INFORME 0SMODESHIDRATACION

INGENIERIA DE ALIMENTOS II

Introduccin

Recientemente la Deshidratacin Osmtica ha sido investigada y aplicada en frutas

y vegetales en los pases subdesarrollados como pre-tratamiento de procesos

convencionales, obteniendo excelentes resultados en cuanto a calidad se refiere.

Esta tecnologa nos permite reducir la actividad de agua del alimento manteniendo

las caractersticas organolpticas y aumentando el tiempo de vida til o estabilidad

del producto.

En la actualidad existe una amplia tendencia mundial por la investigacin y

desarrollo de mejores tcnicas de deshidratacin osmtica que permita la

conservacin de alimentos que y obtener productos de alta calidad nutricional, que

sean muy similares en color, aroma y sabor a los alimentos frescos y que no

contengan agentes qumicos Conservantes.

En la prctica realizada se determin el coeficiente de difusin de las rodajas de

manzana segn la metodologa dada, del cual se obtuvieron los datos de prdida de

agua, ganancia de slidos solubles de la manzana y prdida de concentracin

(slidos solubles) de la solucin osmtica (jarabe).

Por lo tanto en este trabajo se dar a conocer los resultados de la deshidratacin

osmtica en la manzana, para darle un proceso de conservacin en presentaciones

de rodajas, de la variedad Israel. Combinando a este proceso un secado

posterior, con el objetivo de estabilizar y alargar la vida de anaquel y conservar

sus caractersticas sensoriales y nutricionales.

Para los cual se plante los siguientes objetivos:

Comprender el fenmeno de transferencia de masa en el deshidratado

osmtico de la manzana.

Determinar la difusividad msica efectiva de los slidos solubles en la

deshidratacin osmtica de la manzana.


REVISION BIBLIOGRAFICA

DESHIDRATACIN OSMOTICA

La Deshidratacin Osmtica (DO) es una tcnica que aplicada a productos

frutihortcolas permite reducir su contenido de humedad (hasta un 50-60 % en

base hmeda) e incrementar el contenido de slidos solubles.

Gran parte de las frutas y hortalizas permiten el empleo de la Deshidratacin

Osmtica para su conservacin ya que poseen una estructura celular que puede

actuar como membrana semipermeable, principalmente aquellas que poseen un

porcentaje de entre 5% y 18% de slidos disueltos en su interior como cidos,

minerales, vitaminas, azcares, etc. La estructura de la membrana celular vara

dependiendo de la fruta, aquellas que poseen membranas ms porosas pueden

eliminar mayor cantidad de agua y absorber ms slidos, lo cual puede beneficiar al

proceso pero tambin podra afectar la textura de la fruta. Si bien el producto

obtenido no es estable para su conservacin, su composicin qumica permite

obtener, despus de un secado con aire caliente o una congelacin, un producto

final de buena calidad organolptica. Kowalska (2001)

FUNDAMENTOS DE LA DESHIDRATACIN OSMOTICA

Todos los seres vivos requieren de un nivel adecuado de agua y de slidos disueltos

en el interior de sus clulas para que stas puedan llevar a cabo sus funciones

metablicas las cuales son fundamentales para la vida del organismo. El fenmeno

de smosis se realiza con el objetivo de conservar este balance hdrico entre las

clulas y el lquido que las rodea, denominado lquido intersticial.

La smosis es el desplazamiento de molculas de solvente a travs de una

membrana semipermeable desde una regin de concentracin de soluto ms baja

(hipotnica) hacia otra de concentracin ms alta (hipertnica) del mismo soluto,

por accin de las diferencias de presin osmtica que poseen estas soluciones. El

proceso finaliza cuando se igualan las presiones osmticas.

La deshidratacin osmtica de alimentos consiste en la aplicacin de ste

fenmeno ya que, como se mencion antes, los alimentos contienen gran cantidad

de agua y de sustancias disueltas en el interior de las clulas que conforman los

distintos tejidos. La membrana celular acta como membrana semipermeable, el

contenido intracelular como solucin hipotnica y como solucin hipertnica se

utiliza una preparada con altas concentraciones de soluto en funcin del producto a


tratar, generalmente se utiliza sacarosa para frutas y cloruro de sodio para carnes

y vegetales, o mezclas de estos; tambin pueden utilizarse alcoholes de alto peso

molecular. En dicha solucin concentrada se sumergen los alimentos ya sea entero o

trozado.

Si la membrana celular fuera perfectamente semipermeable, los solutos no podran

difundir hacia el interior de las clulas. No obstante los alimentos no poseen este

tipo de membrana, por lo cual puede existir difusin del soluto al alimento y de sus

componentes hacia la solucin. En consecuencia se producen dos fenmenos de

transferencia de masa:

1. Difusin de agua desde el alimento a la solucin cuya fuerza impulsora es la

diferencia de presin osmtica. Es posible que ocurra arrastre de algunos solutos

disueltos en el interior del producto, sin embargo este flujo de componentes suele

ser despreciable respecto al de salida de agua y al de entrada de soluto al

alimento.

2. Difusin de solutos desde la solucin hacia el alimento, denominado

impregnacin, donde la fuerza impulsora es la diferencia de concentraciones.

Barboza (2000) dice que la transferencia de agua se puede detener aplicando a la

disolucin una presin, adems de la presin atmosfrica. El valor de esta presin

adicional necesaria para detener el paso de agua recibe el nombre de PRESION

OSMOTICA de la disolucin.

De lo anterior se puede deducir que a mayor concentracin de solutos en un

compartimento, que puede ser una clula, mayor ser la presin osmtica que

posea, es decir mayor ser su capacidad de absorber agua de la solucin ms

diluida, de la cual est separada por la membrana permeable al agua. Tabla 1.

Valores promedio de Def para manzana a diferentes temperaturas y

concentraciones osmticas


VARIABLES DEL PROCESO Y FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CALIDAD

DEL PRODUCTO FINAL

Caractersticas de la fruta fresca: La diferencias encontradas durante el

proceso entre las diferentes frutas es atribuido principalmente a la

estructura compacta o porosa de la fruta, actividad enzimtica

(Giangiacomo y Col 1987), concentracin de slidos solubles y slidos

totales, espacio intercelular, relacin entre las fracciones pectina/

protopectina y el grado de gelificacion de pectina.

Temperatura: La velocidad de transferencia de masa se incrementa con la

temperatura y sobre 450C, empieza el pardeamiento enzimtico y deterioro

de aromas. Sobre 600C se modifican las caractersticas de los tejidos

favoreciendo la ganancia de slidos.(Farkas y Lazar,1969)

Concentracin de la solucin: La transferencia de masa se acelera con el

aumento en la concentracin de la solucin osmtica, favoreciendo mas la

perdida de agua que la ganancia de slidos (Lerici yCol,1985)

Agente osmtico: Existe una gran variedad de solutos (agentes osmticos)

que pueden reducir la actividad de agua (Aw) en la solucin circundante a los

valores necesarios, sin embrago esto debe ser compatible con el producto

otorgndole un sabor agradable. Los azucares son los agente osmticos por

excelencia en la deshidratacin de frutas. Los jarabes de sacarosa en

concentraciones de 50 y 70 0Brix han sido los ms utilizados. Adicin de

cidos orgnicos a la solucin osmtica: La adicin de asidos organices en la

solucin osmtica tiene por finalidad su incorporacin a los trozos de fruta

durante el proceso de concentracin osmtica, pues ello la protege del

indeseado pardeamiento enzimtico.

Utilizacin de jarabes: Segn los Bolin y Col (1983) la propiedades

fisicoqumicas del jarabe varan durante las sucesiva reconcentraciones y su

utilizacin hasta por cinco veces no tiene efectos perjudiciales ni en el

sabor ni aroma, sobre los trozos de fruta; sin embrago, su uso prolongado

provoca un oscurecimiento en el jarabe.


TIPO DE SOLUCIN OSMTICA:

El tipo de agente osmtico afecta los parmetros de prdida de agua y ganancia de

slidos la seleccin de soluto o solutos para la solucin osmtica esta basado en

tres factores importantes:

Caractersticas sensoriales del producto

El costo de los solutos

El peso molecular de los solutos

Los solutos mas usados en la deshidratacin son cloruro de sodio, sacarosa, lactosa,

jarabe de maz rico en fructosa y glicerol y miel. De acuerdo al tipo de soluto

utilizado, se afecta directamente a la velocidad de deshidratacin. Si se usan

solutos de alto peso molecular se incrementa la perdida de agua y se reduce la

ganancia de slidos.

Es as cuando se usan solutos de bajo peso molecular sucede lo contrario por que

las molculas pueden migrar mas fcilmente al interior del tejido. Existen

diferentes combinaciones de mxima remocin de agua, propiedades sensoriales,

bajo costo e impregnacin de solutos. (Farkas, D Y M. Lazar,1969)

Fuente: Barbosa Cnovas y Vega Mecado, 1996.

VENTAJAS DE LA DESHIDRATACIN OSMTICA

Principales ventajas de una deshidratacin por smosis:


Las frutas deshidratadas no estn sujetas a altas temperaturas durante

periodos largos de tiempo, por lo tanto el dao producido en el color y sabor

es minimizado.

El uso de azcar o jarabe como agente osmtico en gran parte, casi siempre;

disminuye la prdida del sabor fresco de la fruta.

Una alta concentracin de azcar alrededor de las piezas previene

decoloracin de la fruta por enmarronamiento oxidativo enzimtico.

Al producirse la remocin del agua por smosis, algo del cido de la fruta

sale junto con ella; esta disminucin en el contenido del cido combinada con

la cantidad de azcar adicionada a la fruta por el bao osmtico, produce un

producto ms blando y dulce que el obtenido por mtodo de secado.

COEFICIENTES DE DIFUSIN EFECTIVOS OBTENIDOS EN DIFERENTES

PRODUCTOS HALLADOS EN LA LITERATURA

Segn DELLA (2010):Cuadro 1: se muestran valores de Difusividad Efectiva de

algunos alimentos.


MATERILAES Y MTODOS

MATERIALES MUESTRA:MANZANAS SELECCIONADAS

MATERIALES

VASOS DE PRECIPITACIN DE 250mL Y PLACAS PETRI

OLLAS

TAZONES

COLADOR


EQUIPOS

PAPEL TISSUE CUCHILLO

RECIPIENTES

BALANZA DIGITAL COCINILLA ELECTRICA

SECADOR DE AIRE CALIENTE


SOLUCION

HIPOCLORITO AL 5ppm SOLUCION DE SACAROSA A

40, 50 Y 60 BRIX

ACIDO CITRICO Y BICARBONATO


METODOLOGA

FLUJOGRAMA DE LA DESHIDRATACION OSMOTICA DE LA MANZANA

Solucin Hipoclorito

1mL+2L agua

Tiempo=5min

Con solucin de cido

ctrico al 0.2%

MATERIA PRIMA (MANZANA)

SELECCIN

LAVADO Y DESINFECCIN

PELADO

BLANQUEADO

INMERSION EN LA SOLUCIN

DE SACAROSA AL 40%, 50% Y

60%

ESCURRIDO Y PESADO

SECADO

ENVASADO

CORTADO (EN RODAJAS)

T=50C por 5horas


PROCEDIMIENTO

1

Recepcionamos la materia prima( manzanas )

Seleccionar la materia prima

2 Preparamos una solucin de Hipoclorito (5ppm) en agua corriente para

proceder a desinfectar las Manzanas por un espacio de 5 minutos.

3

Seguidamente procedemos a pelar y cortar en rodajas con un espesor aproximado de 5mm las manzanas colocar las en una solucin de acido ctrico al 0.2%para el BLANQUEADO.

4 Pesar y escurrir las rodajas separando tres cantidades , para los tres

jarabes.

5 Preparar los jarabes a 40, 50 y 60 BRIX, y sumergir las rodajas en estos,

dejar reposando para que se realice la osmosis por 5 horas.

6

Utilizar 10 vasos de precipitacion para realizar controles de la muestra general, en total se utilizaran 30 vasos, 10 para cada concentracion. Agregar las rodajas en cada vaso.

7

Luego agregamos la solucin de SACAROSA al 40% a cada vaso en una relacion 1:3. Del mismo modo se procede para la solucion de sacarosa al 50% y al 60%

8

Controlamos los tiempos cada 0.5 hora y tomamos los pesos de cada muestra para observar la prdida de peso en cada vaso y los grados Brix de la fruta

9

Luego de transcurrido las 5 horas en en el recipiente qque contiene la muestra general procedemos a pesar la muestra y llevarla al desecador a una temperatura de 50C por 5 horas.


RESULTADOS Y DISCUSIONES

DATOS DE LA DIFUSIVIDAD A 40BRIX: Tabla N1: Datos experimentales obtenidos de la prctica de

concentracin con respecto al tiempo

TIEMPO (horas)

TIEMPO (segundos)

Brix del

fruto

Brix del

jarabe

Peso fruta(g) E Ln(E)

Inicial Final

0 0 9.0 40 0 0 ------ --------

0.5 1800 13.0 39 7 7 0.871 -0.1382

1 3600 13.0 39 11 10 0.871 -0.1382

1.5 5400 13.0 38 8 7 0.871 -0.1382

2 7200 13.5 38 9 9 0.871 -0.1382

2.5 9000 14.0 37 11 10 0.8387 -0.1759

3 10800 14.0 36 6 5 0.8387 -0.1759

3.5 12600 16.0 35.5 7 6 0.7742 -0.2559

4 14400 16.0 35.5 8 8 0.7742 -0.2559

4.5 16200 15.0 35 10 8 0.807 -0.2151

5 18000 16.5 35 7 5 0.758 -0.277

GRAFICA N1: LnE vs tiempo

La grafica nos da una ecuacin:

y = -0.0331x - 0.0999

y = -0.0331x - 0.0999 R = 0.8058

-0.3

-0.25

-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0

0 1 2 3 4 5 6

ln(E

)

TIEMPO (horas)

LN(E)vs Tiempo (40Brix)


Teniendo en cuenta la ecuacin de la segunda ley de fick:

Ln E = Ln (8

2)

(Def . 2. t)

(2L)2

Por lo tanto la difusividad efectiva de la sacarosa es :

= .

Tabla N2: Datos experimentales obtenidos de la muestra patrn para

determinar l % de humedad final de la manzana.

% =

Deshidratado de la manzana con Pretratamiento osmtico perdida de

agua:

= . %

Deshidratado de la manzana luego del Pretratamiento osmtico en el

secador:

%H = 74 %

DISCUSIONES:

Segn Alvarez (1986) menciona que de acuerdo al tipo de soluto utilizado, se

afecta directamente a la velocidad de deshidratacin. Si se usan solutos de alto

peso molecular se incrementa la prdida de agua y se reduce la ganancia de slidos.

Es as cuando se usan solutos de bajo peso molecular sucede lo contrario por que

las molculas pueden migrar ms fcilmente al interior del tejido. Adems la

velocidad de deshidratacin depende tanto de las caractersticas propias de la

fruta, permeabilidad de la membrana, forma de la fruta, variedad de fruta, estado

MUESTRA

PATRON

PESO

INICIA

L(g)

PESO FINAL (g) BRIX

INICIAL

BRIX

DESPUES DE 5

HORAS

MANZANA 377 326.82 (despus del

deshidratado osmtico)

9 16.0

MANZANA EN

EL SECADOR

326.82 98.01 ------- --------


de madures de la fruta, actividad de agua de la misma y de factores de la

disolucin, concentracin.

La prdida de agua y la ganancia de solutos, se vio algo favorecida por la

forma de la fruta ya que la difusin de las rodajas de manzana se da por la

exposicin del grosor de la fruta, ya que la manzana estaba sin la cascara

por la cual fue ms permeable al agente osmtico.

Al comparar los resultados del deshidratado osmtico de la manzana con

otras estudiadas por otros autores se determin que la manzana presenta

una membrana no tan porosa, pues perdi poca cantidad de agua en 5 horas

y absorbi tambin poca cantidad de slidos, lo cual en cierta forma no

beneficia al proceso de deshidratacin osmtica.

Segn el cuadro de Della (2010) nos menciona que la difusividad efectiva de la

manzana sumergida en jarabe de 40-60Brix a una temperatura de 20-50C es de

0.0332-0.312 x10-9 m2/s.

Comparando estos datos con lo obtenido en la prctica (3.13

1010m2/s) sumergido en un jarabe de 40Brix a una temperatura

ambiental de 17C no coinciden, por lo que se puede decir que la

variedad de manzana, forma, mtodos para controlar el pardea miento,

actividad de agua y otras caractersticas influyen mucho en la velocidad

de deshidratado.

Segn Flores (1977): La variacin en el peso decrece gradualmente en el tiempo

porque al sistema fruta jarabe tiende al equilibrio a medida que transcurre la

deshidratacin osmtica.

Este fenmeno fue comprobado en la prctica, ya que a medida que pasaba

el tiempo, la muestra de manzana (tanto para las muestras pequeas como

para la muestra patrn) en una inmersin de jarabe a 40 Brix, iba

perdiendo peso; adems la fruta aument su concentracin (desde 9 a 16.5

Brix ), y el jarabe disminuy ( desde 40 hasta 35 Brix)

Adems se puede decir que la prctica se realiz correctamente debido a

que tanto para las muestras que se realiz cada media hora y la muestra

patrn, los Brix de la manzana se aproximaron despus de 5 horas.

Segn el grafico nmero 1 se puede decir que la ganancia de

concentracin de manzana (9 Brix) no fue constante al pasar el tiempo.


RESULTADOS DE LA DIFUSIVIDAD A 53BRIX:

Tabla N1: Datos experimentales obtenidos de la prctica de concentracin

con respecto al tiempo

Tiempo

(h)

Tiempo

(s)

Brix del

fruto

Brix del

jarabe

Peso fruta E Ln(E)

Inicial Final

0 0 9 53 - - 1 0

0.5 1800 18 51 6 6 0.79545455 -0.22884157

1 3600 21.5 49.5 10 10 0.71590909 -0.33420209

1.5 5400 25 49 8 7 0.63636364 -0.45198512

2 7200 26.5 49 8 8 0.60227273 -0.5070449

2.5 9000 28 48 11 10 0.56818182 -0.56531381

3 10800 29 47.5 7 7 0.54545455 -0.6061358

3.5 12600 29.5 47 7 6 0.53409091 -0.62718921

4 14400 30 46 8 8 0.52272727 -0.64869542

4.5 16200 30.5 45 10 9 0.511363636 -0.67067432

5 18000 30.5 45 7 7 0.511363636 -0.67067432



y = -0.0000318983x - 0.1867


= .

y = -3.18983E-5x - 0.1867 R = 0.8345

-0.9

-0.8

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0 5000 10000 15000 20000

Ln (

E)

tiempo (s)

53 BRIX

Lineal (Series1)


DISCUSIONES

Segn Puente L., Lastreto S., Mosqueda M., Saavedra J., Cordova A. 2010.

El proceso de osmosis llega a su trmino una vez que los potenciales qumicos del

alimento y la solucin llegan al equilibrio.

En nuestra prctica ello acurre a las 4.5 horas despus de haber sumergido

la manzana en el jarabe.

Flores, C. 1977 menciona: La variacin en el peso decrece gradualmente en el

tiempo porque al sistema fruta jarabe tiende al equilibrio a medida que transcurre

la deshidratacin osmtica. Cuanto mayor sea la temperatura de un jarabe, la

presin osmtica ejercida por una determinada solucin es mayor y por lo tanto, se

incrementa la salida de agua hacia fuera de la clula.

Este fenmeno fue comprobado en la prctica, ya que a medida que pasaba

el tiempo, algunas muestras de manzana en las diferentes inmersiones de

jarabe iba perdiendo peso. La concentracin (Brix) de la fruta aument, y

el caso del jarabe disminuy.

RESULTADOS DE LA DIFUSIVIDAD A 60BRIX:

CUADRO 1: Datos experimentales obtenidos de la prctica de concentracin con respecto al tiempo.

tiempo

(horas)

tiempo

(s)

Brix

fruta

Brix

de

jarabe

peso

del

fruto

inicial

(g)

peso

del

fruto

final

(g)

E LnE

0 0 13.5 60 - - 0 0.5 1800 18 59 1O 10 1 -0.260700 1 3600 19 58 10 11 0.770512 -0.311380

1.5 5400 23 57 11 10 0.732435 -0.362061 2 7200 25 56.5 10 11 0.661833 -0.412741

2.5 9000 27 54 8 8 0.629127 -0.463422 3 10800 28.5 52 10 10 0.616651 -0.483452

3.5 12600 29.5 51 9 8 0.604337 -0.503623 4 14400 30 50 11 11 0.598036 -0.514103

4.5 16200 30 50.5 9 10 0.568482 -0.564784 5 18000 30.5 50.5 10 11 0.54389 -0.615465




y = -4E-05x - 0.1307


= .

DISCUSIONES

SEGUN BROCKMAN, M. C.(1970)

se observ que la perdida fue ms rpido que un deshidratado normal y esto

se debido por la solucin osmodeshidratante que fue sumergido en las

manzanas durante varias horas

el estudio ha demostrado que la deshidratacin osmtica produce un

incremento en la velocidad de trasferencia de agua durante el proceso de

deshidratado .Adems al tener un mayor valor de mono capa permite

obtener un producto mas estable y con mejores caractersticas

organolpticas.

0

-0.2607

-0.31138

-0.362061

-0.412741

-0.463422

-0.514103

-0.564784

-0.615465

y = -4E-05x - 0,1307 R = 0,9014

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0 5000 10000 15000 20000

LnE

TIEMPO (s)

Series1

Lineal (Series1)

60BRIX


la prctica de osmodeshidratacion se observaron que facilita un menor

tiempo para la deshidratacin .la influencia de la concentracin y la

temperatura de la solucin osmtico son muy importantes, aunque se puede

decir que la variacin en los valores de los coeficientes dependen tambin

de los cambios en las propiedades de los alimento.

SEGUN BARBOZA, C.(2OO0).En relacin a los slidos solubles en los primeros

minutos se observ un estado de pseudoequilibrio donde hay una tendencia a ganar

slidos solubles para las distintas concentraciones utilizadas, hacindose esto

notorio para una concentracin de 60%, probablemente debido a la rpida accin

de los mecanismos hidrodinmicos que provoca la ganancia inicial de la solucin

osmtica por capilaridad o por los cambios de presin impuestos, sin embargo

todas tienden a ganar slidos gradualmente

CUADRO 1: DIFUSIVIDAD DE LA MANZANA A DIFERENTES

CONCENTRACIONES DE JARABE

CONCENTRACIN

DIFUSIVIDAD

40 BRIX = . /

50 BRIX = . /

60 BRIX = . /


CONCLUSIONES

Se logr determinar que durante el proceso de deshidratacin osmtica de

manzanas el uso de las concentraciones de 40 Brix, 53 Brix y 60 Brix,

poseen un efecto significativo sobre la prdida de humedad, ganancia de

slidos y prdida de peso, las que dependen del tiempo de inmersin y de la

concentracin de las soluciones empleadas. Se puede observar en la fruta

(manzana) que la prdida de agua y la ganancia de slidos aumentan al

incrementar el tiempo y la concentracin de la solucin osmtica.

La difusividad msica efectiva en la manzana a una concentracin de 40

Brix fue de = . m2/s

La difusividad msica efectiva de los slidos solubles en la deshidratacin

osmtica de la manzana a 53 Brix fue de =3.231973x10-10m2/s.

La difusividad msica efectiva de los slidos solubles en la deshidratacin

osmtica de la manzana a 53 Brix fue de = . x10-10m2/s.


BIBLIOGRAFIA

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pretreatment of vegetables. J. of Food Eng., p. 137-140.

PRSPERO GENINA SOTO Deshidratacin osmtica: alternativa para

conservacin de frutas tropicales. Disponible en:

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PUENTE L., LASTRETO S., MOSQUEDA M., SAAVEDRA J., CORDOVA A.

2010. Influencia de un pretratamiento osmtico sobre la deshidratacin por

aire caliente de manzana Granny Smith.

CUESTIONARIO

ANEXOS

CLCULOS REALIZADOS PARA OBTENER LA DIFUSIVIDAD EFECTIVA A 40

BRIX:

Utilizando el modelo de la segunda ley de Fick


=

=

()

Dnde:

D = Difusividad efectiva

l = Longitud de difusin

CA = Concentracin de slidos solubles en la fruta a un tiempo

CA = Concentracin de slidos solubles en el jarabe (Brix)

CAo = Concentracin de slidos solubles inciales en la fruta (Brix) a un

tiempo =0

Calculando el valor de E en los diferentes tiempos:

Et=0.5 = 13 40

9 40= 0.871 LnEt=0.5 = 0.1382

Et=1.0 = 13 40

9 40= 0.871 LnEt=1.0 = 0.1382

Et=1.5 = 13 40

9 40= 0.871 LnEt=1.5 = 0.1382

Et=2.0 = 13 40

940= 0.871 LnEt=2.0 = 0.1382

Et=2.5 = 1440

9 40= 0.8387 LnEt=2.5 = 0.1759

Et=3.0 = 14 40

9 40= 0.8387 LnEt=3.0 = 0.1759

Et=3.5 = 16 40

940= 0.7742 LnEt=3.5 = 0.2559

Et=4 = 16 40

940= 0.7742 LnEt=4.0 = 0.2559

Et=4.5 = 15 40

940= 0.807 LnEt=4.5 = 0.2151

Et=5 = 16.5 40

940= 0.758 LnEt=5.0 = 0.277

TIEMPO (h)

E Ln(E)

0 ------ --------

0.5 0.871 -0.1382

1 0.871 -0.1382

1.5 0.871 -0.1382

2 0.871 -0.1382

2.5 0.8387 -0.1759

3 0.8387 -0.1759

3.5 0.7742 -0.2559

4 0.7742 -0.2559

4.5 0.807 -0.2151

5 0.758 -0.277


Calculando la

= . .

= (

)

( . . )

()

Donde teniendo L = 5mm (5x10-3m) para determinar la Difusividad el cual

representa la longitud media de la placa en forma circular.

Donde:

X=variable independiente

Y= variable dependiente

A=pendiente

B=intercepto

Entonces igualamos:

(Def . 2)

(2L)2 = 0.0331

Def . 2

4(5x103)2 = .

Def . 2 = 0.0331 x 4 x (5x103)2

= . /

Determinando el % de humedad de la manzana

% =

Deshidratado de la manzana con Pretratamiento osmtico perdida de

agua:

WL = 377 326.82

377 100

Y B AX


WL = 13.31%

Deshidratado de la manzana luego del Pretratamiento osmtico en el

secador:

%H = 377 98.01

377 100

%H = 74 %


BRIX:

Difusividad msica efectiva durante la deshidratacin osmtica de la

manzana A 53 0brix:

=

=

[

]

Dando logaritmo natural a cada miembro obtenemos:

Ln E = Ln (8

2)

Def . 2

(2L)2

= 3.18983105 0.1867

= 0.8345

3.18983105 =Def .

2

(2L)2

Def =(3.18983105)(20.005)2

2

Def = 3.2319731010

2



BRIX:

Calculando el valor de E en los diferentes tiempos:

Et=0.5 LnEt=0.5 =-0.260700

Et=1.0 LnEt=1.0 =-0.311380

Et=1.5 LnEt=1.5 =-0.362061

Et=2.0 LnEt=2.0 =-0.412741

Et=2.5 LnEt=2.5 =-0.463422

Et=3.0 LnEt=3.0 =-0.483452

Et=3.5 LnEt=3.5 =-0.503623

Et=4 LnEt=4.0 =-0.514103

Et=4.5 LnEt=4.5 =-0.564784

Et=5 LnEt=5.0 =-0.615465

TIEMPO (h) E Ln(E)

0 ------ --------

0.5 1 -0.260700 1 0.770512 -0.311380

1.5 0.732435 -0.362061 2 0.661833 -0.412741

2.5 0.629127 -0.463422 3 0.616651 -0.483452

3.5 0.604337 -0.503623 4 0.598036 -0.514103

4.5 0.568482 -0.564784 5 0.54389 -0.615465

Dando logaritmo natural a cada miembro obtenemos:

Ln E = Ln (8

2)

Def . 2

(2L)2

y = -4E-05x - 0.1307

= 0.9014

4E-05=Def .

2

(2L)2

= .


Anlisis de varianza

Difusividad (

)

Repeticin 40 53 60

1 2.5 2.4 4.3 2 3.13 3.2319 5.3427 3 4.3 4.1 6.2

Anlisis de varianza de un factor

RESUMEN

Grupos Cuenta Suma Promedio Varianza

Columna 1 3 9.93 3.31 0.8343

Columna 2 3 9.7319 3.24396667 0.7226092

Columna 3 3 15.8427 5.2809 0.90536443

ANLISIS DE VARIANZA

Origen de las variaciones

Suma de cuadrados

Grados de libertad

Promedio de los cuadrados F Probabilidad

Valor crtico para F

Entre grupos 8.03790462 2 4.01895231 4.89663568 0.05483243 5.14325285 Dentro de los grupos 4.92454727 6 0.82075788

Total 12.9624519 8

Decisin:

No es posible rechazar la hiptesis (F < Valor crtico para F)

Conclusin:

No existe diferencia significativa entre los tres tratamientos


Producto terminado

CUESTIONARIO 1. Revisar trabajos de investigacin y artculos y proponer el modelo

matemtico de la segunda ley de Fick para calcular la difusividad msica

en un cilindro (adjuntar el artculo)

ESTUDIO DE LA CINTICA DE REHIDRATACIN DE

ZANAHORIA (DAUCUS CAROTA) DESHIDRATADAS

Rehydration Kinetics Study of the Dehydrated Carrot (Daucus carota)

Yendi I. Melquades, Clara Lpez y Marta E. Rosas -

Universidad Nacional Autnoma de Mxico, Facultad de Estudios

Superiores Cuautitln


INTRODUCCIN

Se presenta un estudio cintico de la rehidratacin de zanahorias para un

corte de tipo cilindros. Las zanahorias fueron lavadas, peladas y cortadas

para someterlas a un tratamiento de 5 min. En agua destilada a 80 C antes

de ser deshidratadas en un horno de conveccin a diferentes temperaturas.

Se observ que la rehidratacin se ve afectada por el pretratamiento debido

a los cambios estructurales, que finalmente afectan la capacidad de

rehidratacin de las muestras. Los coeficientes de difusin no presentan tal

dependencia.

MODELO

A partir de la segunda Ley de Fick (1), es posible determinar el

coeficiente de difusin (Def) suponiendo que el movimiento de humedad

es unidimensional, continuo y homogneo:

(1)

Para resolver esta ecuacin se consider que: (i) el contenido de

humedad inicial es uniforme; (ii) la geometra se mantiene continua

durante el proceso de rehidratacin; (iii) la superficie consigue la

humedad de saturacin en un instante al estar en remojo. La condicin

inicial es el contenido de humedad de la muestra al principio del proceso.

Asumiendo estas hiptesis, la solucin del modelo fue obtenida

analticamente por el mtodo de separacin de variables, para el cilindro

(Sanjun et al., 1999); que empleando slo el primer trmino de la serie

solucin, resulta, respectivamente:

CILINDRO

Tambin la razn o capacidad de rehidratacin (RC), la cual expresa la

habilidad del material para rehidratarse, puede calcularse de la siguiente

manera:


MATERIALES Y MTODOS

Se utilizaron zanahorias (Daucus carota) obtenidas en un

supermercado local. Las zanahorias frescas fueron lavadas, peladas

y cortadas cilindros con dimensiones de 25 mm de dimetro con 3

mm de longitud; despus las muestras fueron pretratadas

colocndolas en una inmersin de agua destilada a 80C durante 5

minutos y enfriadas a temperatura ambiente, lo cual ablanda el tejido

y logra la desgasificacin, facilitando la eliminacin de agua con lo

que se mejora la textura, el consumo de agua y la velocidad de

reconstitucin durante la rehidratacin (Gornicki y Kaleta, 2007).

Se secaron a 40, 60 y 80 C con una velocidad de aire constante de 0.51

m/s en un secador de conveccin forzada; el secado fue realizado hasta que

el cambio fuera menor de 0.2 g del peso inicial. Las zanahorias

deshidratadas fueron guardadas en un desecador con el fin de no cambiar la

humedad de la muestra.

Las muestras fueron rehidratadas sumergindolas en un bao de agua

destilada con una proporcin de 50:1 (peso muestra: peso agua) a 80oC

(Bilbao-Sainz et al., 2005), determinando el peso en una balanza digital,

OHAUS modelo As200, cada minuto hasta el trmino del proceso que fue de

80 minutos; el exceso de agua fue retirada colocando las muestras en una

rejilla durante 10 minutos. El contenido de humedad de las muestras se

determin por el mtodo 934.06 del AOAC (1990).

Para ajustar las curvas de las cintica de rehidratacin y llegar a obtener

los parmetros del modelo difusional, se aplicaron intervalos de confianza

de 95% para las curvas experimentales completas.

RESULTADOS Y DISCUSIN

Una vez que se colocaron las muestras secas en el agua para

rehidratarlas, las paredes celulares la absorbieron, suavizndose para

regresar a su forma original, debido a la elasticidad natural de la estructura

celular (McMinn y Magee, 1997). Esto se puede observar en la

relativamente rpida velocidad de reconstitucin durante los primeros


minutos, seguido por un incremento gradual que tiende a un mximo en la

razn de rehidratacin (RC).

Al realizar el grfico (figuras 1) de adsorcin de agua (rehidratacin) se

observa un primer segmento, el cual representa una tendencia lineal;

puesto que la muestra deshidratada contiene molculas que se encuentran

formando puentes de hidrogeno en las regiones hidrfilas, que al estar en

contacto con molculas de agua quedan retenidas por interacciones de

Van der Waals hasta saturar los poros superficiales de la muestra

deshidratada, formando la fase slida.

El segundo periodo presenta una tendencia de adsorcin de humedad de

manera exponencial, donde las molculas de agua comienzan a penetrar

al interior de la fase slida, correspondiente al fenmeno de difusin,

dndose un movimiento de solutos en donde se dispersa el material

soluble formando la fase liquida; cuando existe agua suficiente en el

alimento el sistema llega al equilibrio (Sanjun et al., 1999). Por lo que

puede ser representado por el modelo difusional de Fick (ecs. 2-3).

En la figura se observa la influencia de la temperatura sobre la cintica de

rehidratacin, la cual fue mayor para 60 C, y casi igual para 40 y 80 C, lo

que influye finalmente el los coeficientes de difusin. El uso del

pretratamiento afecta la permeabilidad de las membranas celulares, por lo

que la rapidez con la que se lleva a cabo la transferencia de agua durante

el secado se incrementa conforme aumenta la temperatura, disminuyendo

el tiempo y reduciendo el dao estructural con un aumento de la

porosidad, facilitando la rehidratacin de las muestras en un menor tiempo

(Gowen et al., 2007). Sin embargo, lo que se llama porosidad abierta es la

que est relacionada con el colapso de la estructura, producido durante el

secado, y que impide la rehidratacin (Marabi y Saguy, 2004).

Investigaciones realizadas por Cunningham et al. (2008), han demostrado

que el uso de un pretratamiento durante un tiempo superior a 5 minutos

tiene un efecto perjudicial sobre la cintica de rehidratacin, debido a que

los carbohidratos presentes se gelatinizan totalmente lo que indica cambio

en la estructura interna de las muestras aunado a una prdida de slidos

durante rehidratacin.


Fig. 1: Cintica de rehidratacin para cilindros deshidratados de zanahoria. Esto puede ser explicado por que durante el proceso de secado, las

protenas que forman parte de la membrana celular de la zanahoria son

desnaturalizadas, produciendo que sta se vuelva porosa e incapaz de

mantener las clulas turgentes, por lo que al experimentar el proceso de

rehidratacin, las membranas de las muestras sufren defectos de

acoplamiento provocando la prdida de la integridad de la estructura.

Mientras que los carbohidratos forman un slido amorfo debido a la

migracin de agua, lo que permite que a medida que se lleva el proceso de

secado aumenten las fuerzas cohesivas y por tanto reduce la movilidad de

las molculas (Fernndez, 2006; Gornicki y Kaleta, 2007).

La capacidad de absorcin de agua de productos biolgicos est

relacionada con el tipo de material, ultraestructura y composicin de las

clulas (Garca-Pascual et al., 2005). Entonces los cambios observados en

el valor de RC se relacionan con los cambios qumicos o fsicos de la

estructura sufridos por el material durante el secado, y de acuerdo a los

valores obtenidos se puede decir que es dependiente de la temperatura, y

por lo tanto del tiempo de proceso.

En la tabla N 1 se presentan los valores de RC as como los coeficientes de

difusin en rehidratacin, obtenidos para cada una de las temperaturas de

secado a las que fueron sometidas las muestras. Puede observarse que, en

general, la difusin es menor en rehidratacin comparada con los

coeficientes de difusin que presentaron durante el secado (2,24 x 10-10 m2

s-1 a 4,78 x 10-10 m2 s-1) de las mismas. Los intervalos de humedad en los


que los Def fueron calculados durante la rehidratacin, determinados por la

pendiente de la curva en un grfico ln M vs tiempo, estuvieron entre 1.99-

6.54 g/g de slido seco; los intervalos se consideraron para dar solucin de

la segunda ley de Fick, para tiempos largos, con un solo trmino de la serie,

cuando M


contrada, por lo que al rehidratarse se forman nuevos enlaces internos, lo

que finalmente influye en la capacidad de rehidratacin y coeficiente de

difusin.

2. Qu son los alimentos de humedad intermedia?

Existen muchas definiciones de estos productos; por ejemplo, se establece

que son aquellos alimentos que han sido procesados tecnolgicamente

logrndose reducir la humedad y la actividad de agua con el objetivo de que

tengan mayor estabilidad a temperatura ambiente (Maeda, 2002), a menudo

se han propuesto diferentes rangos, oscilando para la humedad entre el

10% y el 50% (Karel y Erickson, 1982) y una actividad de agua de 0.5-0.93

(David y Brokman, 1970); 0.6-0.90 (Karel y Erickson, 1982).

Al respecto Cifuentes y Quiroz, mencionan que la utilizacin de aditivos

depresores de la actividad de agua constituye el principio bsico de los

alimentos de humedad intermedia, cuya accin origina una mayor formacin

de ligaciones con el agua (fundamentalmente puentes de hidrgeno)

dejndola as menos disponible qumica y biolgicamente. Sin embargo, ha

habido cierta dificultad en encontrar solutos que sean seguros, econmicos,

efectivos y que no influyan en la calidad organolptica del alimento. As; los

elementos depresores ms empleados hasta ahora han sido: sales (NaCl),

azcares (sacarosa) y algunos alcoholes polihdricos (glicerol, sorbitol).

INFORME 0SMODESHIDRATACION

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