Considerations of ice morphology and driving forces in freeze concentration
Loading...
Date
2013
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
La morfología del hielo (tamaño y forma) influye en forma decisiva en la apreciación sensorial, textura y calidad de numerosos alimentos congelados. También es importante la morfología del hielo en algunos procesos tecnológicos como es la liofilización y la concentración por congelación, donde influye en la eficiencia de estos procesos. El objetivo general de esta tesis fue incrementar el conocimiento acerca del control de la morfología de la fase hielo en la congelación de alimentos y otros procesos relacionados como la concentración por congelación. La congelación en alimentos y en soluciones, así como los métodos de observación y medición de la morfología del hielo fueron analizados, y el rol de la morfología del hielo en algunas aplicaciones tecnológicas fue discutido. Especial atención fue puesta en la arquitectura o arreglo espacial de elementos en la estructura de la fase congelada y el rol en la eficiencia de los procesos de concentración por congelación.Cuando un núcleo de hielo comienza a crecer en una solución, los solutos son rechazados desde la fase hielo y se acumulan en la interfase sólido-líquido, formando un sistema hidráulico en la matriz congelada (fase hielo) con venas o canales entre los cristales de hielo ocluyendo la solución concentrada. Técnicas asistidas (tal como el ultrasonido o agentes de nucleación del hielo) han probado ser importantes en proveer una morfología de la fase congelada que mejora la eficiencia de la concentración por congelación. Otras alternativas son el uso de fuerzas impulsoras externas tales como el vacío o la centrifugación en la recuperación de soluciones concentradas. Se propusieron dos novedosas técnicas (vacío o centrifugación) con el fin de utilizar convenientemente este sistema hidráulico para mejorar la eficiencia en la separación de solutos en los procesos de concentración por congelación, utilizando soluciones acuosas de sacarosa como muestras modelo.Mediante la aplicación de vacío (80 kPa), la eficiencia de la concentración por congelación fue significativamente mejorada por sobre las condiciones atmosféricas mostrando una mayor recuperación de soluto, aproximadamente 0,5 kg de sacarosa obtenidos por 1 kg de sacarosa inicial en comparación con los valores de recuperación entre 0,16 y 0,3 kg / kg para los tratamientos atmosféricos. Por otra parte, mediante la aplicación de centrifugación, se obtuvo una alta recuperación de solutos, llegando a aproximadamente 0,73 kg de sacarosa obtenidos por 1 kg de sacarosa inicial con 1600 de fuerza centrífuga relativa (FCR), comparado al valor de recuperación 0.5 kg/kg usando una menor velocidad de centrifugación (800 FCR). La alta eficiencia de solutos usando técnicas asistidas en concentración por congelación es una consecuencia de usar una fuerza impulsora externa que mejora la separación natural en el descongelado gravitacional y toma ventaja de las características microestructurales de la fase congelada. Podemos concluir que el vacío o la centrifugación en concentración por congelación es una efectiva técnica asistida para mejorar la eficiencia de separación.
Description
Tesis (Doctor in Engineering Sciences)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2013