Ingeniera en Industrias AlimentariasUNIVERSIDAD NACIONAL DEL
CENTRO DEL PERUIngenieria en industrias alimentarias
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUIngenieria en industrias
alimentarias2013 - I
VELOCIDAD DE DIFUSION DEL ALMIBAR EN EL PROCESO DE CONFITADO
CATEDRA: INGENIERIA DE ALMENTOS II CATEDRATICO:Ing. M. Sc. Edgar
Rafael Acosta Lopez ALUMNAS: CARCAUSTO CAMPOS, KAREM GAMARRA
QUEZADA, FLOR SEMESTRE: 2013-I
I. INTRODUCCION
La deshidratacin de alimentos por osmosis involucra flujo de
agua desde el producto a la solucin, transferencia de solidos desde
la solucin al producto y lixiviacin de los slidos del producto a la
solucin. La deshidratacin osmtica ha sido utilizada como un
pre-tratamiento o paso previo al secado y refrigeracin de
alimentos, incluyendo frutas y verduras, carnes y productos
marinos.
El efecto beneficioso de la deshidratacin osmtica incluye la
alta calidad del producto final y el bajo requerimiento de energa.
La velocidad a la cual ocurre la transferencia de masa durante esta
deshidratacin osmtica aumenta al incrementar la concentracin de la
solucin osmtica, tiempo de inmersin, temperatura, razn solucin
osmtica (alimento, rea superficial del alimento y baja presin en el
sistema). El proceso de deshidratacin osmtica es frecuentemente
aplicado para conservar la calidad y estabilidad de frutas y
hortalizas, sin tener prdidas considerables en compuestos
aromticos.
La papaya es una de las frutas de ms difcil conservacin debido a
su fcil pudricin. A nivel internacional se estn aplicando
diferentes tcnicas; tales como la congelacin, refrigeracin,
deshidratacin osmtica, siendo sta una tecnologa de preservacin en
la que se puede acelerar la salida de humedad y la ganancia de
slidos solubles en la papaya.
Al trmino de la prctica se espera alcanzar los siguientes
objetivos: Determinar la velocidad de difusin (NA) del almbar a
travs de la membrana celular de la papaya en el proceso de
confitado- mtodo lento.
Determinar la difusividad del almbar (A) en agua (B) contenida
en la estructura celular.
II. MARCO TEORICO
1. DESHIDRATACIN OSMTICA:
Segn, PARZANESE (2008), menciona:La deshidratacin osmtica (DO)
es un tratamiento no trmico utilizado para reducir el contenido de
agua de los alimentos, con el objeto de extender su vida til y
mantener caractersticas sensoriales, funcionales y nutricionales.
Es un mtodo antiguo que se va mejorando a travs del tiempo y
adecuando a las necesidades actuales. Con esta tcnica es posible
lograr una deshidratacin parcial del alimento, entero o
fraccionado, mediante su inmersin en soluciones acuosas
concentradas en solutos (soluciones hipertnicas) que tienen elevada
presin osmtica y baja actividad de agua. Durante este proceso se
presentan dos flujos en contracorriente: el desplazamiento de agua
desde el alimento hacia la solucin concentrada, y el movimiento de
solutos desde la solucin al alimento.La deshidratacin osmtica casi
no afecta el color, sabor, aroma y textura del alimento, se evita
la prdida de la mayor parte de los nutrientes y no posee un gran
requerimiento energtico ya que se realiza a bajas temperaturas (en
general cercanas a la del ambiente).2. CONFITADO:Segn, UNIVERSIDAD
TECNOLGICA DE LA SELVA (2009), menciona:Que el proceso de confitado
es esencialmente una impregnacin lenta de la fruta con azcar hasta
una solucin de slidos solubles (grados BRIX), de modo de preservar
contra cualquier alteracin biolgica por largos periodos de
tiempo.El producto confitado debe verse por s mismo siendo
traslucido, hinchado, pastoso (cuerpo) con la consistencia uniforme
y apropiada con una superficie seca y sin cuarteadura, con una
coloracin agradable y regular, un sabor dulce, sin ninguna sensacin
de que ha sido cocido: sin echarse a perder o con la presencia de
sabores extraos, y buena conservabilidad bajo condiciones normales
de ambiente.En la preparacin de una fruta confitada son empleadas
frutas frescas las cuales han sido tratadas y conservadas en
sulfatos ya sea frutas en almbar o frutas frescas que han sido
congeladas. Para la transformacin de fruta en confitado, varias
soluciones de agua de azcar llamada almbares son utilizados, el
azcar utilizada usualmente es sacarosa y azcar invertida y varios
almbares de glucosa.La transferencia de humedad de la fruta con la
substitucin de uno de los almibares a alto nivel de concentracin
del azcar toma el lugar por osmosis. La velocidad de la
transferencia y la concentracin final del azcar incorporada, est
influenciada por lo siguiente: Madurez de la fruta Dimensiones de
la fruta Concentracin del azcar del almbar. Temperatura a la cual
el proceso ocurreLa cantidad de azcar transferida a la fruta es
particularmente importante en conexin con una buena vida de anaquel
del producto mismo. El producto confitado tiene un porcentaje de
azcar el cual no debe ser menor a 66% ya que puede estar sujeto a
fermentacin durante la conservacin general, el fruto inmaduro
absorbe significativamente menos azcar que los frutos totalmente
maduros Varios. Estudios y experiencias han mostrado que para tener
un buen producto confitado, la proporcin final de azcar reducida y
azucares no reducidas deben ser aproximadamente 1 a 1, en otras
palabras, el 50% del total del azcar ser reducida a lquido, si nos
movemos ms all de este valor el producto puede aparecer menos
pastoso, ms granulento y opaco (demasiada sacarosa) o fibroso,
pegajoso y sudoroso (demasiada azcar invertida o glucosa) Como se
mencion previamente el proceso de confitado est ligado a un
intercambio osmtico en el cual la pulpa esta enriquecida
gradualmente con azcar mientras el almbar en el proceso de absorcin
del agua de la fruta se diluye, este proceso, si no se interrumpe o
modifica continuara hasta el punto donde se tenga la misma presin
osmtica3. FACTORES QUE INFLUYEN SOBRE LA VELOCIDAD DE DESHIDRATACIN
OSMTICA:Segn, PARZANESE (2008), menciona:3.1 Temperatura de la
solucin osmtica La temperatura produce cambios en el proceso de DO
debido a los efectos que tiene sobre la difusin de agua del
producto hacia la solucin y sobre la permeabilidad de las membranas
celulares. Respecto a la velocidad de prdida de agua el aumento de
temperatura favorece la agitacin molecular lo cual eleva la
velocidad de difusin. En cuanto a la permeabilidad de las
membranas, un aumento de temperatura puede afectarla perjudicando
el proceso. Para la mayora de las especies vegetales el rango de
temperatura al cual las membranas de las clulas se modifican es
entre los 50 C y 55 C aproximadamente. 3.2 Presin de operacin
Cuando se lleva a cabo la Deshidratacin Osmtica a Vaco (DOV) se
favorece el proceso de transferencia de agua ya que permite retirar
los gases ocluidos en espacios intracelulares y ser ocupados por la
solucin osmtica, incrementando el rea disponible para la
transferencia de masa. 3.3 Agitacin de la solucin osmtica Una
mejora del proceso de DO puede lograrse mediante la agitacin de la
solucin ya que permite homogeneizar la temperatura y la
concentracin de soluto. Como consecuencia aumenta la velocidad de
deshidratacin ya que constantemente la fruta est en contacto con
una solucin de alta concentracin y de temperatura uniforme. 3.4
Concentracin de la solucin osmtica Cuanto mayor sea la concentracin
de soluto de la solucin osmtica mayor ser la diferencia de presin
osmtica entre sta y el producto, lo cual aumentar la velocidad de
salida de agua del producto. Sin embrago debe tenerse en cuenta que
concentraciones muy altas de soluto pueden causar que se forme una
capa de este sobre la superficie de las frutas lo que dificultara
la prdida de agua. 3.5 Tipo de soluto La eleccin del soluto depende
del tipo de producto a tratar, del costo del soluto y la calidad
final deseada. Como ya se mencion el soluto ms difundido para la
deshidratacin osmtica de frutas es la sacarosa, aunque en muchos
casos se utiliza mezclas de sacarosa con mnimas proporciones de
cloruro de sodio (sal). La aplicacin de esta mezcla presenta
ventajas respecto a la utilizacin de cada uno por separado, ya que
la deshidratacin es mayor y la penetracin de solutos es menor. Esto
se debe a que la sacarosa forma una barrera sobre la superficie de
la fruta que evita la penetracin de la sal, pero a su vez la
presencia de sal en la solucin mantiene una baja actividad de agua
lo cual produce una continua prdida de agua y una baja ganancia de
solutos. 3.6 Propiedades del soluto Las propiedades fisicoqumicas
del soluto elegido son una variable determinante en la
transferencia de masa durante la DO. Si se utilizan solutos de peso
molecular alto se favorece la prdida de agua, mientras que si se
eligen solutos cuyo peso molecular es bajo la impregnacin de soluto
al alimento ser mayor ya que las molculas de ste pueden pasar ms
fcilmente hacia el interior del tejido celular. 3.7 Geometra y
tamao del producto Dependiendo del tipo de geometra y tamao que
presente el producto variar la superficie por unidad de volumen
expuesta a la accin de la solucin osmtica. Diferentes estudios
demostraron que si se tienen productos de menor tamao (la
superficie por unidad de volumen aumenta) se eleva la prdida de
agua, por el contrario si se tienen trozos de fruta, u otro
alimento, de tamao superiores (la superficie por unidad de volumen
disminuye) la prdida de agua es menor. 3.8 Relacin masa de solucin
/ masa de producto Cuanto mayor sea la relacin masa de solucin
sobre la masa de producto a tratar (es decir cuanto mayor sea la
cantidad de jarabe respecto a la cantidad de fruta) mayor ser la
prdida de agua y la ganancia de solutos.4. TRANSFERENCIA DE
MASASegn, GENINA (2002), menciona: 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: 4.1 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. 4.2 Difusin
de solutos desde la solucin hacia el alimento, denominado
impregnacin, donde la fuerza impulsora es la diferencia de
concentraciones.
DIAGRAMA N 1: Fenmenos de transferencia de masa5. USOS Y
VENTAJAS DE ALGUNOS SOLUTOS OSMOTICOS
CUADRO 1: Usos y ventajas de algunos solutos osmtico.
(TEPPER,1996):
6. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL PROCESO
Segn, TEPPER (1996), menciona: Costos energticos reducidos
debido a la aplicacin de temperaturas relativamente bajas. No se
producen cambios de fase del agua contenida en el alimento durante
el proceso. El color, aroma, sabor y textura del alimento se
modifican mnimamente. Permite el procesamiento de pequeos volmenes
de producto. En la mayora de los casos no se requiere de
tratamientos qumicos previos. Aumenta la vida til del alimento ya
que disminuye su actividad de agua, inhibiendo el crecimiento de
los microorganismos. Al reducir el contenido de agua disminuye el
peso del producto, lo cual reduce los costos de empaque y
transporte. Luego de finalizada la operacin, se puede utilizar la
solucin osmtica como materia prima en la formulacin de otros
productos. La textura final mejora considerablemente ya que las
clulas no colapsan al perder agua y, adems, la incorporacin de
solutos tiene un efecto protector sobre la estructura celular,
haciendo al alimento ms resistente a tratamientos posteriores . Al
aplicar temperaturas moderadas durante el proceso, el dao que se
produce sobre el sabor y el color es mnimo y hay una mayor retencin
de compuestos voltiles. Se demostr que a medida que aumenta la
concentracin de NaCl en el alimento, disminuye la actividad de la
polifenoloxidasa. Lo mismo ocurre con diferentes azcares cuando las
concentraciones son superiores a 0,5 M, siendo la sacarosa y la
fructosa ms efectivas que la glucosa. La aplicacin de esta tcnica
permitira a los productores ofrecer la fruta para su procesamiento
inmediato, o bien mantenerla durante varios meses como producto de
humedad intermedia para su posterior industrializacin cuando las
condiciones de mercado lo aconsejen Es importante destacar que una
DO no genera productos estables en el tiempo, por lo que
preferentemente se debe usar como un pre tratamiento de otros
procesos como secado, congelado, pasteurizado, enlatado y otros.
Otra alternativa es combinar diferentes factores limitantes para el
desarrollo microbiano o deterioro enzimtico con una disminucin de
la actividad de agua (producida por una deshidratacin osmtica).
Estos factores seran pH, temperatura de almacenamiento,
preservantes qumicos, envasado al vaco, entre otros. La cantidad de
solucin osmtica diluida que queda en un proceso a gran escala,
constituye una gran limitante ya que para que este proceso llegue a
ser factible econmicamente, la solucin debera ser reconcentrada y
reusada. El uso de evaporadores en serie para la reconcentracin es
un factor clave para que la remocin de agua por este sistema sea
energticamente eficiente.
7. DIFUSIVIDADES DE DITINTOS ALIMENTOS CUADRO 2: Se observa las
difusividades (almbar agua) de la pia, papaya y
naboMUESTRASDIFUSIVIDAD A.B (ALMIBAR-AGUA)
PIA9.23 X10-6 cm2/s
PAPAYA3.8114x10-6 cm2/s
NABO4.04x10-6 cm2 /s
FUENTE: Ruiz (2007)
8. ESTUDIOS EN PAPAYA MINIMAMENTE PROCESADA POR DESHIDRATACION
OSMOTICA.SEGN, CEBALLOS (2005) MENCIONA: La prdida de peso y agua
durante la cintica de deshidratacin osmtica de papaya, es ms rpida
al trabajar con disoluciones osmticas concentradas, como es de
esperar por el aumento de la fuerza impulsora del proceso, y para
las muestras tratadas sin calcio, ya que este elemento parece
interaccionar con las paredes celulares y lmina media, disminuyendo
la velocidad de transporte de agua transmembrana. Los valores ms
altos de impregnacin de disolucin osmtica en las muestras de
papaya, se registraron al trabajar con la disolucin de 45 Brix, lo
cual puede ser debido a que en dicha disolucin se produce una
relacin ptima de viscosidad-concentracin, y por tanto la prdida de
carga durante la entrada hidrodinmica es menor, alcanzndose niveles
de penetracin de lquidos superiores. Los mayores rendimientos del
proceso (menor prdida de peso de las muestras para un nivel de
concentracin dado) se obtienen para los tratamientos con calcio,
donde se observa una mayor limitacin en la velocidad de transporte
de agua, una mayor efectividad de la impregnacin por vaco y un
incremento en la velocidad de transporte de solutos Los valores de
los coeficientes de difusin efectivos cambian ligeramente por
efecto del tipo de tratamiento y/o de la concentracin de la
disolucin osmtica empleada en el proceso de deshidratacin. Se
observa un ligero aumento en los valores al disminuir la
concentracin de la disolucin, lo cual puede atribuirse a la menor
viscosidad de la disolucin y al aplicar el pulso de vaco para los
tratamientos en presencia de calcio. Desde este punto de vista, los
tratamientos ms recomendables seran con la disolucin de 45 Brix,
aplicando un pulso de vaco y adicionando calcio.
9. FENMENOS FSICOS EN EL CONFITADO: OSMOSIS Y ABSORCINSEGN,
ARIAS (2008) MENCIONA: La osmosis y la absorcin son procesos que
ocurren indistintamente a diferentes velocidades. Durante la coccin
de la fruta en el almbar, se produce la difusin del jugo celular a
la solucin de almbar y el azcar de este, penetra en el interior de
la fruta. Si bien el jugo celular sale a mayor velocidad quedando
los frutos arrugados, la impregnacin de azcar es mucho ms lenta,
razn por la que es necesario dejar la fruta inmersa en el jarabe
por un tiempo necesario que permita llegar al equilibrio. Por esa
razn, el confitado debe ser gradual ya que al colocar la fruta
directamente es un jarabe concentrado, esta se encoge y el azcar se
acumula en el exterior de la fruta no entra en el interior. El
equilibrio final es alcanzado por un proceso de absorcin, en el
cual el jugo se comprime originando una succin, finalmente se
produce una deshidratacin parcial por osmosis l cual se reduce en
una reduccin del peso de la fruta10. PRIMERA LEY DE FICK
SEGN, ACOSTA (2013) MENCIONA:En la ingeniera de alimentos para
modelizar el confitado de un la fruta se utiliza la primera ley de
fick en cual est representada por la siguiente formula(1):
Donde:NA=Flujo molar de difusin del almbar a travs de las
membranas celulares de la papayaDAB=Difusividad o coeficiente de
difusin, cm2/sA=rea de los cubos de papaya, cm2Z=Distancia de
difusin(medida en direccin normal del movimiento) cmXA, XB=fraccin
oar de los componentes A y B
XMB=fraccin molar media logartmica del componente B /M=nmero de
medio en un determinado volumen, mol/cm3
Para la difusividad existen varios mtodos matemticos siendo el
mtodo mas adecuado la ecuacin de Scheibel (2)
Donde:DAB= difusividad masica desde A hacia BT=temperatura
(k)B=viscosidad del componente BVA, VB=volumen molar de los
componentes Ay B, cm3/mol
III. MATERIALES Y METODOS3.1. Lugar de ejecucin La prctica se
llev a cabo en el laboratorio de ingeniera de la Facultad de
Ingeniera en Industrial Alimentarias3.2. Muestras Se trabaj con la
muestra de papaya carnosa en un estado intermedio entre verde y
pintn.3.3 Materiales Cocina Ollas Tablas de picar Tinas y baldes
Cuchillos Coladores 3.4 Equipos Refractmetro Balanza Termmetro3.4
Reactivos Sal Azcar Cloruro de calcio Bisulfito de sodio cido
ctrico Bicarbonato de odio Colorante para fruta confitada3.5
Mtodos3.5.1. Lavado y pelado Se lav y pelo la fruta, se quit las
semillas y el tejido placentario, se lav nuevamente. Se pic la
fruta en cubos de 1cm x 1cm de lado aproximadamente.
FIGURA 1: pesado de la frutaFIGURA 3: picado de la frutaFIGURA
4: pesado de la fruta picadaFIGURA 2: pelado de la fruta
3.5.2. Macerado: La pulpa picada se coloc dentro de un
recipiente que contena salmuera (1 litro por casa Kg de fruta
picada). Se realiz la maceracin por 48 horas. Despus de los dos das
de maceracin se lav la fruta con abundante agua corriente hasta
desaparecer el sabor salado. Se escurri la fruta y se coloc en un
recipiente con agua cantidad suficiente que cubri la fruta. Luego e
hirvi por 3 minutos. Inmediatamente despus de la coccin de la fruta
de escurri y se enfri rpidamente para evitar que se deformeFIGURA
5: pesado de sal, cloruro de calcio y bisulfito de sodio para
preparar la salmuera, y se deja macerar por 48 horasFIGURA 6:
lavado de la fruta, para sacar el saladoFIGURA 7: hervido por 3
minutosFIGURA 8: enfriado rpido
3.5.3. ConfitadoSe sumergi la pulpa de fruta en jarabes
concentrados cada vez mayores, con el fin de que el azcar del medio
ingrese en el interior de los tejidos Inmersin en jarabe de 30%. El
jarabe de 30% se prepara utilizando 300g de azcar ms 700ml de agua
(por cada Kg de fruta escurrida se emplea un litro de jarabe). El
jarabe se calent hasta ebullicin, luego se agreg la fruta pre
cocida y escurrida, se llev a coccin por 5 minutos. Luego se coloc
en los recipientes con tapa y se dej reposar por espacio de 24
horas, para que la fruta pierda agua y el azcar del jarabe penetre
en la misma. Despus de ese tiempo se escurri la fruta, se midi la
concentracin del jarabe y del fruto.
FIGURA 9: pesado de fruta para el confitadoFIGURA 10: hervido de
agua para el jarabe al 30%FIGURA 11: preparado del jarabe a 30%,
cuando ya se le agrego el azcar necesarioFIGURA 12: Cocinado de la
papaya en el jarabe por 5 minutos
Inmersin en jarabe al 40%. Al jarabe anterior, se le aade la
cantidad necesaria de azcar para llevarlo una concentracin de 40%.
El jarabe se calent hasta ebullicin, inmediatamente despus se coloc
el producto con el jarabe y se llev a coccin por 5minutos. Luego se
coloc en los recipientes con tapa y se dej reposar por espacio de
24 horas, para que la fruta pierda agua y el azcar del jarabe
penetre en la misma. Despus de ese tiempo se escurri la fruta, se
midi la concentracin del jarabe y del fruto.FIGURA 14: se agrego la
cantidad necesaria de azcar para llevarlo a concentracin de
40%FIGURA 15: Cocinado de la papaya en el jarabe a 40% por 5
minutosFIGURA 13: Se mide los brix de la fruta y del jarabe, luego
se pesa
Inmersin en jarabe al 50%. Al jarabe anterior, se le aade la
cantidad necesaria de azcar para llevarlo una concentracin de 40%.
El jarabe se calent hasta ebullicin, se agreg cido ctrico (3g por
10L), se hierve por 5 minutos. Luego se retir el recipiente del
fuego y se aade bicarbonato de sodio igualmente en una proporcin 3g
por 10 L de jarabe Inmediatamente despus se coloca el producto con
el jarabe y se aade el colorante elegido, se agita suavemente hasta
disolver completamente en el jarabe y se deja reposar por 24 horas.
El colorante se usa en una proporcin de 1g por 10 L de
jarabe.FIGURA 19: se agreg la cantidad necesaria de azcar para
llevarlo a concentracin de 50%FIGURA 16: Se mide los brix de la
fruta y del jarabe anteriorFIGURA 17: Se pesa la fruta y el
jarabeFIGURA 18: Se mide el volumen del jarabeFIGURA 20: Se midi el
cido ctrico, y se hizo hervir por 5 minutos con el jarabeFIGURA 21:
Se le agrega el bicarbonato de sodio, el colorante y se deja
reposar por 24 horas
FIGURA 19: Se pes el cido ctrico y se ech al jarabe hasta que
hierva por 5 minutos
Inmersin en jarabe al 60%. Al jarabe anterior, se le aade la
cantidad necesaria de azcar para llevarlo una concentracin de 60%.
El jarabe se calent hasta ebullicin, se agreg cido ctrico (3g por
10L), se hierve por 5 minutos. Luego se retir el recipiente del
fuego y se aade bicarbonato de sodio igualmente en una proporcin 3g
por 10 L de jarabe Inmediatamente despus se coloca el producto con
el jarabe y se aade el colorante elegido, se agita suavemente hasta
disolver completamente en el jarabe y se deja reposar por 24 horas.
El colorante se usa en una proporcin de 1g por 10 L de
jarabe.FIGURA 25: se agreg la cantidad necesaria de azcar para
llevarlo a concentracin de 50%FIGURA 22: Se mide los brix de la
fruta y del jarabe anteriorFIGURA 23: Se pesa la fruta y el
jarabeFIGURA 24: Se mide el volumen del jarabeFIGURA 26: Se midi el
cido ctrico, y se hizo hervir por 5 minutos con el jarabeFIGURA 27:
Se le agrega el bicarbonato de sodio, el colorante y se deja
reposar por 24 horas
Inmersin en jarabe al 70%. Al jarabe anterior, se le aade la
cantidad necesaria de azcar para llevarlo una concentracin de 70%.
El jarabe se calent hasta ebullicin, se agreg cido ctrico (2,5g por
10L), se hierve por 5 minutos. Luego se retir el recipiente del
fuego y se aade bicarbonato de sodio igualmente en una proporcin
2,5g por 10 L de jarabe Inmediatamente despus se coloca el producto
con el jarabe y se aade el colorante elegido, se agita suavemente
hasta disolver completamente en el jarabe y se deja reposar por 24
horas. El colorante se usa en una proporcin de 1g por 10 L de
jarabe. Inmersin en jarabe al 75%. Al jarabe anterior, se le aade
la cantidad necesaria de azcar para llevarlo una concentracin de
75%. El jarabe se calent hasta ebullicin, se agreg cido ctrico (2g
por 10L), se hierve por 5 minutos. Luego se retir el recipiente del
fuego y se aade bicarbonato de sodio igualmente en una proporcin 2g
por 10 L de jarabe Inmediatamente despus se coloca el producto con
el jarabe y se aade el colorante elegido, se agita suavemente hasta
disolver completamente en el jarabe y se deja reposar por 24 horas.
El colorante se usa en una proporcin de 1g por 10 L de
jarabe.FIGURA 28: Se escure la fruta del jarabeFIGURA 29: Se pesa
la fruta confitada
3.5.4. Secado Despus del ltimo reposo, se escurri la fruta Se
enjuago con agua caliente a 60C. Para eliminar la miel de la
superficie de la fruta. Luego se escurri el producto. Se sec en una
cmara de secado a 40C por 24 horas
FIGURA 30: Se puso la fruta ya enjuagada sobre la bandeja
FIGURA 31: Se puso la fruta en el secador
IV. RESULTADOS Y DISCUSIONES
4.1. DIFUSIVIDAD EXPERIMENTAL CON LA ECUACIN DE SCHEIBELCUADRO
3: se observa las variaciones de grados brix del jarabe y de la
fruta (inicial y final) y el %W en el proceso del confitadoInicio
final
DiasBrix JarabeBrix FrutaPeso inicialBrix JarabeBrix FrutaPeso
final%W
Dia 1306100019,5199390,94
Dia 2401993931,526,5989,101,053
Dia 35026,5989,10443410411,052
Dia 46034104157531084,561,042
Dia 570531084,5664,558,51121,881,034
Dia 67558,51121,8870621154,001,029
CUADRO 4: Se observa la difusividad hallada con la ecuacin de
scheibel en el confitado de papaya.Temperatura (C)Temperatura
(K)agua (cp)Volumen atmico del agua (VB)Volumen atmico del agua
(VA)DifusividadDAB(cm2/s)
172901,09814,8355,23,823x10-6
4.2. VELOCIDAD DE DIFUSION DEL ALMIBARCUADRO 5: Se observa la
velocidad de difusin del almbar a travs de las membranas de la
papaya por daDaBRIX inicialBRIX final
(g/cm3)
(g/cm3)%WZ (cm)T (K)A (cm2)DAB (cm2/s)NA (mol/s)
13019,51,12961,0810.941.32901,693,823x10-61,839 x 10-9
24031,51.17941,13691,0531.32901,693,823 x10-61,99 x 10-9
350441,23271,20031,0521.32901,693,823 x10-61,694 x 10-9
460571,28981,27231.0421.32901,693,823 x10-61,109 x 10-9
57064,51,35091,31681,0341.32901,693,823 x10-62,501 x 10-9
675701,38231,35091,0291.32901,693,823 x10-62,56 x 10-9
4.3. BALANCE DE MATERIACUADRO 6: Balance de materia del
confitado de papaya.PROCESOINGRESA (g)SALE (g)CONTINUA (g)RENDIENTO
(%)
Recepcin de m. p.21002100100
Lavado I2100100
Pesado I2100100
Pelado450165078,57
Picado650100047,62
Pesado II100047,62
Macerado11752175103,57
Escurrido I1277,78897,2242,72
Lavado II897,2242,72
Cocido897,2242,72
Escurrido II897,2242,72
Enfriado897,2242,72
Confitado a 30 BRIX 897,221794,4485,45
Confitado a 40 BRIX232,1272026,56796,50
Confitado a 50 BRIX264,442291,007109,10
Confitado a 60 BRIX282,9822573,989122,57
Confitado a 70 BRIX340,6872914,676138,79
Confitado a 75 BRIX415,123329,796158,56
Escurrido2175,7951154,0054,95
Pesado III1154,0054,95
Lavado III165,14988,8647,09
Pesado IV988,8647,09
Secado77,78911,0843,38
Envasado911,0843,38
Almacenado911,0843,38
TOTAL 5707,576 4796,496 911,08
4.3.1. Diagrama de flujo de la preparacin de confitado de
papayaLAVADO 1PESADO 1PELADO MACERADOPICADOESCURRIDO
1COCIDORECEPCION DE MATERIA PRIMALAVADO 2PESADO
22100g2100g2100g450g1650g1000g650g1277gSal: 120 gAgua:
1000gbisulfio de sodio:5gCloruro de calcio:
50g1000g2175g897,22g897,22g1t=48h897,22gt=3min
1175g
897,22g
ENFRIADOCONFITADO A 30%CONFITADO A 40%CONFITADO A 50%CONFITADO A
60%CONFITADO A 70%CONFITADO A 75%ESCURRIDOPESADO 3ESCURRIDO 2Agua:
628,059gAzcar :269,166g897,22g
897,22g
2026,567g22911,007g2573,989g2914,676g3329,796g1154,00g232,127g264,44g282,982g340,687g415,12g2175,796g12897,22gAzcar
:232,127t=24ht=24ht=24ht=24ht=24ht=24hcolorante: 0,07gbicarbonato
de sodio:0,22gac.citrico:0,22gazucar:263,93colorante:
0,08gbicarbonato de
sodio:0,19gac.citrico:0,19gazucar:282,522gcolorante:
0,08gbicarbonato de
sodio:0,19gac.citrico:0,19gazucar:282,522colorante:
0,08gbicarbonato de
sodio:0,16gac.citrico:0,16gazucar:414,721154,00g
1794g
PESADO 4LAVADO
3SECADO1154,0g988,86g988,86g165,14g77,78g2ENVASADO911,08g
DISCUSIONESSegn, PARZANESE (2008), menciona que el tipo de
geometra y tamao que presenta el producto es fundamental, ya que si
la superficie es menor se eleva la prdida de agua y por el
contrario si la superficie es mayor la prdida de agua es menor, lo
cual afecta a la velocidad de deshidratacin osmtica. Se prepararon
soluciones osmticas de sacarosa a diferentes concentraciones (40,
50, 60, 70 y 75%), las que fueron controladas usando un
refractmetro. Las temperaturas de trabajo fue constante (17C). Los
trozos de papaya fueron sumergidos a las distintas concentraciones,
despus de ser macerado lo cual permite dar consistencia a los
tejidos de la fruta y facilita la penetracin del azcar durante el
confitado.Segn PARZANESE (2008) La deshidratacin osmtica casi no
afecta el color, sabor, aroma y textura del alimento. En la prctica
se utiliz un colorante no adecuado, lo cual la fruta no absorbi por
completo, se puede decir que el colorante no era necesario, ya que
es ms utilizado en otro tipo de materia prima como el nabo, cascara
de sanda, etc. En el caso de la papaya se tena ya el color
anaranjado intenso, El colorante es generalmente utilizado para
tener una mejor presentacin del producto, Segn GENINA (2002),
menciona que por lo general los alimentos no poseen una membrana
semipermeable perfecta por lo cual puede existir difusin del soluto
al alimento y de sus componentes hacia la solucin, por lo cual se
producen dos fenmenos de transferencia de masa: Difusin de agua
desde el alimento a la solucin cuya fuerza impulsora es la
diferencia de presin osmtica y Difusin de solutos desde la solucin
hacia el alimento, denominado impregnacin, donde la fuerza
impulsora es la diferencia de concentraciones, lo cual se pudo
observar las dos difusiones en la prctica de confitado de
papaya.Segn RUIZ (2007), la difusividad del almbar en agua
contenida en la estructura celular de la pia (9.23 X10-6 cm2/s) es
mayor que la difusividad del almbar en agua contenida en la
estructura celular del nabo (4.04x10-6 cm2 /s) y de la papaya
(3.8114x10-6 cm2/s). Como se puede observar de los resultados
obtenidos en la prctica de laboratorio la difusividad obtenida en
la papaya fue de 3.823x10-6 cm2/s, siendo este valor prximo al
mencionado por el autor en esta misma fruta. SEGN, CEBALLOS (2005):
La difusin de la papaya confitada al inicio su difusividad era
1,839 x 10-9 luego al da siguiente aumento a 1,99 x 10-9 pasado dos
das la difusividad comenz a disminuir pero en el quinto y sexto da
como se observa la difusividad de la papaya confitada tiende a
ascender nuevamente. La prdida de peso y agua durante la cintica de
deshidratacin osmtica de papaya, es ms rpida al trabajar con
disoluciones osmticas concentradas. Los valores ms altos de
impregnacin de disolucin osmtica en las muestras de papaya, se
registraron al trabajar con la disolucin de 75 Brix, lo cual puede
ser debido a que en dicha disolucin se produce una relacin ptima de
viscosidad-concentracin, y por tanto la prdida de carga durante la
entrada hidrodinmica es menor, alcanzndose niveles de penetracin de
lquidos superiores. Los valores de los coeficientes de difusin
efectivos cambian ligeramente por efecto del tipo de tratamiento
y/o de la concentracin de la disolucin osmtica empleada en el
proceso de deshidratacin. Comparando con el autor se observa un
ligero aumento en los valores al disminuir la concentracin de la
disolucin, lo cual no ocurre con nuestra experiencia esto ocurri
debido a que quiz el ambiente no fue el adecuado y tambin no se
trabaj siguiendo al pie de la letra por cuestin de reducir
tiempo
V. CONCLUSIONES
La velocidad de difusin (NA) del almbar a travs de la membrana
celular de la papaya en el proceso de confitado- mtodo lento es el
siguiente:
1er dia: 1,839 x 10-9 mol/s a 30 Brix 2do dia: 1,99 x 10-9 mol/s
a 40 Brix 3er dia :1,694 x 10-9 mol/s a 50 Brix 4to dia: 1,109 x
10-9 mol/s a 60 Brix 5to dia: 2,501 x 10-9 mol/s a 70 Brix 6to
dia:2,501 x 10-9 mol/s a 75 Brix
La difusividad del almbar (A) en agua (B) contenida en la
estructura celular es de 3,823x10-6 cm2/s
VI. BIBLIOGRAFIA:
1. ACOSTA, L,E.(2013).MANUAL DE PRACTICAS DE LABORATORIO DE
INGENIERIA DE ALIMENTOS II. FACULTAD DE INGENIERA EN INDUSTRIAS
ALIMENTARIAS. Universidad Nacional Del Centro Del Peru
(Huancayo)
2. ARIAS,C.J.(2008).APROVECHAMIENTO AGROINDUSTRIAL DE LA UVILLA
(PHYSALIS PERUVIANA L.) PARA LA OBTENCIN DE PRODUCTOS CRISTALIZADOS
Y CHIPS. Facultad de ingeniera Qumica y Agroindustria.
(Ecuador).Disponible en:
http://books.google.com.pe/books?id=1pQzAQAAMAAJ&pg=PA22&lpg=PA22&dq=velocidad+de+difusion+de+almibar+en+el+confitado&source=bl&ots=avrzXvlnWT&sig=rzJnx1UQv2BCNkLYW3Os2PPCLpU&hl=es&sa=X&ei=B7KBUea9JrGj4AP8lIC4Aw&ved=0CDAQ6AEwAQ#v=onepage&q&f=false
3. CEBALLOS,C.G.(2005). Estudios en papaya minimamente procesada
por deshidratacion osmotica. Universidad Politecnica De Valencia.
Departamento De Tecnologa De Alimentos Valencia. (Valencia).
Disponible en:
http://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/1885/tesisUPV2366.pdf
4. CHRISTIE. J. GEANKOPLIS, Proceso de Transporte y Operaciones
Unitarias, University of Minnesota, COMPAA EDITORIAL CONTINENTAL,
S.A. DE C.V. MXICO, TERCERA EDICIN MXICO, 1998
5. DENSIDAD DEL JARABE EN GRADOS BAUME. Disponible en:
http://boddbo.blogspot.com/2012/02/densidad-del-jarabe-en-grados-baume.html
6. GENINA, S.P. (2002). Deshidratacin osmtica: alternativa para
conservacin de frutas tropicales. Departamento de Biotecnologa y
Bioingeniera del Cinvestav. Disponible en:
http://oswaldoparra.files.wordpress.com/2008/10/12-deshidratacion2.pdf
7. PARZANESE, M. (2008). DESHIDRATACIN OSMTICA. Tecnologas para
la Industria Alimentaria. Disponible en:
http://www.alimentosargentinos.gov.ar/contenido/sectores/tecnologia/ficha_06_osmotica.pdf
8. RUIZ R. Y COL. (2007). DETERMINACIN EXPERIMENTAL DE LA
DIFUSIVIDAD EFECTIVA PARA LA DESHIDRATACIN OSMTICA DE PIA
UTILIZANDO PELLETS EN FORMA DE CUBOS MEDIANTE MTODOS NMERICOS.
Universidad Nacional de Colombia. Disponible en:
http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r67037.PDF
9. TEPPER, M.P. (1996). TRANSFERENCIA DE MASA DURANTE LA
DESHIDRATACION OSMTICA DE PALTA cv FUERTE. UNIVERSIDAD DE CHILE.
Disponible en:
http://www.avocadosource.com/papers/Chile_Papers_A-Z/S-T-U/TepperPaola1996.pdf
10. UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE LA SELVA. (2009). CONFITADO DE
FRESA. OCOSINGO. CHIAPAS. Disponible en:
http://www.utselva.edu.mx/pai/8/5/16.3%20CONFITADO%20DE%20FRESA.PDF
CUESTIONARIO:1. Explique las formas de obtener el azcar
invertidoSe obtiene a partir de lahidrlisisdel azcar comn
(sacarosa). Esta hidrlisis puede llevarse a cabo mediante tres
mtodos:a. Por enzima invertasa:La hidrlisis de la sacarosa en
glucosa y fructosa (azcar invertido) puede ser realizada por dos
enzimas: la betafructosidasa, que acta sobre el extremo fructosa de
la molcula de sacarosa, y la alfa-glucosidasa, que la ataca por el
extremo de la glucosa. Actualmente, se entiende generalmente por
"invertasa" la beta-fructosidasa, que es producida por levaduras
(Sacaromyces cerevisiae, Candida), mientras que la alfa-glucosidasa
constituye preferentemente las invertasas intestinales y de hongos
(Aspergillus oryzae).La actividad enzimtica de la invertasa depende
del pH, siendo su ptimo de 4,5 a 5,0, y de la temperatura que puede
variar de 25 a 55C; no debe agregarse a productos con ms de 65C ni
a aquellos con ms de 20% de alcohol (bombones con relleno), pues la
enzima es inactivada. Como la invertasa produce una hidrlisis,
exige la presencia de agua (por lo menos 5% del peso del azcar). De
un preparado lquido de invertasa se agregan normalmente 100-125 ml
para 100 kg de masa; dicha cantidad puede aumentarse si no se puede
llevar al pH ptimo mediante la adicin de cido ctrico, por razones
de sabor.Otra aplicacin importante de la invertasa est en la
elaboracin de azcar invertido a partir de sacarosa por va
enzimtica, la cual aventaja a la hidrlisis cida, por ser ms fcil de
controlar. Adems, el jarabe resulta de mayor concentracin, presenta
mejores caracteres de color y sabor y no contiene indicios de
productos secundarios como el furfural. Una vez elaborado el jarabe
por inversin enzimtica, se calienta a 80C para inactivar la enzima,
teniendo aplicacin en diferentes productos azucarados y licores.b.
Por accin de un cido a temperatura elevada (esto sucede
espontneamente durante el almacenamiento de jugos de fruta).
c. Pasando la solucin porresinas sulfnicas:Estas resinas estn
disponibles con tres diferentes cantidades de entrecruzamiento en
la columna vertebral de poliestireno. Cuanto mayor sea el enlace y
cruce mayor ser la capacidad de la resina. Para el intercambio de
iones inorgnicos el tamao del poro suele ser de poco inters. Para
las protenas globulares la exclusin de los lmites aproximados son
3000 daltons en el 2%, 1500 daltons el 4% y 1000 daltons en un 8%
entrecruzamiento. Purificacin del agua (por ejemplo: industria de
la cerveza), desmineralizar lquidos azucarados y jarabes, controlar
la acidez, el olor, el sabor y contenido en sal del alimento.
Tambin se emplean para aislar o purificar aditivos o componentes de
alimentos.Para ejemplificar, tomemos el caso de hidrlisis por accin
de un cido. Se prepara unalmbar(jarabe de sacarosa) y se lo
acidifica utilizandocido ctrico. Como resultado de esto, se elimina
un puente de oxgeno, transformando la solucin acuosa desacarosaen
una solucin acuosa deglucosa+fructosa. Cuando la solucin reduce su
temperatura a 80C se puede neutralizar el pHconbicarbonato de
sodio, hecho que genera unaefervescencia, aunque esto no es
obligatorio.
2. Describir el proceso de elaboracin de la fruta confitada por
el mtodo rpido.a. Preparamos la solucin osmtica de sacarosa (jarabe
invertido) una concentracin de 60 Brix (mezclar azcar , agua, cido
ctrico y bicarbonato de sodio ).b. Caracterizar fisicoqumicamente
la papaya: slidos solubles (Brix), pH, acidez y humedad.c. La fruta
seleccionada para el proceso osmtico se acondiciona (lavada,
seleccionada, pelada, cortada en cubos de lados uniformes), luego
se sumerge estos cubos en la solucin osmtica a 20C durante 12
horas.Relacin fruta/jarabe = 1:4d. La concentracin en slidos
solubles (Brix del fruto y del jarabe) del fruto y del jarabe, se
mide cada hora. Llevndose el registro de estos datos para poder
determinar los resultados.e. El proceso de deshidratacin osmtica
termina con un drenado del jarabe, luego se seca la muestra con
aire caliente a 60C por dos horas (se mide la concentracin en
slidos solubles, humedad y peso final), se enfria y se envasa.
ANEXOS
CALCULOS Hallando la difusividad con la ecuacin de Scheibel: Se
toma los datos de la tabla 1:
Hallando el flujo molar de difusin del almibar a travs de las
membranas celulares de la papaya (1ra ley de fick), se toma
densidades de la tabla 2:
TABLA 1: Volumenes atmicos y molares en el punto de ebullicin
normal. (GEANKOPLIS,1998)
TABLA 2: Densidades a distintos grados brix. (5)
M. Sc. Ing. Edgar Acosta Lpez