Liofilizacion En Alimentos

Ingeniería e Investigación

Universidad Nacional de Colombia

revii_bog@unal.edu.co

ISSN (Versión impresa): 0120-5609

COLOMBIA

2007

Mahacine Amrani / Jamal Brigui

IMPACTO DEL PROCESO DE LIOFILIZACIÓN EN LA CALIDAD DE LAS FRESAS

Ingeniería e Investigación, año/vol. 27, número 002

Universidad Nacional de Colombia

Bogotá, Colombia

pp. 51-55

Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe, España y Portugal

Universidad Autónoma del Estado de México

http://redalyc.uaemex.mx

REVISTA INGENIERÍA E INVESTIGACIÓN VOL. 27 No.2, AGOSTO DE 2007 (51-55)

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RÉSUMÉ

Ce travail expose l’analyse et la modélisation de la cinétique de dessiccation des fraises entières et par tranches

au cours du procédé de la lyophilisation. Un lyophilisateur Virtis 35L Gardiner a été utilisé. La lyophilisation a

été réalisée à différentes températures de la plaque chauffante et pour différentes épaisseurs du produit. Il a été

observé que l’accroissement de la température de la plaque chauffante de 30 à 70°C en cours de lyophilisation

a permis de réduire la durée de ce procédé de 48h à 36h dans le cas de fraises entières et de 12h à 8h dans le

cas des tranches, pour obtenir des produits secs stables. L’étude d’impact des différents paramètres de lyophi-

lisation des fraises, a démontré que la température a une incidence importante sur la réduction de la durée du

procédé. Cela a pour effet d’abaisser le coût du procédé tout en préservant la qualité du fruit sec, ouvrant ainsi

le champ à l’application de cette technologie au traitement de denrées nouvelles.

Mots clefs: modélisation, lyophilisation, fraises, impact, qualité.

RESUMEN

Este trabajo expone el análisis y la modelación cinética de la deshidratación de las fresas enteras y por sec-

ciones, durante el proceso de la liofilización. Fue utilizado un liofilizador Virtis 35L Gardiner. La liofilización se

realizó a varias temperaturas de la plancha y para varios gruesos de producto, observándose que el aumento

en la temperatura del plato de 30 a 70°C en el curso de la liofilización reduce la duración de este proceso en

el caso de las fresas enteras de 48h a 36h y de 12h a 8h en el caso de las secciones, para obtener productos

secos estables. El estudio del impacto de diferentes parámetros de la liofilización de las fresas demuestra que

la temperatura tiene una incidencia importante en la reducción de la duración del proceso. Esto hace bajar los

costos del proceso mientras se preserva la calidad de la fruta seca, abriendo así con el uso de esta tecnología

el campo en el tratamiento de los productos alimenticios nuevos.

Palabras clave:

Palabras clave: modelado, liofilización, fresas, impacto, calidad.

ABSTRACT

This work analyses and models the dehydration kinetics for whole and sliced strawberries during freeze-drying.

A Virtis 35L Gardiner lyophyliser was used. Freeze-drying was carried out at various hotplate temperatures and

several product thicknesses. It was observed that increasing hotplate temperature from 30°C to 70°C during the

course of freeze-drying led to reducing the process from 48h to 36h for whole strawberries and from 12h to 8h

for the slices, stable dry products being obtained. Studying several strawberry freeze-drying parameters showed

that temperature has an important effect on reducing the process’ duration. It lowers the process’ cost whilst pre-

serving dry fruit quality, thereby opening up the field by applying this technology to treating new food products.

Keywords:

Keywords: modelling, freeze-drying, strawberry, impact, quality.

Recibido: enero 24 de 2007

Aceptado : julio 3 de 2007

1 Ingeniero especializado en procesos industriales, Ecole Mohammadia d’Ingénieurs de Rabat, Marruecos. Participante, numerosos proyectos relacio-

nados con Ingeniería Aplicada a los Procesos Industriales. Profesor, Ingeniería Aplicada y Procesamiento de Señales, Faculté des Sciences & Techniques

de Tanger. Curso de Procesos Industriales y Procesamiento de Señales - estudiantes de la maestría en Ingeniería Química, Faculté des Sciences &

Techniques de Tanger, Université Abdelmalek Essaadi, Tanger, Marruecos. amrani.mahacine@menara.ma, mahacine.amrani@gmail.com

2 PhD, en Ciencias de los Materiales Macromoleculares, Facultad de Ciencias de Tetuán, Marruecos. Doctorado, en Ciencias de los Materiales

Macromoleculares, Facultad de Ciencias y Técnicas de Saint-Etienne, Francia. Profesor de Enseñanza Superior, Faculté des Sciences & Techniques

de Tanger, Université Abdelmalek Essaadi, Tanger, Marruecos. jamalbrigui@yahoo.fr

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IMPA CT DU PR OCÈ DE DE LY OPHI LI SA TION SUR L A QU AL ITÉ DES FR AI SES

Introduction

du vide, la vapeur quitte la matrice et se trouve ainsi piégée

au niveau du condenseur.

Parmi les méthodes de séchage modernes, la lyophilisation est

un procédé de déshydratation à température suffisamment

basse qui offre des produits déshydratés de haute qualité et

permet une meilleure consommation des constituants de

base des produits (Genin et René, 1995; Irzyniec et al., 1995;

Wolff et Gibert, 1990). La lyophilisation est un processus de

déshydratation qui consiste en l’élimination de l’eau par

sublimation. Le principal avantage de cette technique est

la qualité supérieure du produit fini. Toutefois, vu le coût

du procédé, la lyophilisation reste généralement réservée

aux produis à haute valeur ajoutée tels que les produits

pharmaceutiques, aliments pour bébés et certains fruits et

épices. Une des causes de ce coût élevé est la longue durée

du procédé. En effet, la basse pression du procédé et la

faible conductivité des produits lyophilisés (due à la texture

poreuse) affectent d’une manière significative et négative les

transferts de chaleur et de matière et par conséquent la durée

de l’opération de déshydratation. Pour contrecarrer cette

contrainte majeure et comprendre davantage les détails de

la lyophilisation, plusieurs études à l’échelle du laboratoire

et à l’échelle pilote ont été réalisées (Wolff et Gibert, 1998 ;

Liapis et al., 1996). Avec le développement technologique, les

techniques de simulation sont de plus en plus utilisées comme

moyen préliminaire pour l’évaluation de la lyophilisation.

Dans la littérature, on trouve plusieurs modèles théoriques

s’intéressant aux phénomènes de transferts de chaleur et de

matière durant la lyophilisation. Toutefois, certains d’entre

eux utilisent des paramètres d’ajustement pour valider leurs

simulations avec des données expérimentales (Millman et

al., 1985). La diminution du coût de la lyophilisation passe

ipso facto par une réduction du temps de l’opération. Pour

atteindre cet objectif, la compréhension approfondie du

transfert simultané de la chaleur et de la matière s’avère une

condition sine qua none. Une application a été réalisée sur

des fraises afin d’en évaluer certains critères d’analyse qua-

litative, et ce en complément à d’autres études sur le même

produit (Amrani, 2006).

Figure 1. Descriptif d’un lyophilisateur}

Figure 2. Procédé de la lyophilisation

Mise en équation de la modélisation

Le transfert de chaleur et de matière est unidirectionnel

(Figure 3). Le mouvement du front de sublimation se fait en

parallèle par rapport à la base de l’échantillon. L’épaisseur

du front est infinitésimale et la concentration de la va-

peur d’eau y est en ce point en équilibre avec la glace.

L’échantillon ne change pas de volume. Le modèle physique

est symétrique et ne tient pas compte du phénomène de

désorption. En supposant le modèle symétrique, l’analyse

concernera uniquement la moitié de l’épaisseur. Les bilans

de chaleur et de matière concerneront à juste titre les zones

respectivement sèche et congelée. Les équations décrivant

le système physique, dans le volume de contrôle (Figure 4)

sont les suivantes :

Méthodologie

Descriptif du lyophilisateur

Le

...