Water Sorption of Amaranthus cruentus L. Seeds Modelled by GAB Equation

The GAB (Guggenheim, Andersen, and de Boer) equation was adjusted to literature data of sorption of Amarunthus cruentus L. (Me vs. a w for adsorption and desorption) determined at 25,30, 35,40,45, 50, 55,65,70, and 90°C, in the range of water activity from 0.029 to 0.979. To quantify the goodness of fit, the correlation coefficient (R2), the sum of squares (RSS), the standard error of the estimate (Sy), the mean relative deviation (MRD) and the plots of residuals were analysed. The three theoretical parameters of the GAB model (Mo, C, and K) gave a good correlation (R2 > 0.9817, RSS < 0.0297, MRD < 0.138, Sy < 0.0143, and random residuals-plots) in the range of a w from 0.029 to 0.979, of interest in seed storage and processing. However this correlation does not consider the effect of temperature (T) on coefficient values. In a second stage, parameters Mo and K were adjusted at each temperature. Very low variances were obtained in the range 25-65°C for desorption and in the range 25-55°C for adsorption. These results suggested that Mo and K remain almost constant and a correlation with T is not justified. On the contrary sense, parameter C showed stronger variation with T. This was explained by the analysis of sensitivity for the influence of C on moisture content. On this basis, the relation C-T was proposed by an Arrhenius-type relation [C=A.exp(B/T)] and this function was incorporated to the original GAB model to re-estimate the parameters A, B, Mo, and K. The developed modification provides a generalised and precise expression of GAB model for Amaranth.Fil: Pagano, A.M.. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería Olavarría. Grupo Tecnologías de Semillas; ArgentinaFil: Mascheroni, Rodolfo Horacio. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos; Argentin

Simulación numérica de los perfiles de temperatura y velocidad durante la pasteurización de alimentos líquidos viscosos. Efecto de la orientación del envase

La pasteurización por calor es uno de los procesos más utilizados para extender el período de aptitud de alimentos y hacerlos más seguros para el consumo humano. Sin embargo durante la aplicación del mismo se producen, inevitablemente, en el alimento pérdidas de componentes nutricionales y organolépticos. Para poder minimizar dichas pérdidas es necesario conocer la evolución y distribución de la temperatura en el alimento durante el proceso térmico. Sin embargo en el caso de alimentos fluidos la obtención de esta información en forma experimental resulta dificultosa, ya que el empleo de sensores de temperatura puede modificar los patrones de flujo y distribución de temperaturas. Por otro lado se ha observado que cambios en la orientación del envase resultan en modificaciones de dichos patrones y por consiguiente en los tiempos de proceso y pérdidas de calidad. En base a lo anterior se propone como objetivo de este trabajo evaluar la influencia de la orientación del envase sobre la transferencia de calor y variaciones de componentes de calidad durante el proceso de pasteurización de un alimento líquido viscoso envasado en botella de vidrio. Para ello se desarrolló un modelo de simulación que permitió predecir los perfiles de temperatura y velocidad, durante el calentamiento por convección natural. Dicho fenómeno fue modelado a través de las ecuaciones de continuidad, conservación de momento y energía, las cuales fueron resueltas numéricamente por el Método de Elementos Finitos (MEF) mediante el software COMSOLTM Multiphysics en su versión 4.3. Finalmente para cuantificar las pérdidas en los atributos nutricionales y sensoriales, las temperaturas obtenidas por simulación fueron acopladas a un modelo cinético de variación de calidad obteniéndose así el valor de cocción. De esta manera la resolución numérica del modelo y la aplicación de la simulación computacional permitió estudiar el efecto de la orientación del envase sobre la localización de la zona de calentamiento lento (ZCL), los tiempos de proceso y el valor de cocción.Fil: Lespinard, Alejandro Rafael. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico La Plata. Centro de Investigaciones en Criotecnología de Alimentos (i); Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales; ArgentinaFil: Mascheroni, Rodolfo Horacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico La Plata. Centro de Investigaciones en Criotecnología de Alimentos (i); Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingenieria; Argentin

Water Sorption of Amaranthus cruentus L. Seeds Modelled by GAB Equation

The GAB (Guggenheim, Andersen, and de Boer) equation was adjusted to literature data of sorption of Amarunthus cruentus L. (Me vs. a w for adsorption and desorption) determined at 25,30, 35,40,45, 50, 55,65,70, and 90°C, in the range of water activity from 0.029 to 0.979. To quantify the goodness of fit, the correlation coefficient (R2), the sum of squares (RSS), the standard error of the estimate (Sy), the mean relative deviation (MRD) and the plots of residuals were analysed. The three theoretical parameters of the GAB model (Mo, C, and K) gave a good correlation (R2 > 0.9817, RSS < 0.0297, MRD < 0.138, Sy < 0.0143, and random residuals-plots) in the range of a w from 0.029 to 0.979, of interest in seed storage and processing. However this correlation does not consider the effect of temperature (T) on coefficient values. In a second stage, parameters Mo and K were adjusted at each temperature. Very low variances were obtained in the range 25-65°C for desorption and in the range 25-55°C for adsorption. These results suggested that Mo and K remain almost constant and a correlation with T is not justified. On the contrary sense, parameter C showed stronger variation with T. This was explained by the analysis of sensitivity for the influence of C on moisture content. On this basis, the relation C-T was proposed by an Arrhenius-type relation [C=A.exp(B/T)] and this function was incorporated to the original GAB model to re-estimate the parameters A, B, Mo, and K. The developed modification provides a generalised and precise expression of GAB model for Amaranth.Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimento

A multi-criteria optimization and decision-making approach for improvement of food engineering processes

The objective of this study was to propose a multi-criteria optimization and decision-making technique to solve food engineering problems. This technique was demonstrated using experimental data obtained on osmotic dehydration of carrot cubes in a sodium chloride solution. The Aggregating Functions Approach, the Adaptive Random Search Algorithm, and the Penalty Functions Approach were used in this study to compute the initial set of non-dominated or Pareto-optimal solutions. Multiple non-linear regression analysis was performed on a set of experimental data in order to obtain particular multi-objective functions (responses), namely water loss, solute gain, rehydration ratio, three different colour criteria of rehydrated product, and sensory evaluation (organoleptic quality). Two multi-criteria decision-making approaches, the Analytic Hierarchy Process (AHP) and the Tabular Method (TM), were used simultaneously to choose the best alternative among the set of non-dominated solutions. The multi-criteria optimization and decision-making technique proposed in this study can facilitate the assessment of criteria weights, giving rise to a fairer, more consistent, and adequate final compromised solution or food process. This technique can be useful to food scientists in research and education, as well as to engineers involved in the improvement of a variety of food engineering processes.Facultad de IngenieríaCentro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimento

A multi-criteria optimization and decision-making approach for improvement of food engineering processes

The objective of this study was to propose a multi-criteria optimization and decision-making technique to solve food engineering problems. This technique was demonstrated using experimental data obtained on osmotic dehydration of carrot cubes in a sodium chloride solution. The Aggregating Functions Approach, the Adaptive Random Search Algorithm, and the Penalty Functions Approach were used in this study to compute the initial set of non-dominated or Pareto-optimal solutions. Multiple non-linear regression analysis was performed on a set of experimental data in order to obtain particular multi-objective functions (responses), namely water loss, solute gain, rehydration ratio, three different colour criteria of rehydrated product, and sensory evaluation (organoleptic quality). Two multi-criteria decision-making approaches, the Analytic Hierarchy Process (AHP) and the Tabular Method (TM), were used simultaneously to choose the best alternative among the set of non-dominated solutions. The multi-criteria optimization and decision-making technique proposed in this study can facilitate the assessment of criteria weights, giving rise to a fairer, more consistent, and adequate final compromised solution or food process. This technique can be useful to food scientists in research and education, as well as to engineers involved in the improvement of a variety of food engineering processes.Facultad de IngenieríaCentro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimento

Moisture diffusivity in high oleic sunflower seeds and kernels

Moisture diffusivities in high oleic seeds and kernels were obtained from experimental thin layer drying rates in the range of 25-90°C air temperature and 4.2-33.5% initial moisture content (d.b.). Moisture diffusivity back-calculated from Ficks second law of diffusion var- ied between 0.85.10⁻¹⁰ and 7.26.10⁻¹⁰ m²/s for seeds and between 0.37.10⁻¹⁰ and 2.39.10⁻¹⁰ m²/s for kernels. The Arrhenius activation energy for seeds and kernels resulted 31 and 24 kJ/mol, respectively. A new model based on the kinetic parameter of Page equation was proposed as a simple tool to predict water diffusion in high oleic sunflower seeds and kernelss.Facultad de IngenieríaCentro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimento

Análisis de perfiles de temperatura durante el proceso de calentamiento de frutas por microondas

La transferencia de energía durante el proceso de calentamiento por microondas de frutas fue estudiada teórica y experimentalmente mediante el modelado y simulación numérica. Con el fin de describir los fenómenos de transporte puestos en juego durante el proceso de calentamiento, en primer lugar se planteó el balance microscópico de energía con propiedades globales en función de la temperatura; la generación interna de calor debida a la interacción del alimento con la energía electromagnética fue considerada utilizando la Ley de Lambert. Posteriormente se modeló la transferencia de calor durante el calentamiento con microondas utilizando las ecuaciones de Maxwell, las cuales predicen la distribución del campo electromagnético en el interior de hornos de microondas, aplicadas a una geometría 3D. En el primer caso el balance resultante con sus respectivas condiciones de contorno conforma un sistema de ecuaciones diferenciales no lineales que fueron resueltas utilizando el método de diferencias finitas implícito de Crank-Nicolson considerando una geometría regular 1D, cuya solución fue codificada utilizando Matlab 7.2. Por otro lado, para resolver las ecuaciones de Maxwell y acoplar la solución a la transferencia de energía, se utilizó un software comercial que implementa el método de los elementos finitos (COMSOL Multiphysics), combinando el módulo de ondas electromagnéticas con las ecuaciones de transferencia de calor en estado transitorio aplicadas a un dominio tridimensional. La validación de los perfiles de temperatura obtenidos mediante ambos modelos se realizó por comparación con experimentos realizados en nuestro laboratorio.Fil: Arballo, Javier Ramiro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico la Plata. Centro de Investigaciones En Criotecnología de Alimentos (i); Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingenieria; ArgentinaFil: Campañone, Laura Analia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico la Plata. Centro de Investigaciones En Criotecnología de Alimentos (i); Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingenieria; ArgentinaFil: Mascheroni, Rodolfo Horacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico la Plata. Centro de Investigaciones En Criotecnología de Alimentos (i); Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingenieria; Argentin

Modelado matemático de la transferencia de calor y materia y de la presión durante la deshidratación con microondas de alimentos como medios porosos

Estudios recientes han sido dedicados al desarrollo de modelos matemáticos para simular el procesamiento de alimentos utilizando el enfoque de medios porosos (enfoque mecanístico). El objetivo de este estudio es simular la deshidratación con microondas por medio del modelado de la transferencia de materia y energía usando el enfoque mecanístico. La deshidratación con microondas involucra mecanismos físicos complejos que deben ser considerados en la formulación del modelo matemático completo. Los mecanismos de difusión y convección, difusión binaria de Maxwell Stefan, flujo de Darcy y conducción y convección térmica fueron considerados con el propósito de modelar la transferencia de agua y vapor de agua, el incremento de presión en el interior del material poroso y la transferencia de calor, respectivamente. Un modelo matemático completo fue obtenido y simulado usando el software COMSOL Multiphysics. Mediante un estudio de sensibilidad tanto de la constante de evaporación de no-equilibrio como de la potencia de las microondas absorbida por la muestra fue posible encontrar un rango de valores adecuados para simular la deshidratación con microondas de alimentos.Fil: Arballo, Javier Ramiro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico La Plata. Centro de Investigaciones en Criotecnología de Alimentos (i); ArgentinaFil: Campañone, Laura Analia. Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ingenieriâ­a. Departamento de Ingenieria Quimica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico La Plata. Centro de Investigaciones en Criotecnología de Alimentos (i); ArgentinaFil: Mascheroni, Rodolfo Horacio. Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ingenieriâ­a. Departamento de Ingenieria Quã­mica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico La Plata. Centro de Investigaciones en Criotecnología de Alimentos (i); Argentin

Rate of water loss and sugar uptake during the osmotic dehydration of pineapple

Water loss, sucrose gain and the variation in concentration of other natural fruit sugars (glucose and fructose) were studied during osmotic dehydration of pineapple slices (0.6 mm thick) in sucrose solution (60 % w/w) at three temperatures (30, 40 and 50°C). As temperature increased from 30 to 50°C, the apparent moisture and sucrose diffusivities (Dw and Ds) increased 3.8 and 2.8 times, respectively, therefore, the dehydration efficiency index (Dw/Ds) increased with temperature. The loss of glucose and fructose increased with temperature too. It was found that the solute content was a linear function of the moisture content and this relation was independent of the temperature during the first 600 minutes of dehydration.Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimento

Study of microwave drying of vegetables by numerical modeling : Influence of dielectric properties and operating conditions

In the present work mass and energy transfer during microwave dehydration of vegetables were studied. Microwaves interact with the polar molecules of food enabling its heating and dehydration. This interaction is affected by the change of the food properties due to temperature increase and water content reduction. In certain products, the dependence of dielectric properties with temperature is affected by a change in the food structure as a consequence of the chemical change of certain components and the water loss. Lambert´s law, that considers an exponential decay of incident microwave power, was applied to model these interactions. Additionally, two consecutive stages must be considered: initial heating followed by intensive evaporation at constant temperature. The model was successfully validated for data published in literature related to slabs of microwave dehydrated potatoes and carrots, considering different processing times, power densities, pressure and sample size.Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimento