Sorption Isotherms and WaterDiffusitivity in Muscles of Pork Ham at Different NaCl Contents

Abstract

El pernil curat és actualment el producte càrnic més important a nivell d'Espanya. En l'elaboració d'aquest producte, l'assecat és la part més costosa i la que requereix la major part del temps del procés. D'aquí sorgeix la necessitat de conèixer millor la transferència de l'aigua en aquest producte per poder optimitzar la tecnologia d'assecat utilitzada. L'objectiu d'aquesta tesis és l'obtenció d'un millor coneixement dels efectes de diferents paràmetres, que afecten al procés d'assecat i al producte, sobre dues propietats que controlen el transport de l'aigua: la activitat de l'aigua (aw) y el coeficient de difusivitat de l'aigua (De). Les isotermes de sorpció de la carn es varen obtenir a partir del múscul Gluteus medius a diferents temperatures i continguts de NaCl en la carn. Es varen determinar per mitjà del mètode gravimètric. Els punts experimentals es varen ajustar a l'equació de Ross i a varies equacions empíriques. Els valors del De varen considerar l'efecte de la temperatura, del contingut de NaCl, de la direcció de las fibres de la carn, del tipus de múscul i del pH elevat. Varen ser determinats utilitzant el mètode d'assecat. Els resultats mostren que la carn salada presenta isotermes de sorpció típiques dels sòlids que contenen components solubles. S'observa una caiguda del contingut d'aigua de la carn al voltant d'una aw de 0.75 . A aw inferiors a 0.70, la temperatura te poc efecte sobre el contingut d'aigua a l'equilibri. A aw per sobre de 0.75, el contingut d'aigua a l'equilibri augmenta quan el contingut de NaCl augmenta i la temperatura disminueix. El mètode predictiu de Ross va donar resultats satisfactoris. Referent a les equacions empíriques estudiades, els models que millor varen ajustar varen ser el model de GAB per a aw<0.75 y el de Mujica para a aw >0.75. Per l'obtenció del De es varen aplicar diferents models matemàtics, els quals podien considerar diferents tipus de condicions de contorn, de dependència del contingut d'aigua y de retracció. El De va incrementar de forma proporcional amb la temperatura. A temperatures baixes, el De va ser menys depenent del contingut de NaCl que a altes temperatures (al augmentar el contingut de NaCl, el De va disminuir). Es va obtenir una equació per l'estima del De en la carn considerant els efectes de la temperatura y del contingut de NaCl. No es varen trobar efectes significatius de la direcció de las fibres y del tipus de múscul sobre el De, per tant, es pot considerar que la carn es comporta com un producte isotròpic. Es va obtenir un efecte significatiu del pH sobre el De. El De obtingut de carn amb pH elevat va ser inferior que l'obtingut de carn normal. Seria necessari doncs, utilitzar el pH com a paràmetre de classificació per a l'obtenció de processos d'assecat més homogenis. L'efecte de la temperatura, del contingut en NaCl i del pH haurien de ser considerats en la modelització dels processos d'assecat de la carn, fet que permetria reduir problemes com la formació de l'encrostat, llim, i textura pastosa en l'interior del pernil curat.

El jamón curado es en la actualidad el producto cárnico más importante en España. En la elaboración de este producto, el secado es la parte más costosa y la que requiere la mayor parte del proceso. De ahí surge la necesidad de conocer mejor la transferencia de agua en este producto, para poder optimizar la tecnología de secado utilizada. El objetivo de esta tesis, es la obtención de un mejor conocimiento de los efectos de diferentes parámetros, que conciernen al proceso de secado y al producto, sobre dos propiedades que controlan el transporte de agua: la actividad del agua (aw) y el coeficiente de difusividad del agua (De). Las isotermas de sorción de la carne se obtuvieron del músculo Gluteus medius a diferentes temperaturas y contenidos de NaCl en la carne. Fueron determinadas por el método gravimétrico. Los puntos experimentales se ajustaron a la ecuación de Ross i a diferentes ecuaciones empíricas. Los valores del De, consideran el efecto de la temperatura, del contenido de NaCl, de la dirección de las fibras de la carne, del tipo de músculo y del pH elevado en la carne, fueron determinados utilizando el método de secado. Los resultados muestran que la carne salada presenta isotermas de sorción típicas de los sólidos que contienen componentes solubles. Se observa una caida del contenido de agua alrededor de una aw de 0.75 . A aw inferiores a 0.70, la temperatura tiene escaso efecto sobre el contenido de agua al equilibrio. A aw por encima de 0.75, el contenido de agua al equilibrio aumenta cuando el contenido de NaCl aumenta y la temperatura disminuye. El método predictivo de Ross produjo resultados satisfactorios. Acerca de las ecuaciones empíricas estudiadas, los modelos en que se obtuvo un mejor resultado fueron el modelo de GAB para aw<0.75 y el de Mujica para aw >0.75. Para la obtención del De se aplicaron diferentes modelos matemáticos, los cuales podían considerar diferentes tipos de condiciones de contorno, de dependencia del contenido de agua y de retracción. El De aumentó de forma proporcional con la temperatura. A temperaturas bajas, el De fue menos dependiente del contenido de NaCl que a altas temperaturas (al aumentar el contenido de NaCl, el De disminuyó). Se obtuvo una ecuación para la determinación del De en la carne, considerando los efectos de la temperatura y del contenido de NaCl. No se encontraron diferencias significativas de la dirección de las fibras y del tipo de músculo sobre el De. Así pues, se puede considerar que la carne se comporta como un producto isotrópico. Se obtuvo un efecto significativo del pH sobre el De. El De obtenido fue inferior en carne con pH elevado que carne normal. Seria necesario por tanto, utilizar el pH como parámetro de clasificación para obtener procesos de secado más homogéneos. El efecto de la temperatura, del contenido de NaCl y del pH deberían ser considerados en la modelización de los procesos de secado de la carne, lo que permitiría reducir problemas como la formación del encostrado, limo en la superficie y textura blanda en el interior del jamón curado.

Dry-cured ham is the most outstanding meat product in Spain nowadays. Drying is the most time consuming stage of its production. Therefore, the knowledge of water transfer in this product is necessary in order to optimise the drying technology used. The aim of this thesis is to have a better understanding of the effect of different parameters, concerning the drying process and the product on two properties that control the water transport: water activity (aw) and effective water diffusivity (De). The meat sorption isotherms from Gluteus medius muscle at different temperatures and NaCl contents were determined using the gravimetric method, and were fitted into the predictive Ross's equation and into different empirical equations. The De values, considering the effect of temperature, NaCl content, meat fiber direction, muscle type and high pH meat, were determined using the drying method. The results show that salted meat exhibits sorption isotherms typical for solids containing soluble components. A drop of moisture content around aw 0.75 is observed. At aw lower than 0.70, temperature has only a slight effect on water content equilibrium. At aw above 0.75 water content equilibrium raises with the increase in NaCl content and the decrease in temperature. The predictive Ross's method yielded satisfactory results. Among the empirical equations studied, a modified GAB model for aw<0.75 and a modified Mujica model for aw of 0.75 gave the best accuracy. Different mathematical models were applied to obtain De, which may consider different types of boundary conditions, water content dependence and shrinkage. As temperature increased the De also increased. At low temperatures, the De was less dependent on NaCl contents than at higher ones (as NaCl content increased the De decreased). An equation to determine De in meat considering the effect of temperature and NaCl content was obtained. No significative effect of meat fiber direction and muscle on De has been found. Therefore, the meat behaves as an isotropic product. There was a significative effect of meat pH on De. High pH meat has lower De than normal meat. Therefore, it will be necessary to use pH as a ham classification parameter in order to obtain a more homogeneous drying process. The effect of temperature, NaCl content and pH should be considered to modelling meat drying processes, which will allow us to avoid problems like crust formation and meat structure softening.