Modelado y simulación de procesos combinados de deshidratación osmótica y congelación de kiwi

Abstract

Se estudió experimentalmente y se modeló numéricamente la deshidratación osmótica (DO) y posterior congelación (dehidrocongelación) en kiwis presentados en rodajas de 1 cm de espesor. El objetivo del presente trabajo fue poder relacionar las condiciones de operación con la velocidad de avance de los procesos. Se utilizaron métodos analíticos basados en la Ley de Difusión de Fick para predecir la difusión de agua y sólidos solubles (sacarosa) en la etapa de deshidratación osmótica y métodos numéricos de diferencias finitas (esquema explícito) para predecir la variación de temperatura durante la congelación. Para ello se generó software propio en el lenguaje MATLAB, tanto para la predicción de propiedades físicas como la solución numérica de los balances resultantes. En la faz experimental, se realizaron deshidrataciones bajo distintas concentraciones de solución y tiempo de contacto y se congelaron muestras con distinto tiempo de deshidratación. Los datos experimentales fueron utilizados también para validar las predicciones del modelo propuesto. Los modelos desarrollados permitieron predecir satisfactoriamente los perfiles de concentración de sólidos y de agua, y los parámetros cinéticos de deshidratación de la fruta, así como los perfiles de temperatura y el tiempo de proceso durante la congelación de kiwis parcialmente deshidratados.

The osmotic dehydration and following freezing of kiwi presented in slices of one cm of thickness were experimentally studied and numerically modeled. The objective of the present work was to be able to relate the conditions of operation with the speed of advance of the process. It were used analytical methods based on Fick´s law of diffusion to predict water diffusion and soluble solids (sucrose) in the phase of osmotic dehydration and numerical methods of finite difference (explicit scheme) to predict the variation of temperature during freezing. To fulfill this objective, specific software in MATLAB language was developed. This software was used to predict physical properties and also numerical solutions of the resulting balances. In the experimental phase, dehydrations under different concentrations of solution and different time of contact were investigated and samples with different dehydration time were frozen. The experimental information obtained was used to validate the predictions of the proposed model. The developed models allow predicting satisfactorily not only the profiles of solid and water concentration and kinetic parameters of dehydration of the fruit, but also the profiles of temperature and the process time during the freezing of kiwis partially dehydrated.