Optimization of the spray drying process for obtaining cape gooseberry powder: an innovative and promising functional food / Optimización del proceso de secado por aspersión para la obtención uchuva en polvo: un alimento funcional innovador y promisorio

Background: currently, functional foods are the type of foods of most interest to the modern consumer, due to the health benefits they provide. Objectives: Optimize the spray drying process to obtain cape gooseberry powder added with active compounds. Methods: A process of spray drying was carried out to obtain a powder from cape gooseberry suspensions added with vitamin C, iron, folic acid, isolated soy protein and dietary fiber. The drying process was optimized according to the characteristics of food formulations and operating conditions, obtaining a product with low hygroscopicity, high solubility and high levels of physiologically active compounds. Response surface methodology was used, considering a central composite design with four factors: maltodextrin (0-40%p/p), inlet air temperature (170-210°C), atomizer disc speed (16000-24000 rpm) and outlet air temperature (75-95°C). Results: The results showed a higher retention of vitamin C (69.7±0.7%), folic acid (90.9±1.8%) and iron (90.8±1.0%) with the food formulation containing a 24.4% of maltodextrin and the drying process defined by an atomizer disc speed of 19848 rpm and inlet and outlet air temperature of 194.2°C and 87.7°C, respectively. Conclusions: The spray drying process is an effective technology that provides added value to the fruit of cape gooseberry, allowing the incorporation and conservation of active compounds such as iron, folic acid and ascorbic acid.

Antecedentes: Actualmente, los alimentos funcionales son la gama de alimentos de mayor interés para el consumidor moderno, debido a los beneficios saludables que estos proporcionan. Objetivo: Optimizar el proceso de secado por aspersión para la obtención de uchuva en polvo adicionado con componentes activos. Métodos: Suspensiones de uchuva adicionadas con vitamina C, hierro, ácido fólico, proteína de soya texturizada y fibra fueron sometidas a secado por aspersión para la obtención de un producto en polvo fortificado. El proceso de secado fue optimizado de acuerdo con las características de formulación de la suspensión y condiciones de operación del secador con el objetivo de obtener un producto en polvo con baja higroscopicidad, alta solubilidad y altos niveles de compuestos fisiológicamente activos. Se utilizó la metodología de superficie de respuesta, considerando un diseño central compuesto con 4 factores: maltodextrina (0-40%p/p), temperatura del aire de entrada (170-210°C), velocidad del disco atomizador (16000-24000 rpm) y temperatura del aire de salida (75-95°C). Resultados: Los resultados mostraron una mayor retención de vitamina C (69,7±0,7%), ácido fólico (90,9±1,8%) e hierro (90,8±1,0%) con la formulación de la suspensión que contiene un 24,4% de maltodextrina y condiciones de operación del proceso de secado definidas por una velocidad de disco atomizador de 19848 rpm y temperatura del aire a la entrada y salida de 194,2°C y 87,7°C, respectivamente. Conclusiones: El proceso de secado por aspersión es una tecnología efectiva que proporciona valor agregado al fruto de uchuva, permitiendo la incorporación y conservación de componentes activos como hierro, ácido fólico y ácido ascórbico.

Optimización experimental de una formulación de pulpa de uchuva (Physalis peruviana) para mejorar su procesamiento en el secado por atomización / Experimental Optimization of cape gooseberry pulp (Physalis peruviana) formulation to improve its processing by spray drying

Antecedentes: En Colombia, el fruto de la uchuva (Physalis peruviana) está identificado como un fruto promisorio de exportación, por lo que la mejora de su procesamiento representa contribuir a una mayor competitividad de la cadena. Objetivos: el objetivo de este trabajo fue optimizar en función de parámetros fisicoquímicos y reológicos la formulación de una suspensión a base de pulpa de uchuva mezclada con los aditivos maltodextrina (MD) y goma arábiga (GA) con fines de ser utilizada en secado por atomización. Métodos: La optimización se realizó aplicando un diseño experimental central compuesto mediante superficie de respuesta con dos factores (MD y GA) y variables de respuesta (densidad, ºBrix, aw, pH, y parámetros reológicos). Resultados: La caracterización reológica de las suspensiones mostró un comportamiento tipo adelgazante con esfuerzo de cedencia (Modelo de Hershel-Bulkley). La suspensión que mejor se ajustó a los criterios de optimización para fines de secado por atomización fue para la formulación basada en MD (24%) y GA (0%) con caracterización reológica de Herschel-Bulkley tipo adelgazante con índice de consistencia (K= 0,119±0,017 Pa.sn), índice de potencia (n=0,75±0,03) y esfuerzo de cedencia (τo= 0,092±0,069 Pa). Los resultados para las propiedades fisicoquímicas en el punto optimizado fueron densidad = 1,167±0,005 g/mL, °Brix = 35,5±0,5, aw = 0,974±0,002. El pH y τo no fueron estadísticamente significativos (p>0,05) en la formulación de las suspensiones. Conclusiones: La optimización experimental representa una herramienta importante que permitió obtener una formulación de uchuva con MD y GA apta para secado por aspersión, representando un ahorro en tiempo y dinero para el investigador y la industria.

Background: In Colombia, the Cape gooseberry fruit (Physalis peruviana) is identified as a promising export fruit, so improving its processing is contributing to greater competitiveness of the chain. Objectives: The aim of this study was to optimize suspension of cape gooseberry pulp mixed with gum arabic (GA) and maltodextrin (MD) with the purpose of being used in spray drying. Methods: The optimization was performed using a central composite design with response surface of two factors (MD and GA) and response variables (density, ° Brix, water activity (aw), pH, and rheological parameters). Results: The rheological characterization of the suspensions showed a shear thinning behavior with yield stress (Herschel-Bulkley Model). The results indicated that best suspension to be used in spray drying would be formulated with MD (24%) and GA (0%) showing a rheological response of Herschel-Bulkley fluid with consistency index (K=0.119±0.017 Pa-sn), power index (n=0.75±0.03) and yield stress (τo=0,092±0,069 Pa). To the optimized condition, the results for the physicochemical properties were density (1.167 ± 0.005 g/mL), °Brix (35.5±0.5), aw (0.974±0.002). Additionally, the pH and τo of Herschel Bulkley model was not statistically significant (p>0.05) in the suspension formulation. Conclusions: The experimental optimization is an important tool that allowed us to obtain a formulation of gooseberry with MD and GA suitable for spray drying, representing a saving in time and money for research and industry.