Optimización del proceso de secado por aspersión para la obtención de polvo de coco (cocos nucifera l.) fortificado con compuestos fisiológicamente activos

Abstract

La cadena de coco está identificada como una de las de mayor interés para las costas pacífica y atlántica colombianas, debido al impacto que tiene en la población, vista desde las familias que dependen desde la producción primaria hasta su comercialización y consumo. Para lo cual se pretende proporcionar al sector agroindustrial, la base tecnológica para la obtención de una variedad de productos deshidratados en polvo a base de coco y de excelentes atributos de calidad, que representarían nuevas alternativas de diversificación, además de contribuir con la disminución de las deficiencias nutricionales en la población. Bajo este contexto, el proyecto pretende contribuir en un futuro a mediano o largo plazo a incrementar el consumo de bebidas de coco después de su reconstitución y a fomentar la producción de leche de coco (LC) en polvo como materia prima para multidominios del sector de la industria de alimentos y mercados nacionales e internacionales. El objetivo de este proyecto es contribuir en la generación de un avance significativo de la agroindustria colombiana a partir de la investigación, que permita la optimización del proceso de secado por aspersión (SA) para la obtención de polvo de coco adicionado con componentes fisiológicamente activos (calcio y vitaminas C, D3 y E) (PC+CFA), alimento que se enmarca en el contexto de los alimentos funcionales. Este aporte investigativo además de contribuir en la generación de valor a la agrocadena del coco, contribuiría en la mejora de la competitividad a mediano o largo plazo. En la 1ª fase se realizó una caracterización fisicoquímica de la materia prima (coco) para identificar las condiciones ideales y determinar el tiempo adecuado para su transformación como materia prima, donde los resultados mostraron, un deterioro general de la pulpa (PC) y el agua de coco (AC) después de 36 días de almacenamiento, debido principalmente al incremento de la acidez, olor fermentado, pérdida de humedad (Xw), oxidación lipídica, ablandamiento y decoloración de la PC, entre otros. Posteriormente en una 2ª fase se diseñó la emulsión base, la cual se optimizó teniendo en cuenta un diseño de superficie de respuesta central compuesto cara centrada (=1), donde las condiciones óptimas fueron: relación agua/coco ((AC+H2O)/PC): 2,0; GXantan: 0,5 %; fibra de coco (FC): 5,0 %; antioxidante (TBHQ): 200 mg/kg, alcanzando un potencial-ζ: -45,6±2,5 mV; índice de estabilidad por absorción espectral (R): 0,85±0,025; viscosidad (): 741,7±25,5 cP; color (L*: 67,5±0,7; a*: 3,2±0,2 y b*: 8,6±0,5); índice de peróxido (IP): 0,14±0,04 meqH2O2/kg; tamaño de partícula (D10: 4,3±0,8 µm; D50: 323,7±43,6 µm y D90: 743,0±65,1 µm) y sólidos totales (ST): 20,0±0,3%; confiriendo una buena estabilidad fisicoquímica al sistema coloidal y garantizando su uso efectivo para la fase siguiente. En la 3ª fase se optimizó el proceso SA en función de las características operacionales del secador y del producto, utilizando la metodología de superficie de respuesta con un diseño central compuesto cara centrada (=1), donde las condiciones óptimas fueron: temperatura de entrada del aire (TEA): 170 °C; temperatura de salida del aire (TSA): 85,8 °C; velocidad del disco atomizador (VDA): 26.676 rpm; presión de vacío en la cámara (PVC): 1,6 ”H2O; porcentaje de maltodextrina (% MD): 7,0. Bajo estas condiciones de proceso, los valores experimentales de las variables de respuesta fueron las siguientes: humedad: 1,7±0,4 %; aw: 0,170±0,020; solubilidad (S): 58,4±2,1 %; higroscopicidad (H): 8,4±0,6 %; L*: 79,5±0,9; a*: 1,5±0,1; b*: 9,5±0,5; % de retención de vitamina C (%R-VC): 32,4±6,2; %R-VE: 6,1±1,9; %R-VD3: 7,8±1,8; %R-Ca: 41,7±2,9; humectabilidad (Hu): 263,0±19,8 s; índice de peróxidos (IP): 2,4±1,3 meqH2O2/kg grasa; formación de depósito (FD): 32,4±2,3 %; rendimiento (*R): 44,0±1,0 %, y distribución del tamaño de partícula D10: 1,7±0,1 µm; D50: 8,5±2,1 µm; D90: 78,2±24,3 µm; obteniéndose un producto con buenos atributos de calidad. En la 4ª fase se realizó la evaluación de la estabilidad de las propiedades del PC+CFA durante el almacenamiento, aplicando un diseño con arreglo factorial del orden 6*7 con dos variables independientes: tratamiento y tiempo, donde el tratamiento se define como las combinaciones (temperatura – envasado) y el envasado se realizó en atmósfera de N2 y en condiciones ambientales. Siendo los tratamientos aplicados: 15°C-N2, 15°C-Amb, 25°C-N2, 25°C-Amb, 35°C-N2 y 35°C-Amb, a los tiempos de almacenamiento (tA): 0, 30, 60, 90, 120, 150 y 180 días. El mejor tratamiento para el almacenamiento del PC+CFA, con respecto a todas las variables de respuesta fue a 15°C-N2, donde la ganancia de humedad y el aumento de la aw fueron bajas para este tipo de productos y los porcentajes de retención de vitaminas y antioxidantes fueron los más altos, alcanzando valores a los 180 días de: Xw: 2,97±0,09%; aw: 0,342±0,009; color: (L*: 77,96±0,04; a*: 1,44±0,06 y b*: 8,59±0,13); S: 51,48±2,30 %; IP: 0,225±0,19 meqH2O2/kg grasa; R-VC: 62,56±5,70 %; R-VD3: 51,00±0,99 %; R-VE: 57,18±3,23 %; R-FT: 50,89±4,78 %; R-DPPH: 91,88±1,79 %; R-ABTS: 42,14±2,18 %; D10: 2,44±0,12 µm; D50: 51,49±1,48 µm; D90: 153,80±14,0 µm.

Abstract: The coconut chain is identified as one of the most interesting for the Pacific and Atlantic coasts of Colombia, due to the impact it has on the population, seen from the families that depend from the primary production until its commercialization and consumption. The aim is to provide the agroindustrial sector with the technological base for obtaining a variety of coconut based dehydrated powder products and excellent quality attributes, which would epresent new alternatives for diversification, as well as contribute to the reduction of Nutritional deficiencies in the population. In this context, the project aims to contribute in the medium to long term to increasing the consumption of coconut beverages after reconstitution and promoting the production of coconut milk (LC) powder as raw material for multidomains in the coffee sector. Food industry and national and international markets. The objective of this project is to try to help in the generation of a significant advance of the Colombian agroindustry from the research, which allows the optimization of the spray drying process (SA) to obtain coconut powder added with physiologically active components (Calcium and vitamins C, D3 and E) (PC+CFA), food that is framed in the context of functional foods. This research contribution could contribute to the creation of value to the coconut chain and at the same time in the improvement of competitiveness in the medium or long term. In the first phase, a physicochemical characterization of the raw material (coconut) was carried out to identify the ideal conditions and to determine the adequate time for processing as a raw material for its transformation, where the results showed a general deterioration of the pulp (PC) And coconut water (AC) after 36 days of storage, mainly due to increased acidity, fermentation odors, loss of moisture (X w), lipid oxidation, softening and discoloration of PC, among others. Subsequently in a second phase the base emulsion was designed, which was optimized taking into account a composite central response surface design, where the effect of the independent variables was evaluated and where the o ptimal conditions were: water/coconut ratio ((AC+H 2O)/PC): 2.0; GXantan: 0.5 %;coconut fiber (CF): 5.0 %; Antioxidant (TBHQ): 200 mg/kg, reaching a potential -ζ: -45.578±2.478 mV;spectral absorption stability index (R): 0.85±0.03; Viscosity (μ): 741.7±25.5 cP; color (L *: 67.5±0.7; a*: 3.2±0.2 and b*: 8.6±0.5);peroxide index (PI): 0.14 ±0.04meqH2O2/kg; Particle size (D10: 4.3±0.8 μm;D50: 323.7±43.6 μm and D90: 743.0±65.1 μm) and total solids (ST): 19.981±0.303%; Conferring a good physicochemical stability to the colloidal system and guaranteeing its effective use for the next phase. In the third phase, the SA process was optimized according to the operational characteristics of the dryer and the product, using a response surface design as a function of the independent variables and where the optimum conditions were: air inlet temperature (AIT170°C; Air outlet temperature (AOT): 85.8 °C; Spray Disc Speed (SDS): 26676 rpm; Vacuum pressure in the chamber (VPC): 1.6"H 2O; % Maltodextrin (% MD): 7.0Under these conditions of the independent variables, the experimental values of the response variales were as follows: % moisture: 1.68±0.42; aw: 0.17±0.02; Solubility (S): 58.40±2.06%; Hygroscopicity (H): 8.36±0.55%; L*: 79.45±0.90;a*: 1.50± 0.13;b*: 9.50±0.45; % vitamin Cretention(% R-VC): 2.44±6.17; %R-VE: 6.12±1.88;%R-VD3: 7.75±1.84;%R-Ca: 41.74±2.88 ;humectability (Hu): 263.00±19.80s;peroxide index (PI): 2.43±1.28 meqH2O2/kg oil;deposit formation (FD): 32.37±2.26 %;yield (*R): 44.00±1.01%;and particle size distribution D10: 1.70±0.05 μm;D50: 8.46±2.09 μm;D90 : 78.18±24.30 μm; obtaining a product with good attributes of quality.