Cinética y eficiencia energética de secado de espuma de fresa : un análisis comparativo entre secado convectivo, ventana de refractancia e infrarrojo
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Resumen
Se evaluó la cinética de secado de espuma de fresa preparada con albúmina de huevo como agente espumante, utilizando una capa delgada de 5 mm y tres métodos de secado: ventana de refractancia (RW), convectivo e infrarrojo. Se aplicó un diseño central compuesto rotacional (DCCR) de dos factores para optimizar la temperatura (50, 53.4, 61.5, 69.6 y 73 °C) y concentración de espumante (2, 3.9, 8.5, 13.1 y 15 % W/W). El tiempo de secado osciló entre 37 a 89 min para RW, 41 a 86 min para el método convectivo y 50 a 100 min para infrarrojo. El coeficiente de difusión efectiva fue mayor en el secado convectivo (3.50×10⁻¹⁰ a 1.17×10⁻9 m²/s), seguido de RW (2.92 a 8.44 × 10⁻¹⁰ m²/s) y del infrarrojo (2.21 a 5.40 × 10⁻¹⁰ m²/s), con energías de activación de 11.27, 20.64 y 27.40 kJ/mol, respectivamente, a una concentración de albúmina de 8.5% w/w. Se evaluaron diez modelos empíricos y semiempíricos de secado de capa fina, encontrándose que el modelo de Wang Singh presentó el mejor ajuste para los secadores RW e infrarrojo, mientras que el secado convectivo fue mejor descrito por el modelo de Page. Los productos secos finales presentaron humedades finales estables entre tratamientos, con promedios de 8.53 ± 3.4% b.h. para convectivo, 9.76 ± 1.7% b.h. para infrarrojo y 10.2 ± 1.6% b.h. para RW, con valores de actividad de agua promedio inferiores a 0.6 en todos los casos. El análisis de color mostró que el secador infrarrojo conservó mejor la coloración original de la fruta, seguido del RW y, finalmente, del convectivo. Mayores concentraciones de agente espumante generaron mayores cambios de color, asociados con mayores valores del índice de blancura, lo que indica un efecto aclarador del agente espumante en todos los métodos de secado. El secado convectivo mostró una mejor conservación de la acidez de la fruta y mayor retención de azúcares en comparación con RW. El secado infrarrojo presentó el mejor producto final en términos de contenido de humedad y color. El secado convectivo ofreció mayor eficiencia cinética y el secado RW obtuvo un balance intermedio entre velocidad de proceso y calidad del producto. (Texto tomado de la fuente)
Abstract
The drying kinetics of strawberry foam prepared with egg albumin as a foaming agent were evaluated using a 5-mm thin layer and three drying methods: refractance window (RW), convective, and infrared drying. A central composite rotational design (CCRD) with two factors was applied to optimize temperature (50, 53.4, 61.5, 69.6, and 73 °C) and foaming-agent concentration (2, 3.9, 8.5, 13.1, and 15% w/w). Drying times ranged from 37 to 89 min for RW, 41 to 86 min for convective drying, and 50 a 100 min for infrared. The effective moisture diffusivity was highest in convective drying (3.50×10⁻¹⁰ to 1.17×10⁻9 m²/s), followed by RW (2.92 a 8.44 × 10⁻¹⁰ m²/s) and infrared drying (2.21 a 5.40 × 10⁻¹⁰ m²/s) with activation energies of 11.27, 20.64, and 27.40 kJ/mol, respectively with 8.5% w/w of albumin concentration. Ten empirical and semi-empirical thin-layer drying models were evaluated. The Wang Singh best described RW and infrared drying, while the Page model provided the best fit for convective drying. Final moisture content remained stable across treatments, averaging 8.53 ± 3.4% (w.b.) for convective, 9.76 ± 1.7% (w.b.) for infrared, and 10.2 ± 1.6% (w.b.) for RW drying, with average water activity values below 0.6 in all cases. Color analysis showed that infrared drying best preserved the fruit’s original color, followed by RW and convective drying. Higher foaming-agent concentrations resulted in greater color changes, which were associated with higher whiteness values, indicating a lightening effect of the foaming agent across all drying methods. Overall, convective drying better preserved fruit acidity and yielded higher sugar retention than RW. Infrared drying presented the best final product in terms of moisture content and color, convective drying provides higher kinetic efficiency, and RW offers an intermediate balance between process speed and product quality.
Descripción
ilustraciones a color, diagramas, fotografías, mapas, tablas