Modelado de la transferencia de energía y análisis de la desnaturalización proteica en la etapa de procesamiento térmico de especies de crustáceos patagónicos

JIMENA DIMA , PEDRO BARÓN , NOEMÍ ZARITZKY

Revista de Asociación Argentina de Ingeniería Química AAIQ

AAIQ

Año: 2010 vol. 2010 p. 1 - 16

1850-3519

La disminución de recursos pesqueros tradicionales en el litoral chubutense ha llevado al estudio de nuevos recursos con potencial pesquero que permitan ingresos económicos a la pequeña y mediana industria de la región. En el litoral de Patagonia existen especies de cangrejos reconocidas como recursos pesqueros de valor comercial, entre ellas el cangrejo nadador Ovalipes trimaculatus y el cangrejo pinzas negras Platyxanthus patagonicus. Si bien en Argentina la comercialización de cangrejos es incipiente, en los últimos años su procesamiento comenzó  a gener interés debido a la aceptación de su carne y el valor de venta que alcanzan en el mercado los productos congelados. Una de las características más importantes en su industrialización es que la captura debe mantenerse viva hasta el momento de su procesamiento, puesto que tras la muerte las partes comestibles sufren rápidas alteraciones irreversibles de origen enzimático, químico y microbiológico. Otra característica es que su carne se presenta adherida al exoesqueleto calcáreo, por lo que es necesario un tratamiento térmico preliminar imprescindible para poder desprenderla. Los objetivos del presente trabajo son: a) determinar la cinética de desnaturalización de proteínas durante el calentamiento del producto a diferentes temperaturas y tiempos; b) analizar la transferencia de energía en el proceso térmico realizando mediciones experimentales y modelando  matemáticamente la penetración térmica. Con este fin se capturaron ejemplares de O. trimaculatus y P. patagonicus mediante buceo y uso de trampas en Golfo Nuevo. Los mismos fueron trasladados vivos al laboratorio, donde cada ejemplar fue seccionado en cuerpo y pinzas para medir en cada una de estas partes las correspondientes curvas de penetración térmica. El calentamiento se realizó mediante inmersión en agua a 60Cº,  70Cº, 80Cº, 90Cº y 100ºC respectivamente, durante intervalos que variaron entre 20 segundos y 25 minutos. Las curvas tiempo-temperatura se registraron por medio de termocuplas tipo K situadas en la zona de mayor espesor de tejido. La desnaturalización de proteínas se determinó sobre estas muestras tratadas térmicamente, utilizando calorimetría diferencial de barrido DSC (TA Instruments, DSC Q100) con calentamiento entre 10º y 110ºC a una velocidad de 10ºC/min en  cápsulas herméticas de aluminio. Los termogramas permitieron determinar la cinética de desnaturalización proteica en función de la temperatura del medio calefactor. El modelado de la transferencia térmica se realizó utilizando elementos finitos con el programa Comsol Multiphysics, considerando que las partes seccionadas se pueden asimilar a sistemas de geometría tridimensional. Se resolvió en estado no estacionario la ecuación diferencial a derivadas parciales de conducción de calor con condiciones de contorno convectivas. Se consideró en todos los casos (pinzas y cuerpo) la presencia de una capa calcárea externa al músculo. En el caso del cuerpo, la geometría considerada fue irregular, heterogénea y de revolución. Se alimentaron las propiedades termofísicas, halladas experimentalmente, del tejido muscular: densidad (966 kg/m3), calor específico (3.758 J/kgK) y conductividad térmica (0.56 W/mK) y de la capa calcárea. Los resultados de la simulación numérica coincidieron satisfactoriamente con los datos experimentales tiempo-temperatura. Esta información permitirá avanzar con el diseño del proceso tecnológico de ambas especies para una efectiva comercialización  de  productos.