Memoria para optar al título de Ingeniero en Alimentos

Memoria para optar al título de Ingeniero en Alimentos / Se diseñó un snack de zanahoria elaborado mediante un proceso de deshidratación osmótica orientado a consumidores infantiles, cuyo propósito fue maximizar el contenido de carotenoides totales, debido a sus comprobadas propiedades nutricionales. Para ello se comenzó realizando un diseño estadístico de tamizado factorial completo 23, donde las variables independientes (o factores del proceso) considerados fueron: la temperatura del medio osmótico, el tiempo del proceso de deshidratación osmótica, y la concentración de sacarosa en la solución osmótica; mientras que la variable de respuesta fue la concentración de carotenoides totales en el producto. Mediante análisis del diseño estadístico se encontró que la variable concentración de sacarosa no presentó un efecto estadístico, y que tanto la temperatura como el tiempo del proceso debían disminuirse para maximizar el contenido de carotenoides, de acuerdo al análisis de la ruta de la pendiente ascendente. Luego, se realizó un diseño estadístico compuesto central rotacional 22 más estrella, para encontrar una combinación del binomio tiempo de proceso-temperatura del medio optimizada, que favorezca la maximización del contenido de carotenoides totales, empleando la metodología de superficie de respuesta (MSR). Los niveles recomendados para dicho binomio fueron: un tiempo de 3 horas y una temperatura del medio de 26 ºC, estimándose una respuesta óptima de 58 μg/g de carotenoides en el snack. Finalmente, se caracterizó el producto obtenido bajo condiciones óptimas, para lo cuál se realizaron algunos análisis obteniéndose mediante HPLC un contenido de α-caroteno de 21,1 ± 0,51 μg/g de snack y β-caroteno de 52,4 ± 6,7 mg/g de snack; una capacidad antioxidante mediante el método FRAP de 0,13 ± 0,03 mmoles Fe+2/100g de snack; una actividad de agua de 0,54 ± 0,02; un contenido de fibra dietética de 12,09 ± 0,02 g/100g de snack. El análisis de color superficial arrojó los siguientes resultados: L* = 67,18 ± 0,63; a* = 42,18 ± 1,43; b* = 54,00 ± 0,82; h* = 52,01 ± 0,59 y C* = 68,53 ± 1,48. Finalmente, los atributos “color” y “sabor” del producto fueron sometidos a una evaluación sensorial de aceptabilidad, para lo cual se consideraron niños de nivel socioeconómico C2 y C3, de ambos géneros cuyas edades fluctuaron entre los 8 y 14 años. Para llevar a cabo este análisis se adaptó una escala hedónica facial, con el objeto de lograr una mejor comprensión de esta prueba por parte de los niños. Los resultados muestran que el producto fue altamente aceptado, tanto por su color como por su sabor, sin mayores diferencias entre edades, ni tampoco entre géneros. Todas las mediciones realizadas indican que el producto optimizado resultaría ser una buena alternativa para el consumo por parte del público objetivo, tanto por sus características organolépticas, por su calidad nutricional, como por sus propiedades físicas y químicas.

Memoria para optar al título de Ingeniero en Alimentos / Se realizó un estudio sobre la aplicación de fibra de trigo en la formulación de mayonesa, con o sin goma guar. El aceite fue parcialmente sustituido por la fibra de trigo, en diferentes concentraciones. La fórmula base, de la cual se realizaron las modificaciones, fue utilizada como control de los experimentos. Se realizaron análisis reológicos, de textura, sensoriales y microestructurales. Todas las muestras de mayonesa preparadas en este estudio exhibieron un comportamiento adelgazante y la presencia de un umbral de fluencia. Se caracterizaron las propiedades viscoelásticas de las muestras de mayonesa y se observó que todas las muestras exhibieron propiedades de geles débiles. La magnitud de los módulos de almacenamiento y de pérdida fue afectada por la concentración de fibra y por la presencia de goma guar. En cuanto a la textura, la muestra con 2,3% de fibra de trigo y con 0,02% de goma guar mostró valores de textura similares a la fórmula base. La evaluación sensorial demostró que las mayonesas sustituidas con 2,3% de fibra de trigo, con o sin goma guar, fueron las muestras más aceptables. La estabilidad de las muestras de mayonesas se mejoró con la adición de fibra de trigo, en todos los casos. El análisis de microestructura mostró gotas grandes y compactas de aceite para la fórmula base y las muestras con menor contenido de fibra, y mostró perdidas de estructuras de una red de gotas pequeñas y agregadas para las muestras con mayor contenido de fibra. El uso de un 2,3% de fibra de trigo con 0,02% de goma guar produce una mayonesa reducida en grasa con propiedades reológicas y apariencia similar a la fórmula base. Este estudio demostró una alta factibilidad del uso de fibra de trigo como un sustituto graso viable para su uso en mayonesas

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Memoria para optar al título de Ingeniero en Alimentos / Los aceites de origen marino, como el aceite de pescado (AP), son la principal fuente de ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga omega 3 (AGPICL n-3), como el EPA y DHA. Múltiples estudios han confirmado sus efectos positivos en la salud de los seres humanos. No obstante, estos AGPICL son altamente susceptibles a oxidación, lo que genera sabores y olores no deseables. La microencapsulación de AP, se presenta como una alternativa para retardar la oxidación de los AGIPCL y así aumentar la vida útil del AP. Además, de esta manera, se puede limitar y controlar la liberación de sabores y olores desagradables hacia los alimentos que lo contienen. La literatura señala al secado por atomización convencional (C) como el método más utilizado para encapsular aceite de pescado. Sin embargo, presenta algunas desventajas, como el uso de altas temperaturas aumentaría la oxidación del AP. En este contexto, el secado por atomización libre de agua; acetona en esta tesis (AC) permite utilizar bajas temperaturas y nitrógeno como gas de secado. El objetivo de este trabajo fue estudiar la encapsulación del AP, utilizando hidroxipropilcelulosa (HPC) como agente encapsulante por secado por atomización convencional (AP-HPC-C) y secado por atomización libre de agua (AP-HPC-AC). Se aplicó un diseño experimental composito central más punto axial para la encapsulación de AP para el sistema AP–HPC-C y AP-HPC-AC. Las variables independientes fueron la temperatura del aire de entrada al secador y la relación AP/HPC, mientras que las variables dependientes fueron la eficiencia de encapsulación (EE) del aceite de pescado y el rendimiento del proceso. Para esto, se llevaron a cabo doce experimentos para cada sistema. Se aplicó metodología de superficie respuesta para determinar las condiciones óptimas de elaboración de las micropartículas. La temperatura del aire de entrada al secador óptima para el sistema AP-HP-C-C (200ºC) fue significativamente mayor al sistema AP-HPC-AC (78ºC), mientras que la relación AP/HPC fue de 1:4,3 en ambos sistemas. Las micropartículas obtenidas bajo condiciones óptimas fueron caracterizadas, evaluando los parámetros de EE, rendimiento, humedad, aw, higroscopicidad, compuestos polares y morfología por SEM. La EE fue significativamente mayor para el sistema AP-HPC-AC (90,5 %) respecto al sistema AP-HPC-C (69,3 %), indicando que el mecanismo de interacción triglicérido-HPC en el sistema AP-HPC-AC mejora la EE / Oils of marine origin, such as fish oil (FO), are the main source of long-chain omega-3 polyunsaturated fatty acids (LCPUFA n-3), such as EPA and DHA. Multiple studies have confirmed its positive effects on the health of humans. However, these LCPUFAs are highly susceptible to oxidation, which generates undesirable flavors and odors. The microencapsulation of the FO, is presented as an alternative to delay the oxidation of the LCPUFAs and thus increase the useful life of the product. In addition, in this way, the release of unpleasant flavors and odors can be limited and controlled towards the foods containing them. The literature points to conventional spray-drying (C) as the most widely used method for encapsulating fish oil. However, it has some disadvantages, as the use of high temperatures would increase the oxidation of the FO. In this context, spray-drting wáter free; acetone in this thesis (AC) allows to use low temperatures and nitrogen as drying gas. The aim of this work was to study the encapsulation of AP using hydroxypropyl cellulose (HPC) as a conventional spray-drying (FO-HPC-C) and spray-drying wáter free (FO-HPC-AC) encapsulating agent. An experimental central composite design plus axial point for AP encapsulation for the FO-HPC-C and FO-HPC-AC systems was applied. The independent variables were the air inlet temperature and the FO/HPC ratio, while the dependent variables were the encapsulation efficiency (EE) of the fish oil and the yield of the process. For this, twelve experiments were carried out for each system. Surface response methodology was applied to determine optimal microparticle processing conditions. The optimum dryer air temperature for the AP-HPC-C system (200ºC) was significantly higher than the AP-HPC-AC system (78ºC), while the AP / HPC ratio was 1: 4.3 in both systems. The microparticles obtained under optimum conditions were characterized, evaluating the parameters of EE, moisture, aw, hygroscopicity, polar compounds and SEM morphology. The EE was significantly higher for the FO-HPC-AC system (90,5 %) than the FO-HPC-C system (69,3 %), indicating that the triglyceride-HPC interaction mechanism in the FO-HPC-AC improves the EE / FONDECYT Nº 1151224

Memoria para optar al título de Ingeniero en Alimentos / La empresa Biofresco, procesadora de hortalizas, genera desechos orgánicos, siendo uno de los principales residuos las hojas de apio (Apium graveolens L. var. dulce). Sabiendo que éstas poseen fitoquímicos con propiedades antioxidantes y pigmentos como la clorofila, el principal objetivo de la siguiente investigación, fue el aprovechamiento de este desecho agrícola, por medio del estudio de la cinética de secado por convección con aire caliente, para el desarrollo de una infusión con aporte de antioxidantes, y por otro lado, con la hoja fresca, el desarrollo de un extracto enriquecido en clorofila para posterior uso como colorante natural. Para el estudio de secado de las hojas se trabajó a tres temperaturas (35, 45 y 55°C). Se realizó un ajuste de los datos experimentales, utilizando 6 modelos matemáticos establecidos en la literatura. Basándose en análisis estadístico, el modelo Page Modificado presentó el mejor ajuste. Los valores de la difusividad efectiva del agua se estimaron en el rango de 6,5 x 10-10 - 2,8 x 10-9 (m2/s) y el valor de la energía de activación fue de 61,83 (kJ/mol). Para el desarrollo de la infusión se trabajó con hoja secada a 35, 45 y 55°C con 4 tiempos de extracción (3, 5, 7 y 10 min). Siendo la infusión obtenida con la hoja secada a 35°C, por un tiempo máximo de contacto de la muestra con el agua caliente de 7 min, la que entregó el mejor valor agregado de acuerdo a las propiedades antioxidantes. Un metabolito secundario de la hoja de apio; apigenina, fue cuantificado por HPLC-DAD, encontrándose una cantidad entre 1,5 – 2 mg AP/100 g hoja de apio ps en las infusiones con hoja seca a 35°C. Finalmente, para el desarrollo integral de la infusión se realizó una evaluación sensorial con consumidores, los cuales en general, mostraron un grado de indiferencia hacia el producto. Por otra parte, el desarrollo del extracto enriquecido en clorofila se obtuvo por medio del método de maceración con etanol 95% como solvente extractante. Este análisis presentó una cantidad de 25,1 g de clorofila a/Kg de hoja pf. Por lo tanto, con el desarrollo de estos alimentos con propiedades funcionales, se logró valorizar los residuos de hoja de apio / Biofresco company, a vegetable processor, generates organic waste like celery leaves (Apium graveolens L. var. dulce), one of the main residues that this industry produces. Knowing that these celery leaves have phytochemicals with antioxidant properties and pigments such as chlorophyll, the main objective of the following research was to take advantage of these organic waste, through the study of hot air convection drying kinetics of celery leaf, by the development of an infusion with antioxidant contribution and, on the other hand, an extract enriched in chlorophyll for later use as a natural colorant using fresh leaves. For the study of the drying process of the leaves it has been worked at three temperatures (35, 45 and 55°C). An adjustment of the experimental data was made using 6 estabilished-in-literature mathematical models. Based on statistical analysis, the Modified Page model presented the best fit. The values of the effective diffusivity of the water were estimated in the range of 6.5 x 10-10 to 2.8 x 10-9 (m2/s) and the value of the activation energy was 61.83 (kJ/mol). For the infusion development it has been worked with leaf dried at 35, 45 and 55° Celsius with 4 extraction times (3, 5, 7 and 10 minutes). The best value added according to antioxidant properties was obtained with the leaf dried at 35° C, with a maximum contact time between leaf and hot water of 7 minutes. A secondary metabolite of the celery leaf, apigenin, was quantified by HPLC-DAD, finding quantities between 1,5 and 2 mg AP/100 g celery leave dw. Finally, a sensory evaluation was performed with consumers for the integral development of the infusion, which in general showed a degree of indifference to the product. On the other hand, the development of the extract enriched in chlorophyll has been obtained through the maceration method with 95% ethanol as extractant solvent. This analysis showed an amount of 25.1 g of chlorophyll a/kg of fresh leaf weight. Therefore, with the development of these foods with functional properties, it was possible to value the residues of celery leaf

Memoria para optar al título de Ingeniero en Alimentos / El uso de levaduras en la industria alimentaria es ampliamente conocido pues estos microorganismos poseen excelentes propiedades funcionales y nutricionales con una fuente inagotable de nutrientes. El objetivo de este trabajo fue utilizar levadura seca e inactiva en mezclas de paté con el fin de comprobar su efecto como emulsificante a fin de mantener propiedades texturales y sensoriales típicas de un paté. Utilizando fórmulas bases se definieron dos categorías de paté, no económica y económica, dividas en tres clases de muestras: control, 50% y 100% de levadura. En cada una se utilizó dos tipos de emulsificantes típicos (mono y diglicéridos de ácidos grasos y proteína aislada de soya), elaborándose 12 paté en total, los cuales fueron sometidos a análisis de índice de estabilidad y texturales para determinar la cantidad de levadura a utilizar en las fórmulas finales. Se determinaron características fisicoquímicas y nutricionales para cada muestra cuyos resultados arrojaron valores de pH y actividad de agua de 6,0 y 0,95, respectivamente. Nutricionalmente los paté con 100% de levadura como emulsionante presentaron un aporte calórico similar al teórico, bajos valores de sodio y un pequeño aporte de fibra dietética. Se realizó una evaluación sensorial con un panel entrenado de 11 jueces con experiencia en productos cárnicos donde el test de valoración de calidad indicó, entre todas las muestras, que el paté 100% levadura, no económico-proteína aislada de soya, resultó ser el de mayor calidad. Un segundo test, de diferencias contra control (sin levadura), indicó que, de los paté no económicos, el 100% levadura-proteína aislada de soya presentó una mayor cantidad de atributos con direccionalidad “mayor al control”, mientras que, de los económicos, con ambos emulsificantes, se obtuvo la mayor cantidad de atributos con direccionalidad “menor al control”. La comparación de costos entre las muestras estableció que las muestras no económicas poseen mayores valores que los paté económicos, donde las muestras 50 y 100% levadura poseen un aumento en los costos de 5 y 9%, respectivamente, en comparación a sus controles / The use of yeast in the food industry is widely known because these microorganisms have excellent functional and nutritional properties with an inexhaustible source of nutrients. The objective of this work was to use dry and inactive yeast in mixtures of pâté in order to check its effect as emulsifier in order to maintain textural and sensory properties typical of a pâté. Using base formulas, two categories of pâté, not economic and economic, were defined, divided into three classes of samples: control, 50% and 100% yeast. In each one, two types of typical emulsifiers (mono and diglycerides of fatty acids and soy protein isolate) were used, producing 12 pâté in total, which were subjected to stability index and textural analysis to determine the amount of yeast to be used in the final formulas. Physicochemical and nutritional characteristics were determined for each sample whose results showed pH and water activity values of 6.0 and 0.95, respectively. Nutritionally, the pâté with 100% yeast as emulsifier presented a caloric intake similar to theoretical, low sodium values and a small contribution of dietary fiber. A sensory evaluation was carried out with a trained panel of 11 assessors with experience in meat products where the quality assessment test indicated, among all the samples, that the 100% yeast pâté, not economic -isolated soy protein, was found to be of higher quality. A second test, of differences against control (without yeast), indicated that, of the noneconomic pâté, 100% yeast-soy protein isolated presented a greater number of attributes with directionality "greater than control", while, of the economic ones, with both emulsifiers, the highest number of attributes with "less than control" directionality was obtained. The cost comparison between the samples established that the non-economic samples have higher values than lower quality pâté, where samples 50 and 100% yeast have an increase in costs of 5 and 9%, respectively, compared to their controls

Memoria para optar al título de Ingeniera en Alimentos / Actualmente existe una gran oferta de productos desinfectantes que han enfocado su uso en la industria alimentaria para llevar a cabo de forma adecuada, programas de limpieza y desinfección, con el fin de reducir y en ciertos casos eliminar los microorganismos de la infraestructura que está en contacto con la línea de producción alimentaria. De esta forma se busca inhibir el peligro de contaminación y se garantiza un producto inocuo. Sin embargo la mayoría de los estudios con desinfectantes se realizan in vitro, no considerando los factores ambientales reales de contaminación. Es por esto que se realizó un análisis directamente en superficies ampliamente utilizadas en la industria como es el caso de acero inoxidable y plancha de polietileno de alta densidad (PEHD, por sus siglas en inglés) probando la acción bactericida de dos productos desinfectantes comercializados actualmente. El producto A compuesto por glutaraldehido y amonios cuaternarios y el producto B por ácido peracético, peróxido de hidrógeno y ácido acético. Las pruebas se realizaron a distintos tiempos y en las concentraciones indicadas por el fabricante. Para cada producto se determinó la concentración mínima inhibitoria, concentración mínima bactericida, la cinética de muerte de los microorganismos, porcentaje de eficiencia, constante específica de muerte (k), tiempo de reducción decimal (TRD) y el coeficiente de dilución. Estos análisis se realizaron frente a dos microorganismos, un Gram positivo y un Gram negativo como lo son Listeria innocua y Escherichia coli respectivamente. Los resultados obtenidos mostraron que el desinfectante A fue más eficiente que el desinfectante B, en la máxima concentración recomendada por el fabricante (0,5%) a los 5 min, logrando la disminución de al menos 6 ciclos logarítmicos, mientras que el producto B a una concentración de 0,8% logró disminuir entre 4 y 6 ciclos. Lo mismo ocurrió con las concentraciones mínimas recomendadas, donde el producto A al 0,25% logró bajar de 2 a 4 ciclos mientras que el desinfectante B solo disminuyó la carga bacteriana entre 1 y 3 ciclos logarítmicos. Fue posible determinar también a través de los valores de k y TRD, que Listeria innocua fue menos resistente que Escherichia coli frente a ambos productos evaluados, mientras que al comparar entre superficies no se encontraron diferencias entre la acción germicida sobre acero inoxidable y plancha de PEHD / Currently exists a big range of disinfectants products which has been focused its use in the Food Industry, in order to carry on cleaning and disinfection programs, with the aim to reduce and in certain cases eliminate microorganisms of the surfaces and all infrastructures what is in contact with the food production line. Thereby is sought to inhibit the contamination hazard and ensure a food safety. However, most of the disinfectants studies are done in vitro, without considering the environmental factors. Is that why it was done analysis directly performed on the most common and widely used surfaces in the Food Industry such as stainless steel and polyethylene high-density (PEHD), testing the bactericidal action of two currently marketed disinfectants. The product A, composed by glutaraldehyde and quaternary ammonium compounds as well as the product B, composed by peracetic acid, hydrogen peroxide and acetic acid. The tests were carried out at different times and at the concentrations indicated by the manufacturer. It was possible to determine the minimum inhibitory concentration, minimum bactericidal concentration, the kinetic death of microorganisms, efficiency percentage, the specific constant of death k, decimal reduction time (DRT) and diffusion coefficient. These analyses were done with two microorganisms, one Gram-positive and one Gram-negative as are Listeria innocua and Esherichia coli, respectively. The results obtained showed disinfectant A was more efficient than disinfectant B, with the maximum concentration recommended by the manufacturer (0,5%) at 5 min, achieving the reduction of at least 6 log cycles, while the product B at a concentration of 0,8% was possible to reduce between 4 and 6 log cycles. The same occurred with minimum indicated concentrations, since A at 0,25% reduced between two to four log cycles, while the disinfectant B just reduced the microbial load between 1 to 3 log cycles. It was possible to determine as well, through the k and DRT values that Listeria innocua was less resistant than Escherichia coli against both disinfectants, whereas by comparing the bactericidal action between both surfaces, no differences were found between PEHD and stainless steel surfaces

Memoria para optar al título de Ingeniera en Alimentos / Las materias grasas especialmente aquellas poliinsaturadas, sufren deterioro oxidativo cuando son sometidas a altas temperaturas produciendo una serie de nuevos compuestos volátiles y no volátiles, que pueden alterar las propiedades organolépticas y nutricionales del alimento. En este contexto, la adición de antioxidantes sintéticos ha sido la herramienta más utilizada por la industria, para retardar la oxidación de los lípidos en los alimentos. Sin embargo, éstos están siendo cuestionados por los consumidores, lo que abre las puertas a la búsqueda e identificación de nuevas fuentes naturales de antioxidantes. El objetivo de esta tesis fue estudiar el efecto de la adición de extractos (hidroalcohólico y acuoso) de cáscara y hojas de palto (Var. Hass) en polvo, sobre la estabilidad oxidativa del aceite de girasol sometido a 80°C. Los extractos de hojas y cáscara de palto (Var. Hass) se prepararon utilizando agua como solvente de extracción (EAHP y EACP, respectivamente) y etanol:agua (50:50 v/v) (EHHP y EHCP, respectivamente). Los extractos acuosos e hidroalcóholicos con Capsul como carrier se sometieron a secado por atomización a 140ºC. Los extractos (EHCP, EACP, EHHP y EAHP) antes y después del secado por atomización, se caracterizaron según su contenido de polifenoles totales (Folin-Ciocalteau), tocoferoles (HPLC-detector de fluorescencia) y actividad antioxidante (FRAP y DPPH). Los resultados obtenidos mostraron que los cuatro extractos después del secado por atomización, presentaron un aumento en el contenido de polifenoles totales y capacidad antioxidante, siendo mayor para EHCP. La estabilidad termo-oxidativa del aceite de girasol (AG) con la adición de 400 ppm de los extractos de hoja y cáscara en polvo (EHCP, EACP, EHHP y EAHP), se sometieron a calentamiento a 80ºC hasta 216 h. Los resultados mostraron que solamente el BHA y EHCP disminuyeron significativamente (p<0,05) la formación de compuestos polares y la constante de velocidad de degradación de tocoferoles, respecto al AG (control), presentando un mayor efecto el BHA / Oils and fats, especially those polyunsaturated suffer oxidative deterioration when they are submitted at thermal conditions, producing new compounds volatile and non-volatile. In this context, the addition of synthetic antioxidants has been the most used tool by the industry to delay the lipid oxidation in food. However, they are questioned by consumers. Therefore, there is a growing interest in using antioxidants from natural sources. The aim of this work was to study the effect of the addition of powder extracts from avocado skins and leaves (hydro-alcoholic and aqueous) on the oxidative stability of sunflower oil storage at 80°C. The extracts of avocado peels and leaves (Var. Hass) were elaborated using water (ALAE y APAE, respectively) or ethanol:water (50:50 v/v) (APHE y ALHE, respectively) as extracting solvents. The aqueous and hydroalcoholic extracts were dried by spray-drying at 140ºC using Capsul as carrier. The extracts (ALAE, APAE, APHE y ALHE) before and after spray-drying were characterized according to their total content of polyphenols (Folin-Ciocalteau), tocopherols (HPLC-Fluorescence detector) and antioxidant activity (FRAP and DPPH). The results showed an increase of total polyphenols content and antioxidant activity after spray-drying, being higher for APHE. The thermal oxidative stability of sunflower oil (SO) with the addition of 400 ppm of powder avocado peels and leaves extracts (ALAE, APAE, APHE y ALHE) were storage at 80ºC until 216 h. The results showed that only BHA and APHE diminished significantly the polar compounds formation and degradation rate constants of tocopherols respect to SO (control), being the BHA the most effective