Análisis de los mecanismos de transferencia de materia y calor en el secado convectivo de hígado de cerdo asistido por ultrasonidos de potencia

Abstract

[ES] El hígado de cerdo posee alto valor proteico y es rico en vitaminas y minerales, elementos que lo convierten en un importante producto alimenticio y es objeto de múltiples investigaciones dirigidas a su valorización y al desarrollo de nuevos productos derivados. Para estabilizar el producto, puede ser necesaria una etapa previa de deshidratación intensificada con la aplicación de ultrasonidos de potencia (US), lo que permitiría el uso de menores temperaturas de secado. Sin embargo, el empleo de ultrasonidos puede acarrear un cierto efecto térmico que debe ser evaluado en cada caso. Por ello, el objetivo de la presente investigación fue evidenciar si la aplicación de ultrasonidos durante el secado convectivo de hígado de cerdo conlleva una generación de calor significativa, que pueda contribuir a explicar la posible mejora de la velocidad de secado. Para alcanzarlo, se realizaron experiencias de secado a dos temperaturas diferentes, 40 y 60 °C, con y sin aplicación de ultrasonidos, con una modelización del proceso basada en las leyes de Fick y Fourier, considerando el transporte combinado de calor y materia. Con esta investigación se constató que el uso de US provoca un aumento de la temperatura inferior a 5 °C, lo que contribuye, al menos parcialmente, a explicar el incremento de la velocidad de secado observado cuando se aplicó esta tecnología. Así, a 40 °C se encontró una reducción promedio del tiempo de secado cercana al 25%, mientras que a 60 °C el impacto de los US fue de menor magnitud. Cuando se utilizaron US, la modelización realizada constató una mejora del transporte de humedad tanto interno como externo, como consecuencia del incremento identificado en la difusividad efectiva y en el coeficiente de transferencia de masa, respectivamente.

[EN] Pork liver has high protein value and is rich in vitamins and minerals, making it an important food product and the subject of multiple research projects aimed at its valorization and the development of new derived products. To stabilize the product, a prior stage of intensified dehydration with the application of high-power ultrasound (US) may be necessary, which would allow the use of lower drying temperatures. However, the use of ultrasound may entail a certain thermal effect that must be evaluated in each case. Therefore, the objective of this research was to demonstrate whether the application of ultrasound during convective drying of pork liver results in significant heat generation, which could contribute to explaining the possible improvement in the drying rate. To achieve this, drying experiments were carried out at two different temperatures, 40 and 60 °C, with and without the application of ultrasound, with a process modeling based on the laws of Fick and Fourier, considering combined heat and mass transport. This research confirmed that the use of US causes a temperature increase of less than 5 °C, which contributes, at least partially, to explaining the increase in the drying rate observed when this technology was applied. Thus, at 40 °C, an average reduction in drying time of around 25% was found, while at 60 °C, the impact of US was of lesser magnitude. When US was used, the modeling performed showed an improvement in both internal and external moisture transport, as a consequence of the identified increase in effective diffusivity and mass transfer coefficient, respectively.