Aplicación de perfiles variables de temperatura en la esterilización comercial de alimentos para bebés como herramienta para reducir la formación de furanos
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Date
2022-05
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Program
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y AMBIENTAL. INGENIERÍA CIVIL QUÍMICA
Campus
Casa Central Valparaíso
Abstract
Description
Las altas concentraciones de furanos en alimentos procesados térmicamente han preocupado a la comunidad científica desde hace ya muchos años por sus posibles efectos cancerígenos en las personas, particularmente en bebés debido a su mayor vulnerabilidad. Es así como la optimización del proceso térmico en términos de tiempo y temperatura de proceso, podría ser una herramienta útil para minimizar la formación de furanos.
El objetivo general de este trabajo es desarrollar un modelo matemático que permita predecir la concentración de furanos en zanahoria y zapallo, a partir de los perfiles de temperatura del centro y de la superficie del alimento.
Con respecto a la metodología, muestras de zanahoria y zapallo fueron trozadas y escaldadas, para luego ser trasladadas a tubos de ensayo y ser procesadas térmicamente a 112, 117 y 123 °C en un baño de aceite. Tras el proceso térmico, las muestras fueron enfriadas y almacenadas a -80 °C, para ser posteriormente analizadas en cuanto a contenido de furanos y daño microestructural a partir de imágenes SEM. Se determinó a partir de los datos de furanos las cinéticas de formación para las tres temperaturas y se ajustaron las constantes cinéticas a Arrhenius. Con esto, se obtuvo un modelo capaz de predecir la formación de furanos a partir de los perfiles de temperatura del centro y de la superficie de los alimentos en cuestión. Posteriormente, se realizó una validación de los modelos cinéticos propuestos para la zanahoria y el zapallo, la cual consistió en utilizar dichos modelos para predecir la formación de furanos en los sets de datos experimentales. Finalmente, a través de un software de simulación, se generaron perfiles de temperatura variable en el rango 110 – 130 °C con el fin de encontrar las temperaturas de proceso óptimas que minimicen la formación de furanos.
Como resultados, se obtuvieron constantes cinéticas de formación de furanos de valores 0.029, 0.067 y 0.097 1/min por gramo de zanahoria (ajuste de orden 1) y 0.34, 0.44 y 0.62 g/min de furanos por gramo de zapallo (ajuste de orden cero), para las temperaturas 112, 117 y 123 °C respectivamente. Los distintos órdenes de reacción obtenidos para cada alimento se pueden explicar con un análisis de microestructura, en donde se observó que el daño microestructural en la zanahoria fue más lento que en el zapallo. Respecto a la validación, se obtuvieron errores promedio de 19.6, 44.2 y 10.7% en la zanahoria y 6.9, 14.4 y 15.3 % en el zapallo, para 112, 117 y 123 °C, respectivamente. Por último, en la optimización del proceso, se determinó que la formación de furanos en zanahoria es mínima utilizando un perfil de temperatura variable en el rango 110 – 130 °C, alcanzando una formación de furanos de 9.8 ng/g. En el caso del zapallo, la formación de furanos es mínima a 130 °C, alcanzando una formación de furanos de 6.9 ng/g.
De acuerdo con los resultados, se demostró que la formación de furanos en zanahoria y zapallo si se puede predecir a partir de los perfiles de temperatura del centro y de la superficie. Se demostró además que un análisis de microestructura puede ayudar a explicar las distintas tendencias en la formación de furanos de los alimentos. Finalmente, se demostró que el perfil que minimiza la formación de furanos en zanahoria es un perfil a temperatura variable (VRT).
