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Ultrasonido y Deshidratacion Osmotica como Pretratamientos a la Liofilizacion de Melon (Cucumis melo L.).

Ultrasound and Osmotic Dehydration as Pre-treatments to Melon (Cucumis melo L.) Drying by Freeze-drying

INTRODUCCION

La liofilizacion se considera uno de los mejores metodos de secado que conserva en gran parte las propiedades organolepticas y nutricionales de los productos biologicos. Los alimentos liofilizados se caracterizan por su baja actividad de agua, alta porosidad (Harnkarnsujarit et al., 2016) y estado vitreo (Islam et al., 2015). El proceso consiste principalmente en la congelacion del alimento y la posterior deshidratacion por sublimacion. Debido a la ausencia de agua liquida y las bajas temperaturas requeridas para la liofilizacion, la mayor parte del deterioro y las reacciones microbiologicas se retardan dando como resultado un producto final de alta calidad (Harnkarnsujarit et al., 2016). A pesar de sus ventajas su uso es limitado debido a los altos costos de energia relacionados con largos tiempos de secado. Para optimizar las condiciones en los procesos de deshidratacion y disminuir los tiempos de proceso, se utilizan pretratamientos que permiten reducir el contenido de agua inicial del alimento, modifican los tejidos estructurales en la matriz solida y generan efectos sobre la transferencia de masa (Arreola y Rosas, 2007; da Costa, Aguiar-Oliveira, y Maldonado, 2016; Fernandes, Gallao, y Rodrigues, 2008). Como pretratamientos a procesos de secado se han usado la deshidratacion osmotica (DO) y ondas de ultrasonido (US).

La DO es una tecnica ampliamente utilizada como pretratamiento a procesos de secado, para reducir perdidas de calidad y disminuir el tiempo de proceso; La deshidratacion osmotica incluye dos tipos de transferencia de masa: la difusion del agua del alimento a la solucion y la difusion de solutos de la solucion al alimento (Arreola y Rosas, 2007). La deshidratacion se produce de forma natural, despues de su inmersion en soluciones hipertonicas que presentan una alta presion osmotica y disminucion de la actividad de agua como consecuencia de la diferencia de presiones (Amami et al., 2017). La diferencia de presion osmotica entre el alimento y la solucion hipertonica, proporcionan la fuerza necesaria para el proceso de transferencia de masa, donde la estructura celular del alimento actua como membrana semipermeable (da Costa et al., 2016).

Las US son recientemente utilizadas como pretratamiento a diversos procesos, que corresponden a una tecnologia emergente que compite con las tecnologias convencionales en el procesamiento de alimentos (Islam et al., 2015). Las fuerzas involucradas en este mecanismo pueden ser mas altas que la tension superficial, lo que mantiene la humedad dentro de los capilares de la fruta creando canales microscopicos que podrian facilitar la eliminacion de la humedad. En medio liquido, la sonicacion causa cavitacion, que consiste en la formacion de burbujas en el liquido que pueden colapsar explosivamente y generar presion localizada (Fernandes, Linhares, y Rodrigues, 2008). Esta tecnica se ha utilizado como pretratamiento al secado dado que provoca cambios en la estructura y acelera la transferencia de masa debido a los canales generados en la matriz del producto.

El secado es una operacion compleja, que generalmente incluye fenomenos simultaneos de transferencia de calor y masa, las cineticas de secado se han estudiado a traves de diferentes formas fundamentales, fenomenologicas, cinematicas y empiricas, cuando se puede suponer que las transferencias externas no son los fenomenos limitantes, la cinetica de secado se revela principalmente por difusion del agua liquida contenida dentro de la matriz del alimento (Amami et al., 2017). Se han propuesto numerosos modelos matematicos, empiricos y semiempiricos, para estimar las caracteristicas de secado de los productos agricolas. Estos modelos, tambien conocidos como modelos de capa delgada, permiten la prediccion de la transferencia de masa durante la deshidratacion y se aplican para simular curvas de secado (Sette, Salvatori y Schebor, 2016).

De otro lado, el melon (Cucumis melo L.) que pertenece a la familia de las Cucurbitaceas, es una fruta jugosa conocida por sus propiedades nutritivas y medicinales (Mallek-Ayadi et al., 2017). Debido a estas propiedades surge la importancia de mejorar su conservacion y dar valor agregado como producto procesado. El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de la deshidratacion osmotica y ondas de ultrasonido como pretratamientos al proceso de liofilizacion en rodajas de melon sobre las cineticas de secado, contenido de humedad, porosidad, actividad de agua y difusividad efectiva, y evaluar modelos matematicos para determinar el de mejor ajuste de los valores experimentales de humedad durante la cinetica de secado.

MATERIALES Y METODOS

Se empleo melon (Cucumis melo L.) variedad Cantaloupe, para el control de la materia prima se utilizaron frutos entre 8 y 10 [grados]Brix. Las frutas fueron adquiridas de un supermercado local y almacenadas en refrigeracion a 4[grados]C hasta su uso. Los frutos se lavaron con agua potable y se cortaron en laminas de 4mm de espesor empleando un tajador manual y por medio de un sacabocados de acero inoxidable se obtuvieron rodajas de 20 mm de diametro. Una vez obtenidas las rodajas de melon se sometieron inmediatamente a los pretratamientos de DO y US.

Pretratamiento con deshidratacion osmotica (DO)

Se preparo una solucion hipertonica de 45[grados]Brix a 30 [+ o -] 2[grados]C, usando sacarosa comercial como soluto osmotico por su amplio uso en procesos de DO y por su mayor peso molecular respecto a otros azucares, lo que provoca mayores perdidas de agua (Azuara et al., 2002). La relacion fruta--solucion osmotica fue de 1:25, con el fin de asegurar una concentracion constante de la solucion durante el proceso osmotico (Ispir y Togrul, 2009). Las muestras se sumergieron en la solucion y se agitaron a 740 rpm por medio de un agitador mecanico. Las muestras se retiraron de la solucion osmotica en dos tiempos de proceso 60 (D0-60) y 90 min (e0-90) y se lavaron inmediatamente con agua destilada para retirar la solucion osmotica remanente en la superficie de las muestras, posteriormente se secaron con papel absorbente para posterior liofilizacion.

Pretratamiento con ultrasonido (US)

Las muestras se sumergieron en agua destilada a 25[grados]C en un recipiente de vidrio, la relacion en peso fruta--agua fue de 1:4 (Fernandes, Gallao, et al., 2008; Fernandes y Rodrigues, 2007). Estos recipientes se ubicaron en el equipo de ultrasonido (ELMA, USA) que consiste en un bano de acero inoxidable, con panel de control de frecuencia, temperatura y tiempo, las muestras se sometieron a ondas de frecuencia 25 kHz en dos tiempos de proceso 15 (US-15) y 30 min (US-30). Posteriormente, las muestras pretratadas con US se colocaron sobre papel absorbente para retirar el exceso de agua y se sometieron al proceso de liofilizacion.

Proceso de liofilizacion

Despues de los pretratamientos con DO y US las muestras se colocaron en un liofilizador de bandejas (LABCOMCO, USA) y se congelaron a -40[grados]C. La deshidratacion por sublimacion se realizo a una presion de vacio de 8 Pa. Para determinar las curvas de secado, las muestras se calentaron desde -40[grados]C hasta 20[grados]C durante 300 min y se registraron las variaciones de humedad. Las variables de respuesta se midieron a diferentes tiempos de proceso (0, 60, 120, 180, 240 y 300 min), al retirar las muestras del liofilizador se empleo un desecador para evitar la ganancia de humedad. Los resultados de las muestras liofilizadas pretratadas en los dos tiempos de proceso osmotico 60 (DOLF-60) y 90 min (DOLF-90) y en los dos tiempos de US 15 (USLF-15) y 30 min (USLF-30) se compararon con muestras frescas liofilizadas no pretratadas (LF).

Determinacion de propiedades fisicoquimicas

El contenido de humedad (CH) se determino siguiendo el metodo AOAC 934,06 (AOAC, 1996). Se empleo una estufa de secado (Binder, E28, USA) a 70[grados]C durante 24 h y una balanza analitica digital de 0.0001 g de precision (Mettler-Toledo, AE100, Suiza). La actividad de agua (aw) se obtuvo mediante un equipo higrometro (Aqualab 4TEV, USA). La porosidad ([epsilon]) se calculo a partir de los valores de densidad real ([rho]r) y densidad aparente ([rho]a) empleando la Ecuacion 1.

[epsilon] = [[rho].sub.r] - [[rho].sub.a]/[[rho].sub.a] * 100 (1)

La [[rho].sub.a] se determino por el metodo de desplazamiento de volumen con un picnometro a 25[grados]C y la [[rho].sub.r] se calculo mediante la Ecuacion 2 que relaciona el contenido de humedad y las densidades del agua y de los solidos (Lewis, 1990). Donde [X.sub.w] es la fraccion masica del agua.

[[rho].sub.r] 1/[X.sub.w]/997 + 1 - [X.sub.w]/1590 (2)

Modelacion matematica

Se emplearon los modelos matematicos de Lewis (Ecuacion 3), Henderson-Pabis (Ecuacion 4) y Midilli (Ecuacion 5) para describir las cineticas de secado durante el proceso de liofilizacion, usados en el secado de alimentos y otros bioproductos, estos modelos son derivados del modelo difusional de la segunda ley de Fick para diferentes geometrias y condiciones del entorno (Puente-Diaz et al., 2013; Sette et al., 2016).

MR = exp(-kt) (3)

MR = a exp(-kt) (4)

MR = a exp(-[kt.sup.n]) + bt (5)

Las constantes k, a, b, c y n asociadas a los modelos se estimaron mediante una regresion no lineal, k representa parametros cineticos ([min.sup.-1]); a, b, c y n son parametros de correlacion y t es el tiempo de secado (min). MR es la relacion de humedad definida de acuerdo a la Ecuacion 6 y simplificada en la ecuacion 7.

MR = [X.sub.t] - [X.sub.e]/[X.sub.o] - [X.sub.e] (6)

MR = [X.sub.t]/[X.sub.o] (7)

Donde [X.sub.o] representa el contenido de humedad en base seca (g agua/g m.s.) inicial del material, [X.sub.t] es el contenido de humedad despues de un tiempo de secado y [X.sub.e] es la humedad en equilibrio, la cual no se tuvo en cuenta debido a que sus valores son muy pequenos comparados con [X.sub.t] y [X.sub.0].

Las regresiones para estimacion de parametros se realizaron utilizando el programa estadistico S.P.S.S 17.0. Como criterio de validez y comparacion para evaluar el mejor ajuste de los modelos matematicos a los datos experimentales de secado se utilizo el mayor valor del coeficiente de determinacion ([R.sup.2]) mas cercano a 1 y la raiz del error cuadratico medio (Ecuacion 8) mas cercano a cero (Sette et al., 2016).

[expresion matematica irreproducible] (8)

Donde [MR.sub.pred] y [MR.sub.exp] corresponden a la relacion de humedad calculada con los datos predichos por los modelos matematicos y con los datos experimentales respectivamente y N es el numero de observaciones.

Determinacion de la difusividad efectiva

La difusividad efectiva se calculo por medio de la solucion analitica de la segunda ley de Fick (Ecuacion 9) (Crank, 1975) para una geometria de lamina semi-infinita de espesor L y considerando la difusion en direccion axial (Akgun y Doymaz, 2005; Ocoro y Ayala, 2012). Para tiempos de secado suficientemente largos, se considero que el primer termino en la expansion de la serie proporciona una buena estimacion de la solucion por lo tanto se simplifico en la Ecuacion 10.

[expresion matematica irreproducible] (9)

[expresion matematica irreproducible] (10)

Donde MR es la relacion de humedad, L es el espesor de la lamina (m), t el tiempo de secado (s), n es el numero de terminos de la sumatoria y [D.sub.eff] es la difusividad efectiva ([m.sup.2]/s).

Analisis estadistico

Los resultados experimentales se analizaron mediante un analisis de varianza (ANOVA) que determino el efecto de las variables del proceso sobre las variables de respuesta. Todos los experimentos se desarrollaron por triplicado. Se determino la diferencia de significancia entre promedios a un nivel de confianza del 95%. El analisis de datos se realizo mediante el programa estadistico SPSS 17.0. Para identificar los tratamientos con diferencias significativas se aplico la prueba de comparacion de medias de Tukey.

RESULTADOS Y DISCUSION

Los resultados y su analisis se presentan para cada una de las variables de respuesta cineticas de secado, modelacion matematica de las cineticas de secado difusividad ([d.sub.eff]) actividad de agua ([a.sub.w]) porosidad. Cineticas de secado

El CH de la fruta fresca fue de 10.397 [+ o -] 0.332 g agua/g m.s, pero al aplicar los pretratamientos de DO y US previos a la liofilizacion las muestras alcanzaron valores de 2.763 [+ o -] 0.126, 1.551 [+ o -] 0.097, 15.608 [+ o -] 0.443 y 16.768 [+ o -] 0.586 g agua/g m.s en DO-60, DO-90, US-15 y US-30 respectivamente. Es evidente la perdida de agua con la DO, mientras que con US se incremento. La perdida y ganancia de agua se debe al gradiente de concentraciones entre la fruta y el medio liquido. Con la DO se produce un fenomeno de difusion simultanea, se favorece la transferencia de agua desde la fruta hacia la solucion osmotica y la ganancia de solidos desde la solucion osmotica hacia la fruta (Amami et al., 2017; Fernandes, Linhares, et al., 2008). Mientras que con US se favorece la transferencia de agua desde el medio liquido de la sonicacion hacia la fruta (Fernandes, Linhares, et al., 2008; Fernandes y Rodrigues, 2007) debido a la entrada de agua durante el tiempo de inmersion de 15 y 30 min. Este comportamiento es normal durante la aplicacion del ultrasonido, debido a que estas ondas ultrasonicas pueden causar rapidas y sucesivas compresiones de la matriz solida que podrian llenar los poros de la superficie del producto, sin embargo, se espera que durante el secado se extraiga esta cantidad de agua con mayor facilidad. Jambrak et al., (2007), encontraron resultados similares en la aplicacion de US previo al secado de champinones por aire caliente.

En la Fig.1 se presentan las curvas de secado de muestras de melon por liofilizacion. Los resultados mostraron que la perdida de agua se incremento con el tiempo de secado. De acuerdo con el analisis de varianza (ANOVA), el tipo de pretratamiento, el tiempo de DO y el tiempo de aplicacion de US presentaron un efecto significativo (p<0,05) sobre el CH de la fruta. Se evidencio que las muestras con pretratamientos osmoticos (DOLF60 y DOLF90 min) presentaron menores tiempos de secado para alcanzar un nivel de humedad especifico, siendo el tratamiento DOLF-90 el de menor tiempo. Para alcanzar un CH aproximado del 10% (b.s), los tratamientos DOLF-60 y DOLF-90 requieren respectivamente 179 y 174 min, mientras que la muestra control LF y los tratados con US superan los 240 min. Este resultado esta asociado a la menor cantidad de agua en las muestras con DO al inicio del proceso de liofilizacion y a la mayor concentracion de solidos solubles de 17.2 y 31.0 [grados]Brix para DOLF-60 y DOLF-90 respectivamente. Resultados similares se han reportado en liofilizacion de pitahaya (Ayala et al., 2010) y frambuesa (Sette et al., 2016).

Al final del proceso (300 min), el CH de las muestras fue de 0.095 [+ o -] 0.009, 0.066 [+ o -] 0.003, 0.063 [+ o -] 0.001, 0.274 [+ o -] 0.048 y 0.277 [+ o -] 0.048 g agua/g masa seca para LF, DOLF-60, DOLF-90, USLF-15 y USLF-30 respectivamente. Se corrobora que las muestras con pretratamiento osmotico (DO-60 y DO-90) presentaron los menores valores de humedad para un tiempo fijo, y al comparar estos dos tratamientos se observa que el tratamiento con mayor tiempo de deshidratacion osmotica (DO-90) presento el menor contenido de humedad final; este comportamiento esta asociado a la alta concentracion de azucares o solidos solubles en la fruta (31.0 [grados]Brix) y al menor contenido de humedad como se menciono anteriormente. Similar comportamiento se ha reportado en pina osmodeshidratada y secada con aire caliente (Fernandes, Linhares, et al., 2008).

En las muestras pretratadas con US se presentaron los mayores contenidos de humedad, comportamiento no esperado, ya que se ha reportado en investigaciones que la combinacion de US con otros metodos de secado ha sido positiva la disminucion del tiempo de secado respecto a muestras sin US, como en el secado convectivo de mango (de Medeiros et al., 2016) y de manzana (Nowacka et al., 2012). Estos autores reportan que el US causa contracciones y expansiones rapidas del tejido celular de las frutas formando microcanales que facilitan la salida del agua intracelular de los productos.

Como explicacion al comportamiento no esperado en el melon con aplicacion previa de US en la liofilizacion, podria atribuirse al tiempo o a intensidad excesiva de las ondas sonicas provocando posibles cambios estructurales irreversibles impidiendo parcialmente la sublimacion del agua propia del producto y la ganada durante el pretratamiento de sonicacion. Estos cambios estructurales pueden estar asociados a la formacion de innumerables microcanales en la matriz de la fruta, formandose en esta zona pequenos cristales de hielo durante la congelacion lenta, no favoreciendo la difusion del vapor de agua durante la sublimacion. Esta condicion es desfavorable en el secado por liofilizacion, ya que a mayor tamano de cristal de hielo mas rapido es la deshidratacion del producto (Wang et al., 2018). En investigaciones realizadas por otros autores se reportan micrografias SEM de muestras de melon en estado fresco, deshidratada osmoticamente y tratadas con US, los investigadores encontraron que las muestras tratadas con US presentaron cambios estructurales en las celulas de la fruta con menor tamano y forma de agujas, mientras que en las frescas y deshidratadas osmoticamente no observaron estos cambios (Fernandes, Gallao, et al., 2008).

Modelacion matematica de las cineticas de secado

La Tabla 1 presenta los parametros cineticos estimados de los modelos de Lewis, Henderson-Pabis y Midilli. En general todos los modelos presentaron buen ajuste, pero el de Midilli fue el que mejor ajusto los valores experimentales de humedad durante el secado por presentar valores de R2 entre 0,988 y 1,0 y valores de RMSE entre 0,031 y 0,005 indicando que es un modelo apropiado para la prediccion de la humedad en el secado de rodajas de melon por liofilizacion. Con el uso de modelos matematicos se facilita la prediccion de tiempos de procesamiento y de esta manera se contribuye a la optimizacion de la eficiencia del secado. El modelo de Midilli ha sido ampliamente utilizado en diferentes investigaciones de secado en diversas frutas y verduras (Nowacka et al., 2012; Puente-Diaz et al., 2013; Togrul, 2005). El parametro cinetico k presento los valores mas altos en las muestras con pretratamientos osmoticos (DOLF-60 y DOLF-90) comparado con muestras sin pretratamiento y pretratadas con US. Este parametro esta fuertemente asociado con la mayor perdida de agua y con la aceleracion del secado a traves del mecanismo de difusion desde el interior hacia la superficie del producto. La Fig.2 corrobora el buen ajuste de los valores de MR predichos con el modelo de Midilli frente a los experimentales en funcion del tiempo de secado para los diferentes tratamientos.

Difusividad ([D.sub.eff])

La Tabla 2 muestra los valores de difusividad efectiva (Deff) del agua en los diferentes tratamientos durante el proceso de liofilizacion. Los coeficientes presentaron una variacion entre 1.904x10-9 y 8.000x10-10 m2/s, los cuales estan en el rango de datos reportados en la literatura para muchas frutas como fresa, melon y pina (Amami et al., 2017; Fernandes, Gallao, et al., 2008; Fernandes, Linhares, et al., 2008). Segun Marinos-Kouris y Maroulis (1995), la difusividad efectiva de los alimentos generalmente se encuentra en un rango de 10-13 a 10-6 [m.sup.2]/s.

Las muestras con US presentaron los menores valores de Deff, resultado atribuido a la dificultad de sublimar el hielo por los posibles cambios en la estructura de la matriz con la sonicacion, como se menciono anteriormente. Al comparar los tratamientos de DO con el tratamiento control, se presento menor difusividad en las muestras tratadas osmoticamente, este resultado puede estar asociado a la mayor ganancia de azucar que puede generar una barrera en la superficie de la fruta y ocasionar alta resistencia a la difusion de vapor de agua durante la sublimacion. Comportamiento similar se observo en el secado de pina pretratada con DO seguido con aire caliente (Fernandes, Linhares, et al., 2008). El analisis estadistico presento diferencia significativa

Actividad de agua (aw)

La aw de las muestras en estado fresco fue de 0.980 [+ o -] 0.014. En la Tabla 3 se muestran los valores de aw al final del proceso de liofilizacion (300min). Se observa que todos los tratamientos mostraron valores inferiores de aw de 0.55, lo cual indica que la fruta deshidratada es estable durante el almacenamiento contra el ataque de microorganismos por presentar valor inferior al agua critica de 0.6 (de Bruijn et al., 2016). De acuerdo a Bruijn et al. (2016), el contenido de humedad y la actividad del agua ademas de la temperatura, son los factores ambientales mas importantes que afectan la tasa de reacciones de deterioro de los alimentos. Con niveles criticos de aw por encima de 0.85 se produce un deterioro indeseable de los productos. Por lo tanto, es importante reducir la actividad del agua a valores inferiores de 0,60 para que el producto sea estable y retenga los atributos de calidad de la materia prima. Sin embargo, valores mas bajos de aw mantienen mayor estabilidad tanto microbiologica como en reacciones quimicas de deterioro. Los tratamientos con DO y control (LF) alcanzaron los valores mas bajos, inferiores a 0.4, siendo consistentes con las perdidas de humedad previamente analizadas. De acuerdo con Singh y Heldman (1993), valores de actividad de agua entre 0.2 y 0.4 garantizan la estabilidad del producto en el almacenamiento disminuyendo las reacciones de pardeamiento, oxidacion hidrolitica, auto-oxidacion y actividad enzimatica. Tendencias similares se reportan en la osmoliofilizacion de frambuesas (Sette et al., 2016) y pitahaya (Ayala et al., 2010). El ANOVA presento diferencia significativa entre pretratamientos (p<0,05).

Porosidad

La Fig.3 muestra los cambios de la porosidad durante el proceso de liofilizacion. El valor de porosidad se incremento en todos los tratamientos durante el tiempo de secado, asociado a la eliminacion del agua, dejando espacios vacios internos entre capilares y entre las estructuras celulares de la matriz de la fruta. Similar comportamiento se ha observado en el secado de zanahoria y manzana (Joardder et al., 2015). La microestructura de los alimentos es un parametro clave para comprender las propiedades y la estabilidad de los alimentos (Harnkarnsujarit et al., 2016).

Al final del proceso (300 min) el ANOVA mostro diferencias significativas (p<0.05) entre los pretratamientos con la muestra control, asi como la comparacion entre los tratamientos DO con los de US (p<0.05); sin embargo el tiempo de DO y del US no influyeron significativamente (p>0.05) sobre la porosidad. Al final del secado se encontraron valores de porosidad de 77.703 [+ o -] 3.527, 67.973 [+ o -] 2.274, 68.340 [+ o -] 0.570, 51.906 [+ o -] 4.814, 49.458 [+ o -] 4.975% para LF, DOLF-60, DOLF-90, USLF-15 y USLF-30 respectivamente. Puede notarse que las muestras con pretratamiento osmotico y con US mostraron al final del secado valores inferiores respecto a la muestra control (LF). Este comportamiento es un indicador de algunos cambios estructurales en la matriz celular de la fruta por la aplicacion de los pretratamientos. Con DO es posible que los poros externos se hayan saturado con solutos impidiendo la formacion de poros internos (Torreggiani y Bertolo, 2001), comportamiento similar se observo en pitahaya amarilla (Ayala et al., 2010) y en calabaza (Mayor et al., 2011). Con respecto a las muestras tratadas con US, es posible que al formarse microcanales en la matriz de la fruta se hayan formado tamanos de cristales de agua mas pequenos durante la congelacion, y en consecuencia menor porosidad.

CONCLUSIONES

El uso de la deshidratacion osmotica como pretratamiento al proceso de liofilizacion demostro que disminuye el tiempo de secado de rodajas de melon, a pesar de que la difusividad decrece a causa de la incorporacion de azucar. El uso de ondas de ultrasonido no favorecio el proceso de secado, el cual provoco mayor tiempo de liofilizacion respecto a las muestras tratadas con DO y a la muestra fresca sin pretratamiento osmotico, debido a posibles cambios de la estructura celular. Al final del secado las muestras control y los pretratamientos con DO y US presentaron estabilidad frente ataque de microorganismos por alcanzar valores de aw inferiores a 0.6. Las ondas de ultrasonido no favorecieron el incremento de la porosidad en el melon durante la liofilizacion. El modelo de Midilli presento el mejor ajuste para la prediccion de las cineticas de secado de rodajas de melon por liofilizacion.

http://dx.doi.org/10.4067/S0718-07642019000300179

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Esmeralda S. Mosquera-Vivas (1) *, Alfredo A. Ayala-Aponte (1) y Liliana Serna-Cock (2)

(1) Facultad de Ingenieria, Escuela de Ingenieria de Alimentos, Universidad del Valle, Calle 13 #100-00, Campus Universitario Melendez, Santiago de Cali, Colombia. (e-mail: esmeralda.mosquera@correounivalle.edu.co; alfredo.ayala@correounivalle.edu.co)

(2) Facultad de Ingenieria y Administracion, Universidad Nacional de Colombia sede Palmira, Carrera 32 #12-00 via Candelaria, Palmira, Colombia (e-mail: lserna@unal.edu.co)

* Autor a quien debe ser dirigida la correspondencia

Recibido Jul. 13, 2018; Aceptado Sep. 26, 2018; Version final Nov. 17, 2018, Publicado Jun. 2019

Leyenda: Fig. 1: Cineticas de secado de rodajas de melon liofilizado

Leyenda: Fig. 2: Ajuste de los datos experimentales con el Modelo de Midilli

Leyenda: Fig.3: Porosidad en funcion del tiempo de rodajas de melon liofilizado
Tabla 1: Parametros estimados con los modelos de Lewis, Henderson-
Pabis y Midilli

                       Lewis
Modelos
             k      [R.sup.2]     RMSE

LF         0,694      0,988      0,040
DOLF-60    1,080      0,998      0,011
DOLF-90    0,773      0,988      0,040
USLF-15    0,412      0,960      0,060
USLF-30    0,417      0,960      0,069

                    Henderson--Pabis
Modelos
             K        a      [R.sup.2]     RMSE

LF         0,702    1,015      0,989      0,040
DOLF-60    1,079    0,998      0,998      0,011
DOLF-90    0,743    0,016      0,988      0,037
USLF-15    0,429    1,046      0,964      0,058
USLF-30    0,438    1,059      0,966      0,064

                                      Midilli
Modelos
             k        a         n         b      [R.sup.2]     RMSE

LF         0,589    0,997     1,214    -0,002      0,995      0,027
DOLF-60    1,109    1,000     0,999     0,003      1,000      0,007
DOLF-90    0,623    1,000     1,498     0,008      1,000      0,005
USLF-15    0,283    1,003     1,140    -0,022      0,988      0,031
USLF-30    0,261    1,004     1,345    -0,010      0,995      0,026

Tabla 2: Valores de coeficiente de difusion efectivo
(ab Medias con letra comun no son significativas)

Tratamiento      [D.sub.eff]
                ([m.sup.2]/s)

LF (a)            1.904E-09
DOLF-60 (a)       1.776E-09
DOLF-90 (b)       1.440E-09
USLF-15 (c)       8.000E-10
USLF-30 (c)       8.000E-10

Tabla 3: Valores de [a.sub.w] en rodajas de melon liofilizado
(ab Medias con letra comun no son significativas)

Tratamiento      [a.sub.w] (300 min)

LF (a)           0,399 [+ o -] 0.003
DOLF-60 (a)      0,384 [+ o -] 0.001
DOLF-90 (a)      0.363 [+ o -] 0.006
USLF-15 (b)      0,482 [+ o -] 0.004
USLF-30 (b)      0,449 [+ o -] 0.001
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Author:Mosquera-Vivas, Esmeralda S.; Ayala-Aponte, Alfredo A.; Serna-Cock, Liliana
Publication:Informacion Tecnologica
Date:Jun 1, 2019
Words:5796
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