Influencia de la temperatura y la aplicación de ultrasonidos en la cinética de secado y en la calidad de champiñón

Abstract

[ES] Los alimentos deshidratados son cada vez más habituales en la industria agroalimentaria, tanto para su consumo directo como para su uso como ingredientes. Esto ha generado un gran interés en el desarrollo de nuevas técnicas de secado que, no sólo disminuyan los tiempos y costes de la operación, sino que también conserven las características del producto fresco. El objetivo del estudio fue evaluar el efecto de la temperatura y de la aplicación de ultrasonidos de potencia en la cinética secado y en la calidad del champiñón (Agaricus bisporus). Para ello, se realizaron una serie de experiencias de secado de muestras de champiñón en forma de láminas en un secadero de aire caliente. Se consideraron dos temperaturas de secado, 30ºC y 70ºC, con (25W y 50 W) y sin la aplicación de ultrasonidos. Cada una de estas condiciones de secado se ensayó, al menos, por triplicado. La modelización de las cinéticas de secado se realizó mediante dos modelos difusivos, uno en el que no se consideró la resistencia externa (modelo DSR) y otro en el que se incluyó dicha resistencia (modelo RE). Además, se evaluó la influencia del secado sobre la calidad de los productos obtenidos mediante la determinación de color, textura, capacidad de rehidratación y daño celular. Los resultados mostraron que, tanto el aumento de temperatura de secado como la aplicación de ultrasonidos, redujeron el tiempo de secado. En las condiciones ensayadas, dicha reducción osciló entre un 80 % y un 50%. Al aplicar los resultados de la modelización con el modelo DSR se mostró un aumento de la difusividad efectiva (De) de hasta un 202%, en las experiencias en las que se secó a 70ºC en comparación con las que se realizó a 30ºC, ambas sin ultrasonidos. Sin embargo, dado que el ajuste del modelo no fue excesivamente preciso (% de varianza explicado por encima de 94%), se abordó la modelización de los datos experimentales con un modelo RE (incluyendo la resistencia externa). La modelización mostró que, al aumentar la temperatura de secado de 30 a 70 ºC, la difusividad efectiva (De)aumentó hasta en un 486% y el coeficiente de transferencia de materia (k) lo hizo hasta en un 73%. En relación a la aplicación de ultrasonidos, a 40 ºC, supuso un incremento que causó un aumento en De y en k del 201% y 140%, respectivamente. En cuanto a la calidad del champiñón deshidratado, se observó una reducción de la capacidad de rehidratación en las muestras que se secaron a mayor temperatura. En cambio, la aplicación de ultrasonidos durante el secado incrementó la capacidad de rehidratación. El secado afectó ligeramente al color de las muestras, sin embargo, no se observaron diferencias entre las diferentes condiciones de secado utilizadas. La textura de las muestras no se vio condicionada por la temperatura de secado ni por la potencia de ultrasonidos aplicada. Por último, aunque la aplicación de ultrasonidos consiguió disminuir el daño celular producido durante el secado, las diferencias no resultaron significativas. En resumen, la aplicación de ultrasonidos resulta una opción interesante en el secado por aire caliente de champiñón, ya que puede implicar tanto una reducción del tiempo de secado como una disminución de los efectos adversos del secado sobre la calidad del producto final.

[EN] The presence of dried food in agri-food industry is increasing, both for direct use or such as ingredient. For this reason, a great interest in new techniques development, which not only reduce time and operation cost, but also preserve fresh food characteristics, has been generated. The aim of the study was to evaluate the effect of temperature and ultrasound application on drying kinetic and quality of mushroom (Agaricus bisporus). For this purpose, a series of convective drying experiments were carried out with slice mushrooms samples. The drying runs were carried out at two drying temperatures, 30 ºC and 70ºC, and with (25W and 50W) and without ultrasound application. Each condition was performed, at least, by triplicate. Drying kinetics modelling was carried out by means of two diffusion models, one of them considering external resistance negligible (DSR model) and other including this external resistance in the model (ER model). In addition, it was assessed the influence of drying condition on final quality of mushroom through colour, texture, rehydration capacity and cell damage measurements. The results showed that, both the increase in drying temperature and the application of ultrasound, reduced the drying time being this reduction in the range of 80-50 % at the tested conditions. The modelling of experimental results with the DSR model, showed an increase of the effective diffusivity (De) of up to 202% when drying at 70 ºC and 30 ºC without ultrasound are compared. However, the fit of this model was not accurate (% variance explained in the close to 94%). For this reason, the modelling of the experimental data with an ER model was considered. In this case, the percentage of explained variance was above 99% showing the goodness of the fit. The increase of drying temperature from 30 to 70 °C and increased 486%the effective diffusivity (De) identified the 73% the mass transfer coefficient (k). As for the application of ultrasound, at 40 ºC, De and k increased 201% and 140%, respectively. As regard the quality of dried mushrooms, a reduction in the rehydration capacity was observed in the samples that were dried at a higher temperature. In contrast, the application of ultrasound during drying increased the rehydration capacity. Drying slightly affected the color of the samples, however, no significant differences were observed between the different drying conditions tested. The texture of the samples was not affected neither the drying temperature nor the ultrasonic power applied. Finally, although the application of ultrasound reduced the cell damage produced during drying, the differences among treatments were not significant In summary, the application of ultrasound is an interesting option in hot-air drying of mushrooms, since it can involve both a reduction in drying time and a reduction in the adverse effects of drying on the quality of the final product.

[CA] Els aliments deshidratats són cada vegada més habituals en la indústria agroalimentària, tant per al seu consum directe com para el seu ús com a ingredients. Això ha generat un gran interès en el desenvolupament de noves tècniques d'assecat que, no només disminueixin els temps i costos de l'operació, sinó que també conservin les característiques del producte fresc. L'objectiu de l'estudi va ser avaluar l'efecte de la temperatura i de l'aplicació d'ultrasons de potència en la cinètica assecat i en la qualitat del xampinyó (Agaricus bisporus). Per a això, es van realitzar una sèrie d'experiències d'assecat de mostres de xampinyó en forma de làmines en un assecador d'aire calent. Es van considerar dues temperatures d'assecat, 30ºC i 70ºC, amb (25W i 50 W) i sense l'aplicació d'ultrasons. Cadascuna d'aquestes condicions d'assecat es va assajar, almenys, per triplicat. La modelització de les cinètiques d'assecat es va realitzar mitjançant dos models difusius, un en el qual no es va considerar la resistència externa (model DSR) i un altre en el qual es va incloure aquesta resistència (modelo RE). A més, es va avaluar la influència de l'assecat sobre la qualitat dels productes obtinguts mitjançant la determinació de color, textura, capacitat de rehidratació i dany cel·lular. Els resultats van mostrar que, tant l'augment de temperatura d'assecat com l'aplicació d'ultrasons, van reduir el temps d'assecat. En les condicions assajades, aquesta reducció va oscil·lar entre un 80 % i un 50%. En aplicar els resultats de la modelització amb el model DSR es va mostrar un augment de la difusivitat efectiva (De) de fins a un 202%, en les experiències en les quals es va assecar a 70ºC en comparació de les quals es va realitzar a 30ºC, ambdues sense ultrasons. No obstant això, atès que l'ajust del model no va anar excessivament precís (% de variància explicat per sobre de 94%), es va abordar la modelització de les dades experimentals amb un model RE (incloent la resistència externa). La modelització va mostrar que, en augmentar la temperatura d'assecat de 30 a 70 ºC, la difusivitat efectiva (De )va augmentar fins a en un 486% i el coeficient de transferència de matèria (k) ho va fer fins a en un 73%. En relació a l'aplicació d'ultrasons, a 40 ºC, va suposar un increment que va causar un augment en De en k del 201% i 140%, respectivament. Quant a la qualitat del xampinyó deshidratat, es va observar una reducció de la capacitat de rehidratació en les mostres que es van assecar a major temperatura. En canvi, l'aplicació d'ultrasons durant l'assecat va incrementar la capacitat de rehidratació. L'assecat va afectar lleugerament al color de les mostres, no obstant això, no es van observar diferències entre les diferents condicions d'assecat utilitzades. La textura de les mostres no es va veure condicionada per la temperatura d'assecat ni per la potència d'ultrasons aplicada. Finalment, encara que l'aplicació d'ultrasons va aconseguir disminuir el dany cel·lular produït durant l'assecat, les diferències no van resultar significatives. En resum, l'aplicació d'ultrasons resulta una opció interessant en l'assecat per aire calent de xampinyó, ja que pot implicar tant una reducció del temps d'assecat com una disminució dels efectes adversos de l'assecat sobre la qualitat del producte final.