanching of loche (Cucurbita moschata Duch.) and potato (Solanum tuberosum L.) cubes, including the variation of thermal properties based on temperature. Raw materials were cut of 1x1x1 cm, 2x2x2 cm and 3x3x3 cm and were subjected to blanching temperatures of 70, 80 and 90 ° C, for 5 minutes; temperatures were recorded at different points of these foods. The lumped heat capacity analysis method was used to determine (h), finding that (h) ranging from 650, 750 and 1000 W / m2 ° C by increasing blanching temperature. In addition, the variation of thermal diffusivity (α) for loche and potato was determined, by the increased temperature, where the minimum and maximum value (α) for loche was: 1.55 - 1.61 x 10-7 m2 / s, and for potato was: 1.40 - 1.46 x 10-7 m2 / s. Thermal conductivity (k) was determined using correlation equations with the composition and temperature, finding that this parameter does not significantly vary during blanching; (k) for loche was 0.59 W / m ° C and for potato was 0.60 W / m ° C. The equation of heat diffusion was modeled using Cartesian coordinates in three dimensions (3D), the analytical method and numerical method of explicit finite differences. The numerical method was validated by comparing the degree of fit with the analytical simulation, determining that the simulation Numerical is stable and convergent for 10 nodes in each axis for 1x1x1 cm cubes, with a variation of 0.125 seconds and 20 nodes in each axis for 2x2x2 and 3x3x3 cm cubes, all of this were simulated with a variation of 0.25 seconds. Once validated numerical simulation finished, a program was developed using Visual Basic ® - 2013. The application includes the variation of thermal diffusivity with respect to temperature increase on a second grade polynomial. Using all real parameters of heat transfer, experimental temperature profiles were compared with simulated, determining the explicit finite difference were in good agreement with the experimental data (RMSE: 0.320 – 1.00 °C).Tesi

Aplicación de modelos cinéticos no estructurados en el modelamiento de la fermentación láctica de subproductos de pesca

En el presente trabajo se evaluaron cinco modelos en su capacidad de predecir la cinética de producción de ácido en la fermentación láctica de sub productos de pesca. Los modelos no estructurados evaluados fueron: Gompertz, Baranyi-Roberts, Özilgen, Peleg y Vasquez-Murado. La evaluación estadística entre modelos comprendió la Suma Cuadrado del Error (SCE), la Prueba de Fisher y los Índices de Sesgo y Precisión de Ross. Los modelos que presentaron menores valores de SCE, ausencia de diferencias significativas entre sí (p < 0,05) y mejores Índices de Sesgo y Precisión fueron el modelo empírico de Gompertz y el modelo mecanicista de Baranyi-Roberts, ello debido a su capacidad de modelar curvas simétricas y asimétricas en el primer caso y a su flexibilidad a diferentes condiciones en el segundo caso. El modelo empírico de Peleg y modelo logístico de Vasquez-Murado no lograron dar un ajuste adecuado para el tipo de fermentación láctica analizada. La diferencia en la capacidad predictiva entre los modelos ensayados se debió a que la fermentación se realizó con un arrancador de dos cepas con diferentes velocidades de producción de ácido láctico, lo que generó una curva de producción de ácido láctico con una asimetría que los modelos de Peleg y Vasquez-Murado no lograron fijar en forma adecuada

CINÉTICA DE LA DEGRADACIÓN DE COMPUESTOS FENOLES Y ANTOCIANINAS EN UNA BEBIDA FUNCIONAL A BASE DE ARÁNDANO AZUL (Vaccinium corymbosum L.)

Actualmente existe un interés en el estudio de compuestos fenoles y antocianinas, por su gran actividad antioxidante. Se realizó un estudió cinético de degradación a una bebida funcional a base de arándanos edulcorado con stevia a temperatura de 30, 40 y 50 °C utilizando modelos de orden cero y primer orden; así mismo, se evaluó  el modelo de Arrhenius para evaluar la dependencia de la velocidad de degradación con respecto a la temperatura.  La concentración de compuestos fenoles es de 1299 mg de ácido gálico/L, y en antocianinas 61 mg Cianidina-3-glucósido/L. Su degradación de los dos compuestos estudiados, lleva una cinética de primer orden con una energía de activación de 13.4571 Kcal/mol para fenoles y 12.7957 Kcal/mol para antocianinas. Se evaluó la degradación de dichos compuesto en la bebida sin stevia y con stevia a 50 °C, obteniendo como resultado, que con stevia los compuestos bioactivos incrementan y se conservan

VARIACIÓN DE LA DIFUSIVIDAD TÉRMICA DEL LOCHE (Cucurbita moschata Duch.), LA PAPA (Solanum tuberosum L.) Y EL CAMOTE (Ipomoea batatas L.) DURANTE EL CALENTAMIENTO

El objetivo de esta investigación fue evaluar la variación de la difusividad térmica del loche, la papa y el camote durante el calentamiento. También se evaluó la bondad de ajuste con los diferentes modelos predictivos que relacionan la variación de la difusividad térmica con respecto a la temperatura. Los valores de difusividad térmica efectiva se obtuvieron utilizando la curva de calentamiento de las muestras a las temperaturas de 40, 50, 60, 70, 80 y 90°C y se compararon los valores experimentales con diferentes modelos predictivos de difusividad térmica. Se determinó que el loche transfiere más rápido el calor que la papa y el camote. Los valores de difusividad térmica del loche variaron entre: 1,49 a 1,57 x 10-7 m2/s; para la papa, los valores de difusividad térmica variaron entre: 1,33 a 1,46 x 10-7 m2/s y para el camote variaron entre: 1,36 a 1,39 x 10-7 m2/s. Con respecto a los modelos predictivos; el modelo propuesto por Choi y Okos ajustó correctamente los valores de difusividad térmica del loche. Para el caso de papa y camote, se observó que los valores de difusividad térmica disminuyeron cuando se alcanzó las temperaturas de gelatinización de los almidones

DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS DE TRANSFERENCIA DE CALOR DURANTE EL CALENTAMIENTO DEL LOCHE (Cucurbita moschata Duchesne) UTILIZANDO SOLUCIONES NUMÉRICAS Y ANALÍTICAS

El loche (Cucurbita moschata Duchesne) es una variedad de zapallo oriundo del departamento de Lambayeque – Perú, cuya forma de comercialización más común es en estado fresco, pero existe una demanda creciente de mercado de poder extender el tiempo de vida útil del producto, por lo tanto resulta importante determinar los parámetros de transferencia de calor para el correcto diseño de los métodos de conservación. El objetivo de la investigación fue determinar el coeficiente de transferencia de calor (h) y difusividad térmica (α) durante el calentamiento del loche, utilizando el método numérico de elementos finitos así como proponer un método para determinar el valor de difusividad térmica efectiva utilizando la solución analítica en 3D. Se cortaron cubos de loches de 2x2x2 cm los cuales fueron sumergidos en baño maría a 90°C por un tiempo de 600 s. Los registros de temperatura fueron promediados y comparados con las simulaciones realizadas por elementos finitos, con la finalidad de obtener la suma de cuadrados del error (RMSE), estos valores se optimizaron mediante la técnica de superficie respuesta, encontrando que el mínimo valor optimizado de RMSE fue de 0.636, el cual se logra con la combinación de α: 1.47x10  m2/s y h: 4000 W/m °C, ajustando los datos experimentales apropiadamente (R  = 0.915). Utilizando la solución analítica, se encontró que el coeficiente de transferencia de calor fue de 3856 ± 73 W/m  °C y con el método propuesto se encontró un valor promedio de difusividad térmica efectiva de 1.439 x 10 m /s. encontrados tanto por las soluciones numéricas como analíticas fueron muy similares, siendo éste último método fácil de aplicar, ya que solamente se necesita conocer la curva de calentamiento del alimento

Efecto de los ácidos ascórbico y cítrico en la estabilidad en congelación de pulpa de mango criollo

Se evaluó el efecto de los ácidos ascórbico y cítrico, en cuatro combinaciones, sobre la estabilidad de la pulpa de mango criollo (escaldada a 100 °C por dos minutos y sin escaldar), en congelación. Las muestras tratadas con ácidos cítrico y ascórbico (escaldadas y sin escaldar), se envasaron en bolsas de polietileno, se congelaron y almacenaron a -18 °C por 90 días. El menor oscurecimiento se produjo en la pulpa con ácidos y sin escaldar; la muestra testigo (sin ácidos), escaldada y sin escaldar, presentó el mayor oscurecimiento. En todos los tratamientos se observó pérdida de ácido ascórbico, pero ésta fue menor en las muestras con escaldado y con ácido cítrico. La acidez titulable total, el pH, y los sólidos solubles, no variaron significativamente ni durante el almacenamiento ni entre los tratamientos estudiados. En conclusión, aun cuando el pardeamiento enzimático de la pulpa de mango criollo no es inhibido totalmente por la congelación ni por el escaldado (100 °C por dos minutos), la pulpa con escaldado y con mezcla de ácidos cítrico y ascórbico conserva mejor su color y sabor durante el almacenamiento en congelación

CINÉTICA DE LA DEGRADACIÓN DE BETALAINAS Y FENOLES TOTALES DURANTE LA COCCION DE LA QUINUA (Chenopodium quinoa)

La quinua (Chenopodium quinoa Willd.) es una planta amarantácea que ha sido reconocida por siglos como un importante cultivo alimenticio en los Andes de Sudamérica. Sus granos son altamente nutritivos con una importante cantidad de proteínas y compuestos bioactivos superando en valor biológico a los tradicionales granos de cereales. Para poder consumir este grano, este debe ser sometido a diferentes procesos, como: Lavado, secado y cocción. Aun cuando la cocción influye en la digestibilidad de los alimentos y la biodisponibilidad de los nutrientes, el proceso de cocción, afecta el contenido de compuestos bioactivos, desconociéndose que cantidad de estos compuestos son realmente consumidos. Es por ello que el objetivo del trabajo será evaluar la degradación de fenoles totales y pigmentos betalámicos en cada etapa del procesamiento de las quinuas, así como también se evaluará la cinética de la degradación de betalaínas y fenoles totales durante el proceso de cocción en 5, 10, 15, 20, 25 y 30 minutos, considerando la ganancia de humedad en los granos de quinua y la ganancia de pigmentos en el agua de cocción. Se trabajará con quinuas de la variedad pasankalla (roja) y collana (negra) proporcionadas por la Dirección Regional de Agricultura de Cajamarca. Con el estudio se pretende averiguar si es que existen pérdidas significativas de los compuestos bioactivos durante el procesamiento de los granos de quinuas

Cinética de degradación térmica de betacianinas, betaxantinas y vitamina C en una bebida a base de jugo de remolacha (Beta vulgaris L.) y miel de abeja

The kinetic of degradation betacyanins, betaxantins and vitamin C at 30 °C, 40 °C and 50 ºC was evaluated in a commercial beverage made of beet and honey, using the kinetic models of zero, first and second order; and Arrhenius model to evaluate the dependence of the rate of degradation with respect to temperature. It was determined that the degradation of the three compounds evaluated at the three tested temperatures followed a first order kinetics with a high correlation (R2 = 0.974, 0.98, 0.979). It was determined that the betacyanins and vitamin have a similar sensitivity to temperature; while betaxantins were more stable. Referring to the influence of temperature on the degradation rate, the activation energy and the reaction Q10 values were determined which confirm the increased stability of betaxantins regarding betacyanins and vitamin in the beverage of beet and honey.La cinética de degradación de la betacianinas, betaxantinas y vitamina C a 30 °C, 40 °C y 50 ºC fue evaluada en una bebida a base de betarraga y miel de abeja, utilizando los modelos cinéticos de orden cero, primer y segundo orden; así como el modelo de Arrhenius para evaluar la dependencia de la velocidad de degradación con respecto a la temperatura. Se determinó que la degradación de los tres compuestos evaluados en las tres temperaturas ensayadas siguió una cinética de primer orden con una alta correlación (R2 = 0,974; 0,98; 0,979). Se determinó que las betacianinas y la vitamina C presentan un sensibilidad similar a la temperatura; mientras que las betaxantinas fueron más estables. Con referencia a la influencia de la temperatura en la velocidad de degradación se determinaron las energías de activación y los valores Q10 de la reacción los cuales confirman la mayor estabilidad de las betaxantinas con respecto a las betacianinas y la vitamina C en la bebida de remolacha y miel de abeja