Estudio de los mecanismos de transferencia de solutos durante la deshidratación osmótica de manzana (Granny Smith)

Abstract

La deshidratación osmótica (DO) de alimentos es proceso caracterizado por la transferencia de agua y solutos en el tejido vegetal. Múltiples mecanismos han sido identificados para explicar la transferencia de agua en la microestructura del alimento: difusión molecular, difusión líquida, difusión de vapor, flujo hidrodinámico y capilaridad. Los mecanismos implicados en el transporte de solutos dentro del tejido vegetal en la DO de frutas no han sido bien documentados, debido que la mayor concentración de solutos se acumula en la superficie del alimento. La acumulación de los solutos en la superficie del tejido ha resultado en notables contradicciones entre los parámetros que se determinan matemáticamente y el fenómeno físico que ha sido observado experimentalmente. Este trabajo de investigación tiene como objetivo identificar los mecanismos involucrados en el transporte de solutos dentro del tejido vegetal y demostrar que en la superficie de la muestra los solutos se transfieren bajo la acción de un mecanismo diferente a la difusión molecular. Para el estudio se modeló la concentración de solutos en diferentes profundidades de las muestras y periodos de tiempo del proceso de DO utilizando una solución matemática a la segunda ley de Fick. Adicionalmente se determinaron las propiedades físicas y estructurales de la muestra: pérdida de agua, ganancia de solutos, contenido de humedad, coeficientes de difusión de agua y solutos, densidad real anhidra, volumen a diferentes profundidades del tejido vegetal y se analizó el efecto de la profundidad de penetración del soluto sobre las propiedades. Para el estudio se desarrollaron metodologías experimentales específicas que permitieron el estudio del comportamiento cinético de las propiedades del tejido en cinco espesores (0.5, 2, 4,7, 10 mm) desde la superficie hasta el centro de la muestra que aportaron los datos requeridos para el modelado. Además, los parámetros de transferencia de masa y calor en la capa límite de la solución osmótica fueron calculados. Los resultados mostraron que la concentración de solutos fue mayor en los espesores de la superficie en comparación con el centro de la muestra. El modelo de Fick no permitió una adecuada descripción de los datos experimentales en el área de acumulación de solutos, lo que sugiere que la transferencia de solutos en la superficie del tejido está regida por otro mecanismo de transporte diferente de la difusión. Este resultado abre nuevas vías para futuras investigaciones sobre el trasporte de solutos dentro del tejido vegetal. Bajo este enfoque, se podría considerar el mecanismo de impregnación superficial para explicar la transferencia de solutos en la superficie del alimento, mientras que la difusión molecular permitirá describir el transporte de los sólidos en el centro de la muestra.