UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUMBESFACULTAD DE CIENCIAS AGRARIASESCUELA DE ING. AGROINDUSTRIALINTRODUCCINLa conservacin de alimentos por secado es sin duda uno de los procedimientos ms antiguos usados por el hombre. De todos los mtodos para preservar alimentos, el secado es el ms simple y natural, ya que basta concortar el vegetal en pequeas piezas ydeshidratarlo.Existen diferentes mtodos de secados y un mayor nmero de modificaciones de los mismos. El mtodo escogido depende del tipo de alimento que se va a deshidratar, el nivel de calidad que se puede alcanzar y el costo que se puedejustificar. Los procesos para deshidratar la fruta son diversos: secado natural al sol, aunque en este caso, la fruta es susceptible a contaminarse y estar expuesta a roedores e insectos, y secado por aire caliente, que es el mtodo que se emplea para deshidratar la fruta anivel industrial. Una ventaja de este proceso esque, despus de la fruta fresca, el alimento deshidratado es el que conserva la mayor parte de sus nutrientes; no obstante, el producto se reduce hasta cinco veces durante el proceso de deshidratacin, es decir, al perder humedad el volumen del fruto se reduce notablemente, de tal suerte que para tener un kilo de alguna fruta deshidratada se necesitarn varios kilos de frutafresco.Tradicionalmente, las manzanas han sido utilizadas para combatir problemas del sistema gastrointestinal, es ideal para problemas de artritis, reumatismo, gota,diarrea, gastroenteritis y colitis.

PRCTICA DE LABORATORIO N03: DESHIDRATACIN OSMTICA Y SECADO DE FRUTAS

I. OBJETIVOS:

Objetivo General:

Conocer las operaciones unitarias y tratamientos que deben realizarse para obtener fruta osmodeshidratada y secada. Identificar los factores involucrados en la determinacin del parmetro del proceso.Objetivo Especfico: Obtene

II. MARCO TERICO:La deshidratacin osmtica (DO) consiste en sumergir un producto alimenticio en una solucin con una alta presin osmtica, lo cual crea un gradiente de potencial qumico entre el agua contenida en el alimento y el agua en la solucin, originando el flujo de agua desde el interior del producto, para igualar los potenciales qumicos del agua en ambos lados de las membranas de las clulas del vegetal. Estas son semipermeables y permiten el paso del agua y muy poco el de soluto, producindose como efecto neto, la perdida de agua por parte del producto. Utilizando este mtodo es posible reducir hasta el 50% del peso inicial de las frutas.La deshidratacin osmtica (DO) consiste bsicamente en la remocin del contenido de agua del producto con un aumento simultneo de slidos por efecto de la presin osmtica, que ocurre por inmersin de un alimento slido (entero o en trozos) en una solucin hipertnica de uno o ms solutos (agente deshidratante) por un cierto tiempo y temperatura especficos. Adems de los flujos de salida de agua y entrada desolutos en el alimento, se observa flujo desalida de solutos de bajo peso molecular del propio producto (azcares, cidos orgnicos, sales y vitaminas), que ocurre en cantidades despreciables, pero ejerce una importante influencia con relacin a la composicin y calidad del producto final (Raoult-Wack, 1994).

La deshidratacin osmtica de alimentos consiste en la aplicacin de ste fenmeno ya que los alimentos contienen gran cantidad de agua y de sustancias disueltas en el interior de las clulas que conforman los distintos tejidos. La membrana celular acta como membrana semipermeable, el contenido intracelular como solucin hipotnica y como solucin hipertnica se utiliza una preparada con altas concentraciones de soluto en funcin del producto a tratar, generalmente se utiliza sacarosa para frutas y cloruro de sodio para carnes y vegetales, o mezclas de estos; tambin pueden utilizarse alcoholes de alto peso molecular. En dicha solucin concentrada se sumergen los alimentos ya sea entero o trozado2.1 FENMENOS DE TRANSFERENCIA DE MASA.

Diagrama II.1: ilustracin de fenmenos de transferencia de masa en las clulas de los alimentos durante la DO2.2 FACTORES QUE INFLUYEN SOBRE LA VELOCIDAD DE DESHIDRATACION.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 elaumento de temperatura favorece laagitacin molecular lo cual eleva la velocidad de difusin. En cuanto a la permeabilidad de las membranas, como ya se mencion, 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 y55 C aproximadamente.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. Por otro lado la aplicacin de vaco al proceso de DO no afecta la ganancia de solutos por parte del alimento.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 laconcentracin de soluto. Como consecuencia aumenta lavelocidad de deshidratacin ya que constantemente la fruta est en contacto con una solucin de alta concentracin y de temperatura uniforme.Concentracin de la solucin osmtica: Cuanto mayor sea la concentracin de soluto de la solucin osmtica mayor ser la diferencia depresin 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. Por lo tanto es muy importante realizar ensayos previos para determinar cul es la concentracin ms adecuada para cada producto.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 desolutos.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 stepueden pasar ms fcilmente hacia el interiordel tejido celular.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.Relacin masa de solucin / masa de producto: Cunto 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.2.3 APLICACIN DE LA DESHIDRATACIN OSMTICA.FRUTAS Y VERDURASGran parte de las frutas y hortalizas permiten el empleo de la deshidratacin osmtica para su conservacin ya que poseen una estructura celular que puede actuar como membrana semipermeable, principalmente aquellas que poseen un porcentaje de entre 5% y 18% de slidos disueltos en su interior como cidos, minerales, vitaminas, azcares, etc. La estructura de la membrana celular vara dependiendo de la fruta, aquellas que poseen membranas ms porosas pueden eliminar mayor cantidad de agua y absorber ms slidos, lo cual puede beneficiar al proceso pero tambin podra afectar la textura de la fruta. Por esto es necesario evaluar las variables de la operacin segn el tipo de fruta que se va a procesar. Existen varios estudios que demuestran la eficacia de la deshidratacin osmtica en manzana, banana, pia, arndanos, pomelo, mango, guayaba, pera, kiwi, frutillas, higos y de vegetales como papa, tomate, cebolla y otros. En nuestro pas se aplica industrialmente para la conservacin de arndanos y otras frutas finas, ya sean frescas o congeladas, para la fabricacin de pasas de arndanos y se proyecta su aplicacin en otras frutas como manzana. Es importante mencionar que en el deshidratado de frutas la solucin osmtica puede reutilizarse o servir como materia prima en la fabricacin de jugos de frutas o de otras formulaciones. Esto se debe a que estas soluciones son ricas en azcares y otros solutos provenientes de las frutas, siendo por esto un subproducto de alto valor agregado que puede generar un beneficio econmico extra si se lo comercializa o reutiliza en la fabricacin de otros productos. CARNES Y PESCADOSEl proceso de deshidratacin osmtica en carnes y pescados consiste bsicamente en la inmersin de estos alimentos en salmueras concentradas durante un perodo de tiempo determinado. Existen numerosos estudios sobre sta tcnica que buscan optimizar el proceso mediante la aplicacin de soluciones osmticas de mezclas de solutos, tiempos de inmersin variables, distintas temperaturas de operacin, entre otros. Es por esto que actualmente la deshidratacin osmtica de carnes y pescados est en etapa experimental y por lo tanto no se aplica en la industria. Sin embargo se demostr que las variaciones de masa que ocurren durante el procesamiento de estos alimentos son similares a las que suceden en la deshidratacin osmtica de frutas y vegetales, por lo cual se conservan de igual manera las caractersticas sensoriales y nutricionales de los productos.2.4 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA DOEl agua que sale de la fruta a la solucin de sacarosa a temperatura ambiente y en estado lquido evita las prdidas de aromas propios de la fruta, los que si se volatizaran o descompondran a las altas temperaturas que se emplean durante las operaciones de evaporacin que se practican mediante la deshidratacin de la misma fruta mediante otras tcnicas.La ausencia de oxgeno en el interior de la solucin donde se encuentra sumergida la fruta, evita las correspondientes reacciones de oxidacin que afectan directamentela apariencia del producto final. La deshidratacin de la fruta sin romper clulas y sin poner en contacto sustratos que favorecen el oscurecimiento qumico permite mantener una alta calidad al producto final.Tambin es notoria la alta conservacin de las caractersticas nutricionales propias de la fruta.La relativa baja actividad del agua en la solucin concentrada de sacarosa, no permite el fcil desarrollo de microorganismos que rpidamente atacan y daan las frutas encondiciones ambientales.Esta tcnica tambin presenta interesantes ventajas econmicas teniendo en cuenta la baja inversin inicial en equipos, donde solamente se requieren recipientes plsticos, mano de obra no calificada, bajo consumo de energa elctrica y adems las soluciones de sacarosa resultantes se pueden utilizar en la elaboracin de productos secundarios como yogurt, nctar, etc., a fin de aprovechar su poder edulcorante y contenido de aromas y saboresde la fruto osmodeshidratada. Por otra parte el uso de azcar o sacarosa presenta gran disponibilidad independientemente del sector en el cual serealice la operacin y presenta laposibilidad de su reutilizacin, bien sea en nuevo procesos o para edulcorar otros productos. Entre las limitaciones que presenta esta tcnica de osmosis esta que no a todas las frutas puede aplicarse, solo se emplea en frutas que presentan estructuras slidas y pueden cortarse en slidos.Algunas frutas pueden perder su poca acidez, como el mango o la pia, aunque se puede corregir este inconveniente ajustando la acidez de la solucin a fin de quela relacin cido dulce sea agradable.

III. MATERIALES, EQUIPOS E INSUMOS:

Materiales Qumicos:

cido ctrico Azcar Agua

Equipos industriales:

Refractmetro Termmetro Estufa Potencimetro

Materiales

Baldes con tapa Balanza cuchillos Selladora Cucharas Cronometro

Materia prima de origen vegetal:

3kg de manzana

Mtodos:

Deshidratacin por osmosis con sacarosa.

IV. PROCEDIMIENTO

Recepcin: Se selecciona los frutos que no presenten daos fsicos, magulladuras u otros, tampoco deben estar malogrados.Lavado y desinfeccin: Se realiza un lavado minucioso, fruta por fruta, eliminando de tal manera residuos de tierra que pudieran haber estado adheridos a la fruta. As mismo si fuera necesario se pueden sumergir en una solucin de cloro a 50 ppm. Por un tiempo de dos minutos.Pesado: se pesa el rendimiento final.Escaldado pre-coccin: Este proceso se realizar con cascara a 80C x 5 min. Los cules sern sumergidos rpidamente a agua fra.Pelado: Se realiza con chuchillos de cocina de acero inoxidable previamente desinfectados.Pesado: Se pesa la pulpa de fruta.Cortado: se cortan los diferentes frutos. Paralelo al corte de la manzana se prepara una solucin con agua hervida y cido ctrico al 0.5% durante 5 a 10 minutos de esta manera estaramos evitando la oxidacin. Preparacin del Jarabe: Se mire el agua y se pesa el azcar luego se mezclan. El agua se lleva a temperatura de ebullicin, luego la temperatura se estabiliza a 50C, se le aade el azcar hasta disolverla en su totalidad. La mezcla anterior (agua + azcar) se vierte en un balde a (35-30) C y se le aade la fruta. La proporcin del jarabe de inmersin es de 1:4 pulpa jarabe.Deshidratacin: Los cubos y rodajas de fruta se sumergieron en un jarabe de 70Brix a una temperatura ambiente de 30C y durante un tiempo de 8 Hrs teniendo la precaucin de que el balde este tapado. Al jarabe previamente preparado se le agrega cido ctrico con una concentracin de 0.005% (0.5/l de jarabe) todo esto con finalidad de conservar e inactivas las enzimas causantes del pardeamiento en las frutas, realizar una agitacin cada una hora para homogenizar en su totalidad.Lavado y escurrido: La fruta se sumerge en agua a una temperatura de 80C por un tiempo de 10 a 15 segundos, al termino de este tiempo se escurre la fruta rpidamente y se sumerge nuevamente en agua fra aproximadamente a 16C, con la finalidad de eliminar el jarabe residual y asi evitar una posterior cristalizacin del jarabe durante el secado, inmediatamente se procede a un drenado.

Secado: La fruta confitada y escurrida para llevarla a la estufa es colocada en bandejas cubiertas con papel aluminio a una temperatura constante de 65C durante 13 horas asi mismo se pueden realizar esta operacin con secado natural debidamente cubiertas para evitar algn tipo de contaminacin y guardarlas en la noche para evitar que recupere humedad.Enfriamiento: luego del secado, las frutas se dejan reposar a temperatura ambiente durante 5 minutos; cubierta con papel aluminio, con la finalidad de impedir que la fruta adquiera humedad y tambin evitar una posible contaminacin del producto terminado.Pesado: el producto final es pesado con la finalidad de calcular el rendimiento del proceso.Empaque: el producto final se empaca en fundas de polietileno y posteriormente sellado.Calculo de la cantidad de azcar a utilizar en la preparacin de jarabes

Donde:X: Cantidad de azcarBf: Grados brix al se quiere llegar Bi: Grados bix actual o inicial.V: Volumen de jarabe.di: densidad de jarabe.

V. OBTENCION DE DATOS Y RESULTADOS

Los siguientes datos fueron obtenidos para dar por resultado un jarabe de 70 Brix y haciendo diversos clculos se han logrado sacar la cantidad de agua y cantidad de azar para poder lograr llegar a los 70Brix propuestos.

VI. DISCUSIONES

Estudiaron los cambios de textura en cubos de manzana tratados por deshidratacin osmtica. Pudieron observar que el producto se tornaba menos cohesivo y ms blando. A 1 h de tratamiento de DO, el alimento exhibi un mximo decohesividad. Este fenmeno pudo explicarse como consecuencia de la incorporacin de solutos en el tejido celular que coincide con una mxima ganancia de los mismos a esta escala de tiempo. Wais y col., 2005

La deshidratacin osmtica minimiza el dao trmico sobre el color y el aroma, previene el pardeamiento enzimtico, limitando la necesidad de uso de dixido de azufre e incrementa la retencin de nutrientes durante el secado subsecuente (Pointing, 1973; Islam y Flink, 1982).

VII. CONCLUSIONES VIII. RECOMENDACIONES

Llevar a cabo la deshidratacin osmtica a una temperatura mayora la del ambiente favorece la agitacin molecular, lo cual conlleva a una mayor velocidad de difusin.

Es recomendable que la concentracin de sacarosa en la solucin osmtica sea mayor, ya que entre ms concentrada esta la solucin de sacarosa, mayor ser la diferencia de presin osmtica entre sta y la fruta,lo cual aumenta la velocidad de salida de agua del producto.

Llevar a cabo la deshidratacin osmtica a vaco favorece el proceso de transferencia de agua ya que permite retirar los gases ocluidos en los espacios intracelulares de la fruta e incrementa el rea disponible para la transferencia de masa.

Es recomendable al picar la fruta obtener trozos de igual tamao y en lo posible de aproximadamente el mismo peso, con el objetivo de poder medir la evolucin de la transferencia de masa durante el proceso. De tal forma que se puede extraer un trozo de fruta cada intervalo de tiempo, medir el contenido de humedad y compararlo con el anterior.

Realizar el proceso de deshidratacin osmtica utilizando fruta sin cascara, ya que se facilita la transferencia de masa.

IX. BIBLIOGRAFIA

Bianchi M. Milisenda P., Guarnaschelli A., Mascheroni R. H. Transferencia de masa en Deshidratacin Osmtica de frutas. Determinacin experimental y simulacin. Ayala A. A & Serna L.(2010) Cintica de deshidratacin osmtica de Pitahaya Amarilla. Onlinedisponible en:http://www.interciencia.org/v35_07/539.pdf. Deshidratacin Osmtica de Frutas. Online disponible en:http://www.alimentariaonline.com/media/MA001_DESOS.pdf Procesamiento y Conservacin defrutas. Universidad Nacional de Colombia. Online disponibleen:http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/agronomia/2006228/teoria/obfrudes/prese.htm

X. ANEXOS

Tecnologa Agroindustrial