liofilización: alternativa de deshidratación avanzada para
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Liofilización: alternativa de deshidratación avanzada para agroindustria
Lilian Abugoch James, Departamento Ciencia de los Alimentos y Tecnología Química
Chile agrícola ……….
https://climafrutal.wordpress.com/2008/11/10/mapa-climatico-de-chile-y-produccion-de-fruta-por-region/
Contenido de agua alimentos, vegetales
Influencia del agua en procesos� Componente principal de
alimentos
� Importancia en la forma, estructura y propiedades fisicoquímicas
� Desarrollo de productos, diseño de procesos, producción implica un control constante del agua en los alimentos
0
20
40
60
80
100
tomate
repollo
cerveza
naranja
leche
papa
pollo
queso
miel
mantequilla
arroz
café
95 92 90 87 8778
70
37
20 16 125
% a
gua
(deMan, 1999; © Aspen Publishers)
Contenido de agua alimentos
00,10,20,30,40,50,60,70,80,9
1co
rn…
crac
kers
egg…
past
a
hone
y
drie
d fru
its
rolle
d oa
ts
jam
flour
ham
chee
se
fresh
frui
ts
0,20,3
0,40,5
0,6 0,60,7
0,8 0,820,93 0,93 0,98
aw
aw de alimentos
(deMan, 1999; © Aspen Publishers)
Definiciones de Actividad de Agua
Actividad de Agua es una medición del estado de la energíadel agua en un sistema, es la fuerza impulsora para elmovimiento del agua desde regiones de alta aw hacia regionesde baja aw (potencial químico)
Actividad de Agua es la razón entre la presión parcial de vapor del agua en el alimentos y el vapor de agua pura
Actividad de Agua: Humedad relativa/100
Actividad del agua aw
Con
teni
dode
hum
edad
(b.s
.)
Oxidac
iónde
lípido
sM
ayor
íade
las r
eacc
iones
Desarrollo de microorganismosISOTERMA DE SORCIÓN
Mapa de deterioro de los alimentos vs aw
Heldman and Singh (2014). Introduction Food Engineering
Degradación deantocianos
Deshidrtacion para conservacion
http://www.lostiempos.com/actualidad/economia/20130820/chuno-papa-milenaria-andes-bolivianos, https://www.diariouno.com.ar/mundo/chuno-la-papa-milenaria-los-andes-bolivianos-20130820-n1608.html
1500 años atrás ya existía la liofilización….. a 4000 m SNM"Estoy pisando la papa con mucho esfuerzo y frío para obtener el
chuño, este alimento que me durará mucho tiempo. Nopasaremos hambre y por suerte el chuño nos ayudará en el diariocomer", The Associated Press, mujer aymara, mientras exprimía lapapa congelada con sus pies en las faldas de un nevado cerca deLa Paz.
Usos de LiofilizaciónEste proceso permite mantener losalimentos y compuestos bioactivos sindegradar, ya que elimina el agua atemperaturas bajo cero y vacío porsublimación.
Pres
ión
(mm
Hg)
Temperatura °C
sólido
líquido
gas
0,0098
4,58
Equilibrio sólido y gas:
P < 4.58 mmHg y T < 0.0098 ° C
H2O sólida puedepasar directamente
a gas SUBLIMACIÓN
LIOFILIZACIÓN
Diagrama de estados del agua
Concentración soluto
Hielo + soluto sólido
Hielo + solución Soluto + solución
0ºC
Punto de congelación mínima de solutos: Punto eutéctico (PE)
PE es la temperaturamás baja a la cual seencuentra la máximaconcentración desolutos que se puedealcanzar justo antesde que agua ysolutos solidifiquencomo un sistema
Influencia del tamaño de los cristales de hielo
Fig. 4. Cross sectional images of ice crystals in frozen gelatin samples.(a) normal frozen (freezing rate = 0.026 °C/min), (b) fast frozen (freezingrate = 0.757 °C/min). Journal of Food Engineering, Volume 214, December 2017, Pages 158-165
Influencia del tamaño de los cristales de hielo
Cristales grandes- Tamaño de poros
mayor- Más rápida la primera
etapa de secado- Mayor facilidad de
difusión del agua- Estructura más frágil
Cristales pequeños- Poros mas homogeneos y pequeños- Más lenta la primera fase de
secado- Menor difusividad del agua- Estructura más firme
4ºC -18 ºC
-40ºC -80ºC
-196ºC
Cámara
Bomba de vacío
Condensador
Sistema de refrigeración
Esquema de un liofilizador
Esqema de un liofilizador
Tipos de liofilizadores
0
40
20
-20
-40
Temperatura de las bandejas
Congelación
Secado primario
Secado secundario
0
40
20
-20
-40
Presión de vacío
Etapas liofilizaciónTemperatura del producto
Secado Primario: Mientras exista agua libre congelada la Tº debe estar por debajo del PE
Calor de sublimación
Agua no congelableSin riesgo de fusióndesorción
• Productos mantienen su microestructura y permiten
una hidratación rápida y características del producto
final similares al producto fresco.
• Se llega a humedades muy bajas ~~ 2%
Liofilizacion
caigua
champiñones
Cebolla morada
zanahoria
Vegetales liofilizados
Frutas y vegetales liofilizados
LWT - Food Science and Technology 80 (2017) 178e184
LWT - Food Science and Technology 78 (2017) 235e240
Pol. J. Food Nutr. Sci., 2011, Vol. 61, No. 3, pp. 165-171
Freeze-Drying – Application in Food Processing and Biotechnology – A Review, Agnieszka Ciurzyńska*, Andrzej Lenart
Effect of Freeze-Drying on the Antioxidant Compounds and Antioxidant Activity of Selected Tropical Fruits. Int J Mol Sci. 2011; 12(7): 4678–4692.
DPPH (actividad secuestrantedel radical) % inhibición a 5 mg/mL.
Preferencia de consumidores
Obtención de pulpa de frambuesa liofilizada y aplicación en yogur como colorante y saborizante natura, Universidad De Chile, Departamento
Ciencia de los Alimentos y Tecnología Química, Ingeniería en Alimentos, Muñoz, E., 2012
Comparación de métodos de secado para mango
aire
Liofilización
vacío
Secado conductivo multi-flash
LWT Volume 84, October 2017, Pages 717-725Improving quality of dried fruits: A comparison between conductive multi-flash and traditional drying methods
Cubos de zanahoria deshidratados por liofilizacion (FD), microondas-vacío (VMD) y aire (CD).
Open AccessInt. J. Mol. Sci. 2017, 18(1), 71; doi:10.3390/ijms18010071
Victor Hugo Riveros Valdivia, Curico 2018, Southam Chile
Alimentos para mascotas liofilizados
Desventajas• Tiempo largos (24 h o más)• Alto costo equipos• Alto consumo energético.
Algunas conclusiones………..– La liofilización es una tecnología que está siendo incorporada en
forma paulatina en la industria de los alimentos en Chile– Permite mantener las propiedades de los alimentos muy
similares a los naturales– Permite la obtención de ingredientes activos con sus
propiedades muy parecidas a la de su origen– Resguarda los tejidos a nivel estructural– Permite rehidrataciones rápidas– Presentan limitaciones:
• Costos elevados de inversión y energéticos• Requiere mayores tiempos de secado
– Se requieren investigaciones con el objetivo de buscar mejoras asus limitaciones