Por su posición y configuración, el es- pacio geográfico del Perú es una región de múltiples matices climáticos. Esta variedad de ecosistemas—que dicho sea de paso, representa una ventaja comparativa para la agricultura y agroindustria peruanas en un contexto de economía globalizada— permite cultivar, cosechar y suministrar productos en contraestación, creando opor- tunidades de desarrollo de productos agro- pecuarios con fines de exportación. Sin embargo, a pesar de contar con di- cha ventaja, el bajo nivel de articulación entre los factores productivos vinculados a la agroindustria hace que muchos de los productos se pierdan debido a la falta de soporte tecnológico para su procesamiento y comercialización. Es inconcebible, por ejemplo, que muchos productos naturales permanezcan inadvertidos en sus ambien- tes o, simplemente, olvidados por falta de una adecuada difusión de alternativas tec- nológicas viables. Por consiguiente, se hace necesario desarrollar tecnología simple, de bajo cos- to, para preservar y dar valor agregado a la variedad de tales productos. Esto va a permitir al país ingresar al competitivo y exigente mercado mundial de alimentos. Por otra parte, una de las principales causas de pérdida y deterioro de productos es la cantidad de agua libre presente en los alimentos. A expensas de este elemento vital, muchos microorganismos proliferan, los enzimas catalizan reacciones de degra- dación, acelerando el deterioro o podre- dumbre, causando pérdidas económicas cuantiosas a la industria de alimentos. La deshidratación es una de las alterna- tivas de solución al problema del deterioro. Así los productos secos ofrecen como ven- taja la fácil manipulación, transporte có- modo de volúmenes reducidos de produc- to, abaratando los costos de transporte y almacenaje y haciendo más fácil los proce- samientos posteriores. De esta manera se evitan pérdidas económicas. La disminución de la actividad de agua es el requisito fundamental para evitar pér- Introducción Boletín de Divulgación Tecnológica Agroindustrial Enero 2010 Enero 2010 Enero 2010 Enero 2010 Volumen 1, nº 1 Deshidratación Osmótica de Alimentos Destacados: • Mecanismo de deshidra- Mecanismo de deshidra- Mecanismo de deshidra- Mecanismo de deshidra- tación y transferencia de tación y transferencia de tación y transferencia de tación y transferencia de masa en deshidratación masa en deshidratación masa en deshidratación masa en deshidratación osmótica (DO). osmótica (DO). osmótica (DO). osmótica (DO). • Factores que influyen en Factores que influyen en Factores que influyen en Factores que influyen en el proceso de DO. el proceso de DO. el proceso de DO. el proceso de DO. • Procesamiento de ali- Procesamiento de ali- Procesamiento de ali- Procesamiento de ali- mentos por DO. mentos por DO. mentos por DO. mentos por DO. • Técnicas para mejorar la Técnicas para mejorar la Técnicas para mejorar la Técnicas para mejorar la deshidratación osmótica. deshidratación osmótica. deshidratación osmótica. deshidratación osmótica. • Modelo cinético de Azua- Modelo cinético de Azua- Modelo cinético de Azua- Modelo cinético de Azua- ra y colaboradores. ra y colaboradores. ra y colaboradores. ra y colaboradores. Contenido: Ósmosis: el principio y conceptos relaciona- dos 2 Mecanismo de la des- hidratación osmótica 4 Transferencia de masa en DO 5 Cinética y modelos matemáticos en DO 6 Factores que influyen en la DO 8 Tecnología del proce- samiento por DO 11 Procesos postrata- miento a la DO 16 Introducción 1 Técnicas para mejorar la transferencia de masa 17 Perspectivas futuras de la DO 21 Conclusiones 22 Créditos y agradeci- mientos 23 Referencias bibliográfi- cas 23 Modelo cinético de Azuara y colaboradores 19 Carlos Alberto Suca Apaza Guido Rene Suca Apaza
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Transcript
Por su posición y configuración, el es-
pacio geográfico del Perú es una región de
múltiples matices climáticos. Esta variedad
de ecosistemas—que dicho sea de paso,
representa una ventaja comparativa para la
agricultura y agroindustria peruanas en un
contexto de economía globalizada—
permite cultivar, cosechar y suministrar
productos en contraestación, creando opor-
tunidades de desarrollo de productos agro-
pecuarios con fines de exportación.
Sin embargo, a pesar de contar con di-
cha ventaja, el bajo nivel de articulación
entre los factores productivos vinculados a
la agroindustria hace que muchos de los
productos se pierdan debido a la falta de
soporte tecnológico para su procesamiento
y comercialización. Es inconcebible, por
ejemplo, que muchos productos naturales
permanezcan inadvertidos en sus ambien-
tes o, simplemente, olvidados por falta de
una adecuada difusión de alternativas tec-
nológicas viables.
Por consiguiente, se hace necesario
desarrollar tecnología simple, de bajo cos-
to, para preservar y dar valor agregado a
la variedad de tales productos. Esto va a
permitir al país ingresar al competitivo y
exigente mercado mundial de alimentos.
Por otra parte, una de las principales
causas de pérdida y deterioro de productos
es la cantidad de agua libre presente en los
alimentos. A expensas de este elemento
vital, muchos microorganismos proliferan,
los enzimas catalizan reacciones de degra-
dación, acelerando el deterioro o podre-
dumbre, causando pérdidas económicas
cuantiosas a la industria de alimentos.
La deshidratación es una de las alterna-
tivas de solución al problema del deterioro.
Así los productos secos ofrecen como ven-
taja la fácil manipulación, transporte có-
modo de volúmenes reducidos de produc-
to, abaratando los costos de transporte y
almacenaje y haciendo más fácil los proce-
samientos posteriores. De esta manera se
evitan pérdidas económicas.
La disminución de la actividad de agua
es el requisito fundamental para evitar pér-
Introducción
Boletín de Divulgación Tecnológica Agroindustrial
Enero 2010Enero 2010Enero 2010Enero 2010 Volumen 1, nº 1
Deshidratación Osmótica de Alimentos
Destacados:
• Mecanismo de deshidra-Mecanismo de deshidra-Mecanismo de deshidra-Mecanismo de deshidra-tación y transferencia de tación y transferencia de tación y transferencia de tación y transferencia de masa en deshidratación masa en deshidratación masa en deshidratación masa en deshidratación osmótica (DO).osmótica (DO).osmótica (DO).osmótica (DO).
• Factores que influyen en Factores que influyen en Factores que influyen en Factores que influyen en el proceso de DO.el proceso de DO.el proceso de DO.el proceso de DO.
• Procesamiento de ali-Procesamiento de ali-Procesamiento de ali-Procesamiento de ali-mentos por DO.mentos por DO.mentos por DO.mentos por DO.
• Técnicas para mejorar la Técnicas para mejorar la Técnicas para mejorar la Técnicas para mejorar la deshidratación osmótica.deshidratación osmótica.deshidratación osmótica.deshidratación osmótica.
• Modelo cinético de Azua-Modelo cinético de Azua-Modelo cinético de Azua-Modelo cinético de Azua-ra y colaboradores.ra y colaboradores.ra y colaboradores.ra y colaboradores.
Contenido:
Ósmosis: el principio y conceptos relaciona-
dos
2
Mecanismo de la des-hidratación osmótica
4
Transferencia de masa en DO
5
Cinética y modelos matemáticos en DO
6
Factores que influyen en la DO
8
Tecnología del proce-samiento por DO
11
Procesos postrata-miento a la DO
16
Introducción 1
Técnicas para mejorar la transferencia de
masa
17
Perspectivas futuras de la DO
21
Conclusiones 22
Créditos y agradeci-mientos
23
Referencias bibliográfi-cas
23
Modelo cinético de Azuara y colaboradores
19
Carlos Alberto Suca Apaza
Guido Rene Suca Apaza
h
Solución hipertónica
Membrana semipermeable
Agua
(a)
(b)
La papaya es una de las frutas prefe-La papaya es una de las frutas prefe-La papaya es una de las frutas prefe-La papaya es una de las frutas prefe-
ridas para la deshidratación osmóti-ridas para la deshidratación osmóti-ridas para la deshidratación osmóti-ridas para la deshidratación osmóti-
ca, debido a la turgencia y dureza de ca, debido a la turgencia y dureza de ca, debido a la turgencia y dureza de ca, debido a la turgencia y dureza de
su pulpa.su pulpa.su pulpa.su pulpa.
nes o jarabes concentrados de sólidos
solubles, sin cambio de fase y sin consu-
mo intensivo de energía.
Las ventajas de este método son:
evita que el producto pierda aroma u
otros compuestos susceptibles al calor,
evita reacciones de oxidación o pardea-
miento debido a la ausencia de oxígeno
en el jarabe; y es una tecnología de baja
inversión inicial en equipos. Sin embar-
go, la desventaja es que no puede apli-
carse a todos los productos. En este as-
pecto, la deshidratación osmótica es
muy selectiva.
Las frutas que presentan mejores
cualidades para el procesamiento con
DO son: piña, mango, fresas, guayaba,
papaya, melón, carambola y kiwi. Entre
los vegetales más usados están las za-
nahorias, cebollas, nabos y pimientos.
Algunos tejidos musculares de animales
y pescados también se someten a este
proceso, fundamentalmente para salazo-
narlos o curarlos con sales de nitrito. En
este caso de las carnes, los paquetes
musculares se sumergen en una solución
salina o ésta se inyecta dentro de los
músculos con ayuda de jeringas diseña-
das para este fin.
En los sistemas biológicos—desde
los más simples hasta los más comple-
jos—hay un fenómeno de difusión de
agua a través de membranas de las célu-
las que conforman dichos sistemas. Este
proceso es de tal importancia para la
supervivencia de los seres vivos que se
le ha reservado un nombre exclusivo:
ósmosis. Este fenómeno es el principio
en el que se fundamenta la deshidrata-
ción osmótica.
La ósmosis es el flujo neto de agua a
través de una membrana semipermeable,
inducida por una diferencia de concen-
traciones de soluto. Una membrana se-
mipermeable permite el paso de agua y
didas poscosecha en los alimentos; y
puede hacerse a través de los siguientes
métodos de secado: solar, al sol, deshi-
dratado con aire caliente, atomización,
liofilización, secado en microondas, en-
tre otros.
Algunos de estos métodos tradiciona-
les de secado, no obstante, desmejoran
en muchos casos la calidad de los ali-
mentos. Por ejemplo, la deshidratación
convencional puede provocar oscureci-
miento en los productos y una textura
coriácea, además de volverlos insípidos
y disminuir su valor nutricional. Otros,
como la liofilización, son poco viables,
ya que los equipos utilizados son muy
costosos y consumen energía intensiva-
mente. El cambio de fase (congelación o
vaporización), que es el fenómeno utili-
zado en algunos métodos como princi-
pio de secado, insume mucha energía,
haciendo poco viable la adopción de
dichas tecnologías.
Recientemente se ha añadido a este
abanico de métodos de secado, el proce-
so de deshidratación osmótica (DO). La
deshidratación osmótica es un método
isotérmico de remoción parcial de agua
por inmersión del alimento en solucio-
Ósmosis: el principio y conceptos relacionados
Deshidratación Osmótica de Alimentos
Figura 1Figura 1Figura 1Figura 1
Esquema que ilustra el concepto de Esquema que ilustra el concepto de Esquema que ilustra el concepto de Esquema que ilustra el concepto de
Efecto del tipo de concentración de Efecto del tipo de concentración de Efecto del tipo de concentración de Efecto del tipo de concentración de
las soluciones sobre los alimentos las soluciones sobre los alimentos las soluciones sobre los alimentos las soluciones sobre los alimentos
tratados por ósmosis. En a) solución tratados por ósmosis. En a) solución tratados por ósmosis. En a) solución tratados por ósmosis. En a) solución
hipotónica ocurre ganancia de agua, hipotónica ocurre ganancia de agua, hipotónica ocurre ganancia de agua, hipotónica ocurre ganancia de agua,
b) solución isotónica no hay ganan-b) solución isotónica no hay ganan-b) solución isotónica no hay ganan-b) solución isotónica no hay ganan-
cia ni pérdida de agua, y c) en solu-cia ni pérdida de agua, y c) en solu-cia ni pérdida de agua, y c) en solu-cia ni pérdida de agua, y c) en solu-
ción hipertónica hay pérdida de ción hipertónica hay pérdida de ción hipertónica hay pérdida de ción hipertónica hay pérdida de
agua. agua. agua. agua.
Solución hipotónica
Solución hipertónica Solución
isotónica
Entra agua en el cubo
No hay flujo de agua
Expansión Equilibrio
Sale agua del cubo
Retracción
Cubito de alimento
(a) (b) (c)
otras sustancias de bajo peso molecular
(e.g., sal), mientras que retiene a las de
alto peso molecular, como el azúcar.
Sea el sistema mostrado en la Figura
1a. El extremo inferior de un tubo de
vidrio se ha cerrado con una membrana
semipermeable, y se ha añadido un volu-
men determinado de solución altamente
concentrada. Luego, el tubo es colocado
en un recipiente más grande que contie-
ne solvente puro (en este caso agua).
Debido a la diferencia de concentracio-
nes, el agua se difundirá a través de la
membrana y ascenderá por el tubo, hasta
alcanzar un estado de equilibrio dinámi-
co. La altura h (diferencia entre la altura
inicial y la altura alcanzada en el equili-
brio) mostrada en la Figura 1b es pro-
porcional al nivel de concentración ini-
cial de la solución contenida dentro del
tubo.
Este equilibrio se alcanza debido a
que la solución concentrada contenida
dentro del tubo se diluye progresiva-
mente como consecuencia del paso de
agua a través de la membrana. Esto hace
que la fuerza osmótica de la solución se
iguale con la del solvente puro, desapa-
reciendo la diferencia de concentracio-
nes que inducía el paso de agua al inte-
rior del tubo. Como resultado, la altura h
se estabiliza y no asciende más.
El equilibrio dinámico se refiere a
que el agua continúa entrando y saliendo
del tubo a través de la membrana, con la
diferencia que antes lo hacía en mayor
proporción hacia el lado de mayor con-
centración.
Presión osmótica es la presión ejer-
cida por la altura de agua (h) de la Figu-
ra 1b. En otras palabras, la presión os-
mótica es la presión necesaria para re-
vertir el proceso de ósmosis presentado
en la Figura 1, y volver a las condicio-
nes iniciales.
Solución hipotónica es aquella que
tiene una baja concentración de sólidos
con referencia al producto a deshidratar.
Para ver su efecto sobre el alimento,
veamos la Figura 2.
Solución isotónica es aquella que
tiene una concentración de sólidos igual
a la del producto; por lo tanto, no existe
ósmosis o difusión de agua.
Solución hipertónica es la que tiene
una mayor concentración de soluto de-
terminado en relación al producto a ser
deshidratado, y es el usado en la DO.
Las zanahorias son hortalizas que Las zanahorias son hortalizas que Las zanahorias son hortalizas que Las zanahorias son hortalizas que
son preferidas para el proceso de son preferidas para el proceso de son preferidas para el proceso de son preferidas para el proceso de
DO, debido a las características me-DO, debido a las características me-DO, debido a las características me-DO, debido a las características me-
cánicas de su pulpa.cánicas de su pulpa.cánicas de su pulpa.cánicas de su pulpa.
“La deshidratación
osmótica es un
método isotérmico de
remoción parcial de
agua por inmersión
del alimento en
soluciones o jarabes
concentrados de
sólidos solubles, sin
cambio de fase y sin
consumo intensivo de
energía”
Volumen 1, nº 1
Página 3
1
0 0
M/Mo
D1 D2 D3
1 0
∆x
Distancia relativa
Células desintegradas
Células en transición
Células intactas
Zp
Figura 3Figura 3Figura 3Figura 3
Mecanismo de deshidratación osmótica en un material biológico. ZMecanismo de deshidratación osmótica en un material biológico. ZMecanismo de deshidratación osmótica en un material biológico. ZMecanismo de deshidratación osmótica en un material biológico. Zpppp y M/My M/My M/My M/M0000 son el índice de desintegración son el índice de desintegración son el índice de desintegración son el índice de desintegración
celular y el contenido de humedad relativa, respectivamente. Dcelular y el contenido de humedad relativa, respectivamente. Dcelular y el contenido de humedad relativa, respectivamente. Dcelular y el contenido de humedad relativa, respectivamente. D1111, D, D, D, D2222, y D, y D, y D, y D3333 son los coeficientes de difusión del son los coeficientes de difusión del son los coeficientes de difusión del son los coeficientes de difusión del
agua desde el centro del material hasta el frente de difusión, a través del frente y a través del material trata-agua desde el centro del material hasta el frente de difusión, a través del frente y a través del material trata-agua desde el centro del material hasta el frente de difusión, a través del frente y a través del material trata-agua desde el centro del material hasta el frente de difusión, a través del frente y a través del material trata-
do osmóticamente hacia la solución osmótica. do osmóticamente hacia la solución osmótica. do osmóticamente hacia la solución osmótica. do osmóticamente hacia la solución osmótica. ∆∆∆∆x es el espesor del frente de deshidratación móvil x es el espesor del frente de deshidratación móvil x es el espesor del frente de deshidratación móvil x es el espesor del frente de deshidratación móvil
(Reproducido con permiso de Trends in Food Science & Technology (13), Rastogi NK, Raghavarao KSMS, (Reproducido con permiso de Trends in Food Science & Technology (13), Rastogi NK, Raghavarao KSMS, (Reproducido con permiso de Trends in Food Science & Technology (13), Rastogi NK, Raghavarao KSMS, (Reproducido con permiso de Trends in Food Science & Technology (13), Rastogi NK, Raghavarao KSMS,
Niranjan K y Knorr D Recent developments in osmotic dehydration: methods to enhance mass transfer, Niranjan K y Knorr D Recent developments in osmotic dehydration: methods to enhance mass transfer, Niranjan K y Knorr D Recent developments in osmotic dehydration: methods to enhance mass transfer, Niranjan K y Knorr D Recent developments in osmotic dehydration: methods to enhance mass transfer,
2002).2002).2002).2002).
La deshidratación osmótica se basa
en la ósmosis para remover agua del
alimento. Esta remoción se da general-
mente por difusión. La difusión de agua
u otros fluidos o gases a través de siste-
mas no biológicos homogéneos es fácil
de describir y modelar matemáticamen-
te. La complejidad se da cuando el me-
dio en el que el agua se difunde es muy
heterogéneo y presenta cambios durante
el desarrollo de la difusión. Los alimen-
tos son sistemas biológicos heterogé-
neos, por lo tanto el curso que sigue el
agua durante la difusión y la velocidad
de deshidratación son muy variables y
dependen de la constitución del tejido y
de la disposición celular de la estructura
del alimento.
En la década de 1980, la mayoría de
las investigaciones relacionadas con la
deshidratación osmótica no consideraba
la naturaleza variable del tejido del ali-
mento en el modelado matemático de la
DO. No obstante, a partir de 1998, se
hacen profusos estudios sobre la deshi-
dratación osmótica con inclusión de mu-
chas variables relacionadas principal-
mente a la estructura microscópica y sus
efectos en la dimensión hedónico-
sensorial.
Rastogi y colaboradores (2002) desa-
rrollaron un modelo (Figura 3) que des-
cribe los cambios que ocurren en un sis-
tema alimentario durante la deshidrata-
ción osmótica.
Se propone que el frente de deshidra-
tación (∆x) se desplaza durante el proce-
so hacia el centro del alimento. El paso
Patatas enteras. Su rodajas son Patatas enteras. Su rodajas son Patatas enteras. Su rodajas son Patatas enteras. Su rodajas son
sometidas a DO en medio salino sometidas a DO en medio salino sometidas a DO en medio salino sometidas a DO en medio salino
para salazornarlo y completar su para salazornarlo y completar su para salazornarlo y completar su para salazornarlo y completar su
procesamiento con fritura.procesamiento con fritura.procesamiento con fritura.procesamiento con fritura.
Las raíces de camote son sometidas Las raíces de camote son sometidas Las raíces de camote son sometidas Las raíces de camote son sometidas
a procesos de fritura después de un a procesos de fritura después de un a procesos de fritura después de un a procesos de fritura después de un
proceso de deshidratación osmótica. proceso de deshidratación osmótica. proceso de deshidratación osmótica. proceso de deshidratación osmótica.
La figura muestra una raíz que con-La figura muestra una raíz que con-La figura muestra una raíz que con-La figura muestra una raíz que con-
tiene una apreciable cantidad de tiene una apreciable cantidad de tiene una apreciable cantidad de tiene una apreciable cantidad de
carotenoides, que se manifiesta por carotenoides, que se manifiesta por carotenoides, que se manifiesta por carotenoides, que se manifiesta por
el color naranja que presenta su el color naranja que presenta su el color naranja que presenta su el color naranja que presenta su
pulpa.pulpa.pulpa.pulpa.
“Los alimentos son
estructuras celulares
heterogéneas y
complejas, lo que
hace difícil modelar
la transferencia de
masa que ocurre en la
deshidratación por
DO”
Mecanismo de la deshidratación osmótica
Deshidratación Osmótica de Alimentos
Página 4
de este frente a través del alimento pro-
voca una desintegración celular en la
región deshidratada. El agua es transpor-
tada a través de tres regiones definidas y
con características propias y distintas. El
agua se difunde desde el centro del ma-
terial hacia el frente de deshidratación,
luego hay difusión a través del frente y,
finalmente, difusión de agua en la sec-
ción del material tratado osmóticamente.
En principio, el agua se difunde de la
capa exterior de la muestra hacia el me-
dio osmótico. Esto genera una presión
osmótica en la superficie del alimento,
la cual tiende hacia un valor crítico. Una
vez alcanzado dicho valor, la membrana
celular se rompe y la célula se encoge.
Como consecuencia, hay una reducción
desmesurada en la proporción de células
intactas, lo cual se ve reflejado en un
incremento del índice de permeabiliza-
ción (Zp). En otras palabras, Zp es un
parámetro integral que indica la reduc-
ción relativa de células intactas.
Al proseguir con la deshidratación
osmótica, el frente de deshidratación ∆x
continúa desplazándose hacia el centro
del alimento. La característica principal
de este frente es que el proceso de deshi-
dratación que se da ahí es muy rápido
debido a la presión osmótica ejercida
por la concentración de la solución.
En la región central del alimento, las
células del tejido alimentario están in-
tactas. El coeficiente de difusión de agua
(D1) en esta región es mucho menor que
en las otras regiones; es decir que
D1<<D3<<D1. En la Figura 3 también
están representados los perfiles del índi-
ce de desintegración celular (Zp) y el
contenido relativo de humedad del pro-
ducto (M/M0). Este modelo es quizá el
mejor planteamiento del mecanismo de
deshidratación osmótica a nivel celular
en medios heterogéneos como los ali-
mentos de origen vegetal.
Hasta aquí sabemos que la deshidra-
tación osmótica es un proceso de remo-
ción parcial de agua por contacto directo
del alimento con un medio hipertónico.
También sabemos que esta remoción se
basa en el fenómeno natural no destruc-
tivo de la ósmosis, a través de las mem-
branas celulares. Sin embargo, no hemos
mencionado aún sobre los flujos de ma-
teria que ocurren durante el proceso.
Existen dos flujos de transferencia de
masa muy importantes que están involu-
crados en la deshidratación osmótica. El
primero es el movimiento de agua desde
el alimento hacia el medio y, el segundo,
es el flujo de soluto del medio hacia el
tejido alimentario. Entonces, la deshi-
dratación osmótica es un proceso de
transferencia de masa por contradifusión
molecular; es decir, la difusión de agua
está acompañada por una simultánea
difusión, en sentido contrario, de solutos
de la solución al tejido (Figura 4).
A través del control de la concentra-
ción de la solución y del peso molecular
del soluto se puede inducir tanto a una
deshidratación osmótica como a una
impregnación por inmersión
Volumen 1, nº 1
“...La deshidratación
osmótica es un
proceso de remoción
parcial de agua por
contacto directo del
alimento con un
medio hipertónico.”
Transferencia de masa en DO
Rodajas de kiwi. La frescura y natu-Rodajas de kiwi. La frescura y natu-Rodajas de kiwi. La frescura y natu-Rodajas de kiwi. La frescura y natu-
raleza exótica de esta fruta son as-raleza exótica de esta fruta son as-raleza exótica de esta fruta son as-raleza exótica de esta fruta son as-
pectos fundamentales al desarrollar pectos fundamentales al desarrollar pectos fundamentales al desarrollar pectos fundamentales al desarrollar
productos elaborados por deshidrata-productos elaborados por deshidrata-productos elaborados por deshidrata-productos elaborados por deshidrata-
mente son productos de excelente mente son productos de excelente mente son productos de excelente mente son productos de excelente
calidad. La manzana es muy suscep-calidad. La manzana es muy suscep-calidad. La manzana es muy suscep-calidad. La manzana es muy suscep-
tible al pardeamiento, por ello es tible al pardeamiento, por ello es tible al pardeamiento, por ello es tible al pardeamiento, por ello es
adecuado para el tratamiento por adecuado para el tratamiento por adecuado para el tratamiento por adecuado para el tratamiento por
DO.DO.DO.DO.
Página 5
Figura 4Figura 4Figura 4Figura 4
Patrón de transferencia de masa en Patrón de transferencia de masa en Patrón de transferencia de masa en Patrón de transferencia de masa en
un material celular inmerso en una un material celular inmerso en una un material celular inmerso en una un material celular inmerso en una
solución osmótica (Reproducido con solución osmótica (Reproducido con solución osmótica (Reproducido con solución osmótica (Reproducido con
permiso de Food Reviews Internacio-permiso de Food Reviews Internacio-permiso de Food Reviews Internacio-permiso de Food Reviews Internacio-
nal 18(4), Shi J, Le Maguer M Osmo-nal 18(4), Shi J, Le Maguer M Osmo-nal 18(4), Shi J, Le Maguer M Osmo-nal 18(4), Shi J, Le Maguer M Osmo-
tic dehydration of foods: mass trans-tic dehydration of foods: mass trans-tic dehydration of foods: mass trans-tic dehydration of foods: mass trans-
fer and modeling aspects, 2002).fer and modeling aspects, 2002).fer and modeling aspects, 2002).fer and modeling aspects, 2002).
Material celular Solución osmótica
Agua y sólidos naturales
Gas
Solutos osmóticos
Anillos de piña listos para ser deshi-Anillos de piña listos para ser deshi-Anillos de piña listos para ser deshi-Anillos de piña listos para ser deshi-
dratados osmóticamente. Otra fruta dratados osmóticamente. Otra fruta dratados osmóticamente. Otra fruta dratados osmóticamente. Otra fruta
tropical muy apetecida por sus cuali-tropical muy apetecida por sus cuali-tropical muy apetecida por sus cuali-tropical muy apetecida por sus cuali-
El mango es otra de las frutas prefe-El mango es otra de las frutas prefe-El mango es otra de las frutas prefe-El mango es otra de las frutas prefe-
ridas para DO. Esta fruta tropical es ridas para DO. Esta fruta tropical es ridas para DO. Esta fruta tropical es ridas para DO. Esta fruta tropical es
muy apreciada no solamente como muy apreciada no solamente como muy apreciada no solamente como muy apreciada no solamente como
fruta entera sino también procesada fruta entera sino también procesada fruta entera sino también procesada fruta entera sino también procesada
mínimamente o por DO.mínimamente o por DO.mínimamente o por DO.mínimamente o por DO.
desde luego puede ser de interés para los
científicos de alimentos. Por el contra-
rio, un mecanismo menos detallado pue-
de ayudarnos a describir el fenómeno de
deshidratación.
Las investigaciones avocadas a desa-
rrollar modelos para describir la deshi-
dratación por ósmosis, han seguido una
de dos corrientes. La primera es una
aproximación macroscópica, donde se
asume que el tejido es homogéneo y por
consiguiente, el modelamiento es el re-
sultado de una suma acumulada de las
propiedades individuales de las células.
El segundo, en cambio, reconoce la he-
terogeneidad del tejido y se basa en la
microestructura celular.
Los modelos macroscópicos existen-
tes generalmente están basados en el
modelo de Fick para estado no estacio-
nario:
La solución a esta ecuación diferen-
cial incluye soluciones analíticas, numé-
ricas y gráficas. Además, para aplicar
los modelos macroscópicos, es necesario
mantener constante la concentración de
la solución o tener un volumen fijo de la
misma; condiciones que son difíciles de
alcanzar o mantener en la práctica a ni-
vel de planta.
La mayor limitación de estos mode-
los es que los coeficientes de transporte
que se obtienen son globales. Esto no
permite disociar las contribuciones indi-
viduales de cada fenómeno de transfe-
rencia de masa ni tomar en cuenta las
probables interacciones entre los flujos
de agua y sólidos.
Los modelos microscópicos, por su
parte, han encontrado gran desarrollo
debido a que la estructura celular juega
un papel importantísimo en los mecanis-
mos de transporte. El modelamiento mi-
croscópico es muy desafiante ya que
intenta tomar en cuenta los cambios in-
ternos que se dan a lugar cuando el solu-
to penetra al tejido alimentario. En estos
modelos se han tomado en cuenta las
propiedades del material como la difusi-
vidad, turtuosidad y porosidad; así como
las propiedades de la solución, tales co-
mo la viscosidad, difusividad y densi-
dad. También se han considerado las
condiciones de procesamiento
(temperatura y forma de la muestra).
A pesar de los esfuerzos puestos por
investigadores en desarrollar modelos
matemáticos para la deshidratación os-
mótica, el desarrollo de un modelo que
permita describir matemáticamente el
proceso completo está aún lejos de ser
alcanzado; debido a la complejidad y la
cantidad de variables participantes en la
deshidratación osmótica.
z
CD
z
C ii
i
∂∂
∂∂
=∂∂
θ
Volumen 1, nº 1
Página 7
La turgencia de este pimiento es una La turgencia de este pimiento es una La turgencia de este pimiento es una La turgencia de este pimiento es una
característica fundamental para característica fundamental para característica fundamental para característica fundamental para
llevar a cabo un proceso de deshidra-llevar a cabo un proceso de deshidra-llevar a cabo un proceso de deshidra-llevar a cabo un proceso de deshidra-
Pulpa de mango trozada en cubos. Pulpa de mango trozada en cubos. Pulpa de mango trozada en cubos. Pulpa de mango trozada en cubos.
Es esencial que éstos sean del mis-Es esencial que éstos sean del mis-Es esencial que éstos sean del mis-Es esencial que éstos sean del mis-
mo tamaño para obtener mayor mo tamaño para obtener mayor mo tamaño para obtener mayor mo tamaño para obtener mayor
eficiencia en el proceso de DO.eficiencia en el proceso de DO.eficiencia en el proceso de DO.eficiencia en el proceso de DO.
“No todos los
alimentos responden
igualmente a las
condiciones de
procesamiento”
Factores que influyen en la DO
Factores intrínsecos
Los factores intrínsecos que más
afectan a la DO son: la naturaleza del
alimento y, sólo en algunos casos, el
tamaño y forma del alimento.
Naturaleza del alimento
Los alimentos son derivados de orga-
nismos vivos, que están compuestos de
células. La estructura de estas células es
uno de los contribuyentes de la caracte-
rística textural de los alimentos. Por
ejemplo, la dureza de la pulpa de za-
nahoria es una característica esencial
para llevar a cabo un proceso óptimo de
deshidratación osmótica.
La variabilidad observada en los ali-
mentos está relacionada principalmente
con la compactación del tejido, conteni-
do inicial de sólidos solubles e insolu-
bles, espacios intercelulares, presencia
de gas, relación entre las diferentes frac-
ciones de pectina (pectina hidrosoluble y
protopectina) y nivel de gelificación de
la pectina.
Por ejemplo, la compactación está
directamente relacionada con la densidad
aparente de los alimentos y ésta, a su
vez, tiene que ver con la porosidad. En
algunos estudios se ha demostrado que
una mayor porosidad del tejido, aumenta
la velocidad de transferencia de masa;
por lo tanto, el proceso de DO toma me-
nos tiempo.
Tamaño y forma
Para los casos de fresas, moras u
otros frutos de igual apariencia, el redu-
cido tamaño y la forma son fundamenta-
les para una adecuada velocidad de des-
hidratación, ya que hay un área mayor
expuesta al medio osmótico por unidad
de peso de alimento. En este caso, los
frutos se procesan enteros, pues no nece-
sitan mayor reducción de tamaño.
Deshidratación Osmótica de Alimentos
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Figura 6Figura 6Figura 6Figura 6
Efecto de la temperatura de la solución osmótica sobre la pérdida de agua (WL) a concentra-Efecto de la temperatura de la solución osmótica sobre la pérdida de agua (WL) a concentra-Efecto de la temperatura de la solución osmótica sobre la pérdida de agua (WL) a concentra-Efecto de la temperatura de la solución osmótica sobre la pérdida de agua (WL) a concentra-
ción constante de sal (5%) en la DO de cebollas (Reproducido con datos de Journal of Food ción constante de sal (5%) en la DO de cebollas (Reproducido con datos de Journal of Food ción constante de sal (5%) en la DO de cebollas (Reproducido con datos de Journal of Food ción constante de sal (5%) en la DO de cebollas (Reproducido con datos de Journal of Food
Engineering 78, Sutar PP, Gupta DK Mathematical modeling of mass transfer in osmotic Engineering 78, Sutar PP, Gupta DK Mathematical modeling of mass transfer in osmotic Engineering 78, Sutar PP, Gupta DK Mathematical modeling of mass transfer in osmotic Engineering 78, Sutar PP, Gupta DK Mathematical modeling of mass transfer in osmotic
dehydration of onion slices, 2007).dehydration of onion slices, 2007).dehydration of onion slices, 2007).dehydration of onion slices, 2007).
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 20 40 60 80 100
WL (%)
Tiempo (min)
28ºC 43ºC 58ºC
Dentro de los factores extrínsecos
que más influyen en el proceso de DO
podemos citar a los siguientes: tempera-
tura, tiempo de proceso, relación solu-
ción osmótica:alimento, agitación duran-
te el proceso, tamaño y forma del ali-
mento y tipo de soluto osmótico.
Temperatura
Como en la mayoría de los procesos
de deshidratación, la temperatura es un
factor importante en la DO. En la Figura
6 podemos ver que, los procesos de DO
a mayores temperaturas generalmente
promueven una pérdida de agua mucho
más rápida que los conducidos a bajas
temperaturas. Esto se debe a que la tem-
peratura disminuye la viscosidad de la
solución osmótica y ello promueve que
ésta fluya con menos dificultad dentro
de la heterogénea conformación del teji-
do alimentario.
Sin embargo, la aplicación de tempe-
raturas por encima de 60ºC puede indu-
cir a daños contra la integridad del tejido
alimentario. Además, las elevadas tem-
peraturas pueden causar pardeamiento
interno y ocasionar pérdidas de com-
puestos termolábiles (i.e., vitaminas,
compuestos aromáticos, entre otros).
Algunos parámetros de temperatura usa-
dos son: temperatura ambiente, 25, 30,
40ºC
Tiempo de proceso
La pérdida de agua y ganancia de
sólidos es mayor durante las primeras
horas del proceso. Luego, disminuye
drásticamente como consecuencia de la
progresiva disminución de la presión
osmótica.
En realidad, el tiempo de proceso
está en función de las condiciones de
deshidratación y de las características
del alimento.
Relación solución:alimento
La relación solución osmóti-
ca:alimento expresa la cantidad de solu-
ción requerida por unidad de peso del
alimento a procesar.
Este factor es importante en el proce-
so de DO. Cuando se sumerge el ali-
mento en la solución, éste va perdiendo
agua de manera progresiva y a una velo-
cidad directamente proporcional al nivel
de concentración de la solución. El agua,
por tanto, diluye la solución osmótica a
la misma velocidad con que fluye desde
el alimento. Esto provoca un descenso
muy pronunciado de la fuerza osmótica
Factores extrínsecos
Por su reducido tamaño y pulpa Por su reducido tamaño y pulpa Por su reducido tamaño y pulpa Por su reducido tamaño y pulpa
apetitosa, las fresas son excelentes apetitosa, las fresas son excelentes apetitosa, las fresas son excelentes apetitosa, las fresas son excelentes
materias prima para obtener produc-materias prima para obtener produc-materias prima para obtener produc-materias prima para obtener produc-
tos deshidratados por DO.tos deshidratados por DO.tos deshidratados por DO.tos deshidratados por DO.
El tomate presenta muy buenas El tomate presenta muy buenas El tomate presenta muy buenas El tomate presenta muy buenas
propiedades para deshidratarlo por propiedades para deshidratarlo por propiedades para deshidratarlo por propiedades para deshidratarlo por
ósmosis.ósmosis.ósmosis.ósmosis.
Deshidratación Osmótica de Alimentos
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Tipo de agente osmótico
La correcta elección del soluto osmó-
tico depende de diversos factores. La
calidad organoléptica del producto final
es considerada como uno de los factores
influyentes más importantes. Otro crite-
rio a tomar en cuenta es el costo del so-
luto y el grado con que deprimen la acti-
vidad de agua. También hay que consi-
derar el grado de solubilidad del soluto
en agua.
Los solutos más usados, debido a su
disponibilidad y bajo costo, son la sal y
el azúcar. Sin embargo, se pueden usar
solutos que sean miscibles en agua, tales
como la dextrosa, jarabes de almidón,
etanol y polioles.
Según el fin que se persiga, se puede
usar una combinación de estos solutos.
La Tabla 2 muestra las características de
los solutos osmóticos comúnmente utili-
zados en DO.
Por otro lado, se suelen agregar fre-
cuentemente algunos aditivos con el
propósito de mejorar la calidad del pro-
ducto y evitar reacciones de degradación
indeseables. Las características de estos
aditivos se muestran en la Tabla 3.
Tabla 2Tabla 2Tabla 2Tabla 2
Usos y ventajas de algunos agentes osmóticos utilizados en la deshidratación osmótica.Usos y ventajas de algunos agentes osmóticos utilizados en la deshidratación osmótica.Usos y ventajas de algunos agentes osmóticos utilizados en la deshidratación osmótica.Usos y ventajas de algunos agentes osmóticos utilizados en la deshidratación osmótica.
Nombre Usos Ventajas
Cloruro de sodio Carnes y verduras Alta capacidad de depresión de la actividad de agua
Sacarosa Frutas principalmente Reduce pardeamientos y aumenta retención de volátiles
Lactosa Frutas principalmente Sustitución parcial de sacarosa
Glicerol Frutas y verduras Mejora la textura
Combinación Frutas, verduras y carnes Características sensoriales ajustadas, combina la alta capacidad de depresión de la actividad de agua de las sales con alta capacidad de elimina-ción de agua del azúcar.
Cristales de azúcar: el agente osmóti-Cristales de azúcar: el agente osmóti-Cristales de azúcar: el agente osmóti-Cristales de azúcar: el agente osmóti-
co más utilizado en DO.co más utilizado en DO.co más utilizado en DO.co más utilizado en DO.
Reproducido de Deshidratación de Alimentos, Barbosa-Cánovas GV, Vega-Mercado H, Deshidratación osmótica, 2000.
Fórmula molecular del EDTA (ácido Fórmula molecular del EDTA (ácido Fórmula molecular del EDTA (ácido Fórmula molecular del EDTA (ácido
etilendiaminotetraacético) que es un etilendiaminotetraacético) que es un etilendiaminotetraacético) que es un etilendiaminotetraacético) que es un
agente quelante y antioxidante per-agente quelante y antioxidante per-agente quelante y antioxidante per-agente quelante y antioxidante per-
mitido.mitido.mitido.mitido.
El diagrama de flujo de la Figura 7
muestra en forma detallada las etapas de
preparación y/o acondicionamiento con-
templadas en el flujograma general pre-
sentado en la Figura 8.
La Figura 9 ilustra las etapas de un
proceso de DO a nivel industrial. Con
fines de ejemplificación, vamos a seguir
el proceso de preparación de melones
para deshidratación osmótica. Comenza-
remos describiendo las operaciones del
flujograma de la Figura 7.
Selección / clasificación
A través de una inspección visual y
táctil, se seleccionan las frutas que pre-
senten una textura y turgencia adecua-
Volumen 1, nº 1
“Las frutas y
vegetales
deshidratados por
ósmosis están
considerados como
alimentos
mínimamente
procesados”
Tecnología del procesamiento por DO
Página 11
Tabla 3Tabla 3Tabla 3Tabla 3
Características y mecanismos de acción de algunos aditivos de interés en el procesado de frutas por deshidratación osmóticaCaracterísticas y mecanismos de acción de algunos aditivos de interés en el procesado de frutas por deshidratación osmóticaCaracterísticas y mecanismos de acción de algunos aditivos de interés en el procesado de frutas por deshidratación osmóticaCaracterísticas y mecanismos de acción de algunos aditivos de interés en el procesado de frutas por deshidratación osmótica....
Compuesto Nomenclatura Código Función Mecanismo de acción
4-Hexilresorcinol 4-HR E-586 Agente de retención de color y antioxidante Inhibición directa del enzima
Ácido ascórbico y su sal sódica
AA, NaA E-300 Antioxidantes Reducen o-quinonas a difenoles incolo-ros de baja reactividad
Ácido isoascórbico (ácido eritórbico) y su sal sódica
ER, NaE E-315 Antioxidante Baja reactividad
Ácido etilendiaminotetra-acético
EDTA E-386 Antioxidante, conservante sinérgico y se-cuestrante
Quelante del centro activo Cu++
Propionato cálcico ——- E-282 Conservador Antimicrobiano de superficie (antimoho)
Cloruro de calcio CaCl2 E-509 Agente de firmeza, regulador de acidez
Formación de pectatos de calcio insolu-bles Lactato de calcio LC E-327
Ácido cítrico AC E-330 Antioxidante (sólo ácido cítrico), regulador de acidez y secuestrante
Acidulantes del medio y secuestradores de iones metálicos (Cu++)
Ácido oxálico AO ——-
L-cisteína L-cistina
——- ——-
——- ——-
Antioxidantes Reduce o-quinonas a difenoles de baja coloración
Ácido tartárico ——- E-334 Antioxidante sinérgico, regulador de acidez y secuestrante
Acidulante del medio
Sorbato de potasio KS E-202 Conservantes
Benzoato de sodio ——- E-211 Antimicrobianos (fungicidas)
Reproducido de Alimentación Equipos y Tecnología, Chiralt A, Pérez L, Gonzáles-Martínez, Chafer M Calidad de frutas mínimamente procesadas. Control y preven-
ción del pardeamiento enzimático, 2003.
Figura 7Figura 7Figura 7Figura 7
Diagrama de flujo de la etapa de preparación y/o Diagrama de flujo de la etapa de preparación y/o Diagrama de flujo de la etapa de preparación y/o Diagrama de flujo de la etapa de preparación y/o
acondicionamiento de alimento para el proceso de acondicionamiento de alimento para el proceso de acondicionamiento de alimento para el proceso de acondicionamiento de alimento para el proceso de
Diagrama de flujo general de un proceso de deshidratación osmótica de alimentos.Diagrama de flujo general de un proceso de deshidratación osmótica de alimentos.Diagrama de flujo general de un proceso de deshidratación osmótica de alimentos.Diagrama de flujo general de un proceso de deshidratación osmótica de alimentos.
Volumen 1, nº 1
extremos (Figuras 12b y 12c) y luego se
realiza un corte transversal con ayuda de
un cuchillo previamente desinfectado.
La Figura 12c muestra la operación res-
pectiva.
Despepitado
En esta etapa se eliminan las pepas o
semillas, pues éstas, en la mayoría de los
casos, confieren sabores desagradables y
desmejoran la presentación del producto
final. El despepitado puede ser manual o
mecánico. El despepitado manual se
puede realizar con una cuchara u otro
instrumento previamente desinfectado
(Figura 12e).
Pelado
La cáscara es una corteza impermea-
ble, es decir, no permite el paso de solu-
ción osmótica; por esa razón, es despo-
jada a todos los alimentos que vayan a
someterse a DO, inclusive a aquéllos
que poseen una cáscara delgada como
Representación virtual del fenómeno Representación virtual del fenómeno Representación virtual del fenómeno Representación virtual del fenómeno
de ósmosis, que involucra el paso de de ósmosis, que involucra el paso de de ósmosis, que involucra el paso de de ósmosis, que involucra el paso de
agua a través de una membrana por agua a través de una membrana por agua a través de una membrana por agua a través de una membrana por
efecto de la diferencial de concentra-efecto de la diferencial de concentra-efecto de la diferencial de concentra-efecto de la diferencial de concentra-
ciones de soluto. ciones de soluto. ciones de soluto. ciones de soluto.
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Melones Agua Cloro
SELECCIÓN CLASIFICACIÓN
LAVADO SANITIZACIÓN
PELADO / CORTADO DESPEPITADO
Aguas servi-das a trata-
miento
Cáscaras
Pepas
LAVADO ESCALDADO
Vapor
Agua fría sanitizada
DESHIDRATACIÓN OSMOTICA
Filtro prensa
Bomba
Evaporador
Tanque de mezclado
con agitador para la
solución osmótica
Bomba
Rotámetro
Tanque de deshidratación osmótica con
camisa de vapor
Vapor
Vapor
Condensado
SISTEMA DE RECIRCULACIÓN DE SOLUCIÓN OSMÓTICA
ESCURRIDO/ENJUAGUE/DRENADO
A postratamiento
Escurridor por vibración
ENJUAGUE
Fruta no apta (malograda, deteriorada)
Agua desinfectada
Condensado
Solución osmótica reconcentrada
Soluto osmodeshi-
dratante (sacarosa)
Vapor reciclable
Figura 9Figura 9Figura 9Figura 9
Diagrama de flujo de un proceso de deshidratación osmótica de melones a nivel industrial.Diagrama de flujo de un proceso de deshidratación osmótica de melones a nivel industrial.Diagrama de flujo de un proceso de deshidratación osmótica de melones a nivel industrial.Diagrama de flujo de un proceso de deshidratación osmótica de melones a nivel industrial.
Figura 10Figura 10Figura 10Figura 10
Lavado de melones con potente chorro Lavado de melones con potente chorro Lavado de melones con potente chorro Lavado de melones con potente chorro
de agua potable.de agua potable.de agua potable.de agua potable.
Deshidratación Osmótica de Alimentos
los tomates.
El pelado puede ser manual (Figura
12f), mecanizado, químico y por escal-
dado. El pelado químico consiste en su-
mergir el alimento en una solución de
soda caústica (0.5—3.0%) por 10 a 70 s
dependiendo del alimento. Luego se
neutraliza la soda cáustica residual que
se encuentra en la superficie del alimen-
to. Para ello, se introduce el alimento en
agua ácida (pH 2.5). Por cada kilogramo
de producto se necesitará 1 L de agua
acidulada.
El escaldado consiste en sumergir el
alimento en agua hirviente o en vapor de
agua, por un periodo de tiempo que os-
cila generalmente de 30 s a 120 s. Asi-
mismo, se debe cuidar que el tiempo de
escaldado no sea muy prolongado ya
que puede dañar de sobremanera el teji-
do alimentario.
Trozado
El trozado es una de las etapas im-
portantes en la preparación del alimento.
Las muestras deben ser trozadas de un
tamaño y geometría homogéneos, pues
de la uniformidad dependerá, en última
instancia, la calidad final del producto.
Para el caso de los melones, por
ejemplo, el trozado se puede hacer en
Página 14
Figura 12Figura 12Figura 12Figura 12
Ilustraciones del proceso de prepara-Ilustraciones del proceso de prepara-Ilustraciones del proceso de prepara-Ilustraciones del proceso de prepara-
ción de melones para DO.ción de melones para DO.ción de melones para DO.ción de melones para DO.
(a)
(b)
(c) (d)
(e)
(f)
(g)
(h)
Figura 11Figura 11Figura 11Figura 11
Sanitización de alcachofas en una planta mecaniza-Sanitización de alcachofas en una planta mecaniza-Sanitización de alcachofas en una planta mecaniza-Sanitización de alcachofas en una planta mecaniza-
da de procesamiento mínimo de vegetales. da de procesamiento mínimo de vegetales. da de procesamiento mínimo de vegetales. da de procesamiento mínimo de vegetales.
osmóticamente con aplicación de osmóticamente con aplicación de osmóticamente con aplicación de osmóticamente con aplicación de
vacío y secada en estufa, (c) guayaba vacío y secada en estufa, (c) guayaba vacío y secada en estufa, (c) guayaba vacío y secada en estufa, (c) guayaba
deshidratada osmóticamente a pre-deshidratada osmóticamente a pre-deshidratada osmóticamente a pre-deshidratada osmóticamente a pre-
sión ambiental y secada en estufa.sión ambiental y secada en estufa.sión ambiental y secada en estufa.sión ambiental y secada en estufa.
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Volumen 1, nº 1
“Azuara y
colaboradores han
encontrado una
ecuación capaz de
predecir la cinética
de la deshidratación
osmótica”
pérdida de la turgencia del tejido, afec-
tando de cierta manera la textura final
del producto. Por otro lado, los procesos
convencionales también ocasionan daño
a los tejidos alimentarios. Siendo así, la
aplicación de pulsos eléctricos como
pretratamiento de la DO parece tener
bastante futuro.
Aplicación de ultrasonido
En medios sólidos, las ondas sonoras
causan una serie de compresiones rápi-
das y sucesivas, con velocidades que
depende de su frecuencia. Este mecanis-
mo es de gran importancia en el secado
de alimentos. La acústica afecta al espe-
sor de la capa límite que existe entre el
fluido agitado y el sólido. La cavitación,
un fenómeno producido por la sonica-
ción, consiste en la formación de burbu-
jas en el líquido, el cual puede colapsar
explosivamente y generar fluctuaciones
de presión localizada.
Este efecto incrementa la difusión
durante el proceso de ósmosis y acelera
el desgasificado del tejido. La tecnología
de deshidratación osmótica ultrasónica
puede ser llevada a cabo a baja tempera-
tura de la solución, obteniéndose altos
valores de pérdida de agua y velocidades
de ganancia de sólidos, mientras que se
preservan los aromas, colores y com-
puestos nutritivos y sensibles al calor.
Aplicación de fuerza centrífuga
Se ha aplicado fuerza centrífuga del
orden de 64g durante la deshidratación
osmótica y se obtuvo mejor transferen-
cia de masa. La pérdida de agua aumen-
tó en 15% mientras que se redujo consi-
derablemente la ganancia de sólidos
(80%). No obstante, se requiere profun-
dizar los estudios para investigar el efec-
to de variables como temperatura y con-
centración de la solución, velocidad de
rotación, tipo de soluto, etc.
Modelo cinético de Azuara y colaboradores
Azuara y su equipo han encontrado
una ecuación capaz de predecir la cinéti-
ca de deshidratación osmótica, así como
la determinación del punto final de equi-
librio, sin necesidad de llegar al equili-
brio experimental, tan solamente usando
un corto período del proceso. La cinética
de la DO se describe a través de los si-
guientes términos: pérdida de agua
(WL), ganancia de sólidos (SG) y reduc-
ción de peso (ML), llegando a:
(Ec. 1) WSWLWL −= ∞
En la ecuación anterior, WL es la
fracción de agua (g de agua/100g de
muestra) perdida por el alimento en el
tiempo t; WL∞ es la fracción de agua (g
de agua/100 g de muestra) perdida por el
alimento en el equilibrio; WS es la frac-
ción de agua que puede difundir desde el
alimento hacia el medio osmodeshidra-
tante, pero que permanece en el alimen-
to en el tiempo t. El valor de WL∞ está
fijado para determinadas condiciones de
temperatura, concentración y relación
fruta:solución. La pérdida de agua, WL
se puede calcular a partir de:
Los tejidos de origen animal también Los tejidos de origen animal también Los tejidos de origen animal también Los tejidos de origen animal también
son sometidos a DO, en soluciones son sometidos a DO, en soluciones son sometidos a DO, en soluciones son sometidos a DO, en soluciones
salinas de nitrito para curar o salazo-salinas de nitrito para curar o salazo-salinas de nitrito para curar o salazo-salinas de nitrito para curar o salazo-
nar.nar.nar.nar.
Página 19
Título del boletín
(Ec. 2)
Donde:
WL = pérdida porcentual de agua en
relación a la masa inicial;
E0 = contenido inicial de agua en el
producto (g);
Et = contenido de agua en el produc-
to en un tiempo t (g);
M0 = masa inicial del producto (g)
Por otro lado, el valor de WS decrece
cuando incrementa la velocidad de pér-
dida de agua y tiempo, sugiriendo una
relación entre WL y WS, representado
por un parámetro K. Este parámetro es a
su vez una función del tiempo y de la
velocidad de pérdida de agua:
(Ec. 3)
La velocidad de pérdida de agua es
función del tiempo, temperatura y de la
concentración inicial de la solución os-
mótica. Como los experimentos en des-
hidratación osmótica se llevan a cabo
dada una concentración inicial y a tem-
peratura constante, asumimos que la
velocidad de pérdida de agua es única-
mente función del tiempo. Basado en
este supuesto, Azuara y su equipo de
investigación propusieron una función
para K en términos de tiempo (t) y una
constante (S1) relacionada con la pérdida
de agua:
(Ec. 4)
Sustituyendo la Ecuación 4 y Ecua-
100)(
0
10 ×−
=M
EEWL
K
WLWS =
tSK 1=
ción 1 en la Ecuación 3, y, reordenando
los términos, tenemos una ecuación que
asocia la pérdida de agua (WL) con el
tiempo (t):
(Ec. 5)
Cuando t tiende al infinito (al equili-
brio), la Ecuación 5 llega a ser asintótica
en el valor correspondiente a WL∞. Para
predecir la fracción de agua perdida por
el alimento (WL) en el tiempo t en la
Ecuación 5, es necesario conocer los
valores de S1 y WL∞. Estos pueden ser
calculados por una regresión lineal,
usando datos experimentales (WL) obte-
nidos durante un corto período de tiem-
po. La Ecuación 6 es la forma lineal de
la Ecuación 5:
(Ec. 6)
Ejemplo de cálculo de la humedad
de equilibrio
En el osmodeshidratado de tomate
cerasiforme (Lycopersicon esculentum
var cerasiforme), se obtuvieron los datos
de pérdida de agua (WL) y el tiempo que
se presentan en la Tabla 4. El proceso se
llevó en solución salina al 10%. Con
dichos datos, calcularemos la humedad
de equilibrio usando el modelo linealiza-
do de Azuara y colaboradores, que es:
Para determinar la humedad de equi-
librio (WL ͚) es necesario realizar una
regresión lineal, obteniendo los datos a
tS
WLtSWL
1
1
1
)(
+= ∞
∞∞
+=WL
t
WLSWL
t
)(
1
1
∞∞
+=WL
t
WLSWL
t
)(
1
1
t, min WL, g/100 g
t/WL
0 0,00 0,00
30 8,49 3,53
60 9,82 6,11
150 13,98 10,73
180 15,91 11,31
90 10,65 8,45
120 12,73 9,43
Tabla 4Tabla 4Tabla 4Tabla 4
Resultados de pérdida de agua en Resultados de pérdida de agua en Resultados de pérdida de agua en Resultados de pérdida de agua en
tomate cerasiforme sometido a deshi-tomate cerasiforme sometido a deshi-tomate cerasiforme sometido a deshi-tomate cerasiforme sometido a deshi-
dratación osmótica, con datos proce-dratación osmótica, con datos proce-dratación osmótica, con datos proce-dratación osmótica, con datos proce-
sados para la regresión en la determi-sados para la regresión en la determi-sados para la regresión en la determi-sados para la regresión en la determi-
nación de la humedad de equilibrio.nación de la humedad de equilibrio.nación de la humedad de equilibrio.nación de la humedad de equilibrio.
Fuente: datos aproximados obtenidos de Azoubel PM, Murr FEX (2000) Mathe-matical modelling of the osmotic dehydration of cherry tomato (Lycopersicon esculentum var cerasifor-me). Ciênc.Tecnol.Aliment.,en linea, 20 (2).
Pequeña muestra de las variedades Pequeña muestra de las variedades Pequeña muestra de las variedades Pequeña muestra de las variedades
de papa que existen en nuestro país de papa que existen en nuestro país de papa que existen en nuestro país de papa que existen en nuestro país
y que pueden ser aprovechadas y que pueden ser aprovechadas y que pueden ser aprovechadas y que pueden ser aprovechadas
utilizando las ventajas de la deshi-utilizando las ventajas de la deshi-utilizando las ventajas de la deshi-utilizando las ventajas de la deshi-
(Lycopersicum esculentum var. Cesariforme). Ciênc.
Tecnol. Aliment [online] 20(2): 228—232.
Barbosa-Cánovas GV, Vega-Mercado H (2000) Deshi-
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Los autores desean expresar sus agradecimientos a todos quienes facilitaron sus derechos para reproducir las fotografías, ilustraciones y textos; sin los cuales, esta publicación no sería ilustrativa. Se han hecho todos los esfuerzos para contactar con los dueños de los derechos de autor y, a la vez, expresamos nuestras disculpas en caso de cualquier omisión.
• Figura de la manzana en Pág. 1 tomada de http://
aliciante.weblog.com.pt/arquivo/maca.jpg.
• Figura 1(Pág. 2) y Figura 2(Pág.3) tomadas de
http://www.um.es/molecula/sales06.htm.
• Figura de la papaya Pág. 2 tomada de http://
www.marions-kochbuch.de/index-bilder/papaya.jpg.
• Figura de las zanahorias Pág. 3 tomada de http://
• Figura de fresa Pág. 9 tomada de http://cognitiva.net/
res/imagens/morango_b.gif
• Figura de tomate Pág. 10 tomada de http://
www.senioractu.com/photo/350860-432871.jpg
• Figura de la cucharada de azúcar Pág. 11 tomada
de http://www.ps.uci.edu/~tomba/ants/sugar.jpg.
• Fórmula molecular del EDTA Pág. 11 tomada de
http://nationaldiagnostics.com/images/edta.jpg
• Figura 9 Pág. 14 inspirado parcialmente en las Figu-
ras 8.5 y 8.6 de Barbosa-Cánovas CV, Vega-Mercado H (2000) Deshidratación de alimentos. Edit. Acribia, Zaragoza, España. Deshidratación osmótica, 235—255.
• Figuras 10, 11, 12a—12h, Págs. 14 y 15 reproduci-
das con autorización y cedidas muy amablemente por Puschmann R, Descrição da tecnologia de proce-ssamento mínimo de frutas, Exposição, UFV, Viçosa, Brasil.
• Figura de frutas tropicales deshidratadas Pág. 16
tomada de http://www.jfbny.com/images/photos/tropical_fruits.jpg.
• Figura 13 Pág.16 tomada de http://www.fao.org/
docrep/008/y5771s/y5771s03.htm.
• Figura de peras enteras Pág. 17 tomada de http://
r e c u r s o s . c n i c e .me c . e s / b a n co ima g en e s /ArchivosImagenes/DVD03/CD03/h19379_a.jpg
• Figura de rodajas de plátano deshidratado Pág. 17 tomada de http://parrotisland.mainsecureserver.com/catalog/images/Banana%20Chips.jpeg.
• Figura 14a—14c Pág. 18 tomada de http://
w w w . t o d a f r u t a . c o m . b r / t o d a f r u t a /mostra_conteudo.asp?conteudo=5356.
• Figura del trozo de carne Pág. 19 tomada de http://
• Figura de piña deshidratada en cubitos Pág. 20 tomada de http://www.qnf.com.au/images/f027_sml.jpg.
• Figura de fruta confitada Pág.20 tomada de http://
www.visitbelgium.com/images/CandiedFruit.gif.
• Figura de trozos de piña sumergida en solución
osmótica Pág. 20 tomada de http://www.fao.org/docrep/008/y5771s/y5771s03.htm.
Reiteramos nuestra deuda de gratitud intelectual a quienes contribuyeron con valiosos aportes en la elabo-ración de esta publicación.
Los autores
Página 23
Carlos Alberto Suca Apaza es
Ingeniero Agroindustrial de la
Universidad Nacional del Alti-
plano. Tiene estudios de Maes-
tría en Tecnología de Alimentos
en la Universidad Nacional Agraria La Molina.
Ha sido docente en la Universidad Nacional
Micaela Bastidas de Apurímac, y la Universi-
dad Nacional de Moquegua. Es ponente en
eventos académicos a nivel nacional e inter-
nacional. Es coautor de Bioquímica de Ali-
mentos y Competitividad de la Quinua, y
autor del libro Manual de Osmodeshidrata-
ción de Alimentos.
El Boletín de Divulgación Tecnológica Agroindustrial es un esfuerzo profesio-nal por poner al alcance de la colectivi-dad agroindustrial, los conocimientos de tecnologías agroalimentarias más rele-vantes. El tema central de este número es la Deshidratación Osmótica de Ali-
mentos, cuya adopción todavía no está generalizada en nuestros países. Por otro lado, con el mismo entusiasmo puesto en esta publicación, esperamos mantenerlos actualizados con conoci-mientos generados por la investigación en el área de la agroindustria y tecnolo-gía de los alimentos. Además, es el de-seo expreso de los autores que, a través de este medio, se difundan el conoci-miento y las bondades de nuevas tecno-logías; y que ello repercuta en la auto-generación de micro y pequeñas empre-sas a lo largo y ancho de todo el Perú. Finalmente, esperamos que sea de utilidad y, a la vez, recibir vuestras sugerencias para que el boletín vaya mejorando en sus próximas ediciones.
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Boletín de Divulgación Tecnológica Agroindustrial
Acerca del boletín y autores
Hecho el Depósito Legal en la Biblioteca Nacional del Perú Nº 2012-01941
IMPRESO EN PERÚ
Imprenta
Publicistas y Editores Cadi SAC
Lima, Perú
Cómo citar esta publicación
Suca Apaza CA, Suca Apaza GR (2010) Deshidratación osmótica de alimentos. Boletín de Divulgación Tecnológica Agroindustrial. Edit. Cadi SAC, Lima, Perú. 24 p.
Está permitida la reproducción, siempre que su utilización sea con fines académicos, aprendizaje y/o enseñanza.
Titulo original
Deshidratación osmótica de alimentos
Boletín de Divulgación Tecnológica Agroindustrial
Autores
Carlos Alberto Suca Apaza
Guido Rene Suca Apaza
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