Browsing by Author "Molina Maydl, María Teresa"

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    Examining the effect of freezing on starch gelatinization during heating at high rates using online in situ hot-stage video-microscopy and differential scanning calorimetry
    (INST CHEMICAL ENGINEERS, 2016) Molina Maydl, María Teresa; Leiva Maturana, Ana María; Bouchon Aguirre, Pedro Alejandro
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    Rotary-moulded biscuits : understanding the effect of sugar concentration and wheat bran enrichment on key quality attributes to develop healther options
    (2021) Molina Maydl, María Teresa; Bouchon Aguirre, Pedro Alejandro; Vallès Pàmies, Baltasar; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    La creciente preocupación de los consumidores sobre la nutrición y la excesiva ingesta calórica ha cambiado sus opciones hacia galletas más saludables, planteando así un nuevo desafío para la industria de galletas. La reformulación de ingredientes para obtener galletas ricas en fibra o reducidas en azúcar y grasa generalmente compromete su textura y sabor, y los consumidores esperan tener la misma experiencia sensorial que tendrían con las galletas indulgentes. Por lo tanto, es relevante para la industria continuar estudiando las posibilidades de tales reformulaciones. El objetivo principal de esta investigación es comprender el impacto de la estabilidad del creaming, la reducción de sacarosa y el enriquecimiento del salvado de trigo en el desarrollo de la estructura durante el procesamiento de galleta moldeada, con el propósito de modular atributos de calidad (micro) y (macro) estructurales, como el nivel de aireación, la percepción de dulzor y la dureza. Para ello, se concibió un enfoque microestructural con el fin de determinar el vínculo entre los atributos sensoriales y las propiedades de las galletas a nivel micro y macroestructural. La masa de galleta moldeada se formuló con harina de trigo débil (44-74%, b.s.) o harina integral (~65%, b.s.), sacarosa (10-40%, b.s.), grasa (~12%, b.s.), agua (7-16%, b.s.), agentes leudantes (~2.5%, b.s.), lecitina (~0.2%, b.s.) y sal (~0.1%, b.s.). El creaming se preparó en un mezclador de bajo (~166 rpm) o alto cizallamiento (~9000 rpm) para estudiar el efecto de su estabilidad en los atributos de calidad de galleta moldeada. Además, se utilizó sacarosa con dos tamaños de partícula (D90=978 o 98 um) y cuatro relaciones [sacarosa: harina] (0.9, 0.5, 0.3, 0.1) para analizar el efecto de la reducción de sacarosa en la expansión de la masa durante el horneado y en la estructura de las galletas. Además, la harina de trigo débil se reemplazó por harina de trigo integral al 25, 50, 75 ó 100%, utilizando diferentes tamaños de partícula de salvado (DSauter=790 o 307 um) para evaluar la influencia del salvado de trigo en la reología de la masa y en el comportamiento térmico durante el procesamiento de galleta moldeada. La firmeza de masa se analizó mediante un texturómetro, y se realizaron pruebas de barrido de frecuencia para el análisis reológico. La expansión de la masa durante el horneado se monitoreó a través de fotografía a intervalos, y el grado de gelatinización del almidón se determinó usando calorimetría diferencial de barrido. La microestructura de las galletas se observó y cuantificó mediante microtomografía computarizada de rayos X y mi-croscopía electrónica de barrido. Los atributos sensoriales y la percepción de dulzor se ca-racterizaron con un panel sensorial entrenado. Los resultados mostraron que se produjo una migración de fase acuosa cuando el crea-ming se elaboró en un mezclador de bajo cizallamiento, y se inhibió al utilizar un mezclador de alto cizallamiento, proporcionando un creaming estable. A pesar de esta variación, no se observaron diferencias en la dureza, aireación, dulzura, color e intensidad del ruido de ga-lletas moldeadas. En relación con la reducción de sacarosa en galletas moldeadas, los resul-tados no solo mostraron que se produjo una gelatinización parcial de los gránulos de almidón en todas las formulaciones, sino también que el grado de almidón gelatinizado aumentó sig-nificativamente de 6% a 40% a medida que el contenido de sacarosa disminuyó de 40% a 10. % (b.s.). Este comportamiento se explicó por el efecto anti-plastificante del codisolvente sacarosa-agua, sugiriendo que retardó los sucesos térmicos secuenciales de gelatinización. Por otro lado, el tamaño de partícula de la sacarosa fue una variable clave para modular la expansión vertical de las masas de galletas moldeadas. Las galletas que fueron formuladas con sacarosa fina y con más del 30% (b.s.) de sacarosa añadida obtuvieron una estructura expandida y que no colapsó. Esta estructura aireada no se ha visto antes en esta categoría de galletas, por lo que se presentó una patente a partir de este conocimiento. Se sugirió que la disolución de la sacarosa era relevante para prolongar la expansión vertical de la masa por-que, a medida que aumenta la concentración de la solución de azúcar, se retardan las transi-ciones térmicas del almidón y las proteínas, que son las principales responsables de controlar la expansión de la masa. En cuanto a las galletas enriquecidas con fibra, el salvado de trigo tuvo mayor impacto en la firmeza de la masa, mientras que los arabinoxilanos tuvieron ma-yor impacto en la respuesta elástica de la masa. Además, el grado de almidón gelatinizado aumentó del 24 al 36% en galletas enriquecidas con arabinoxilanos o harina integral y sal-vado grueso. Se utilizó una perspectiva microestructural para explicar este resultado, y se propuso que los microporos de la parte insoluble del salvado de trigo pueden retener agua dentro de sus capilares, que luego puede ser liberada de manera controlada durante el hor-neado, permitiendo que los gránulos de almidón experimenten parcialmente una transición térmica a medida que avanza la cocción. A partir de esta tesis, se sugiere que la estabilidad de creaming no parece ser un factor relevante para determinar los atributos de calidad de las galletas moldeadas, cuando se utilizó una formulación representativa para esta categoría de productos. Además, esta investigación mostró que la reducción de azúcar promovió la gelatinización del almidón. Las fibras solu-bles pueden ser una alternativa interesante para ser utilizadas como agentes de reemplazo debido a su menor capacidad de retención de agua en comparación con la harina. Finalmente, el procesamiento de masas moldeadas no se vio afectado por la incorporación de harina in-tegral. Sin embargo, la gelatinización de los gránulos de almidón aumentó cuando se utilizó una estructura porosa de salvado, por lo que el salvado de trigo micronizado podría ser una alternativa para controlar este fenómeno y, en consecuencia, reducir el impacto glicémico del consumo de galletas enriquecidas con salvado.
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    Understanding the effect of freezing on starch microstructural changes during heating at high rates.
    (2014) Molina Maydl, María Teresa; Bouchon Aguirre, Pedro Alejandro; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    La congelación es un método tradicional de preservación de alimentos, pero la congelación previa al calentamiento podría afectar el desarrollo de una microestructura deseada durante la cocción de alimentos amiláceos. De hecho, la gelatinización de almidón, una transformación crítica durante el calentamiento que juega un rol fundamental en la formación de estructura y está asociada a atributos de calidad, podría verse afectada. Debido a su importancia, no hay estudios a escala microscópica sobre el efecto de la congelación en la gelatinización de almidón nativo durante el calentamiento. La hipótesis de esta investigación es que a través de la miniaturización de procesos es posible entender el efecto de la congelación y el efecto de la accesibilidad de agua en la gelatinización de almidón, con el fin de mejorar nuestro conocimiento sobre el efecto de estos factores claves en los cambios microestructurales de almidón. Se espera observar y determinar un retraso en la gelatinización de almidón debido a la congelación. El objetivo principal fue estudiar el efecto de la congelación, junto con el efecto de la accesibilidad de agua, en los cambios microestructurales de almidón durante el calentamiento, a través de la miniaturización de procesos usando video-microscopía con luz polarizada y calorimetría diferencial de barrido. Para llevar a cabo lo anterior, muestras de almidón nativo en agua, gel de carragenina o solución de sacarosa fueron, o bien directamente calentadas a 15°C/min, o congeladas durante 48 horas, descongeladas y luego calentadas a la misma tasa. Los cambios microestructurales fueron seguidos con una platina térmica adaptada a un microscopio con luz polarizada, y los cambios energéticos fueron monitoreados con calorimetría diferencial de barrido. Además, la morfología de los gránulos fue analizada usando microscopía electrónica de barrido y microscopía de fuerza atómica. Los resultados indican que la congelación reduce el grado de gelatinización, lo que fue atribuido a un incremento en la cristalinidad del gránulo. Además, una restricción en la accesibilidad de agua produjo una reducción en el grado de gelatinización (DG(%) agua-almidón-sacarosa < DG(%) agua-almidón-carragenina < DG(%) agua-almidón) y un aumento en la entalpía de gelatinización (ΔH agua-almidón-sacarosa > ΔH agua-almidón-carragenina > ΔH agua-almidón). Esto fue atribuido a la presencia de grupos hidroxilos en las moléculas de carragenina y sacarosa. El enfoque microestructural del proceso de gelatinización nos permitió entender lo que ocurre con gránulos de almidón cuando fueron sometidos a un proceso previo de congelación en sistemas con diferente disponibilidad de agua. Esto contribuye a tener una mejor compresión sobre el efecto de congelación-calentamiento en la macro-escala, es decir, en alimentos amiláceos sometidos a procesos de calentamiento que ocurren a altas tasas de transferencia de calor.La congelación es un método tradicional de preservación de alimentos, pero la congelación previa al calentamiento podría afectar el desarrollo de una microestructura deseada durante la cocción de alimentos amiláceos. De hecho, la gelatinización de almidón, una transformación crítica durante el calentamiento que juega un rol fundamental en la formación de estructura y está asociada a atributos de calidad, podría verse afectada. Debido a su importancia, no hay estudios a escala microscópica sobre el efecto de la congelación en la gelatinización de almidón nativo durante el calentamiento. La hipótesis de esta investigación es que a través de la miniaturización de procesos es posible entender el efecto de la congelación y el efecto de la accesibilidad de agua en la gelatinización de almidón, con el fin de mejorar nuestro conocimiento sobre el efecto de estos factores claves en los cambios microestructurales de almidón. Se espera observar y determinar un retraso en la gelatinización de almidón debido a la congelación. El objetivo principal fue estudiar el efecto de la congelación, junto con el efecto de la accesibilidad de agua, en los cambios microestructurales de almidón durante el calentamiento, a través de la miniaturización de procesos usando video-microscopía con luz polarizada y calorimetría diferencial de barrido. Para llevar a cabo lo anterior, muestras de almidón nativo en agua, gel de carragenina o solución de sacarosa fueron, o bien directamente calentadas a 15°C/min, o congeladas durante 48 horas, descongeladas y luego calentadas a la misma tasa. Los cambios microestructurales fueron seguidos con una platina térmica adaptada a un microscopio con luz polarizada, y los cambios energéticos fueron monitoreados con calorimetría diferencial de barrido. Además, la morfología de los gránulos fue analizada usando microscopía electrónica de barrido y microscopía de fuerza atómica. Los resultados indican que la congelación reduce el grado de gelatinización, lo que fue atribuido a un incremento en la cristalinidad del gránulo. Además, una restricción en la accesibilidad de agua produjo una reducción en el grado de gelatinización (DG(%) agua-almidón-sacarosa < DG(%) agua-almidón-carragenina < DG(%) agua-almidón) y un aumento en la entalpía de gelatinización (ΔH agua-almidón-sacarosa > ΔH agua-almidón-carragenina > ΔH agua-almidón). Esto fue atribuido a la presencia de grupos hidroxilos en las moléculas de carragenina y sacarosa. El enfoque microestructural del proceso de gelatinización nos permitió entender lo que ocurre con gránulos de almidón cuando fueron sometidos a un proceso previo de congelación en sistemas con diferente disponibilidad de agua. Esto contribuye a tener una mejor compresión sobre el efecto de congelación-calentamiento en la macro-escala, es decir, en alimentos amiláceos sometidos a procesos de calentamiento que ocurren a altas tasas de transferencia de calor.