EL AGUA SE PUEDE HACER PARA DIFUNDIR CONTRA EL GRADIENTE DE CONTENIDO DE AGUA EN LOS ALIMENTOS CON ALMIDÓN

[pic 1]        Journal of Food Engineering 76 (2006) 490–499        [pic 2][pic 3]

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EL AGUA SE PUEDE HACER PARA DIFUNDIR CONTRA EL GRADIENTE DE CONTENIDO DE AGUA EN LOS ALIMENTOS CON ALMIDÓN

Yoshiko Yahata, Mika Fukuoka, Tomowo Mihori, Hisahiko Watanabe *

Departamento de Ciencia y Tecnología de los Alimentos, Universidad de Ciencia y Tecnología del Mar de Tokio, 5-7, Konan 4, Minato, Tokio 108-8477, Japón

Recibido el 4 de octubre de 2004; aceptado el 19 de mayo de 2005

Disponible en línea el 22 de julio de 2005.

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Resumen

En este artículo, la idea de hacer que las moléculas de agua se muevan en contra de su gradiente de concentración fue probada por un experimento. Se aplicó un tratamiento simultáneo de calentamiento y enfriamiento a una placa de masa de harina de trigo que inicialmente tenía un contenido de agua uniforme en todo momento. La placa de masa se calentó a 90ºC en un lado y se enfrió con agua helada en el otro lado. Despues del tratamiento, el cambio del perfil de contenido de agua a través de la losa se observó mediante imágenes de resonancia magnética, mientras que la losa se dejó en temperatura ambiente. Se encontró que el agua migraba del lado enfriado al lado calentado, y la migración continuaba contra su gradiente de concentración. Este comportamiento de migración de agua se simuló con éxito mediante un modelo de múltiples capas de múltiples fases en el que el equilibrio de partición basado en el contenido de agua del techo se asumió en el límite entre las capas adyacentes entre sí. Dentro cada una de las capas, por otro lado, la difusión de agua se calculó utilizando la ecuación de difusión de Ficks.  2005 Elsevier Ltd. Todos los derechos reservados.

Palabras clave: Techo el contenido en agua; Almidón; Difusión; Gelatinización; RESONANCIA MAGNÉTICA[pic 5]

1. Introduccion

La migración de agua en los alimentos con almidón generalmente se analiza mediante el uso de la ley de difusión molecular de Ficks (McCarthy, Gonzalez, & McCarthy, 2002; Ruan, Schmidt, Schmidt, & Litchfield, 1991; Saravacos, 1986). Sin embargo, hubo algunos casos en los que la aplicación de la ley de Ficks tuvo que ser modificada. El cambio gravimétrico de un grano de arroz durante la cocción se analizó mediante un modelo de reacción y difusión simultánea (Bakshi y Singh, 1980). Una observación por resonancia magnética (IRM) del perfil del contenido de agua durante la ebullición de un grano de trigo reveló que existía un perfil característico: alto contenido de agua (saturado) generado en el

la superficie del grano se extendió hacia el interior del grano formando una meseta en el contenido de agua, y este perfil fue seguido por un contenido de agua que descendía rápidamente y alcanzó la otra meseta de bajo contenido de agua, el núcleo sin cocer (Stapley, Hyde, Gladden y Fryer). , 1997). Se aplicó un modelo de difusión del Caso II para explicar este perfil (Stapley, Fryer y Gladden, 1997). Un perfil de agua característico similar se observó en un grano de arroz durante la ebullición (Takeuchi, Fukuoka, Gomi, Maeda y Watanabe,

1997).

Todos los documentos citados anteriormente utilizaron granos como sus muestras, lo que plantea dificultades potenciales para la recolección de datos precisos en experimentos y para el análisis de modelos porque: (1) los granos como el arroz o el trigo son de forma complicada, (2) son pequeños en tamaño, y (3) los tejidos que forman el grano pueden hacer una alineación heterogénea de los constituyentes (almidón, proteína, etc.).

Para evitar estas dificultades, Fukuoka, Mihori y Watanabe (2000)

tiempo de relajación transversal (utilizando una resonancia magnética utilizando una muestra de masa de harina de trigo como su muestra cuando observaron el perfil de contenido de agua. Su experimento proporcionó pruebas concluyentes de que en los alimentos con almidón se produjo un perfil característico de contenido de agua que constaba de dos mesetas Conectado por una curva que cae rápidamente.

Estos perfiles característicos del contenido de agua son difíciles de explicar por la aplicación habitual de la ley de difusión molecular de Ficks. Suponemos que el contenido de agua en el techo (la capacidad de retención de agua de los alimentos) es el factor que gobierna la migración de agua en los alimentos con almidón. Dado que el contenido de agua en el techo depende de la extensión de la gelatinización del almidón, y la extensión de la gelatinización del almidón no es uniforme, sino que se distribuye en el cuerpo de un alimento durante la cocción, la ecuación de difusión de Fickian no se puede aplicar a un sistema tan heterogéneo. Hemos propuesto un nuevo modelo no Fickian (Watanabe, Fukuoka, Tomiya y Mihori, 2001), Modelo de demanda de agua, que es aplicable a tales sistemas heterogéneos.

El objetivo del presente documento es mostrar explícitamente mediante el experimento que existe una situación en los alimentos con almidón donde la migración del agua es difícil de explicar por la aplicación habitual de la ley de difusión de Ficks. Primero, preparamos un trozo de masa de harina de trigo que Se sometió a tratamiento térmico en gradiente de temperatura. Por este tratamiento,

la diferente extensión de la gelatinización del almidón es

Se espera que sea distribuido localmente a través de la losa.

Luego observamos mediante un método de RMN que el agua migra.

de la región de bajo contenido de agua a la alta

Región de contenido de agua en la losa. A saber, pretendíamos Para mostrar en este estudio que el agua puede hacerse para difundir.

contra el gradiente de contenido de agua. La migración del agua contra el gradiente de contenido de agua se explicó

por un modelo de múltiples capas de múltiples fases, una combinación de equilibrio de partición instantánea en el límite de las capas y la difusión de Fickian dentro de cada una de las capas.

2. Materiales y método.

2.1. Materials

Se recibió harina de trigo que contenía un 8,5% de gluten en peso (Nisshin Seifun Group Inc., Tokio). Se añadió gradualmente una cantidad seleccionada de agua destilada a aproximadamente 10 g de harina, y esto se mezcló suavemente para formar una masa. Después de amasar lentamente a mano durante unos 10 minutos (en realidad una masa sin trabajo), la masa se formó en una bola y se envolvió en una película de envoltura para evitar que se secara. Esto se dejó reposar durante 24 horas a 5ºC, después de lo cual la masa se incrustó en un marco rectangular (tamaño interior: 30 mm · 30 mm, 10 mm de espesor) hecho de plástico (baquelita) para formar una losa. El contenido de agua de las muestras fue de 1.12 kg de agua / kg de sólido seco (muestra A). Como muestra de control (muestra B), se preparó harina de trigo mezclada con exceso de agua (1.71 kg de agua / kg de sólido seco). La muestra B se calentó en seco (se embebió en un marco de baquelita rectangular, se empaquetó en una bolsa de plástico y se calentó) durante 30 minutos a 100ºC, antes de recalentarla mediante el tratamiento térmico con gradiente de temperatura que se describe en la siguiente sección. El contenido de agua de las muestras se midió por un método gravimétrico (secado en horno durante 48 horas a 100ºC).

2.2. Tratamiento térmico gradiente de temperatura.

Se insertaron tres termopares en la masa a través de la guía perforada en el marco. El marco de baquelita con la muestra de masa se empaquetó en una bolsa de plástico resistente al calor y se selló al vacío. A continuación, la superficie inferior de la bolsa se calentó a aproximadamente 90 ° C colocándola sobre la superficie plana de un calentador eléctrico. Durante el calentamiento, la superficie superior de la bolsa se enfrió con agua helada (Fig. 1).

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