EFECTO DE LA HOMOGENIZACIÓN A ALTA PRESIÓN (HPH) SOBRE LAS

PROPIEDADES REOLOGICAS DEL JUGO DE TOMATE:

COMPORTAMIENTOS DE FLUENCIA Y RECUPERACIÓN.

Por:

Shirley Jiménez Hidalgo

Leandro Zúñiga Miranda

Cristian Cuevas Martínez

Cartagena D, T y C. 15 Mayo 2014.

INTRODUCCIÓN

La caracterización reologicas de los alimentos es importante para el diseño de operaciones de la unidad, la optimización de procesos y la garantía de producto de alta calidad.

 Las propiedades viscoelásticas son muy útiles en el diseño y la predicción de la estabilidad del producto, lo cual es importante en la descripción de muchos fenómenos de procesamiento y almacenamiento.

HPH

El tomate es uno de los vegetales más importantes en la industria alimentaria, que es ampliamente incluidos en la dieta humana. La homogeneización es una operación unitaria utilizada en el procesamiento de tomate, y es bien sabido que la homogeneización aumenta la viscosidad aparente de los productos de tomate

El presente trabajo evaluó el efecto de homogeneización a alta presión (HPH) sobre las propiedades viscoelásticas de zumo de tomate en relación con su comportamiento en los ensayos de fluencia y de recuperación.

MATERIALES Y MÉTODOS

Pulpa comercial (Evap:65°C) UHT. Envasada en botellas y congelada (-18°C) Para su uso se descongelaron(4°C). Se diluyo en agua(50°C) para mayor

hidratación. Jugo se dejo en reposo 24 hrs (5°C) Ph= 4,6

PROCESO DE HOMOGENIZACIÓN A ALTA PRESIÓN UHT

El jugo se homogeneizó a 0 MPa (de control), 25 MPa, 50 MPa, 100 MPa y 150 Mpa

Homogeneizador de alta presión (Panda Además, GEA Niro Soavi, Italia).

Las muestras se colocaron en el equipo a temperatura ambiente, y

se enfriaron rápidamente en un baño de hielo colocado justo después de la homogeneización. 

 Los experimentos se llevaron a cabo con cuatro repeticiones.

PROCEDIMIENTO REOLOGICO

Uso del reómetro (AR2000ex, instrumentos de asistencia técnica, EE.UU.)

Una álabes de geometría de cuatro palas (diámetro bob = 28 mm, diámetro taza = 30 mm, longitud bob = 42 mm; espacio vertical inferior = 4,0 mm). 

La temperatura se mantuvo constante a 25 ° C utilizando un sistema Peltier.

se llevaron a cabo a una frecuencia de 1 Hz para determinar la región viscoelástica lineal (LVR) de las muestras. 

Los análisis se realizaron con dos repeticiones.

EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES REOLOGICAS

Los parámetros de cada modelo se obtuvieron por regresión no lineal utilizando el CurveExpert Profesional v.1.2.3 de software, utilizando un nivel de probabilidad significativa de 95%. Por otra parte, el efecto de la presión de homogeneización (P H ) en los parámetros de las ecuaciones.  (2)  y  (3) se evaluó utilizando el análisis de varianza (ANOVA) y la prueba de Tukey a un nivel de confianza del 95%. El STATISTICA 5.5 (Statsoft, Inc., EE.UU.) de software se utiliza para este propósito

DISTRIBUCIÓN DEL TAMAÑO DE PARTÍCULA (PSD) Y LA MICROESTRUCTURA

La distribución del tamaño de partícula (PSD) se midió por dispersión de la luz.

La micro estructura del jugo se evaluó usando microscopia óptica.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

FLUENCIA Y RECUPERACIÓN DE COMPORTAMIENTOS

Y EVALUACIÓN DE LA MICROESTRUCTURA

El efecto de HPH sigue un comportamiento asintótico en relación con el PH.

Fluencia y recuperación de comportamientos y evaluación de la microestructura

El procesamiento de HPH reducido tanto el diámetro medio de partícula y distribución

de tamaño de partícula (PSD),

En consecuencia, HPH aumentó la consistencia jugo y tixotropía. 

HPH aumenta el módulo de almacenamiento de jugo de tomate (G ') y pérdida (G "),

aumentando tanto las conductas elásticas y viscosas del producto. 

Fluencia y recuperación de comportamientos y evaluación de la microestructura

El diámetro medio de partículas (D [4,3] y D [3,2] - b). 

Efecto de HPH en la distribución del tamaño de partícula jugo de tomate (PSD - a).

Aumento considerable en el número de partículas pequeñas.

Las siguientes interrupciones ocurrieron en las partículas suspendidas más grandes.

Microestructura de zumo de tomate por microscopía óptica.

Modelado mecánico: el comportamiento de fluencia

Muestra el efecto de HPH en los parámetros del modelo de la hamburguesa mecánica, con un alto coeficiente de determinación (R2  > 0,98).

 En el modelo de Burger

G0 es el módulo elástico instantáneo, asociado con el resorte de Maxwell, G1 es el módulo elástico retardado, asociado con el resorte de Kelvin- Voigt.  η0  es la viscosidad de flujo newtoniano, asociado con el amortiguador de Maxwell, η1  es la viscosidad retardado, asociado con el amortiguador de Kelvin- Voigt

Modelado mecánico: el comportamiento de fluencia

G 0 y η 0 podrían ser principalmente asociada, con el comportamiento de las partículas más grandes.

G 1 y η1  podrían ser principalmente asociada, con la más pequeña.

Modelado mecánico: el comportamiento de fluencia

El suero de zumo de tomate es un fluido newtoniano, Se convierte en fluido Herschel-Bulkley (debido a la dispersión de las partículas de celulosa)

Cuando se evaluó el suero de tomate por separado

Reducción en la viscosidad debido a HPH (~ 15% a 150 MPa). 

El suero es una solución

acuosa de polisacáridos

solubles, azúcares,

sales y ácidos.

Modelado mecánico: el comportamiento de fluencia

Los elementos Hookean (G) describen el comportamiento elástico de un material, pueden estar asociados con las interacciones entre las partículas en suspensión.

Los elementos newtoniano (η) describen su comportamiento viscoso.

• Se pueden asociar tanto con el comportamiento de suero (es decir, la resistencia de el fluido a fluir; para ser deformada)

• Con la interacción entre las partículas y el suero (es decir, debido a la fricción de las partículas, también relacionada con la resistencia del fluido a fluir). 

 CORRELACIONAR EL COMPORTAMIENTO REOLOGICO DEL JUGO CON EL MODELO MECÁNICO DE BURGERS

Los zumos vegetales son sistemas muy complejos, que contiene muchos componentes diferentes cuyas interacciones son complejos y difíciles de predecir. Aun así, se trata de describir y modelar su comportamiento son interesantes por un científico y un punto de vista de la ingeniería. Cuando se alcanza con éxito, el modelo obtenido es una simplificación de la condición real, con limitaciones e incluso proposiciones empíricas o especulativas.

La figura. 6. Modelo Propuesto para describir el comportamiento de deformación por fluencia jugo de tomate en relación con las interacciones principales observados.

MODELADO MECÁNICO: COMPORTAMIENTO DE RECUPERACIÓN

Después del período de fluencia, la tensión aplicada fue retirado inmediatamente (σ aplicada  = 0,0 Pa), y el cumplimiento de la muestra (J) registró durante el procedimiento de recuperación. El comportamiento de cumplimiento del zumo de tomate durante la recuperación puede ser bien descrito por el modelo de decaimiento exponencial, con un alto coeficiente de determinación (R 2  > 0,97).  muestra el efecto de HPH en el comportamiento de cumplimiento del zumo de tomate durante la recuperación, teniendo en cuenta el modelo de decaimiento exponencial descrito. Los parámetros B y C son los parámetros cinéticos proporcionales y de potencia, respectivamente, en el modelo de recuperación. Por lo tanto, el parámetro B está relacionado con la magnitud del tiempo implicado en la caries cumplimiento, mientras que C se describe la forma de curvatura. El cumplimiento J ∞ es el cumplimiento residual correspondiente a la deformación permanente del amortiguador de Maxwell, mientras que J KV es el cumplimiento de recuperación debido al elemento de Kelvin-Voigt.

La figura. 7. Comportamiento de cumplimiento recuperación Jugo de tomate: efecto de HPH en los parámetros del modelo de decaimiento exponencial. Valor medio a 25 ° C; barras verticales representan la desviación estándar para cada valor. Para cada parámetro, diferentes letras representan valores significativamente diferentes (P <0,05).

CONCLUSIONESEl presente trabajo evaluó el efecto de homogenización de alta presión (HPH) en las propiedades de fluencia y de recuperación de jugo de tomate. El modelo de Burger mecánica explicó la deformación por fluencia jugo bien, y sus parámetros se evaluaron en función de la presión de homogeneización (P H ). Procesamiento HPH mejoró los comportamientos elásticos y viscosos del zumo de tomate, y los cambios podría estar relacionada con la estructura interna del producto. Los resultados obtenidos pusieron de relieve las posibles aplicaciones de la homogeneización a alta presión de proceso (HPH) como una herramienta valiosa para promover cambios en las propiedades físicas de los productos alimenticios.

MILES DE GRACIAS !!!

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