Influencia de la aplicación de ultrasonidos en la cinética de liofilización a presión atmosférica y en la calidad final de champiñón

Abstract

[ES] La liofilización a presión atmosférica es una técnica alternativa a la liofilización a vacío muy interesante para la obtención de productos deshidratados de alta calidad al posibilitar su funcionamiento en continuo. Sin embargo, se trata de un proceso muy lento que la aplicación de ultrasonidos de potencia podría intensificar. El objetivo del presente trabajo fue evaluar la influencia de la aplicación de ultrasonidos en la cinética de liofilización a presión atmosférica de champiñón y en la calidad del producto deshidratado final. Para ello, se realizaron experiencias de secado de láminas de champiñón (Agaricus bisporus) a -100 C, 2 m/s y con (30W y 60W; 21,9 kHz) y sin aplicación de ultrasonidos, y en un liofilizador a vacío convencional. Las cinéticas de secado fueron modelizadas considerando un modelo difusivo sin resistencia externa y se determinaron distintos parámetros de calidad: color, textura, rehidratación y daño celular. La aplicación de ultrasonidos influyó significativamente en las cinéticas de secado incrementando la difusividad efectiva hasta un 280,6% y reduciendo el tiempo de secado hasta un 74,2%. Respecto al color, se observó un cambio drástico del color de las láminas de champiñón rehidratadas respecto a las frescas y secas independientemente al tipo de secado realizado. Las muestras deshidratadas con ultrasonidos resultaron un poco más blandas y presentaron valores ligeramente superiores de cohesividad y elasticidad. La aplicación de la mayor potencia ultrasónica ensayada también produjo una ligera ralentización de la rehidratación y disminuyó la cantidad total de agua absorbida. En cuanto al grado de deterioro celular, fue la congelación previa al secado de las muestras el factor que más influyó. En general se puede establecer que la aplicación de ultrasonidos durante la liofilización a presión atmosférica de champiñón se puede considerar una tecnología interesante puesto que aceleró significativamente el proceso sin afectar prácticamente a la calidad del producto final.

[EN] Atmospheric freeze drying represents an interesting alternative to vacuum freeze drying, since it is able to produce high quality dehydrated products and allows continuous operation. Nevertheless, it is a very slow process which might be intensified by power ultrasound. The main aim of this work was to evaluate the feasibility of using power ultrasound to improve the atmospheric freeze drying of mushroom, considering not only the kinetic effects but also the influence on the quality of the dried mushroom. For that purpose, mushroom slices (Agaricus bisporus) were dried (-100 C and 2 m/s) with (30W and 60W; 21.9 kHz) and without ultrasound application, and in a vacuum freeze dryer. The drying kinetics were modelled by considering a diffusive model without external resistance. Colour, texture, rehydration and cell damage were measured to evaluate the dried mushroom quality. The application of power ultrasound influenced significantly the drying kinetics increasing the effective diffusivity up to 280.6 % and achieving drying time reductions of up to 74.2 %. Regarding the colour, a drastic change of the rehydrated mushroom slices colour with regard to the fresh samples was observed independently to the drying means. The ultrasonically assisted dried samples turned out to be a bit softer and presented values lightly greater of cohesiveness and elasticity. The higher ultrasonic power tested also produced a light slowing down of the rehydration and decreased the total quantity of absorbed water. As for the cellular deterioration degree, the freezing which precedes drying was the factor that influenced the most. In general, it is possible to establish that the application of power ultrasound during atmospheric freeze drying of mushroom might be considered as an interesting technology providing that it accelerated significantly the process without concerning significantly the quality of the final product.

[CA] La liofilització a pressió atmosfèrica és una tècnica alternativa a la liofilització a buit molt interessant per a l'obtenció de productes deshidratats d'alta qualitat al possibilitar el seu funcionament en continu. No obstant això, es tracta d'un procés molt lent que l'aplicació d'ultrasons de potència podria intensificar. L'objectiu del present treball va ser avaluar la influència de l'aplicació d'ultrasons en la cinètica de liofilització a pressió atmosfèrica de xampinyó i en la qualitat del producte deshidratat final. Per a això, es van realitzar experiències d'assecat de làmines de xampinyó (Agaricus bisporus) a -100 C, 2 m/s i amb (30W i 60W; 21,9 kHz) i sense aplicació d'ultrasons, i en un liofilitzador a buit convencional. Les cinètiques d'assecat van ser modelitzades considerant un model difusiu sense resistència externa i es van determinar distints paràmetres de qualitat: color, textura, rehidratació i dany cel·lular. L'aplicació d'ultrasons va influir significativament en les cinètiques d'assecat incrementant la difusivitat efectiva fins a un 280,6% i reduint el temps d'assecat fins a un 74,2%. Respecte del color, es va observar un canvi dràstic del color de les làmines de xampinyó rehidratades respecte a les fresques i seques independentment al tipus d'assecat realitzat. Les mostres deshidratades amb ultrasons van resultar un poc més blanes i van presentar valors lleugerament superiors de cohesivitat i elasticitat. L'aplicació de la major potència ultrasònica assajada també va produir una lleugera ralentització de la rehidratació i va disminuir la quantitat total d'aigua absorbida. Quant al grau de deteriorament cel·lular, va ser la congelació prèvia a l'assecat de les mostres el factor que més va influir. En general es pot establir que l'aplicació d'ultrasons durant la liofilització a pressió atmosfèrica de xampinyó es pot considerar una tecnologia interessant ja que va accelerar significativament el procés sense afectar pràcticament la qualitat del producte final.