Modelado matemático del tratamiento térmico y congelación en crucíferas

Abstract

Los repollitos de Bruselas (<i>Brassica oleracea</i>) son vegetales crucíferos que contienen muchas propiedades nutricionales como antioxidantes (carotenoides, flavonoides, acido fólico, vitamina C, tocoferoles y tocotrienoles). Por esta razón la demanda continua de estos productos durante todo el año genera su comercialización en forma congelada. Dado que aún a temperaturas menores a 0°C existe actividad enzimática responsable del deterioro en la textura, sabor y aromas, es necesario realizar un pre-tratamiento térmico con el objeto de inactivar enzimas responsables de dicho deterioro, como son la peroxidasa (POD) y lipoxigenasa (LOX). Industrialmente es, además, importante conocer los requerimientos energéticos para procesar estos vegetales, lo cual se traduce en estimar correctamente los tiempos de proceso. Teniendo en cuenta este objetivo se realizó la simulación numérica del proceso de transferencia de energía durante el calentamiento y congelación considerando dos aspectos importantes i) el acoplamiento de la cinética de inactivación enzimática de LOX y POD durante el calentamiento, ii) el cambio de fase durante la congelación. Asimismo, se consideró el contorno irregular del vegetal asimilando la geometría real como un sólido de revolución. Se utilizó el método de los elementos finitos (MEF) dado que es un método numérico especialmente útil para resolver problemas donde existen geometrías irregulares. Se desarrolló un programa propio utilizando el lenguaje de Matlab, que permitió el acoplamiento de subrutinas específicas como la cinética de inactivación de enzimas y los cambios de calidad. Las predicciones numéricas concordaron satisfactoriamente con los resultados experimentales para los procesos térmicos a los cuales fueron sometidos los vegetales. Un aspecto a resaltar es que se utilizó un único código computacional tanto para simular el proceso sin cambio de fase (calentamiento) y el de congelación, lo cual permitió calcular la concentración media de las enzimas POD y LOX, en el producto a cada tiempo.