deshidrataciÓn osmÓtica con y sin pulso de vacÍo de

DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA CON Y SIN PULSO DE VACÍO DE GUAYABA MANZANA

SOLY GAITÁN CAMACHO

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA BOGOTÁ

2005

IQ-2004-II-05

DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA CON Y SIN PULSO DE VACÍO DE GUAYABA MANZANA

SOLY GAITÁN CAMACHO

TESIS

ASESORES PROFESORA CLARA QUIJANO INGENIERO EDGAR VARGAS

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA BOGOTÁ

2005

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AGRADECIMIENTOS

Agradezco a la profesora Clara Quijano del departamento de Química y al Ing. Edgar

Vargas del departamento de Ingeniería Química de la Universidad de los Andes por su

colaboración y guía.

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CONTENIDO

Pag. INTRODUCCION 1 1. OBJETIVO GENERAL 4 1.1 OBJETIVOS ESPECIFICOS 4 2. PROCEDIMIENTOESPERIMENTAL 5 2.1 PREPARACION DE LA MUESTRA 5 2.2 TRATAMIENTO OSMOTICO 5 2.3 DETERMINACIONES ANALITICAS 6 3. MARCO TEORICO 8 3.1 GUAYABA 8 3.1.1 Generalidades 8 3.1.2 Variedades 8 3.1.3 Clasif icación Botánica 9 3.1.4 Anatomía y Fisiología 9 3.2 GUAYABA MANZANA (GLUM SALI) 11 3.3. DESHIDRATACION OSMOTICA 13 3.3.1 Fenómenos de transferencia involucrados 15 3.3.2 Definición del sistema 16 3.3.3 Variables que afectan el proceso 17 3.3.3.1 Temperatura 17 3.3.3.2 Concentración 17 3.3.3.3 Naturaleza del agente osmótico 17 3.3.3.4 Presión 17 3.4 DESHIDRATACIÓN OSMOTICA CON APLICACIÓN DE PULSO DE VACIO 18 3.5 CAMBIOS SUFRIDOS EN LA FRUTA 19 4. CINÉTICA DE DESHIDRATACION 21 4.1 COEFICIENTES DE DIFUSIÓN DE LA DESHIDRATACION 21 5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 22 5.1 INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA Y CONCENTRACIÓN 22 5.2 BALANCE DE MASA DE TODOS LOS TRATAMIENTOS 28 5.3 ESTUDIO DE LA CINETICA DE DESHIDRATACION OSMOTICA 29 5.3.1 Cinética variación en el contenido de solutos y pérdida de agua 29 5.3.2 Cinética de variación en la masa 38 5.3.3 Elección de las mejores curvas 40 5.4 CAMBIOS COMPOSICIONALES EN LA FASE LÍQUIDA DE LA FRUTA (COEFICIENTE DE DIFUSIÓN) 42

6. RENTABILIDAD DEL PROCESO 48 7. CONCLUSIONES 53 BIBLIOGRAFIA 56

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INDICE DE TABLAS

Pag.

Tabla 1. Clasificación botánica de la Guayaba 9

Tabla 2 Tabla comparativa contenido nutricional variedades pulpa roja y blanca 12

Tabla 3. Parámetros cinéticos para a) la ganancia de solutos (∆Ms) y b) pérdida de agua (∆Mw) a 25°C para ambos tratamientos OD y PVOD. (Ks/w: pendiente; Ks/w 0: intercepto) 31 Tabla 4. Parámetros cinéticos para a) la ganancia de solutos (∆Ms) y b) pérdida de agua (∆Mw) a 40 °C para ambos tratamientos OD y PVOD. (Ks/w: pendiente; Ks/w 0: intercepto) 33 Tabla 5. Parámetros cinéticos para a) la ganancia de solutos (∆Ms) y b) pérdida de agua (∆Mw) a 55 °C para ambos tratamientos OD y PVOD. (Ks/w: pendiente; Ks/w

0: intercepto) 36 Tabla 6. Parámetros cinéticos para la variación en la masa (∆M) para ambos tratamientos de OD y PVOD. (KM: pendiente; KM 0: intercepto) 38 Tabla 7. Características producto final de las curvas elegidas 41 Tabla 8. Coeficientes de difusión a diferentes temperaturas para ambos tratamientos OD y PVOD 45 Tabla 9. Materia prima necesaria por deshidratación 49 Tabla 10. Cotización equipos 50 Tabla 11. Valor unidad, materia prima 51 Tabla 12. Valor de producción de un gramo 51 Tabla 13. Precios comerciales de algunas frutas deshidratadas 52

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INDICE DE FIGURAS

Pag. Figura 1. Flujos que se consideran en la deshidratación osmótica 13 Figura 2. Etapas en el proceso de transferencia de materia al aplicar pulso de vacío 19 Figura 3. a) Cambio en el contenido de solutos (∆Ms), b) Cambio en el contenido de agua (∆Mw), c) Cambio en la masa (∆M), a 25°C para cada uno de los tratamientos OD y PVOD 23 Figura 4. a) Cambio en el contenido de solutos (∆Ms), b) Cambio en el contenido de agua (∆Mw), c) Cambio en la masa (∆M), a 40°C y diferentes concentraciones para cada uno de los tratamientos OD y PVOD 25 Figura 5. a) Cambio en el contenido de solutos (∆Ms), b) Cambio en el contenido de agua (∆Mw), c) Cambio en la masa (∆M), a 55°C y diferentes concentraciones para cada uno de los tratamientos OD y PVOD 27 Figura 6. Balance de masa de todos los tratamientos realizados 28 Figura 7. a) Cambio en el contenido de solutos (∆Ms), b) Pérdida de agua (∆Mw ) para ambos tratamientos OD y PVOD a 25ºC 33 Figura 8. a) Cambio en el contenido de solutos (∆Ms), b) Pérdida de agua (∆Mw) para ambos tratamientos OD y PVOD a 40 ºC 35 Figura 9. a) Cambio en el contenido de solutos (∆Ms), b) Pérdida de agua (∆Mw) para ambos tratamientos OD y PVOD a 55 ºC 37 Figura 10. a) Cambio en el contenido de la masa solutos (∆M) para ambos tratamientos OD y PVOD 39 Figura 11. Representación gráfica de 1-Y Vs. t0.5 a diferentes temperaturas para OD y PVOD 44

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INTRODUCCIÓN

La guayaba es un cultivo originario de la América Tropical y sub-tropical. Los principales

países productores en Latinoamérica son Colombia, Brasil, México, El salvador,

Venezuela, Perú y Ecuador. En Colombia, existe una producción de 101.048 Ton/año

(solo para consumo interno), de los cuales un 70% es para consumo fresco y 30% para la

industria1. Las ciudades de Bogotá, Barranquilla, Medellín, Cali y Bucaramanga, son las

mayores comercializadoras de guayaba. En Bogotá, los tipos de guayaba comercializada

son la roja, pera y manzana, mientras en las demás ciudades además de las

anteriormente mencionadas, se comercializan la ácida, blanca y la feijoa. Los mayores

departamentos productores son: Santander, Cundinamarca, Tolima, Valle, Antioquia y la

Costa Atlántica. En el mercado nacional la guayaba posee una alta demanda para

consumo en fresco, jugos, bocadillos y mermeladas; solo para la producción de bocadillo

se destinan 35.000 Ton/año, con un valor de $21.000 millones2. Los principales mercados

potenciales internacionales son: USA (Congelada), Alemania (jugos, conservas), Japón,

Francia y Canadá (fresca: todo el año). Sin embargo, el mercado de la guayaba posee

ciertas debilidades que afectan las exportaciones, esto, debido a que la guayaba es una

fruta altamente perecedera, ocasionando una baja calidad en el producto. Por esta razón

es importante el desarrollo de nuevas técnicas de procesamiento de la guayaba para su

comercialización, siendo la deshidratación osmótica una gran opción. De esta manera se aprovecharían las ventajas internacionales que posee este comercio: poca competencia,

altos precios, mercados jóvenes y una mayor satisfacción del consumidor.

Los alimentos deshidratados han sido ampliamente usados a nivel industrial por más de

una década como medio de conservación de la fruta mínimamente procesada,

conservando en mayor proporción sus características sensoriales. Este proceso permite

1 Referencia 9 2 Referencia 9

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reducir el contenido de agua al colocar el alimento en una solución de azúcar altamente

concentrada, lo que ocasiona un f lujo de agua hacia la solución y uno de solutos hacia el

interior de la fruta, hasta alcanzar el equilibrio. De esta manera se protege y mejora las

características organolépticas del producto f inal (color y sabor)3, obteniendo productos en

conserva de mejor calidad, además de presentar ventajas económicas, debido a que no

solo se puede emplear como pre-tratamiento, sino que también se emplea en la

elaboración de alimentos de bajo contenido de humedad, aumentando la durabilidad de la

pulpa y presentando una gran posibilidad para la exportación y aprovechamiento de frutas

que en otras condiciones serían muy perecederas.

Este proyecto presenta como aspecto novedoso, la posible presentación industrial de la

Guayaba manzana (Glum Sali). Se propone poder sacar un producto con una nueva

presentación y facilidad de exportación, generando una nueva alternativa del consumo de

la guayaba. En Colombia existen muchas variedades y en el año se exportan alrededor de

180.000 toneladas4. La elección de la guayaba como fruta para deshidratar es debido a su

contenido nutricional, por la cual es denominada "la fruta reina”: rica en vitaminas A, B1 y

B2 y lo más importante es el alto contenido de vitamina C, así como en algunos

aminoácidos esenciales tales como triptófano, lisina, y metionina, igualmente es rica en

taninos, que le comunican propiedades astringentes. Por todo esto la guayaba es una de

las frutas más cotizadas en el mercado. La variedad estudiada aparte de su contenido

nutricional presenta una mayor cantidad de pulpa que la hacen muy rendidora siendo esta

una ventaja sobre la guayaba común y es una variedad muy poco desarrollada si

tomamos en cuenta que la más conocida es la de pulpa roja (guayaba coronilla y guayaba

pera).

3 Referencia 1 4 Referencia 2

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La deshidratación osmótica, con y sin pulso de vacío, permite establecer las ventajas y

desventajas de cada método, conocer la inf luencia de variables como la temperatura y los

grados Brix (ºBrix) dependiendo de la aplicación previa del pulso o no, y su efecto en los

mecanismos pseudodifusionales o de difusión efectiva (dependientes de gradientes de

concentración) e hidrodinámicos (mecanismo dependientes de gradientes de presión)5.

5 Referencia 3

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1. OBJETIVO GENERAL

Estudio del comportamiento de la cinética y procesos hidrodinámicos en la deshidratación

osmótica con y sin pulso de vacío de la guayaba manzana (Glum Sali).

1.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Establecer la inf luencia de la temperatura y la concentración de la solución de

sacarosa en el proceso de deshidratación osmótica con y sin pulso de vacío.

Determinar la calidad de la fruta deshidratada asociadas a los cambios de masa y

humedad ocurridos durante el proceso de deshidratación mediante la realización

de balances de materia.

Determinar la rentabilidad del proceso, mediante el análisis de la cinética de

deshidratación asociada a los cambios de peso, pérdida de agua y ganancia de

solutos en el tiempo y la identif icación de la mejor curva de cinética de

deshidratación de acuerdo a las características del producto deshidratado

obtenido.

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2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

2.1 PREPARACIÓN DE LA MUESTRA Las guayabas manzana seleccionadas con base al grado de madurez (coloración de la

cáscara y consistencia) fueron compradas en el mismo supermercado (Carrefour)

provenientes de una misma región (Coello-Guamo) y un cultivo tecnif icado, lo que

permitió eliminar variabilidad en parámetros como clima y suelo. Cada guayaba se peló y

cortó en cascos eliminando las semillas para después ser cortadas en láminas mediante

el uso de un molde de (40 x 21 cm) que permitió que todas las muestras fueran de un

tamaño lo más uniforme posible. Cada uno de los tratamientos se llevó a cabo por

triplicado.

2.2 TRATAMIENTO OSMÓTICO

Se empleó un baño de María (equipo) con control de temperatura y agitación constante en

cada uno de los procesos. La agitación se realizó a 954 r.p.m .en cada uno de los

tratamientos. La deshidratación se realizó en soluciones de 25, 40 y 55 ºBrix, a

temperaturas de 25, 40 y 55 ºC y a diferentes tiempo de tratamientos 15´, 30´, 45´, 60´,

90´, 180´ (3 hr), 300´ (5 hr), 480´ (8 hr) y 1440´ (24 hr) minutos. Se realizaron dos clases

de experimentos: deshidratación osmótica a presión normal y con pulso de vacío. Los

tratamientos con pulso de vacío se llevaron a cabo aplicando una presión de 100 mbar.

(FITO, Pedro, et al., 2001) durante 10 minutos (GIRALDO G, et al., 2003) al inicio del

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proceso, de esta manera se contribuye a eliminar el aire de los poros de la fruta,

mejorando el proceso de deshidratación, ya que el espacio dejado por este será

reemplazado por el f luido externo.

Para obtener la variación de la masa (∆M), la ganancia de solutos (∆Ms) y la pérdida de

agua (∆Mw ), cada trozo de fruta debió ser pesado antes de iniciar el procedimiento y

después de ser efectuado, es decir, cuando ya ha sido deshidratado. Al igual, se midieron

los ºBrix iniciales para determinar la variación de los sólidos soluble.

2.3 DETERMINACIONES ANALÍTICAS

El contenido de humedad se determinó por secado a 60ºC hasta peso constante,

aproximadamente 72 horas, según el método 20.013 AOAC, 1980 (GIRALDO G., et al.,

2003). Los sólidos solubles fueron medidos mediante un refractómetro, el peso mediante

una balanza analítica y la variación del volumen mediante un calibrador. Para determinar

la variación de la masa, los cambios en el contenido de sólidos solubles y de agua se

emplearon las siguientes relaciones:

0

0

MMMM

t −=∆ (1)

( ) ( )0

00 **M

xMxMM W

tW

t

W−

=∆ (2)

( ) ( )0

00 **M

xMxMM StS

t

S−=∆ (3)

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donde:

=0M Masa inicial de la muestra (gr).

=tM Masa de la muestra en el tiempo t (gr).

=0Sx Fracción másica de sólidos solubles de la muestra en el tiempo 0 (ºBrix).

=tSx Fracción másica de sólidos solubles de la muestra en el tiempo t (ºBrix).

=0Wx Fracción másica de agua de la muestra en el tiempo 0 (gr/gr).

=tWx Fracción másica de agua de la muestra en el tiempo t (gr/gr).

Para todos los procedimientos se comprobaron los balances de masa mediante la

siguiente relación:

SW MMM ∆+∆=∆ (4)

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3. MARCO TEORICO

3.1 GUAYABA 3.1.1 Generalidades. Es originaria de América tropical con su centro de origen entre

México y Perú. Esta planta de la familia de las Mirtáceas incluye más de 2000 especies de

árboles y arbustos de los cinco continentes. Todas las guayabas las producen árboles del

género Psidium que crecen en regiones tropicales de América, Asia y Oceanía. En otros

países también se la conoce como guayabo, guara, arrayana y luma. Se desarrolla en

temperaturas de 18 a 28°C. Cuando la temperatura está por debajo de 15°C se detiene el

crecimiento y a 3°C no se logra la maduración de los frutos.

3.1.2 Variedades. Se cultiva en casi todos los países tropicales. Son países productores Brasil, Colombia, Perú, Ecuador, India, Sudáfrica, California, Estados Unidos, México, Filipinas, Venezuela, Costa Rica, Cuba y Puerto Rico. Las variedades que se comercializan en Europa se importan principalmente de Sudáfrica y Brasil. Comercialmente se agrupan en blancas y rojas, según el color de la pulpa. Las variedades más conocidas en función del país de origen son: Puerto Rico, guayabas de pulpa blanca, unos 9 centímetros de largo y de 7 centímetros de diámetro, con un peso aproximado de 150 gramos; Rojo Africano, de pulpa rosada, peso de unos 65 gramos y 6 centímetros de diámetro y Trujillo, peso de 115 gramos y un diámetro de 6,5 centímetros. Existen además otras variedades como: Roja, Polonuevo, Guayabita de Sadoná (Nariño), Rosada y Blanca Común de Antioquía y Guayaba Agria; que se diferencia en su tamaño, peso y forma de producción.

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3.1.3 Clasificación botánica. La familia de las Myrtáceas cuenta con unos 60 géneros

y con algo más de 2000 especies.

Tabla 3. Clasificación botánica de la Guayaba

Reino: Eukaryota

División: Spermatophytina

Subdivisión: Magnoliatae

Clase: Magnoliatae (Dicotiledoneae)

Orden: Myrtales

Familia: Myrtaceae

Género: Psidium

Especie: Psidium guajava

Tomada de Fruticultura tropical. Segunda parte. ICFES.

3.1.4 Anatomía y Fisiología. Árbol: árbol bajo, con mucho follaje que en ocasiones alcanza desde 2 hasta 9 metros de altura, adquiriendo su tronco hasta 30 cm de

diámetro. El tallo tiene forma cilíndrica, de consistencia dura y leñosa. Las ramas jóvenes

y terminales son de color verde. Las ramas adultas son cilíndricas y su corteza al igual

que la del tallo principal, es de color carmelita-verdoso, siendo en ocasiones lisa y

brillante.

Hojas: Son abundantes coreáceas, oblongas o elípticas dispuestas en pares alternas a lo largo de las ramas. Son de color verde oscuro hasta claro en el haz y más claro en el

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envés, alcanzando una longitud desde 7 a 15 cm. Las nervaduras son pronunciadas en el envés.

Flor: presentan una corola formada por cuatro a cinco pétalos de color blanco. El cáliz es cerrado en el botón y la base tiene cuatro a cinco sépalos. Las f lores pueden estar solitarias o agrupadas y brotan de yemas situadas en las axilas de las hojas. Es posible la autopolinización.

Fruto: Es clasif icado como una baya que puede tener formas variadas (redonda, ovalada, cilíndrica, piriforme), con tamaño pequeño a mediano que oscila desde 1.5 a 8 cm de diámetro y con peso entre 15 y 460 g. Pueden presentarse solos o agrupados. El epicarpio o cáscara es generalmente liso y cuando esta maduro puede ser verde claro o amarillo pálido, y en ocasiones amarillo con tonalidades rojizas. La pulpa puede ser de diferentes diámetros con coloración roja, rosada, amarilla, amarillo rosado, blanco puro o con incrustaciones verdes. La textura de esta parte puede ser suave y f ina en unos casos y arenosa en otros. El sabor puede ser dulce, ácido, o ligeramente ácido y en algunos casos sin sabor agradable. El endocarpio, que es el lugar donde se encuentran las semillas, posee una coloración similar a la de la pulpa. Las semillas son pequeñas. El peso de las semillas puede sobrepasar el 2% del peso total del fruto en algunos casos.

La fruta se debe recolectar antes de que tome color para evitar posibles enfermedades y aumentar la capacidad de almacenamiento. La forma de recolección es manual, en los sistemas tradicionales se recogen los frutos caídos del suelo. La clasif icación y criterios de calidad se determinan por su aspecto, color, tamaño y estado f itosanitario, el peso promedio está entre 100 y 165 gramos. En cuanto a su envasado, se debe empaquetar en cajas de madera o plástico con una capacidad máxima de 12 Kilogramos para garantizar la calidad del producto.

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3.2 GUAYABA MANZANA (GLUM SALI)

Esta especie es originaria de Australia, y es cultivada en Colombia aproximadamente hace 20 años (hace falta Referencia). Es muy apetecida por su rendimiento respecto a la pulpa, esta es de color blanco, de sabor dulce o ligeramente agridulce, dependiendo del estado de maduración, de piel verde y forma redondeada. Posee diámetros entre 7 y 10 cm y pesos que oscilan entre 300 y 500 g por fruto. (ver Ilustración 1).

Ilustración 1. Imagen de la Guayaba Manzana (Glum Sali)

Tomada de Imágenes Google

El componente mayoritario es el agua, posee un bajo valor calórico, con escaso aporte en hidratos de carbono y menor proporción respecto a las proteínas y grasas. Se destaca el contenido en vitamina C, siendo éste mayor en la variedad de pulpa blanca como la Guayaba manzana, respecto a las variedades de pulpa roja; y es siete veces mayor que la encontrada en la naranja. Aporta otras vitaminas del grupo B en menor proporción. Respecto a los minerales, se destaca el aporte del contenido en Potasio. Los frutos muy maduros pierden vitamina C. A continuación se presenta una tabla comparativa entre las variedades de pulpa roja y blanca:

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Tabla 4 Tabla comparativa contenido nutricional variedades pulpa roja y blanca

Contenido en 100 g de pulpa

Variedad Blanca

Variedad Rosada

Parte comestible (%) 75 75

Calorías N° 36 36

Agua (g) 86.0 86.0

Proteínas (g) 0.9 0.9

Grasas (g) 0.1 0.1

Carbohidratos (g) 9.5 9.5

Fibra (g) 2.8 2.8

Cenizas (g) 0.7 0.7

Calcio (mg) 15.0 17.0

Fósforo (mg) 22.0 30.0

Hierro (mg) 0.6 30.0

Vitamina A (U.I.) 0 400

Tiamina (mg) 0.03 0.05

Riboflavina 0.03 0.03

Niacina 0.6 0.6

Acido ascórbico (Vitamina C) 240.0 200.0 U.I.

Tomada de http://www.geocities.com/guayabamanzana/Laguayaba.htm

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3.3 DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA

La deshidratación osmótica es una de las técnicas más antiguas para la conservación de

alimentos. Su objetivo principal es prolongar la vida útil del alimento, eliminando el agua o

la mayoría de esta, disminuyendo de esta manera la posibilidad del crecimiento de

microorganismos y la actividad enzimática, factores que provocan el deterioro de la fruta.

Esta técnica consiste en la inmersión del alimento en una solución de alta concentración

de solutos, en este caso azúcar (sacarosa), provocándose una diferencia de presiones

dentro y fuera de las células de la fruta, conocida como presión osmótica. De esta

manera, se provoca dos f lujos principales simultáneos en contracorriente: un f lujo de agua

de la fruta hacia la solución y una simultánea transferencia de soluto desde la solución

azucarada hacia dentro de la fruta. La Figura 1 muestra los f lujos que se producen en el

proceso.

Figura 1. Flujos que se consideran en la deshidratación osmótica

Tomado de Modelo de deshidratación osmótica de alimentos vegetales

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La deshidratación osmótica, aunque es usada como tratamiento único para eliminar cierto

porcentaje de humedad, también puede utilizarse como pre-tratamiento o tratamiento

conjunto en el procesamiento de frutas. Suele emplearse como pre-tratamiento para el

congelamiento y el secado de frutas, mejorando signif icativamente las propiedades del

producto f inal. Al combinarse la deshidratación osmótica como pre-tratamiento y el

posterior congelamiento se reduce la formación de cristales de hielo dentro de la fruta al

reducir el contenido de agua, disminuyendo así, las modif icaciones estructurales y

sensoriales de ésta (Torreggiani, Danila et. al; 2001). La combinación de estos dos

tratamientos mejora la calidad de los tejidos, reduce el colapso después de que la fruta

es descongelada, debido a que conserva la organización de estos al reducirse la

humedad (Torreggiani, Danila et. al; 2001), es decir, se conservan las propiedades

texturales, las cuales se encuentran estrechamente relacionadas con la estructura celular

(Ilker & Szczesniak, citado por Torreggiani, Danila et. al; 2001).

En cuanto al secado, la implementación de un pre-tratamiento osmótico mejora la

retención de color, baja el nivel de degradación de la vitamina C, mejorando la estabilidad,

al modif icar la composición de azúcar en la fruta, es decir aumentándola. La

concentración de azúcar produce un efecto protector (Torreggiani, Danila et. al; 2001),

debido a que modif ican la temperatura de transición vítrea de la fruta, aumentándola, y

como consecuencia presenta un colapso estructural muy bajo (Ross & Karel, 1992; Levi &

Karel, 1995, citado por Torreggiani, Danila et. al; 2001).

Una de las cualidades que más se ve beneficiado es el aroma y el sabor porque se

potencia el contenido de azúcares y compuestos furánicos, tiránicos y ésteres

principalmente, reteniéndose estos en los tejidos, mientras que los compuestos

carboxílicos y algunos alcoholes se eliminan hacia la solución osmótica, debido

probablemente a las diferentes solubilidades de estos compuestos en el agua

(Torreggiani, Danila et. al; 2001). Se pude decir que la deshidratación osmótica (OD)

mejora la calidad de sabor, evita la fermentación y prolonga la vida útil del producto. De

esta manera puede verse como el incremento en la concentración de azúcar mejora las

características organolépticas y permite, por ejemplo, poder realizar posteriores

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tratamientos de secado a mayores temperaturas, menores tiempos y mejoramiento de las

características del producto f inal.

3.3.1 Fenómenos de transferencia involucrados. Como se mencionó anteriormente

existen dos f lujos: un f lujo de agua de la fruta hacia la solución y una simultánea

transferencia de soluto desde la solución azucarada hacia el interior de la fruta. Este

transporte de solutos hacia el interior, puede ser reducido si se emplean solutos de

elevado peso molecular6. En general existen dos mecanismos de transporte involucrados:

- Mecanismo pseudodifusionales

- Mecanismo hidrodinámico

Mecanismo pseudodifusionales: Este mecanismo incluye el mecanismo osmótico, el

cual existe cuando se separan dos soluciones de diferente actividad de agua, por medio

de una membrana semipermeable, que sea selectiva al transporte de solutos a través de

ella. Dicha membrana es la membrana celular. La presión osmótica juega un papel

importante en los inicios del proceso, mientras se mantiene la permeabilidad selectiva de

la membrana celular. Una vez la permeabilidad selectiva desaparece, entran en juego los

mecanismos difusionales dependientes de los gradientes de concentración, de esta manera se llevará a cabo el f lujo de solutos de la solución hacia el interior de la fruta.

Mecanismo hidrodinámico: Este mecanismo se basa en la diferencia de presión. La

importancia de este mecanismo va ligada a la porosidad del alimento que se deshidrata7.

Cuando se sumerge el producto en la solución, existe penetración de esta por capilaridad

a través de los propios poros. Si se aplica vacío alternando, con elevada presión (presión

atmosférica), el aire que sale del producto en el periodo de bajas presiones es

6 Referencia 1. Pag. 5. 7 Referencia 1. Pags.9.

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reemplazado por la solución en la cual esta sumergido debido a la diferencia de presión

creada.

3.3.2 Definición del sistema. El sistema esta formado por la solución, el producto a deshidratar y la atmósfera en contacto con el sistema. El alimento es un sistema

multicomponente y polifásico debido a su estructura celular8. Se pueden definir tres fases

en el alimento:

Fase inerte: constituida por los componentes no solubles en agua, es decir, por los

componentes de las paredes celulares. Esta fase juega un papel importante en

cuanto da la estructura a la fruta y define el comportamiento del mismo.

Fase interna líquida del alimento: formada por agua junto con los sólidos solubles

que hay disueltos en ella. Estos sólidos son azúcares, vitaminas, sales minerales,

ácidos, etc. Esta es la fase más importante para la deshidratación ya que incluye

dos de las variables de mayor interés en este proceso: los sólidos solubles (ºBrix)

y el agua.

Fase gas: en general todos los alimentos tienen una cantidad de gas o aire

ocupando parte de su volumen en los poros que poseen. Esta cantidad de aire

viene determinada por la porosidad del alimento. Su papel es irrelevante en los

balances de materia, así como en las concentraciones globales características del

alimento. Su importancia radica en los fenómenos de transferencia y en las

cinéticas y en los cambios estructurales.

8 Referencia 1. Pag. 29.

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3.3.3 Variables que afectan el proceso 3.3.3.1 Temperatura. El incremento de la temperatura produce en general, un aumento

de la velocidad de la transferencia de masa, tanto en lo referente a la salida de agua

como a la entrada de sólidos solubles. El cambio más importante sufrido por la fruta

además de los mencionados anteriormente son los cambios texturales y estructurales

como son el ablandamiento por el efecto de la temperatura y la pérdida de turgor celular.

3.3.3.2 Concentración. La concentración de la solución osmodeshidratante afecta el

proceso ya que determina la fuerza impulsora en cuanto a la transferencia de masa, sí

como a la distinta viscosidad de la solución, y de la fase líquida del alimento que va

aumentando su viscosidad a medida que se concentra, hasta alcanzar la de la solución

osmótica en el equilibrio.

Concentraciones muy elevadas de la solución pueden provocar un encostramiento en la

superficie del alimento, es decir, se forma una capa superficial que implica una barrera a

la transferencia de masa entre el producto y la solución9.

3.3.3.3 Naturaleza del agente osmótico. Este aspecto es fundamental para definir el comportamiento del producto durante el proceso de deshidratación osmótica. En función

de la naturaleza la interacción del soluto con el agua y la fruta será diferente. El tamaño

de la molécula del soluto va a suponer una mayor o menor facilidad para atravesar la

membrana semipermeable del alimento.

3.3.3.4 Presión. La presión al igual que la temperatura determina la velocidad de

transferencia de masa. Si se alterna el sistema entre una presión sub-atmosférica (pulso

de vacío) en un periodo corto con alternancia de la presión atmosférica los mecanismos

hidrodinámicos (por diferencias de presiones) en especial el f lujo capilar se intensif ica (Shi

9 Referencia 1. Pag. 13.

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y Fito 1993-1994; citado por Barata, Jose Manuel et al. en deshidratación osmótica de

alimentos) se ven mejorados fomentando una mayor transferencia de masa.

3.4 DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA CON APLICACIÓN DE PULSO DE VACIO La superficie interna y externa de los poros o espacios intercelulares presentes en la fruta

juegan un papel importante en la velocidad de transferencia de masa cuando están en

contacto con la solución osmodeshidratante, sobre todo cuando si se esta a presiones

sub-atmosféricas.

Cuando se habla de pulso de vacío cuando el sistema se somete a una presión sub-

atmosférica durante un corto periodo de tiempo y posteriormente se restaura la presión

atmosférica original. La presión de vacío generalmente está entre los 50-100 mbar10.

“El proceso de impregnación de vacío ocurre de la siguiente manera: dentro de los poros

existe aire que se encuentra a una determinada presión (P1). Cuando el líquido externo se

pone en contacto con los poros se establece una diferencia de presión debido a la presión del líquido (P2) más la presión capilar (Pc). Cuando se aplica la presión sub-atmosférica, el

aire contenido en los poros del alimento sufre una expansión para equilibrarse con la

presión impuesta al sistema, de esta manera, se produce la pérdida parcial de este y una

mayor penetración de líquido por capilaridad. Una vez restaurada la presión atmosférica el

nuevo gradiente de presiones actúa como fuerza impulsora provocando la compresión del

gas que previamente se había expandido, siendo ocupado este espacio por la solución

exterior”11. La f igura 2 muestra los diferentes pasos de este proceso. En ella puede

observarse que el mayor valor de Xv (fracción volumétrica de poros ocupada por la

solución) aumenta considerablemente al restaurarse la presión atmosférica.

10 Referencia 4 11 Referencia 1. Pag.16

IQ-2004-II-05

Figura 2. Etapas en el proceso de transferencia de materia al aplicar pulso de vacío

Tomado de Deshidratación osmótica de alimentos, pag. 16.

3.5 CAMBIOS SUFRIDOS EN LA FRUTA

Cambios composicionales debido al transporte de agua y solutos.

Cambios bioquímicos por las reacciones enzimáticas existentes.

Cambios estructurales: encogimiento de la muestra al deshidratarse,

colapsamiento de la estructura.

gasLíquidoSólido

t = 0Poro con gas.No hay l íquido adentro

HDM (P = 1030 mbar)Solo capilaridad.Xv = 0.018

P cambia a 100 mbarE l gas se expande y sale.

HMD (P = 100 mbar)Solo capilaridadXv = 0.15

Se restaura la presión atmosférica.HDM Capi laridad y presión externa como fuerzas impulsoras.Xv = 0.9

IQ-2004-II-05

Cambios texturales: ablandamiento debido a la temperatura, pérdida de turgor

celular.

Los factores que determinan las propiedades del producto f inal dependen de las

características del producto, como el tipo de cultivo, la variedad, el grado de madurez, la

microestructura de los tejidos, los pretratamientos llevados acabo previamente sobre la

fruta, la composición de la solución osmótica y la concentración, la temperatura, la presión

y la agitación entre otros (Simal, Benedito, Sánchez & Roselló, 1998; citado por Amparo

Chiralt, et al, 2004).

IQ-2004-II-05

4. CINÉTICA DE DESHIDRATACIÓN

La cinética de deshidratación ha sido ampliamente estudiada en diferentes frutas y

vegetales en los últimos tiempos. Este modelo desarrollado por Fito & Chiralt, 1997,

permite establecer cómo la ganancia de solutos (azúcar) y pérdida de agua, afectan los

cambios de masa. Respecto a la cinética existen estudios realizados en Manzana

(Kow alska, Hanna, et al, 2001) Mango (Giraldo G, et al, 2003), durazno, piña, melón, kiw i,

banano, papaya y fresa, entre otras.

4.1 COEFICIENTES DE DIFUSIÓN EN LA DESHIDRATACIÓN

El coeficiente de difusión es quizá uno de los datos más importantes a la hora de estudiar

la deshidratación osmótica. Son muchos los estudios que se han realizado respecto a la

respuesta de varias frutas en el proceso de deshidratación y la comparación del efecto

del pulso de vacío y la no utilización de este. Estos estudios pueden dar un punto de

comparación entre los valores obtenidos en otras frutas y la guayaba manzana, algunos

de los estudios realizados respecto al coeficiente de transferencia de masa son: Vacuum

impregnation for development of new dehydrated products, por Pedro Fito, et al, 2001; donde se estudian y comparan los coeficientes de difusión para varias frutas como

banano, piña, fresa, papaya, mango, kiw i y manzana, en el proceso de deshidratación

osmótica con y sin pulso de vacío. Otro estudio es el reportado por Giraldo G, et al, 2003;

donde se estudia la inf luencia de la concentración de la solución osmótica en el

coeficiente de difusión y en la cinética del mango. Y por último, aunque existen otros, los

cambios en las propiedades químicas y físicas durante la deshidratación osmótica en los

tejidos de las frutas, por Chiralt, Amparo y Pau Talens, 2004, ya que estos cambios

afectan la transferencia de masa.

IQ-2004-II-05

5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

5.1 INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA Y CONCENTRACIÓN

Para determinar el cambio en el contenido de solutos (∆Ms), cambio en el contenido de

agua (∆Mw ) y el cambio en la masa (∆M), a los diferentes °Brix y temperaturas se

utilizaron las ecuaciones (1) a (3), cuyos resultados fueron posteriormente graficadas Vs.

el tiempo.

Las Figura 3 muestra ambos tipos de tratamientos realizados a 25°C y la variación del

contenido de solutos, de agua y de masa, al cambiar la concentración de la solución. La

ganancia de solutos es mayor, a medida que se aumenta la concentración. De igual

manera, la perdida de agua también se incrementa a medida que se aumenta la

concentración y por tanto existe una mayor variación en la masa como consecuencia de

los dos fenómenos anteriormente mencionados. La solución de 55°Brix es la más

favorecida en la ganancia de solutos y pérdida de agua por la alta concentración lo que

aumenta la presión osmótica y la diferencia de concentraciones con la solución

aumentando el f lujo de agua y solutos. Los tratamientos realizados con pulso de vacío

presentan una mayor ganancia de solutos y pérdida de agua debido a que el pulso de

vacío cambia la estructura de la fruta aumentando el área de contacto con la solución

facilitando la entrada de solutos e incrementando la presión osmótica causando una

mayor pérdida de agua.

IQ-2004-II-05

Figura 3. a) Cambio en el contenido de solutos (∆Ms), b) Cambio en el contenido de agua (∆Mw), c)

Cambio en la masa (∆M), a 25°C para cada uno de los tratamientos OD y PVOD.

OD PVODa)

b)

c)

Cambio en el conte nido de solutos

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0 500 1000 1500 2000

t (Min)

25°Brix 40°Brix 55°Brix

Cambios en el contenido de solutos

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0 500 1000 1500 2000

t (Min)


Cambio en e l contenido de agua

-1,2

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

00 500 1000 1500 2000

t (Min)

25ºBrix 40ºBrix 55ºBrix

Cambio en la masa

-0,9

-0,8

-0,7

-0,6

-0,5

-0,4

-0,3

-0,2

-0,1

00 500 1000 1500 2000

t (Min)


Cambio en el contenido de agua

-1,2

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

00 500 1000 1500 2000

t (Min)


Cambio en la masa

-0,9

-0,8

-0,7

-0,6

-0,5

-0,4

-0,3

-0,2

-0,1

00 500 1000 1500 2000

t (Min)

25°Br ix 40°Brix 55 °Brix

IQ-2004-II-05

Los tratamientos realizados a presión atmosférica a 40°C (Figura 4) permiten observar la

inf luencia de la temperatura. Si se compara el tratamiento de OD a 40 ºC con el

tratamiento PVOD a 25 ºC estos son muy similares, pudiéndose decir que la temperatura

causa un efecto similar al pulso de vacío en los tratamientos a presión atmosférica,

aumentando la ganancia de solutos y la pérdida de agua. Sin embargo, el aumento en la

pérdida de agua es el cambio más notorio sobretodo para las soluciones de 25 y 40°Brix

en los tratamientos a presión atmosférica.

En cuanto al pulso de vacío, este presenta una disminución en la ganancia de solutos y

pérdida de agua en las soluciones de 25 y 40ºBrix, respecto al tratamiento de PVOD a

25ºC y al de OD a 40ºC. Esta disminución puso deberse a que al efectuar el pulso de

vacío, este pudo haber disminuido el área expuesta respecto a su volumen, es decir, pudo

colapsarse de tal manera que el área expuesta es menor a la que estuvo a presión

atmosférica. Otra explicación podría ser que esta temperatura afecta el proceso con

pulso de vacío, posiblemente debido a la estructura misma de la fruta así como a la

presencia de la pectina, que forma una especie de gel y puede llegar a impedir la

penetración de la solución azucarada a los capilares de la fruta. En la solución de 55ºBrix

no se presenta este comportamiento debido a que la presión osmótica ocasionada por

esta concentración, es tan alta, que logra aunque el área sea menor y los poros muy

pequeños, deshidratarse.

IQ-2004-II-05

Figura 4. a) Cambio en el contenido de solutos (∆Ms), b) Cambio en el contenido de agua (∆Mw), c) Cambio en la

masa (∆M), a 40°C y diferentes concentraciones para cada uno de los tratamientos OD y PVOD.

OD PVODa)

b)

c )

Ca mbio en el contenido de a gua

-1,2

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

00 500 1000 1500 2000

t (Min)


Ca mbio en el contenido de s olutos

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0 500 1000 1500 2000

t(Min)

25ºBr ix 40ºBrix 55ºBrix

Cambio en la masa

- 0,9

-0,8

-0,7

-0,6

-0,5

-0,4

-0,3

-0,2

-0,1

00 500 1000 1500 2000

t (Min)


Cambio en el contenido de solutos

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0 500 1000 1500 2000

t (Min)

25ºBrix 40ºBrix 55ºBr ix


-1,2

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

00 500 1000 1500 2000

t (Min)


Cambio en la masa

-0,9-0,8-0,7

-0,6-0,5-0,4

-0,3-0,2-0,1

00 500 1000 1500 2000

t (min)


IQ-2004-II-05

Los tratamientos realizados de OD a 55°C muestran al igual que en los realizados a 40°C,

un efecto similar entre la temperatura y el pulso de vacío, aumentando la ganancia de

solutos sobre todo para las soluciones de 25 y 40 ºBrix, ya que la mayor temperatura

causa que los solutos entren más rápido al incrementarse la transferencia de masa

igualándose concentraciones por la entrada de solutos y no por la pérdida de agua. Por

otro lado, existe una mayor pérdida de agua respecto al tratamiento con pulso de vacío,

como se observó en el tratamiento de OD a 40ºC.

En cuanto a los tratamientos realizados con pulso de vacío, la ganancia de solutos es el

efecto más importante, causado por el intercambio aire-líquido que ocurre en los poros o

en esta fracción de volumen ocupada por aire, promoviéndose los mecanismos

difusionales, responsables por la ganancia de solutos y pequeñas pérdidas de agua (Fito

& Chiralt, 2000 citado por Giraldo et al., 2002). El fenómeno que se impone es la ganancia

de solutos, es decir, hay tendencia a equilibrar las concentraciones por este,

disminuyendo el f lujo de agua.

Comparando todos los tratamientos se observa que para ambos tratamientos (OD y

PVOD), la solución de 55ºBrix neto, siempre gana más solutos y pierde más agua. Los

tratamientos a presión atmosférica se favorece la pérdida de agua y con pulso de vacío la

ganancia de solutos.

IQ-2004-II-05

Figura 5. a) Cambio en el contenido de solutos (∆Ms), b) Cambio en el contenido de agua (∆Mw), c) Cambio en la

masa (∆M), a 55°C y diferentes concentraciones para cada uno de los tratamientos OD y PVOD.

OD PVODa)

b)

c)


0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0 500 1000 1500 2000

t (Min)



-1,2

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

00 500 1000 1500 2000

t (Min)



0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0 500 1000 1500 2000t (Min)



-1,2

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

00 500 1000 1500 2000

t (Min)


Cambio en la masa

-0,9

-0,8-0,7

-0,6-0,5

-0,4-0,3

-0,2-0,1

00 500 1000 1500 2000

t (Min)

25ºBrix 40ºBr ix 55ºBrix

Cambio en la masa

-0,6

-0,5

-0,4

-0,3

-0,2

-0,1

00 500 1000 1500 2000

t (min)


IQ-2004-II-05

5.2 BALANCE DE MASA DE TODOS LOS TRATAMIENTOS

Se verif icaron los balances de masa de todos los tratamientos realizados para evaluar en

la medida de lo posible la magnitud de los errores experimentales. Este balance se realizó

calculando las pérdidas de agua y solutos y se compararon con las pérdidas de masa total

(ecuación 4). Según esta ecuación la pérdida de peso equivale a la pérdida de agua más

la ganancia de sólidos solubles calculados con las ecuaciones (1), (2) y (3),

respectivamente.

Figura 6. Balance de masa de todos los tratamientos realizados

Balance de masa pruebas con pulso de vacío

-0.9

-0.8

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

-0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0

Balance de masa pruebas a presión atmosférica

-1

-0.9

-0.8

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

-0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0

z

La Figura 6 muestra los balances de masa para todos los tratamientos realizados. En esta

se observa que los puntos se distribuyen de manera satisfactoria a lo largo de la diagonal, esto indica una buena precisión experimental y f iabilidad de los resultados.

IQ-2004-II-05

5.3 ESTUDIO DE LA CINÉTICA DE DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA

5.3.1 Cinética variación en el contenido de solutos y pérdida de agua

El estudio de la cinética se analizó desde dos puntos de vista reportados en trabajos

previos de frutas (Barat et al., 2001a; Cháfer et al., 2001a; Fito & Chiralt, 1997; citado por

Giraldo et al., 2002): a) La ganancia de solutos (azúcar) y la pérdida de agua, fenómenos

que son responsables de los cambios totales de la masa y también del encogimiento de la

muestra (Barat, Fito, & Chiralt, 2001b; citado por Giraldo et al., 2002) y (b) los cambios en

la concentración en la fase líquida de la fruta que define la actividad de agua y por tanto la

calidad del producto f inal.

La cinética permite ver en detalle como se desarrollan los mecanismos hidrodinámicos y

difusionales, a través del proceso de deshidratación, y como son influenciados por la

concentración, la temperatura y el cambio de presión.

Para modelar los cambios anteriormente descritos en el proceso de deshidratación

osmótica con y sin pulso de vacío, se empleó una ecuación empírica en función de la raíz

cuadrada del tiempo utilizado en el proceso (Barat et al., 2001a; Cháfer et al., 2001a; Fito

& Chiralt, 1997; citado por Giraldo et al., 2002). Para la obtención de los coeficientes

cinéticos 0iK y iK para la pérdida de agua (i = w ), ganancia de solutos (i = s) y cambios

en el peso (i = M) se graficaron la pérdida de agua ( WM∆ ), la ganancia de solutos ( SM∆ )

y los cambios de peso ( M∆ ) Vs. la raíz cuadrada del tiempo, según las siguiente

relaciones:

05.0WWW KtKM +=∆ (5)

donde, =wK Velocidad de transferencia de agua.

=0wK Ganancia de agua.

IQ-2004-II-05

05.0SSS KtKM +=∆ (6)

donde, =SK Velocidad de transferencia de solutos.

=0SK Ganancia de solutos.

05.0MM KtKM +=∆ (7)

donde, =MK Velocidad de pérdida de peso.

=0MK Ganancia de peso.

Las pendientes (Ki) se asocian con la velocidad de transferencia de solutos o agua

ocurrida a través de los mecanismos difusionales y osmóticos en los espacio

intercelulares o transmembranales. Los interceptos (K0) cuantif ican la ganancia de solutos

o masa o la pérdida de agua en tiempos muy cortos de proceso, debido a la acción de los

mecanismos hidrodinámicos dependientes de gradientes de presión que incluyen los

efectos capilares (Fito y Chiralt, 1997, citado por Giraldo et al., 2002).

Las Figuras 7, 8 y 9 muestran la relación lineal entre la ganancia de azúcar, pérdida de

agua y de masa en función de la raíz cuadrada del tiempo, para ambos tratamientos a

diferentes temperaturas. Tanto los interceptos como las pendientes fueron tomados en

cuenta cuando eran signif icativos.

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Tabla 3. Parámetros cinéticos para a) la ganancia de solutos (∆Ms) y b) pérdida de agua (∆Mw) a 25°C

para ambos tratamientos OD y PVOD. (Ks/w: pendiente; Ks/w 0: intercepto)

(a)

ys OD PVOD 0

SK * 102 SK * 106 (s -0.5)

R2 0SK * 102 SK * 106

(s -0.5) R2

0.55 -2.1 2 0.9506 1.68 3 0.9385 0.4 0.8 0.5 0.8997 0.13 0.9 0.9475 0.25 0.1 0.2 0.9338 0.34 0.7 0.9751

(b)

ys OD PVOD 0

WK * 102 WK * 105 (s -0.5)

R2 0WK * 102 WK * 105

(s -0.5) R2

0.55 0 -1 0.9141 -0.31 -2 0.8901 0.4 -3.3 -0.7 0.9491 -0.14 -0.9 0.9132 0.25 0 -0.3 0.9745 0 -0.8 0.9517

Los valores obtenidos de Kw0 y KS

0 (Tabla 3), fueron muy pequeños en ambos

tratamientos, excepto para la solución de 40ºBrix en el tratamiento a presión atmosférica

OD. Esto indica que los mecanismos hidrodinámicos fueron muy limitados en las demás

concentraciones. La ligera ganancia de solutos presentado por la fruta a 40ºBrix puede

explicarse por una relación óptima viscosidad-concentración, que no se logra a 25ºBrix

por ser muy diluida y a 55ºBrix por ser muy concentrada.

Con la solución de 55ºBrix hay un decrecimiento en la ganancia de solutos (KS0). Esta

disminución en la ganancia de solutos puede deberse al aumento de viscosidad de la

solución, situación que afecta la ganancia de solutos ya que es más difícil penetrar en la

fruta y la temperatura es muy baja para lograr incrementar la transferencia de masa para

fomentar la ganancia de solutos en el inicio del proceso.

IQ-2004-II-05

Los valores de KS y KW (Tabla 3) indican que la ganancia de solutos y la deshidratación

(pérdida de agua) es más rápida con soluciones osmóticas más concentradas. Entre más

concentrada la solución, mayor será la presión osmótica lo que fomenta la pérdida de

agua y la ganancia de solutos más rápidamente. Así, la velocidad de ganancia de solutos

y pérdida de agua aumenta al incrementar la concentración en ambos tratamientos.

La principal diferencia entre los tratamientos a presión atmosférica y los realizados con

pulso de vacío, es la mayor ganancia de solutos, debido a la pérdida de aire de los

espacios intercelulares, lo cual permite que estos espacios sean ocupados por la solución

externa. La mayor ganancia de solutos ocurre a 55°Brix, situación que se puede apreciar

en la Figura 7. Esto demuestra que el pulso de vacío aumenta la transferencia de masa, si

se compara con lo ocurrido a presión atmosférica, debido a los cambios estructurales que

son inducidos por el pulso (Giraldo et al., 2002), favoreciéndose la velocidad de ganancia

de solutos. Los resultados con pulso de vacío muestran que las constantes cinéticas son

mayores, lo que favorece el proceso.

IQ-2004-II-05

Figura 7. a) Cambio en el contenido de solutos (∆Ms), b) Pérdida de agua (∆Mw) para ambos tratamientos OD y PVOD a 25ºC.

OD PVODa)

b)


0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0 20000 40000 60000 80000 100000t 0̂ .5 (S eg)



-1,8

-1,6

-1,4

-1,2

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

00 20000 40000 60000 80000 100000

t^0.5 (S eg)


Cam bio en el contenido d e solut os

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0 20000 40000 60000 80000 100000t^0.5 (Seg)


Cam bio en el cont enido d e agua

-1,8

-1,6

-1,4

-1,2

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

00 20000 40000 60000 80000 100000

t^0.5 (seg)


Tabla 4. Parámetros cinéticos para a) la ganancia de solutos (∆Ms) y b) pérdida de agua (∆Mw) a 40 °C para ambos tratamientos OD y PVOD. (Ks/w: pendiente; Ks/w 0: intercepto)

(a)

ys OD PVOD 0

SK * 102 SK * 106 (s -0.5)

R2 0SK * 102 SK * 106

(s -0.5) R2

0.55 1.13 2 0.9802 0.14 2 0.99 0.4 0.44 1 0.9836 0.48 1 0.9894 0.25 0.44 0.6 0.9410 0.36 1 0.9891

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(b)

ys OD PVOD 0

WK * 102 WK * 105 (s -0.5)

R2 0WK * 102 WK * 105

(s -0.5) R2

0.55 13.5 -1 0.9118 13.7 -1 0.9544 0.4 12.6 -1 0.9172 8.06 -0.6 0.9518 0.25 10.09 -1 0.9261 5.6 -0.4 0.9316

La ganancia de solutos KS0 fomentada por la temperatura al igual que la pérdida de agua

Kw0 (Tabla 4), fenómenos que se consideran ocurren en los primeros momentos del

proceso y son muy rápidos, indican el incremento de los mecanismos hidrodinámicos para

todas las concentraciones y la susceptibilidad a los gradientes de presión (capilaridad) en

la guayaba, pudiéndose decir, que el efecto de la temperatura se puede comparar con el

efecto del pulso de vacío e incluso puede mejorar más el proceso. Es importante destacar

que según los valores Kw0 muestran que esta temperatura favorece las pérdidas

hidrodinámicas de agua en ambos tratamientos.

Los valores de KS0 en el pulso de vacío muestran un decrecimiento, esto se debe a que al

efectuar el pulso de vacío hay una compresión del volumen de la muestra, momento en el

que se impone la pérdida hidrodinámica de agua.

En comparación con los tratamientos realizados a 25°C, el aumento de la temperatura

causa un incremento en la ganancia de solutos pero sobre todo, una rápida pérdida de

agua en los tratamientos a presión atmosférica (Figura 8).

Los valores de KS y KW (Tabla 4) indican como se había mencionado anteriormente, que

el aumento la temperatura incrementa las velocidades de pérdida de agua en las

soluciones de 25 y 40°Brix en los tratamientos a presión atmosférica, y la de ganancia de

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solutos en ambos tratamientos. Los valores de KW en los tratamientos con pulso de vacío

muestran una disminución en la velocidad de pérdida de agua indicando que la

concentración se iguala es por solutos. Esto debido a que el pulso de vacío favorece la


Figura 8. a) Cambio en el contenido de solutos (∆Ms), b) Pérdida de agua (∆Mw) para ambos tratamientos OD y PVOD a 40 ºC.

OD PVODa)

b)

Cambio en el contenido de s olutos

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0 20000 40000 60000 80000 100000t^0.5 (seg)

25ºBrix 40ºBrix 55ºB rix


-1,8

-1,6

-1,4

-1,2

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

00 20000 40000 60000 80000 100000

t^ 0.5 (seg)

25ºBrix 40ºB rix 55ºBrix


0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0 20000 40000 60000 80000 100000

t^ 0.5 (seg)

25ºB rix 40ºBrix 55 ºBr ix

Camb io en el contenido de agua

-1,8

-1,6

-1,4

-1,2

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

00 20000 40000 60000 80000

t^ 0.5 (seg)


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Tabla 5. Parámetros cinéticos para a) la ganancia de solutos (∆Ms) y b) pérdida de agua (∆Mw) a 55 °C

para ambos tratamientos OD y PVOD. (Ks/w: pendiente; Ks/w 0: intercepto)

(a)

ys OD PVOD 0

SK * 102 SK * 106 (s -0.5)

R2 0SK * 102 SK * 106

(s -0.5) R2

0.55 0.72 1 0.9543 1.81 3 0.9473 0.4 0.47 1 0.9734 0 2 0.9874 0.25 0.66 1 0.9598 0.16 1 0.9775

(b)

ys OD PVOD 0

WK * 102 WK * 105 (s -0.5)

R2 0WK * 102 WK * 105

(s -0.5) R2

0.55 16.8 -1 0.9347 10.72 -0.8 0.9345 0.4 14.11 -0.8 0.9105 7.29 -0.5 0.9414 0.25 7.95 -0.5 0.9109 4.04 -0.3 0.9490

La ganancia de solutos (KS0) en los tratamientos a 55ºC a presión atmosférica, muestra un

incremento cuando se trabaja con las dos soluciones más diluidas y un decrecimiento a

55°Brix respecto al proceso realizado a 40°C. El incremento más signif icativo es el

presentado cuando se trabaja con la solución de 25°Brix. El valor mayor del intercepto de

la recta a 25°Brix (KS0), indica un aumento en la acción de los mecanismos

hidrodinámicos y una visible influencia de la temperatura para esta concentración. La

temperatura, al incrementar la transferencia de masa, aumenta la diferencia de los

gradientes de concentración fomentando la ganancia de solutos, sobre todo, cuando la

viscosidad de la solución es menor. En cambio, cuando la solución es muy viscosa y está

muy concentrada, el aumento en el gradiente de concentración fomentado por la

temperatura, disminuye la ganancia de solutos respecto a una temperatura menor.

A 55ºC el efecto más signif icativo es el aumento en la velocidad de ganancia de solutos

KS (Figura 9) en ambos tratamientos respecto a la temperatura anterior. Consecuente con

IQ-2004-II-05

esto se ve un decrecimiento en la velocidad de pérdida de agua (KW) y en KW0, ya que la

concentraciones se equilibraran por solutos y no tanto por agua.

Figura 9. a) Cambio en el contenido de solutos (∆Ms), b) Pérdida de agua (∆Mw) para ambos tratamientos OD y PVOD a 55 ºC.

OD PVODa)

b)


0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0 20000 40000 60000 80000 100000

t̂ 0,5 (seg)



-1,8

-1,6

-1,4

-1,2

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

00 20000 40000 60000 80000 100000

t̂ 0,5 (seg)



0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0 20000 40000 60000 80000 100000t^0.5 (seg)



-1,8

-1,6

-1,4

-1,2

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

00 20000 40000 60000 80000 100000

t^0.5 (seg)


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5.3.2 Cinética de variación en la masa

Tabla 6. Parámetros cinéticos para la variación en la masa (∆M) para ambos tratamientos de OD y PVOD. (KM: pendiente; KM 0: intercepto).

(a) 25 ºC

ys OD PVOD

0MK * 102 MK * 105

(s -0.5) R2 0

MK * 102 MK * 105

(s -0.5) R2

0.55 2.32 -0.8 0.8897 31.92 -1 0.8508 0.40 2.97 -0.6 0.9434 15.55 -0.8 0.7960 0.25 0.33 -0.3 0.9664 5.57 -0.7 0.9512

(b) 40 ºC

ys OD PVOD

0MK * 102 MK * 105

(s -0.5) R2 0

MK * 102 MK * 105

(s -0.5) R2

0.55 6.04 -0.5 0.9333 9.93 -0.5 0.8292 0.40 2.55 -0.4 0.9573 8.7 -0.5 0.8824 0.25 0.87 -0.3 0.9882 5.83 -0.3 0.8463

(c) 55 ºC

ys OD PVOD

0MK * 102 MK * 105

(s -0.5) R2 0

MK * 102 MK * 105

(s -0.5) R2

0.55 4.07 -0.7 0.9087 11.65 -0.5 0.8164 0.40 4.42 -0.3 0.8988 8.41 -0.3 0.8316 0.25 1.95 -0.06 0.7107 5.46 -0.2 0.8206

IQ-2004-II-05

Figura 10. a) Cambio en el contenido de la masa solutos (∆M) para ambos tratamientos OD y PVOD.

25ºCO D PVO D

40 ºCO D PVO D

55ºCO D PVO D

Cambio en la mas a

-1, 6

-1, 4

-1, 2

-1

-0, 8

-0, 6

-0, 4

-0, 2

00 200 00 40000 600 00 80000 100 000

t ^0.5 (Seg )

25ºBr ix 40ºBrix 55ºB rix

Cam bio en la m asa

-1,6

-1,4

-1,2

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

00 20000 40000 60000 80000 100000

t^ 0.5 (seg)25ºB rix 40ºBr ix 55ºB rix

C am bio e n la m asa

- 1,6

- 1,4

- 1,2

-1

- 0,8

- 0,6

- 0,4

- 0,2

00 20000 40000 60000 80000 100000

t^0.5 (seg )

25ºB rix 40ºB rix 55ºB rix

C am bio en la ma sa

-1,6

-1,4

-1,2

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

00 20000 40000 60000 80000 100000

t^0.5 (seg )

25ºB rix 40ºB rix 55ºBr ix

Cam bio en la masa

-1,6

-1,4

-1,2

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

00 20000 40000 60000 80000 100000

t^ 0,5 (s eg)

25°B rix 40°B rix 55°B rix

Cam bio en la masa

-1,6

-1,4

-1,2

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

00 20000 40000 60000 80000 100000

t^0.5 (seg)

25ºB rix 40ºB rix 55ºBr ix

IQ-2004-II-05

La pérdida de peso es más rápida cuanto más concentrada es la solución, porque se

pierde más agua al aumentar la presión osmótica, representada por el aumento de las

pendientes KM. Observando la Tabla 6 se puede deducir que el orden decreciente de

ganancia de solutos, ocurre así: en primer lugar se obtiene un mayor valor de (KM0) a 40

ºC y 55 ºBrix, seguido de 55 ºC y 40 ºBrix y en tercer lugar 25 ºC y 40ºBrix.

5.3.3 Elección de las mejores curvas

A partir de la cinética, se eligió la mejor curva de cada tratamiento, con y sin pulso de

vacío a cada temperatura, teniéndose 6 curvas seleccionadas en total. Se tuvo como

criterios de selección de estas curvas que fueran las que ganaran más solutos, para

mejorar las características organolépticas del producto f inal, con la mayor pérdida de agua

(menor contenido de agua) y que tuvieran las velocidades más rápidas de pérdida de

agua y ganancia de solutos y tuvieran la mayor variación en la masa.

En todos los tratamientos a presión atmosférica (OD) y con pulso de vacío (PVOD) a

todas las temperaturas, las soluciones de 40 y 55ºBrix son las que presentan estas

características. Reduciendo la elección a estas dos concentraciones. En la Tabla 7 se

muestran las curvas elegidas y las características del producto obtenido.

IQ-2004-II-05

Tabla 7. Características producto final de las curvas elegidas

Para definir la curva definitiva, es decir, a que condiciones se va a realizar el proceso y de

acuerdo a las características deseadas se estudio el coeficiente de difusión (numeral 5.4).

Características del ProductoConcentraciónTratamiento


-Producto duro- Sabor muy dulce y de color amarillo.

55 ºBrixCon pulso de vacío (PVOD)

-Producto semi-duro- Color amarillo

-Sabor dulce

55 ºBrixA presión atmosférica (OD)

A 55 ºC

-Textura gomosa- Color parecido al de la fruta fresca

- Sabor dulce suave


-Textura semi-gomosa.- Color amarillo suave

-Sabor dulce


A 40 ºC

- Toma una coloración amarilla oscuro


-Color café oscuro.- Producto muy jugoso.



A 25 ºC



-Producto duro- Sabor muy dulce y de color amarillo.


-Producto semi-duro- Color amarillo

-Sabor dulce


A 55 ºC

-Textura gomosa- Color parecido al de la fruta fresca

- Sabor dulce suave


-Textura semi-gomosa.- Color amarillo suave

-Sabor dulce


A 40 ºC

- Toma una coloración amarilla oscuro


-Color café oscuro.- Producto muy jugoso.



A 25 ºC

IQ-2004-II-05

5.4 CAMBIOS COMPOSICIONALES EN LA FASE LÍQUIDA DE LA FRUTA (COEFICIENTE DE DIFUSIÓN)

Los coeficientes de difusión permiten obtener los cambios composicionales de la fase

líquida de la fruta. La fase líquida de la fruta puede considerarse en términos ideales

como un sistema binario compuesto por agua y solutos. Por eso, el valor de los

coeficientes de difusión efectiva12 es el mismo para ambos componentes (Fito & Chiralt,

1997; citado por Giraldo et al., 2003).

Los cambios en la fase líquida se analizaron en términos de la fuerza impulsora reducida

(Y) definida en la ecuación (8), donde tsz es la fracción másica de sólidos solubles en la

fase líquida en el tiempo t, 0sz en el tiempo t = 0 y e

sz en el equilibrio, considerando que la

concentración de la fase líquida de la muestra se igualó a la de la solución osmótica (Fito

& Chiralt, 1997; citado por Giraldo et al., 2003).

( )( )

( )( )e

wow

ew

tw

ess

es

ts

zzzz

zzzz

Y−−

=−−

=0 (8)

Para obtener los coeficientes de difusión se emplea una ecuación f ickiana simplif icada.

Esta ecuación se obtiene a partir de la solución integrada de la segunda ley de Fick para

una lámina infinita con los lados cerrados y tiempos cortos13, y su ajuste a los datos

experimentales como se muestra en la ecuación (9), mediante la representación gráfica

de 1-Y Vs. t0.5 (Figura 11), donde la pendiente será el coeficiente de difusión efectiva.

21

2*21 ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=−

ltD

Y e

π (9)

donde l es la longitud y t el tiempo. 12 Difusión efectiva: en esta difusión los flujos se basan en la superficie externa total y en la longitud en alguna distancia arbitraria pero fácilmente medible y no la de los poros del sólido, los flujos serán más pequeños que los reales usándose la difusividad efectiva que es menor al real (tomado de TREYBAL, Robert, Operaciones de transferencia de masa). 13 Referencia 8

IQ-2004-II-05

Para el desarrollo de la segunda ley de Fick se consideró que no había difusión a través

del área lateral, debido a que ésta es menor al 10% del área expuesta. De esta manera

solo se consideró que había difusión a través de las caras paralelas (Ilustración 2).

Ilustración 2. Difusión a través de las caras paralelas. Lámina infinita de lados cerrados.

Soluto

Soluto

Guayaba

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Figura 11. Representación gráfica de 1-Y Vs. t0.5 a diferentes temperaturas para OD y PVOD.

25ºCOD PVOD

40ºCOD PVOD

55ºCOD PVOD

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 20000 40000 60000 80000 100000

t ^0.5 (seg)

1-Y


0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 20000 40000 60000 80000 100000

t ^0.5 (Se g)

1-Y


0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 20000 40000 60000 80000 100000

t̂ 0 ,5 (seg)

1-Y

25°Brix 40°Br ix 55°Brix

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 20000 40000 60000 80000 100000

t^0.5 (se g)

1-Y


0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 20000 40000 60000 80000 100000

t̂ 0 ,5 (seg)

1-Y

25°Br ix 40°Br ix 55°Brix

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 20000 40000 60000 80000 100000

t^0.5 (se g)

1-Y


IQ-2004-II-05

El coeficiente de difusión efectiva es la constante que nos indica como a una determinada

temperatura, concentración y tipo de proceso se desarrolla la fuerza impulsora, es decir,

la relación entre los sólidos solubles iniciales, f inales y en el equilibrio de la fruta (ecuación

8). El valor del coeficiente de difusión efectiva (De) de la solución a 25°Brix a todas las

temperaturas en el tratamiento a presión atmosférica (Tabla 8) respecto a las otras dos

soluciones es ligeramente menor o igual, esto puede deberse a que la entrada de solutos

en OD se debe a gradientes de presión inducidos por cambios en la fase gaseosa de la

fruta asociados con la reducción del volumen de las células. Debido a esto, cuando la

viscosidad de la solución es baja, la ganancia de solutos ocurre más fácilmente a causa

de la baja caída de presión durante el f lujo (Giraldo et al., 2003). Los valores iguales,

obtenidos con pulso de vacío y sin este para las soluciones de 40 y 55°Brix, muestran el

efecto de la viscosidad en este tratamiento, ya que la viscosidad del líquido libre en los

espacios intercelulares afectan signif icativamente los valores de (De) (Martínez-Monzó et

al., 1998, citado por Giraldo et al., 2003), de esta manera si la viscosidad es muy alta el

valor de (De) disminuirá, tal como ocurre en la solución de 55°Brix (Tabla 8).

Tabla 8. Coeficientes de difusión a diferentes temperaturas para ambos tratamientos OD y PVOD

A 25 ºC

ys O D PVO D

De 105 (m2/s) R2 De 105 (m2/s) R2

0.55 0.9 0.9892 0.9 0.9737

0.40 0.6 0.9577 0.9 0.9904

0.25 0.7 0.9687 0.7 0.9745 A 40ºC

ys O D PVO D

De 105 (m2/s) R2 De 105 (m2/s) R2

0.55 1 0.9768 0.7 0.9799

0.40 1 0.9911 1 0.9911

0.25 0.9 0.9772 0.8 0.9960

IQ-2004-II-05

A 55ºC

ys O D PVO D

De 105 (m2/s) R2 De 105 (m2/s) R2

0.55 1 0.9914 0.8 0.9823

0.40 1 0.9780 1 0.9933

0.25 1 0.9986 0.9 0.9687

El aumento de la temperatura ocasiona un aumento en los coeficientes de difusión.

Debido a la dependencia de este con la temperatura. En ambos tratamientos se ve un

aumento en los valores a medida que se aumenta la temperatura y la concentración, sin

embargo, los valores obtenidos a 55°Brix con pulso de vacío, para ambos tratamientos,

deja ver como se mencionó antes la inf luencia de la viscosidad, disminuyendo el

coeficiente (De).

En los tratamientos a presión atmosférica, a 25 y 55ºC, se favorece el trabajar con una

solución de 55ºBrix, debido a su coeficiente y a su R2 lo que indica que se adapta al

modelo lineal. A 40ºC se favorece el trabajar a 40ºBrix. Debido a esto, sería mejor realizar

el proceso a 40ºC - 40ºBrix ya que la cantidad de azúcar y la temperatura son menores,

lo que implica una disminución en los costos.

Con pulso de vacío a todas las temperaturas se favorece el proceso a 40ºBrix. Pero es

mejor a 40 y 55ºC (mayor coeficiente de difusión). A partir de esto sería más óptimo

trabajar a 40ºC, para disminuir los costos.

De acuerdo a los factores mencionados y las características del producto f inal, es mejor

realizar el proceso con pulso, ya que este favorece la ganancia de solutos lo que implica

mejores características organolépticas y menos tiempo, la pérdida de agua es lo

suficientemente alta para lograr el nivel de deshidratación deseado (hasta que la fruta

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adquiera una consistencia gomosa), la cantidad de azúcar necesaria es menor y la

temperatura también. De esta manera, es mejor realizar el proceso a 40ºBrix - 40ºC con

pulso de vacío.

Se obtuvo un producto f inal de consistencia gomosa y agradable, de color similar al de la

fruta fresca con sabor dulce muy suave.

IQ-2004-II-05

6. RENTABILIDAD DEL PROCESO

El proceso se realiza a 40ºC - 40ºBrix con pulso de vacío. Partiendo de esto, se efectuó

un análisis sobre la rentabilidad del proceso de deshidratación osmótica de guayaba

manzana. Este análisis fue hecho a nivel artesanal más no industrial.

El principal equipo del proceso es una marmita de 50 galones (Ilustración 3), Elaborada

en acero inoxidable, doble camisa o fondo (para aceite o vapor), sistema de

calentamiento a gas con calderín de sopletes, con aceite térmico dentro de la camisa y

agitación automática a 40 r.p.m. aprox.

Ilustración 3. Marmita de 50 Galones.

Tomada de http://www.comek.com.co/linea%20de%20frutas.htm. COMEK: equipos para la industria

alimentaria.

IQ-2004-II-05

En base a los datos experimentales se obtuvieron las cantidades necesarias para la

producción de guayaba manzana deshidratada en la marmita de 50 galones, los cuales

son:

Tabla 9. Materia prima necesaria por deshidratación

Por deshidratación

Guayaba Manzana 74.4 Kg, equivalentes a 29.75 Kg de

láminas ó 5058 láminas (lo que entra la

proceso)*

Azúcar 4.5 bultos de azúcar (106.21 Kg)**

Agua 1/6 de metro cúbico***

Energía 4.3 Kw h****

Gas 82.32 Kw h

* El peso promedio de una guayaba es 120 gramos de la cual se obtienen 8 láminas con

un peso promedio de 47 gramos (se pierde un 61%). Se necesitan 2.5 Kg de guayaba

para obtener 1 Kg de láminas equivalente a 170 láminas.

Se realizó un cálculo aproximado de la adecuación de la marmita con canastas que giran,

es decir, es un agitador cuyas aspas son recipientes donde se pueden colocar las láminas

de guayaba. Se obtuvo que para una altura de 70 cm de la marmita (porción ocupada por

la solución) se tienen 23 canastas con un área superficial de 2199.12 cm2. El área

superficial de una lámina de guayaba es de 10 cm2 aproximadamente, de acuerdo a esto,

por canasta hay 220 láminas, teniendo en total, en 23 bandejas 5058 láminas de guayaba

por deshidratación.

IQ-2004-II-05

** El azúcar dura una semana efectuando 15 deshidrataciones a la semana, 3 por día.

Luego se cambia porque se degrada. (En el laboratorio: se necesitan 5 Kg de azúcar para

obtener una solución de 40ºBrix en 8 litros de agua)

*** Un metro cúbico de agua equivale a 220 galones. El volumen de solución que se va a

emplear por deshidratación es 37.8 galones, es decir, con un metro cúbico se pueden

efectuar 6 deshidrataciones.

**** Teniendo en cuenta el consumo de la bomba, el vacío que realiza (4ft3/min) y la

energía (0.07Kw h) empleada por el agitador durante 5 horas de tratamiento.

Como inversión inicial se tienen los siguientes equipos:

Tabla 10. Cotización equipos

Equipo Precio Marmita (50 galones) $ 6´590.000

Escaldador $ 1´350.000 Lavadora de frutas $ 120.000

Bomba de vacío* $ 1´798.000 Total $ 9´858.000

*Bombas y centrales de vacío hydral: 1/3 de caballo, 4 ft3/min.

IQ-2004-II-05

Tabla 11. Valor unidad, materia prima.

Valores promedio obtenidos en Carrefour, Corabastos, empresa de acueducto y alcantarillado de

Bogotá, Codensa y Gas natural.

De acuerdo a lo expuesto a continuación se presenta los resultados obtenidos:

Tabla 12. Valor de producción de un gramo.

Equipos ( Inversión inicial) $9´858.000

Valor Unidad

Kilo de Guayaba Manzana $ 3300

Bulto de Azúcar (25 Kg) $ 2800

Valor metro cúbico Agua $ 2293

Valor Kw h $ 236.69

Valor Kw h de Gas $ 84.46

Por deshidratación Guayaba Manzana $ 245850

Azúcar $ 8400

Agua $ 382.16

Energía $ 4.244

Gas $ 20000

Total $ 274636.45

Gramos deshidratados producidos 26102.56 gr

Valor de un gramo $ 10.52

Valor paquete de 100 gramos $ 1162 (incluye valor empaque $110)

Valor venta $ 4000

Ganancia $ 2838

IQ-2004-II-05

Se obtiene una ganancia de casi 2 veces lo que cuesta producir el paquete de 100gr. De

acuerdo a este resultado, se puede decir que el proceso de deshidratación osmótica de

guayaba manzana es rentable y competitivo con otros productos deshidratados, si se

observa la Tabla 13, que contiene el valor de 100gr de algunas frutas deshidratadas en el

mercado.

Tabla 13. Precios comerciales de algunas frutas deshidratadas

Paquete por 100 gramos

Banano $ 2147

Dátiles $ 4620

Albaricoque $ 5970

Manzana $ 4970

Ciruela $ 3100

Mixtropical $ 3761

IQ-2004-II-05

7. CONCLUSIONES

La elección de la mejor curva (40ºC y 40 ºBrix con pulso de vacío), se basó en

su cinética, coeficientes de difusión y características del producto f inal. Se obtuvo

un producto de consistencia gomosa y agradable, de color similar al de la fruta

fresca y sabor dulce muy suave.

La cinética permite ver en detalle como se desarrollan los mecanismos

hidrodinámicos y difusionales a través del proceso como son influenciados por la

concentración, la temperatura y el cambio de presión.

En el estudio de la cinética se observó que a 40 ºC la pérdida de agua se favorece

y a 55 ºC se favorece la ganancia de solutos.

El aumento de la concentración de la solución y temperatura en el proceso

fomentan la pérdida de agua y la ganancia de solutos en general.

El aumento de la temperatura causa un efecto similar al del pulso de vacío en los

tratamientos a presión atmosférica, incrementando la ganancia de solutos, y en

mayor proporción la pérdida de agua.

IQ-2004-II-05

Los cambios elevados en la masa responden a la pérdida de agua y poca


El pulso de vacío cambia la estructura de la fruta aumentando el área de contacto

con la solución favoreciendo la ganancia de solutos.

Las características f inales del producto son diferentes, dependiendo de si el

proceso se realiza con o sin pulso de vacío.

La deshidratación osmótica es un proceso sencillo que permite obtener productos

con una nueva presentación.

La pérdida de peso es más rápida a medida que se aumenta la concentración.

La producción de guayaba manzana deshidratada por medio de deshidratación

osmótica es un proceso rentable. Presentando una nueva forma de

comercialización de la guayaba.

Considerando que durante el proceso de deshidratación la fruta incrementa su

contenido de solutos, la solución osmótica puede ser enriquecida, adicionándole

vitaminas u otras sustancias nutritivas que aumenten el valor nutricional del producto f inal. Teniendo en cuenta este factor se pueden realizar futuros

proyectos en los cuales no solo se obtenga la fruta deshidratada sino también

enriquecida; con características organolépticas adecuadas.

IQ-2004-II-05

Recomendaciones

Sería de gran valor el estudio de la guayaba manzana mediante microscopía

óptica de alta resolución o electrónica a f in de conocer con mayor precisión su

estructura y así implementar o perfeccionar ésta información en este tipo de

procesos.

Podría estudiarse la deshidratación osmótica como pretratamiento para un

posterior proceso de secado y de esta manera determinar los beneficios en la

combinación de ellos y desarrollar este proceso.

IQ-2004-II-05

BIBLIOGRAFÍA

[1] BARAT,Baviera José Manuel, GRAU, Ana Andrés, MAUPOEY, Pedro Fito.

Deshidratación osmótica de alimentos. Departamento de tecnología de alimentos.

Universidad Politécnica de Valencia. Servicio de Publicaciones. 1998.

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deshidrataciÓn osmÓtica con y sin pulso de vacÍo de

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