COMPORTAMIENTO REOLÓGICO DE CREMOGENADO DEMELOCOTÓNl

Salvador Garza GARZN, Alberto IBARZ3

RESUMEN

En este trabajo se ha determinado el comportamiento reológico de cremogenado de melocotón industrial medianteun viscosímetro de cilindros concéntricos. Se han estudiado muestras de cremogenado con un contenido en sólidossolubles de 11, 14, 19,5, 24 Y 29°Brix, en el intervalo de temperaturas de 5 a 60°C. La ley de la potencia ha descritoadecuadamente el comportamiento reológico deI cremogenado de melocotón (R2>O,99). Los bajos valores obtenidospara el índice de comportamiento aI flujo (O,27<n<O,38) confirman el comportamiento seudoplástico deI cremogenadode melocotón. La viscosidad aparente disminuye aI aumentar la temperatura deI experimento y aumenta aI aumentar laconcentración de las muestras de cremogenado. EI efecto de la temperatura en el comportamiento reológico deI cremo­genado de melocotón ha sido descrito por una ecuación de tipo Arrhenius. Se ha estudiado el efecto de la temperaturasobre el índice de consistencia y se ha observado que la energía de activación aumenta con la concentración de lasmuestras de cremogenado, variando desde 8,4kJ Imol, para las muestras de 11°Brix, hasta 12,9kJImol, para las muestrasde 29°Brix. EI efecto de la concentración sobre el índice de consistencia se ha ajustado a un modelo exponencial. Porúltimo, se ha obtenido una ecuación que describe el efecto combinado de la concentración y la temperatura:

1K C1 = 0,016 exp(1343- + 0,122C)

T

PALABRAS-CLAVE: Reología; Cremogenado de melocotón; Zumos de fruta; Procesado de alimentos; Arrhenius.

SUMMARY

THE RHEOLOGICAL BEHAVIOUR OF PEACH PUREE

The rheological behaviour oE peach puree was measured with the aid of a concentric cylinder viscometer. Sampleswith soluble solid contents of lI, 14, 19.5, 24 and 29°Brix were studied over a temperature range Erom 5 to 60°C. Peachpuree showed a pseudoplastic behaviour which can be described by a power law equation (R2 > 0.99). The low values ofthe flow behaviour index (0.27 < n < 0.38) confirmed the pseudoplastic behaviour oE the peach puree. The apparentviscosity decreased with increase in temperature and increased with concentration oE the samples. The Arrhenius rela­tionship was used to describe the effect of temperature on the rheological behaviour of peach puree. The effect oEtemperature on the consistency index was determined and it was found that the activation energy increased with theconcentration oE the peach puree samples, and varied Erom 8.4kJ/mol (l1°Brix) to 12.9kJ/mol (29°Brix). The effect ofconcentration on the consistency index was described by an exponential equation. The combined effect of temperatureand concentration on the consistency index was described by the equation:

1K C1 = 0,016 exp(1343 - + 0,122C)

T

KEY WORDS: Rheology; Peach puree; Fruit juices; Food processing; Arrhenius.

1 Recebido para publicação em 25/05/1998. Aprovado para publicação em 05/01/1999.2,3 Dpto. Tecnologia de Alimentos. UTPV - CeRTA. Universidad de Lleida - Av. Rovira Roure, 177 - 25198 Lleida (Spain).

12 Braz, J, Food Technol., Campinas, 1(1,2): 12-24, jan!àez.1998---------------'

1.INTRODUCCIÓN

Durante su elaboración el cremogenado de melo­cotón es sometido a toda una serie de manipulacio­nes y tratamientos como circulación por tuberías yequipas de proceso; tratamientos de calentamiento,enfriamiento y pasteurización en las que tiene lugaruna transferencia de calor; y otras operaciones comotamizado, homogeneización y desaireación. En todasestas operaciones las propiedades aI flujo deI cremo­genado van a desempenar un papel fundamental porlo que resulta imprescindible una adecuada caracte­rización reológica deI producto.

Los derivados de fruta abarcan una amplia gamade productos (zumos naturales, zumos clarificados,zumos concentrados, cremogenados, néctares, ... ) congrandes diferencias en su estructura y composición,lo que determina que su comportamiento reológicosea muy heterogéneo y se deba recurrir a modelosmatemáticos muy diversos para caracterizar su com­portamiento aI flujo.

Los modelos más citados en la bibliografía para lacaracterización reológica de cremogenados y purésde frutas san el de Ostwald-De Waele o ley de la po­tencia (Ec. 1):

(4)Modelo potencial:

donde: K], K2

, AI YA2san constantes y C es la concen­

tración de sólidos solubles en °Brix.

Modelo exponencial: TI = K 2 exp(A2C) (5)

ento reológico de zumos y cremogenados de fruta sepuede describir, según diversos autores (SARAVA­COS, 1970, RAO et al., 1984), mediante los siguientesmodelos matemáticos:

Por último, la obtención de una única expresióncombinada que relacione la viscosidad aparente, o elíndice de consistencia deI cremogenado de meloco­tón, con su concentración y temperatura de trabajo,resulta muy útil ya que esta ecuación permitirá pre­decir la viscosidad de cremogenado de melocotón adiferentes temperaturas y concentraciones durante suprocesado. Se han descrito varias modelos para des­cribir el efecto combinado de la temperatura y la con­centración sobre la reología de los cremogenados yderivados de fruta.

Algunos autores (SARAVACOS, 1970, RAO et al.,1984, KHALIL et al., 1989, IBARZ et al., 1995) definenel siguiente modelo matemático como el más idóneopara explicar el efecto combinado de la temperaturay la concentración sobre el índice de consistencia dederivados de fruta:(2)

(1)

y el de Herschel y Bulkley (Ec. 2):

(a = aO +KH }8l:)

siendo: ° el esfuerzo cortante; K el índice de consis­tencia, )& la velocidad de deformación; n el índicede comportamiento aI flujo y 00 el umbral de fluen­cia.

Modelo 1: KC1 = aIexp ( :~ + /31C) (6)

De entre los numerosos factores que influyen en elcomportamiento reológico de los derivados de frutasan la temperatura y la concentración los más impor­tantes y los que más se han estudiado.

La temperatura ejerce una influencia notable sobrela viscosidad de los fluidos. Dicho efecto sobre la vis­cosidad aparente puede ser descrito mediante unaecuación de tipo Arrhenius (RAO, 1977):

TIa = Tloo exp(Ea / RT) (3)

donde: KC1

es el índice de consistencia deI modelocombinado I, aI' Y [31 san constantes, E. es la energíade activación, R es la constante de los gases, T es latemperatura en Kelvin y C es la concentración en °Brix.

Otros autores (VITALI, RAO, 1982, RAO et aI., 1984)han utilizado un modelo que combina la ecuación deArrhenius y el modelo de la potencia, donde los valo­res deI factor de frecuencia y de la energía de activa­ción han sido sustituidos por sus correspondientesexpresiones en función de la concentración ajusta­das aI modelo de la potencia:

Un tercer modelo combinado está basado en elmodelo exponencial deI efecto de la concentración

Donde, 'Y). a es la viscosidad aparente a una deter­minada velocidad de deformación, 'Y).,( es una cons­tante, E. es la energía de activación de flujo, R es laconstante de los gases, y T es la temperatura absoluta.

El efecto de la concentración sobre el comportami-

Modelo 2: (7)

raz. J. Food Technol., Campinas, 1, (1,2): 1(1,2): 12-24, jan/dez.1998 13

donde su parámetros K2 y A2 son expresados comouna función lineal y exponencial de la temperaturarespectivamente:

El principal objetivo deI presente trabajo ha sidoobtener da tos reológicos en muestras de cremogena­do de melocotón industrial en función de la tempera­tura y de la concentración. Un segundo objetivo hasido determinar aquellos modelos matemáticos que,en función deI esfuerzo cortante, temperatura y con­centración, así como en combinación de estas varia­bles, describen mejor la evolución de los datos reoló­gicos.

2. MATERIAL Y MÉTODOS

medida M500 Y un sistema sensor deI tipo NV pro­visto de un cilindro exterior fijo y de un rotor de for­ma campaniforme que permite dos superficies de ci­zalladura. Además, dispone de un sistema de atem­peración exterior que permite seleccionar la tempera­tura de trabajo deseada.

Para cada una de las muestras se realizaron medi­das a 5, lO, 15, 25, 35, 45, 55, Y60°C. Previamente a larealización de los experimentos se cizallaron lasmuestras a la máxima velocidad de giro deI rotor, 512min-1

, durante 1 minuto con la finalidad de eliminarla posible tixotropía que pudiera presentar el produc­to.

Las velocidades de deformación estuvieron dentrodeI rango de 0,01 a 512 mino!, según las instruccionesdeI fabricante deI aparato (HAAKE, 1983). La veloci­dad de deformación ( }6) fue corregida según la ecu­ación de Brodkey:

siendo: rI Yr210s radios interior y exterior respecti­

vamente (r/r2=1,02), Yn el índice de comportami­

ento aI flujo.

La lectura deI par de torsión a cada velocidad degiro deI rotor se midió en primer lugar a velocidadesdecrecientes deI rotor comenzando por la velocidadmáxima, y una vez alcanzada la velocidad mínima,se realizó otra serie de medidas aumentando gradu­almente la velocidad de deformación hasta el valorinicial. De esta forma se obtuvieron las medicionespor duplicado para cada nmestra. La experiencia serepitió tres veces para cada una de las concentracio­nes de cremogenado de melocotón. Por tanto, el valorfinal deI esfuerzo cortante para cada una de las velo­cidades de deformación es un valor medio resultantede las seis lecturas puntuales.

Las curvas descendentes y ascendentes fueron prác­ticamente coincidentes, lo que indicó ausencia de ti­xotropía en las muestras ensayadas.

2.1 Obtención de las muestras

El cremogenado de melocotón fue suministrado poruna industria productora ubicada en la comarca deISegriá (Lérida, Espaií.a). Se trata, por tanto, de un cre­mogenado obtenido industrialmente a partir de unamezcla de diferentes variedades de la zona, con uncontenido en sólidos solubles de 11°Brix y un tamanomedio de partículas de O,5mm. Este cremogenado fueconcentrado por evaporación en un rotavapor Büchi,trabajando a una presión de 40mm de Hg, para obte­ner muestras de cremogenado de melocotón con con­centraciones en sólidos solubles de 14, 19,5 24 Y29°Brix.

2.2 Caracterización físico-química dei cremogena­do de melocotón

Los análisis que se llevaron a cabo para la caracte­rización físico-química deI cremogenado de meloco­tón se realizaron siguiendo los Métodos oficiales paraanálisis de zumos de frutas, otros vegetales y sus de­rivados, aprobados en la Orden de 29 de enero de1988 (MAPA, 1993). En aquellos análisis para los queno existen métodos oficiales se utilizaron los propu­estos por Organismos Nacionales o Internacionalesde reconocida solvencia.

Para cada uno de los análisis se realizaron cincorepeticiones.

2

1- ( rI )r2

f8?eal = 2 ~ewtoniana (8)

2.3 Medidas reológicas

Todas las medidas reológicas se llevaron a cabocon un viscosímetro de cilindros concéntricos Roto­visco RV12 (Haake) equipado con una unidad de

2.4 Cálculo de los parámetros reológicos

Los valores experimentales se ajustaron, por elmétodo de los mínimos cuadrados, a los modelos dela ley de la potencia y de Herschel y Bulkley. De losresultados de los ajustes se obtuvieron los paráme-

14 Braz. J. Food Technol., Campinas, 1(1,2): 12-24, janlifez.199B_____________---1

tros reológicos de los índices de consistencia (K) y delos índices de comportamiento aI flujo (n) correspon­dientes a los modelos anteriores, así como los respec­tivos coeficientes de determinación, R2. Los valoresde la energía de activación, calculados a partir de lavariación de los distintos parámetros con la tempera­tura, se obtuvieron mediante ajuste no lineal a la ecu­ación de Arrhenius. Para determinar el efecto de laconcentración sobre el comportamiento reológico deIcremogenado de melocotón se ensayaron los mode­los potencial y exponencial.

Los ajustes estadísticos se realizaron con el pro­grama Statgraphics 7.0 (Statistical Graphics Corp.).

En todos los casos tanto los ajustes como los estima­dos de los parámetros resultaron significativos en unnivel de confianza deI 95%.

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

3.1 Caracterización físico-química deI cremogena­do de melocotón

En la Tabla 1 se muestran los resultados obtenidospara la caracterización deI cremogenado de meloco­tón.

TABLA 1. Caracterización físico-química deI cremogenado de melocotón industrial de 11°Brix.

Variable

PH

Contenido en sólidos solubles (ºBrix)

Acidez total (g de ác. cítrico/100ml)

Actividad de agua

Sacarosa (%)

Glucosa (%)

Fructosa (%)

índice de formol (mi hidróxido de sodio 0,1 N/1 OOml)

Nitrógeno total (mg nitrógeno/100ml)

Contenido en pulpa (% en peso)

Substancias Pécticas (g ác. galacturónico/100ml):

Pectinas solubles en agua

Pectinas solubles en oxalato

Protopectinas

Fibra (% en peso)

Valor

3,8

11,0

0,515

0,988

6,9

0,91

1,05

5,2

86,45

32

0,896

0,093

0,149

1,5

La mayoría de los valores que se han obtenido son deun orden similar a los que se citan en la bibliografía porotros autores (CASAS, 1979, BELITZ, GROSCH, 1985)para melocotón.

3.2 Comportamiento reoIógico deI cremogenado demelocotón

En la Figura 1 se muestra un reograma típico (en

forma ln-ln) de la variación deI esfuerzo cortante conla velocidad de deformación en cremogenado de me­locotón de 29°Brix.

En la Tabla 2 se muestran los valores de los pará­metros de la ley de la potencia corregidos según laexpresión propuesta por Brodkey (Ec. 9).

El modelo de la ley de la potencia describe adecua­damente el comportamiento aI flujo deI cremogenadode melocotón (R2>O,99 en todos los casos). Este mis-

Braz. ':l. Food Technol., Campinas, 1(1,2): 12-24, janldez.1998....._-------------- 15

mo modelo ha sido utilizado con éxito por diversosautores para describir el comportamiento aI flujo dediversos cremogenados o purés de fruta como en puréde guayaba (VITALI, RAO, 1982), en zumos concen­trados de naranja, (VITALI, RAO, 1984), en puré dealbaricoque (ILICALI, 1985, STEFFE, FORD, 1985), enpuré de manzana (GHERARDI et al., 1985, RAO et al.,1986), en zumo de limón no clarificado (SÁENZ,COSTELL, 1986), en puré de ciruela y melocotón(IBARZ, LOZANO, 1992).

En la Tabla 2 de valores corregidos se observa que,para una misma concentración, el aumento de tempera­tura da lugar, en todas las muestras, a una disminucióndeI índice de consistencia. Comportamientos similares

han sido observados por otros autores en purés y zu­mos de fruta (SARAVACOS, 1968, IBARZ et aI., 1992).

Los valores deI índice de comportamiento aI flujoobtenidos para éste parámetro confirman el carácter cla­ramente seudoplástico deI cremogenado de melocotón.

Por tratarse de un fluido seudoplástico que sigue laley de la potencia la viscosidad variará en función de lavelocidad de deformación. Con objeto de analizar elcomportamiento de la viscosidad aparente en cremoge­nado de melocotón se ha calculado ésta para distintasvelocidades de deformación mediante la ecuación:

(10)

+5ºC

O 10ºC

.15ºC

ü25ºC

• 35 ºC

045ºC

e 55 ºC

Li 00 ºC

7,5

7

6,5

-(1) 6-s::CU't8 5,5ONI-(1) 5::J-cn(1)-s:: 4,5

4

3,5

3

-1 O 1 2 345 6

ln. (velocidad de defonreción)

7 8 9

FIGURA 1. Reograma mostrando el efecto de la temperatura en cremogenado de melocotón con una concentra­ción de sólidos solubles de 29°Brix. Las líneas represetan los ajustes aI modelo de la ley de la potencia.

16 Braz. J. Food Technol., Campinas, 1(1,2): 12-24, jan 'dez. 1998---------------_......

TABLA 2. Valores de las constantes de la ley de la potencia ((o = K yn) para cremogenado demelocotón a distintas concentraciones y temperaturas corregidos por el método de Brodkey (1967).

C (ºBrix) T (ºC) K(Pa.s) n Ff11 5 7,50± 0,09 0,28± 0,03 0,989

10 7,02 ± 0,09 0,28± 0,03 0,99415 6,99 ± 0,07 0,27 ± 0,03 0,99325 5,82 ± 0,05 0,28± 0,04 0,99535 5,82 ± 0,09 0,28± 0,03 0,99545 4,52± 0,05 0,29 ± 0,08 0,99855 4,83 ± 0,03 0,27 ± 0,05 0,99160 3,86± 0,07 0,30± 0,03 0,995

14 5 9,47 ± 0,12 0,26± 0,03 0,99210 8,22± 0,16 0,27 ± 0,03 0,99615 7,25± 0,09 0,27 ± 0,05 0,99725 7,47 ± 0,23 0,26 ± 0,03 0,99435 6,29± 0,04 0,27 ± 0,06 0,99645 4,96± 0,07 0,29± 0,04 0,99855 4,39± 0,09 0,30± ,0,03 0,99860 5,06± 0,21 0,29± 0,04 0,995

19,5 5 17,36 ± 0,08 0,26± 0,07 0,99110 19,79 ± 0,05 0,23 ± 0,03 0,98915 18,73 ± 0,14 0,23± 0,05 0,99025 16,81 ± 0,08 0,24± 0,04 0,99835 13,31 ± 0,05 0,26± 0,06 0,99945 11,57 ± 0,09 0,27 ± 0,04 0,99955 9,42 ± 0,18 0,29± 0,04 0,99960 8,80± 0,24 0,29± 0,07 0,977

24 5 39,60 ± 0,18 0,22± 0,01 0,99910 31,33 ±0,08 0,25± 0,04 0,99615 33,33± 0,05 0,24± 0,03 0,99925 26,94± 0,03 0,27 ± 0,07 0,99735 23,38 ±0,02 0,28± 0,08 0,99945 16,44± 0,09 0,34± 0,06 0,99055 16,99 ± 0,19 0,32 ± 0,04 0,99960 13,87 ± 0,05 0,34± 0,08 0,998

29 5 76,91 ± 0,21 0,31 ± 0,03 0,99610 67,36± 0,12 0,33± 0,07 0,99915 62,33 ± 0,18 0,33± 0,04 0,99925 50,54 ± 0,22 0,35 ± 0,05 0,99935 44,68±0,09 0,35 ± 0,07 0,99945 37,51 ± 0,06 0,37 ± 0,09 0,99955 32,22 ±0,05 0,37 ± 0,06 0,99960 29,86± 0,13 0,38 ± 0,08 0,999

Braz. J. Food Technol., Campinas, 1(1,2): 12-24, jan/dez.1998 . .. 17

En general, se observa que los valores deI esfuerzocortante, índice de consistencia y viscosidad aparen­te, a las diferentes velocidades de deformación a lasque ha sido calculada, experimentan un fuerte au­mento cuando la concentración de las muestras decremogenado de melocotón pasa de 24°Brix a 29°Brix.DURÁN, JIMÉNEZ (1980) informan de un comporta­miento similar en puré de albaricoque, el cual experi­menta un fuerte incremento en los valores deI índicede consistencia aI superar los 20,soBrix. Según estosautores este comportamiento podría ser explicado porla teoría de los "aglomerados" (CHARM, 1963, RHA,1975). Un cremogenado de fruta está constituido, bá­sicamente, por una dispersión de partículas sólidasen una solución acuosa de azúcares, ácidos orgáni­cos, sales y pectinas, por lo que, desde un punto devista general y según el criterio de clasificación se­guido por POWRIE, TUNG (1976), se puede conside­rar aI cremogenado de melocotón como una dispersi­ón de la forma sólido/líquido y, debido aI tamafio delas partículas suspendidas (superior a O,Snm) comoun sol grosero o suspensión. Resulta, pues, evidenteque su comportamiento reológico estará regido porlas características de la fase sólida (forma, tamafio yconcentración de las partículas) y por las de la fase

líquida (naturaleza, forma tamafio y concentraciónde las especies moleculares que la componen). Confor­me aumenta el grado de concentración, las partículassólidas, en un principio, individuales, irían quedandocada vez más próximas unas de otras, lo que facilitaríala formación de grumos, que a su vez, se unirían paraformar agregados. Estos agregados también podríanasociarse llegando a formar una red o malla que atrapa­ría la fase dispersante, provocando, de este modo, unfuerte incremento en los parámetros reológicos aI al­canzar una determinada concentración crítica.

4. EFECTO DE LA TEMPERATURA

Para líquidos que siguen la ley de la potencia sepuede utilizar el índice de consistencia, en lugar dela viscosidad aparente, para determinar el efecto dela temperatura en el comportamiento reológico (RAOet al., 1984). Mediante un ajuste no lineal de los datosdeI índice de consistencia de la Tabla 2 a la ecuaciónde Arrhenius se han obtenido los valores de las ener­gías de activación aI flujo y de la constante ll", deIcremogenado de melocotón para distintas concentra­ciones en sólidos solubles estudiadas (Tabla 3).

TABLA 3. Efecto de la temperatura sobre el índice de consistencia deI cremogenado demelocotón con diferentes contenidos en sólidos solubles. Parámetros de la ecuación deArrhenius.

C Ea Ko(ºBrix) (kJ/mol) (Pa.sn

)

11 8,41 0,102

14 9,58 0,144

19,5 11,09 0,171

24 13,68 0,204

29 12,88 0,286

0,962

0,956

0,954

0,979

0,999

En la Figura 2 se ha representado de forma gráficala variación de la viscosidad aparente, a una veloci­dad de deformación de 100s'1, en función de la inver­sa de la temperatura absoluta para el cremogenadode melocotón con distintas concentraciones de sóli­dos solubles.

Los valores que se han obtenido para la energía de

activación varían entre 8,41kJ / moI, para las mues­tras de cremogenado de melocotón de 11°Brix, y13,68kJ/mol para las de 24°Brix. Pese a que estos va­lores son muy similares para las diferentes concen­traciones estudiadas, es posible advertir una claratendencia a aumentar conforme se incrementa el con­tenido en sólidos solubles de las muestras de cremo-

18 Braz. J. Food Technol., Campinas, 1(1,2): 12-24, jan7dez. 998,;,..----'-----------------~-

genado, si bien, este aumento alcanza su máximo parala concentración de 24°Brix, disminuyendo luego lige­ramente cuando la concentración aumenta hasta29°Brix. Estos resultados son de un orden similar a losencontrados por otros autores en purés de frutas.IBARZ, LOZANO (1992) encontraron valores de E

ade

10,SkJImol aI estudiar la influencia de la temperaturaen el comportamiento aI flujo de pulpas concentradasde melocotón de 34,2°Brix en el rango de temperaturasde 30-SS°C. VITALI, RAO (1982) obtuvieron una E

ade

lS,4kJ/mol en puré de guayaba de 9,8-16°Brix.En general, puede decirse que los valores de E

aob­

tenidos son bajos, lo que indica que, dentro deI inter­valo estudiado de SOC a 60°C, la temperatura ejerceuna escasa influencia sobre el comportamiento reo­lógico deI cremogenado de melocotón. Según SÁENZ,COSTELL (1986) YSARAVACOS (1970) la presenciade pulpa y de pectinas, en productos como los cremo­genados, hace disminuir la influencia de la tempera­tura en su comportamiento reológico.

:f: 11 ºBrix

.14 ºBrix

 19,5ºBrix

• 24ºBrix

• 29ºBrix

0,00360,CXX31 0,0032 0,0033 0,0034 o,eros

Inversa de lat~ absoluta (K1)

0,50

-2,50 +-------,-------,------.-------,-------,-----j

O,<Xro

-2,00

1,50 -,--------------------------,

1,00

FIGURA 2. Variación de la viscosidad aparente a una velocidad de deformación de 100s-1 enfunción de la temperatura en cremogenado de melocotón con distintos contenidos en sólidossolubles. Las líneas representan los ajustes a la ecuación de Arrhenius.

La constante lJoo

tiene valores relativamente eleva­dos y presenta una ligera tendencia a aumentar conla concentración de las muestras.

Con el objeto de analizar más detalladamente lacorrelación existente entre la temperatura y la visco-

sidad aparente se han ajustado los valores calcula­dos de la viscosidad aparente a la ecuación de Arrhe­nius con el fin de obtener los valores de lJ", y las ener­gías de activación, E

a• En la Tabla 4 se dan los resul­

tados de dicho ajuste.

Bfaz. . ooâ Technol., Campinas, 1(1,2): 12-24, janldez.1998"'-------------------- 19

TABLA 4. Efecto de la temperatura sobre la viscosidad aparente calculada a diferentes velocida-des de deformación en cremogenado de melocotón con diferentes contenidos en sólidos solu-bles. Parámetros de la ecuación de Arrhenius.

C (ºBrix) j& (S·I) Ea (kJ/mol) 'Y]~ (Pa.s) R2

11 50 7,81 0,0153 0,968100 7,70 0,0097 0,972150 7,64 0,0074 0,974200 7,60 0,0062 0,975300 7,53 0,0047 0,976400 7,49 0,0039 0,977500 7,45 0,0034 0,977700 7,40 0,0027 0,977

1000 7,34 0,0021 0,976

14 50 7,78 0,0173 0,932100 7,45 0,0119 0,933150 7,26 0,0096 0,934200 7,13 0,0082 0,933300 6,94 0,0066 0,933400 6,80 0,0057 0,932500 6,69 0,0050 0,932700 6,53 0,0042 0,9301000 6,37 0,0035 0,928

19,5 50 8,28 0,0286 0,969100 7,77 0,0209 0,978150 7,47 0,0017 0,983200 7,26 0,0153 0,985300 6,96 0,0128 0,988400 6,75 0,0112 0,990500 6,58 0,0102 0,990700 6,34 0,0087 0,9901000 6,08 0,0074 0,988

24 50 7,33 0,0781 0,970100 6,20 0,0744 0,967150 5,54 0,0723 0,962200 5,07 0,0709 0,955300 4,41 0,0689 0,94400 3,94 0,0676 0,921500 3,57 0,0665 0,989700 3,02 0,0650 0,849

1000 2,44 0,0634 0,760

29 50 9,53 0,0849 0,998100 8,62 0,0687 0,996150 8,57 0,0607 0,994200 8,32 0,0556 0,993300 7,97 0,0491 0,991400 7,72 0,0450 0,989500 7,52 0,0420 0,987700 7,23 0,0379 0,984

1000 6,92 0,0340 0,980

Se observa que los valores de las energías de activa­ción para una determinada concentración disminuyena medida que aumenta la velocidad de deformación.Esta disminución es muy ligera para las concentracio­nes más bajas, por ejemplo, para una concentración de11°Brix, la energía de activación, para una velocidad dedeformación de 50s-I

, es de 7,814kJ/mol y cuando la

velocidad de deformación aumenta hasta loo0s·1 la ener­gía de activación disminuye menos de 0,5kJ/mol. EIdescenso de la energía de activación provocado por elaumento de la velocidad de deformación se hace máspatente aI aumentar la concentración de las muestras,de este modo, en las muestras de 29°Brix la energía deactivación disminuye desde 9,526kJ Imol, a una veloci-

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dad de deformación de 50s-I, hasta 6,919kJ/ moI para la

velocidad de deformación de 1000s-l. Especial atención

merecen las energías de activación obtenidas en las mu­estras de 24°Brix, ya que han resultado ser, para todaslas velocidades de deformación, inferiores a las conse­guidas para muestras más diluidas, con valores quepasan de 7,332kJ/ moI para una velocidad de deforma­ción de 50s-1, a 2,442kJ/mol a una velocidad de defor­mación de 1000s-1 consiguiendo, además, con casi 5kJ/moI, el mayor decremento de la energía de activacióndentro deI rango de velocidades de deformación consi­derado.

En general, los resultados obtenidos indican que latemperatura tiene un efecto más notable sobre la visco­sidad aparente cuando el cremogenado de melocotónes cizallado a velocidades de deformación más bajas, ysu contenido en sólidos solubles es más alto.

De los resultados obtenidos se deducen algunas con­sideraciones que pueden ser aplicadas aI proceso deelaboración de los cremogenados. Esto indica que enlos equipos de procesado, tales como evaporadores yequipos de calentamiento, la propia agitación resultabeneficiosa en la transmisión de calor. Además, paravelocidades de deformación altas, las energías de acti­vación son más elevadas para las muestras de cremoge­nado menos concentradas, lo que indica que para estasconcentraciones resulta preferible trabajar a tempera­turas más altas.

5. EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN

Se ha estudiado la variación deI índice de consisten-

cia con la concentración de las muestras de cremoge­nado de melocotón, ajustando dichos valores a losmodelos potencial (Ec. 4) y exponencial (Ec. 5). De losresultados de los ajustes se desprende que el modeloexponencial define mejor el comportamiento reológi­co deI cremogenado de melocotón, ya que es el quepresenta valores de coeficientes de determinación, R2,más altos, por lo que en adelante únicamente se hacereferencia a este modelo. Estos resultados difieren delos de algunos estudios previos realizados en purésde frutas y vegetales, en los cuales se afirma que laviscosidad aparente o el índice de consistencia y laconcentración deI producto estudiado están relacio­nados por una función de tipo potencial (HARPER,LEBERMANN, 1962, HARPER, EL-SAHRIGI, 1965,RAO et aI., 1981, VITALI, RAO, 1982). Sin embargo,los resultados aquí expuestos coinciden con los deotros estudios realizados por VITALI et aI. (1974),RAO et aI. (1984) y VITALI, RAO (1984) quienes man­tienen que el modelo exponencial define de forma mássatisfactoria el efecto que la concentración ejerce so­bre la viscosidad aparente y sobre el índice de con­sistencia en algunos purés y zumos de fruta.

En la Tabla 5 se recogen los valores de los paráme­tros correspondientes aI modelo exponencial, así comolos coeficientes de determinación obtenidos a partirde los distintos ajustes para las diferentes tempera­turas ensayadas. Como se puede apreciar el paráme­tro K2 disminuye aI aumentar la temperatura. Losvalores de este parámetro han oscilado desde 0,435Pa.s" a una temperatura de 5°C hasta 0,064 Pa.s" a los60°C.

TABLA 5. Efecto de la concentración sobre el índice de consistencia en cremogena­do de melocotón. Parámetros resultantes deI ajuste aI modelo exponencial: TI =K2exp (A2C).

T K2 A2 R 2

(QC) (P a.s") (Q B rix -1)

5 0,435 0,133 0,993

1 O 0,435 0,128 0,995

1 5 0,371 0,129 0,990

25 0,377 0,122 0,998

35 0,323 0,1 1 8 0,993

45 O ,O 7 3 0,1 1 9 0,989

55 0,104 0,1 1 3 0,981

60 O ,O 64 O ,1 1 1 0,994

Un comportamiento similar se observa en el paráme­tro A2que, aunque de manera casi imperceptible, tam­bién disminuye aI aumentar la temperatura. Los valo­res de este parámetro tan sólo han disminuido desde

O,133°Brix-1 hasta O,111°Brix-1 en el rango de temperatu­ras que abarca de los 5 a los 60°C. EI comportamientodeI parámetro A2en función de la temperatura ofreceuna indicación deI efecto de la concentración sobre el

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índice de consistencia, de forma que si A2disminuye aI

aumentar la temperatura, el efecto de la concentraciónes menor a medida que la temperatura aumenta. En elcaso concreto deI estudio realizado en cremogenado demelocotón la evolución deI parámetro A

2indica que el

efecto de la concentración es mayor a temperaturas másbajas.

6. EFECTO COMBINADO DE LACONCENTRACIÓN Y TEMPERATURA

Para modelizar el efecto combinado de la tempera­tura y la concentración sobre la reología deI cremo­genado de melocotón se han ensayado los modelos com­binados I, 2 Y3 (Ec. 6, 7 Y8, respectivamente).

Sustituyendo los resultados obtenidos en las ecuaci­ones correspondientes, se obtienen las siguientes ex-

presiónes para los distintos modelos ensayados:

1ModeloI: K C1 = 0,016 exp(1343T + 0,122 C) (Pa·s n) (11)

259Co,49Modelo 2: K C2 =O,OlCO,96 exp( , ) (Pa·s n)(12)

RT

Modelo 3:KC3 = (0,5 -7,4 .10-3 T) expl(exp(-2,01- 3,03 .10-3 T»)c

(Pa·s n) (13)

A partir de los tres modelos deducidos se calculanlos índices de consistencia para cada una de las con­centraciones a todas las temperaturas de trabajo en­sayadas. Los valores obtenidos, así como el índice deconsistencia calculado a partir de los datos experi­mentales mediante ajuste aI modelo de la ley de la

Potencia (K . I I) se muestran en laTabla 6.expenrnen a

TABLA 6. Relación entre el índice de consistencia experimental (calculado según el modelo de la ley de laPotencia) y los teóricos (calculados según los modelos combinados) en el cremogenado de melocotón.

c T K experlm antal K c 1 K c 2 K c 3

(0 B rix) (Oc) (P a·5") (P a·5") (P a·5") (P a·5")

11 5 7,5 O 7,70 1,97 3,7910 7,0 2 7,0 1 1,78 3,5315 6,99 6,46 1 ,59 3,3225 5,82 5,5 O 1,23 2,9435 5,82 4,75 0,9 O 2,6345 4,52 4,1 5 0,6 O 2,3855 4,83 3,68 0,32 2,1760 3,86 3,44 0,19 2,0 1

14 5 9,47 11,10 2,93 7,5510 8,22 1 0,1 1 2,63 6,971 5 7,25 9,32 2,33 6,5125 7,47 7,94 1,78 5,6835 6,29 6,84 1,29 5,0 145 4,96 5,99 0,85 4,4755 4,39 5,3 O 0,45 4,0 460 5,0 6 4,96 0,26 3,81

1 9,5 5 1 7,36 21,72 6,0 7 21,3610 19,7 9 2 0,0 2 5,37 19,4515 1 8,73 18,24 4,72 17,9525 16,81 18,24 3,53 1 5,2835 13,31 1 5,53 2,5 O 13,1945 1 1 ,57 1 1 ,7 1 1,63 1 1 ,5455 9,42 10 ,3 8 0,84 10,2360 8,8 O 9,70 0,49 9,57

24 5 39,6 O 37,62 1 1 ,O O 43,671 O 31,33 34,24 9,46 39,371 5 33,33 31 ,59 8,36 36,0 225 26,94 26,89 6,1 7 3 0,1 535 23,38 23,2 O 4,29 25,6245 16,44 2 0,28 2,76 22,0 955 16,99 17,97 1,4 O 19,3460 13,87 1 6,8 O 0,82 17,96

29 5 76,91 69,24 21 ,28 87,9110 67,36 63,0 3 1 8,48 78,4615 62,33 58,15 15,92 71 ,1 725 5 0,54 49,49 1 1 ,48 58,5635 44,68 42,69 7,82 48,9845 37,51 37,33 4,97 41,6355 32,22 33,0 8 2,46 35,9760 29,86 3 0,93 1,44 33,16

22 Braz. J. Food Technol., Campinas, 1(1,2): 12-24, jarildez.1998

BIBLIOGRAFÍA

7. CONCLUSIONES

AGRADECIMIENTOS

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EI cremogenado de melocotón industrial estudia­do presenta, en el rango de temperaturas y concen­traciones estudiadas, un comportamiento seudoplás­tico que puede describirse mediante el modelo de laley de la potencia.

EI efecto de la temperatura sobre la variación deIíndice de consistencia puede describirse medianteuna ecuación tipo Arrhenius. Además, se observa queaI aumentar el contenido en sólidos solubles deI cre­mogenado aumenta el valor de las energías de acti­vación. Para una concentración determinada el au­mento de la velocidad de deformación disminuye laenergía de activación aI flujo.

EI efecto de la concentración sobre la variación deIíndice de consistencia en cremogenado de melocotónes descrito satisfactoriamente por un modelo de tipoexponencial.

EI efecto combinado de la temperatura y la concen­tración sobre la variación deI índice de consistenciaen el cremogenado de melocotón estudiado, es des­crito adecuadamente por la ecuación (11).

Los resultados obtenidos de los ajustes de los da­tos a la forma linealizada de las ecuaciones anterio­res mediante el método de los mínimos cuadrados,confirman que el Modelo 1 define de forma muchomás satisfactoria el efecto combinado de la tempera­tura y la concentración sobre el índice de consisten­cia de cremogenado de melocotón. Esto mismo fueconfirmado por distintos autores (SARAVACOS, 1970,RAO et al., 1984, KHALIL et al., 1989, IBARZ et al.,1995).

Los autores quieren expresar su agradecimiento aIa Comisión Interministerial de Ciencia y Tecnología(CICYT) por las subvenciones recibidas para llevar acabo el proyecto titulado: "Caracterización reológi­ca, pardeamiento y cinética de deterioro de cremoge­nados de fruta", (ALI93-0770).

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