Estudio del remojado de soja cruda: Desarrollo de un modelo matemático que considera expansión volumétrica y coeficiente de difusión variable

Abstract

La soja tiene un alto contenido proteico (40% m/m) y un buen balance de aminoácidos, siendo un recurso ideal para complementar la alimentación. A efectos de desarrollar un producto snack a partir de soja remojada por secado-tostado en lecho fluidizado, el objetivo de este trabajo fue estudiar en detalle la cinética de transferencia de materia durante la etapa de remojado. El procedimiento experimental consistió en depositar los granos de soja cruda en un baño termostatizado con agitación, relación 20:1 (agua: granos), a temperaturas de 20, 40, 60 y 80ºC. Para determinar el incremento en el contenido de humedad y la variación de volumen en el grano durante el proceso, se extrajeron muestras a diferentes tiempos (t), entre 5 y 300 min. En base a conocimientos previos obtenidos por los autores de este trabajo, en el modelado del secado-tostado de soja en lecho fluidizado. Los datos experimentales obtenidos en el presente estudio condujeron al desarrollo de un modelo de expansión volumétrica que relacionó el radio del grano (R) con la humedad media (Wm). Para la resolución del balance de materia se consideró geometría esférica con difusión radial y se aplicó el método numérico de diferencias finitas en esquema implícito. El coeficiente de difusión (D) se propuso como una función de la temperatura y el contenido de humedad. La dependencia con la temperatura se realizó mediante una ecuación tipo Arrhenius, mientras que la funcionalidad con la humedad a través del modelo de expansión volumétrica a nivel local. Las curvas de Wm vs t predichas se ajustaron satisfactoriamente a los datos experimentales obteniéndose r2≥0,98 y un error cuadrático medio (ECM)≤0,07 (expresado en unidades de la variable dependiente). Con el propósito de mantener la integridad del grano y evitar una posible desnaturalización de proteínas (T≥60ºC) se consideró que las condiciones óptimas de proceso fueron: 40ºC durante 150 min (2,5 h). El modelo desarrollado puede presentar gran utilidad en el diseño de equipos, predicción de tiempos de proceso y cálculos del consumo energético.