Estimation of Thermal Properties using Mathematical Models to Determine the Freezing Time of Arazá (Eugenia Stipitata)

Abstract

The araza, also known as quince or Amazon guava, is a climacteric fruit typical of the Ecuadorian Amazon region. The fruit has a vitamin A, B1, and C content of 7.75%, 9.84%, and 74%, respectively, with the vitamin C content being twice that of the orange. However, as a fruit that needs to be stored at 90% humidity, it is very perishable. Therefore, the current study was carried out to determine the physicochemical characteristics, thermal properties, and freezing time of the fruit through mathematical models using the RStudio software to simulate the freezing process and thus preserve the vitamin content. The arazá freezing time was 2.98 hr at –18ºC, which is well within the normal parameter for freezing fruits while maintaining their nutritional characteristics.


Keywords: araza, thermal properties, freezing, Rstudio.


RESUMEN


El arazá conocido también como membrillo o guayaba amazónica es un fruto climatérico propio de la región amazónica ecuatoriana que posee un contenido de vitamina A, B1 y C de 7,75%; 9,84% y 74% respectivamente, sobresaliendo el contenido de vitamina C cuyo porcentaje es el doble que el que posee la naranja, sin embargo, al ser un alimento con un 90% de humedad es muy perecible, por lo que se determinaron las características físico – químicas, propiedades térmicas y tiempo de congelación de la fruta, mediante modelos matemáticos empleando el software RStudio para simular el proceso de congelación y de esta manera preservar el contenido vitamínico. El tiempo de congelación del arazá fue de 2,98 h a -18∘C y está dentro del parámetro normal para frutas en el cual se mantienen sus características nutricionales.


Palabras Clave: arazá, propiedades térmicas, congelación, Rstudio.

References
[1] Reyes C, Lanari M. Storage stability of freeze-dried arazá (Eugenia stipitata Mc Vaugh) powders. Implications of carrier type and glass transition. LWT Food Science and Technology. 2020;118(November):108842. Available from: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.108842

[2] Garcia C, Alvis A, Dussán S. Validación del método de microondas para determinar humedad en ñame espino (Dioscorea Rotundata Poir). Inf Tecnológica. 2017;28(2):87–94.

[3] García L, Tejada V, Heredia E, Serna S, Welti J. Differences in the dietary fiber content of fruits and their by-products quantified by conventional and integrated AOAC official methodologies. Journal of Food Composition and Analysis. 2018;67:77–85. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0889157518300048

[4] AOAC 923.03. Método general del Codex para determinación de cenizas. Codexalimentarius. 2020;1–18. Available from: http://www.fao.org/tempref/codex/Meetings/CCMAS/ccmas36/ma36_03s.pdf

[5] Alabi K, Zhu Z, Wen D. Transport phenomena and their effect on microstructure of frozen fruits and vegetables. Trends in Food Science & Technology. 2020;101:63–72. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0924224420304453

[6] Sulla R. Influencia de los sólidos solubles en el calor específico de la pulpa concentrada de piña (Ananas comosus), Zumo concentrado de naranja (Citrus sinensis) y comparación con los modelos matemáticos de Choi y Okos, Siebel y Heldman. 2016, SUNEDU, Perú

[7] Biglia A, Comba L, Fabrizio E, Gay P, Aimonino DR. Case studies in food freezing at very low temperature. Energy Procedia. 2016;101(September):305–12. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.egypro.2016.11.039

[8] Chagas R, de Oliveira C, Santos L et al. Enhancement of phenolic antioxidants production in submerged cultures of endophytic microorganisms isolated from achachairu (Garcinia humilis), araçá-boi (Eugenia stipitata) and bacaba (Oenocarpus bacaba) fruits. LWT - Food Science and Technology. 2019;111:370–7. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0023643819304712

[9] Kumar B, Smita K, Debut A, Cumbal L. Extracellular green synthesis of silver nanoparticles using Amazonian fruit Araza (Eugenia stipitata McVaugh). Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 016;26(9):2363–71. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1003632616643595

[10] Smail MA, B.Singh R, W.Wilson D, Chibisov S, Kharlitskaya E, Manal MA. Functional foods and nutraceuticals in metabolic and non-communicable diseases. 2021. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128198155000513

[11] Larrea E. Elaboración y control de calidad de un suplemento alimenticio en polvo a base de uvilla (Physalis peruviana) y guayaba (Psidium guajava). Universidad de Guayaquil; 2020. Available from: http://repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/53786/1/BCIEQ-T- 0624 Larrea Chávez Ericka Andreina.pdf

[12] Flores E. Diseño de una planta para el procesamiento de concentrado congelado de maracuyá (passiflora edulis) por evaporación osmótica. 2017, EPN, Quito

[13] Tubón M. Determinación experimental y predicción del tiempo de congelación de pulpa de guayaba (Psidium guajava) pasteurizada y envasada en cilindros de 200 kg. Universidad Técnica de Ambato; 2017.

[14] Moscoso M, Ochoa M. Catálogo de Densidades y consistencias de alimentos como herramienta para estimación de porciones alimentarias en niños y adultos de la ciudad de Cuenca. 2018. Available from: http://bibliotecasdelecuador.com/Record/oai:localhost:123456789-29931

[15] Rodriguez V. Efecto de la temperatura y del poder de calentamiento en las propiedades térmicas de la oca (Oxalis tuberosa), jícama (Smallanthus sonchifolius), mashua (tropaeolum tuberosum) y camote (Ipomoea batatas). 2020. Available from: https://repositorio.uta.edu.ec/bitstream/123456789/3164/1/AL499.pdf

[16] Herrera C. Evaluación de la Cinética de la Congelación de Zumo de Mango de zumo de mango a diferentes concentraciones de las variedades Chato de Ica y Haden. Universidad Nacional del Centro de Perú; 2016. Available from: http://renati.sunedu.gob.pe/handle/sunedu/41933?offset=2860

[17] Caiza K. Efecto de la temperatura y del poder de calentamiento en las propiedades térmicas de melloco amarillo (Ullucus tuberosus), zanahoria blanca (Arracacia xanthorrhiza), achira (Canna indica) y papa china (Colocasia esculenta). 2020. Available from: https://repositorio.uta.edu.ec/bitstream/123456789/30792/1/AL 731.pdf

[18] Arias S, Ceballos AM, Gutiérrez LF. Evaluación de los parámetros del proceso de congelación para la pulpa de Açaí. TecnoLógicas. 2019;22-25. Available from: https://revistas.itm.edu.co/index.php/tecnologicas/article/view/1117

[19] Viteri P, Cornejo F. Estudio de estabilidad de la pulpa de mora sometida a un proceso de liofilización. Fac Ing en Mecánica y Ciencias la Producción. 2020;6; 1-10. Available from: https://www.researchgate.net/publication/48140776_Estudio_de_ la_estabilidad_de_la_pulpa_de_mora_sometida_a_un_proceso_de_liofilizacion