Optimización del proceso de escaldado de rebanadas de carambola (Averrhoa carambola L.) y predicción de la retención de vitamina C

Abstract

La carambola (Averrhoa carambola L.) es un fruto tropical con elevado valor nutrimental y funcional debido a su contenido de vitamina C y compuestos antioxidantes. Sin embargo, también contiene oxalatos, compuestos asociados con efectos adversos para la salud cuando se consumen en altas concentraciones. El objetivo de este estudio fue optimizar el proceso de escaldado de rebanadas de carambola con base en parámetros químicos, nutrimentales y funcionales, así como predecir la retención de vitamina C mediante la simulación de la transferencia de calor. Inicialmente, se caracterizó el fruto fresco mediante la determinación de firmeza (punción), sólidos solubles totales (refractometría), pH (potenciometría), color (colorimetría), contenido de oxalatos (CO), retención de vitamina C (RVC), capacidad antioxidante (CA) y actividad de polifenol oxidasa (PPO). Posteriormente, las rebanadas de carambola fueron sometidas a diferentes condiciones de temperatura (70–95 °C) y tiempo (2–15 min) de escaldado. La optimización del proceso se realizó mediante la Metodología de Superficie de Respuesta (MSR). Además, se determinaron las propiedades termofísicas del fruto a 25, 50, 70 y 90 °C, que incluyeron conductividad y difusividad térmicas (k y α, fuente lineal de calor), densidad aparente (, desplazamiento de volumen) y capacidad calorífica específica (Cp, definición de α), así como el coeficiente convectivo de transferencia de calor (h, parámetros concentrados) tanto para el escaldado, como para el enfriamiento. Estos parámetros fueron utilizados para desarrollar un modelo de transferencia de calor mediante el Método de Elemento Finito (MEF). Se predijo la retención de vitamina C al usar la historia de temperatura simulada bajo condiciones óptimas con el MEF y se validó con resultados experimentales. Las condiciones óptimas de escaldado se encontraron a 80.6 °C durante 8.4 minutos, se obtuvo una reducción de oxalatos de 63.0 %, una retención de vitamina C de 53.5 % y una capacidad antioxidante de 86.6 %. Asimismo, se inactivó completamente la polifenol oxidasa. El modelo de simulación describió adecuadamente la transferencia de calor durante el proceso. La retención de vitamina C predicha mostró una buena concordancia con los datos experimentales, con un coeficiente de determinación (R²) de 0.988. La deseabilidad global fue 0.814. Los parámetros de calidad en rebanadas de carambola escaldadas en las condiciones optimizadas fueron diferentes a los de rebanadas de carambola frescas, excepto los parámetros a*, b* de color y en CA. El parámetro k se encontró en un rango de 0.488 a 0.807 W m-1 K-1, α osciló desde 1.68×10-7 a 2.62×10-7 m2 s-1, ρ estuvo entre 756 a 956 kg m-3 mientras que Cp varió de 3071 a 4127 J kg-1 K-1. El coeficiente h para el escaldado y para enfriamiento de rebanadas de carambola fue 268 ± 3.10 y 289 ± 5.7 W m-2 K-1, respectivamente. Al utilizar el MEF se obtuvo un coeficiente R2 de 0.988. Con el estudio de penetración de calor se predijo una retención de vitamina C de 52.3% y en forma experimental se obtuvo 52.6 ± 1.4 %. El escaldado optimizado permitió reducir el contenido de oxalatos y la actividad enzimática, se conservó simultáneamente una alta proporción de vitamina C y capacidad antioxidante. Además, la simulación de la transferencia de calor constituyó una herramienta útil para predecir la calidad nutrimental de la carambola durante el procesamiento térmico.