Año de la Promoción de la Industria Responsable y del

Compromiso Climático

Escuela : Ingeniería Agroindustrial

Docente : Joe Jara Vélez

Curso : Ingenieria de alimentos II

Alumnos : Olazo Balarezo Lucero

Ciclo : VII

DESHIDRATACION ÓSMOTICA DE FRUTAS

1. INTRODUCCIÓN:

Una alternativa del hombre para aprovechar más y mejor los alimentos que

se producen en épocas de cosecha es conservarlos mediante la disminución

del contenido de agua. Para esto, desde la antigüedad empleó el secado al sol

y en algunos casos lo complementó con la impregnación de sal.

Durante la deshidratación de las frutas ocurren cambios mas o menos

intensos que disminuyen en calidad y cantidad el contenido de nutrientes

básicos para la dieta humana y cambian las características sensoriales de los

productos. En un intento para evitar estos efectos se emplean aditivos que

contrarestan el desarrollo de microorganismos y previene o reponen los

cambios ocasionados por los procesos aplicados.

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

desarrollo de técnicas de conservación de alimentos que permitan obtener

productos de alta calidad nutricional, que sean muy similares en color,

aroma y sabor a los alimentos frescos y que no contengan agentes químicos

Conservantes. (Molano, L., Serna, C., & Castaño, C. 1996)

II. OBJETIVOS:

Evaluar la ganancia de sólidos y la pérdida de agua durante la

deshidratación osmótica de la manzana en función de la temperatura

y concentración.

Determinar experimentalmente el coeficiente de difusividad de un

sólido soluble (sacarosa) en la deshidratación osmótica de la manzana

en una figura geométrica, diferentes temperaturas y concentración.

III. FUNDAMENTO TEÓRICO:

La deshidratación osmótica (DO) es una operación que permite eliminar el

agua de un alimento alponerlo en contacto directo con una disolución

altamente concentrada

La Deshidratación Osmótica (DO) consiste en sumergir un producto

alimenticio en una solución con una alta presión osmótica, lo cual crea un

gradiente de potencial químico entre el agua contenida en el alimento y el

agua en la solución, originando el flujo de agua desde el interior del

producto, para igualar los potenciales químicos del agua en ambos lados de

las membranas de las células del vegetal. Estas son semipermeables y

permiten el paso del agua y muy poco el de soluto, produciéndose como

efecto neto, la pérdida de agua por parte del producto.

Este método permite obtener productos de humedad intermedia, los cuales

pueden ser tratadosposteriormente por otros métodos. Esta combinación

permite, aumentar la vida útil y mejorar lascaracterísticas sensoriales de los

productos tratados(Molano, Serna, & Castaño, 1996)

Requiere equipos de bajo costo y las sustancias utilizadas como solutos, son

de origen natural y de fácil adquisición en el mercado (sacarosa, glucosa,

fructosa, entre otras) permitiendo que pequeñosprocesadores puedan

acceder a ella por los bajos costos de inversión. En algunos casos es posible

elconsumo inmediato del producto, según el tipo de soluto utilizado como

agente osmo deshidratante. (Panadés, 1996)

El proceso tiene lugar debido a que el agua del producto (disoluciónmás

diluida) se difunde a través de las membranas celulares que son

semipermeables, hacia elmedio que le rodea (disolución más concentrada)

con el fin de establecer el equilibrio. Como lamembrana es solo parcialmente

selectiva, también se produce, aunque en menor medida, ciertadifusión del

soluto de la disolución hacia el alimento.

La cinética de los procesos osmóticos normalmente se expresa en términos

de la pérdida de agua(WL), pérdida de peso (PL) y la ganancia de sólidos . La

velocidad de deshidratación o detransferencia de agua de la fruta a la

disolución osmótica depende de las características de lamateria prima , la

composición y concentración del agenteosmótico, de la temperatura, la

agitación, los tiempos de tratamientoy la presión.

La aplicación del fenómeno de ósmosis en la deshidratación de frutas se

puede lograr debido a que un buen número de frutas, como es el caso de la

fresa, papaya, mango o melón entre otras, cuentan con los elementos

necesarios para inducir la osmosis.

Estos elementos corresponden a la pulpa, que en estas frutas consiste en una

estructura celular más o menos rígida que actúa como membrana

semipermeable. Detrás de estas membranas celulares se encuentran los

jugos, que son soluciones diluidas, donde se hallan disueltos sólidos que

oscilan entre el 5 a 18% de concentración. Si esta fruta entera o en trozos se

sumerge en una solución o jarabe de azúcar de 70%, se tendría un sistema

donde se presentaría el fenómeno de ósmosis.

Los jugos en el interior de las células de la fruta están compuestos por

sustancias disueltas en agua, como ácidos, pigmentos, azúcares, minerales,

vitaminas, etc. Algunas de estas sustancias o compuestos de pequeño

volumen, como el agua o ciertos ácidos, pueden salir con cierta facilidad a

través de orificios que presenta la membrana o pared celular, favorecidos

por la presión osmótica que ejerce el jarabe de alta concentración donde se

ha sumergido la fruta. (Molano, L., Serna, C., & Castaño, C. 1996)

DESHIDRATACIÓN OSMOTICA DIRECTA

Con el objeto de definir la ósmosis, es preciso definir antes la difusión. Esta

última es el acto por el cual, dos cuerpos en contacto, se van mezclando

lentamente por si mismos. Estefenómeno es debido a la energía cinética que

tienen las moléculas, por la cual se hallan encontinuo movimiento.

La ósmosis es el fenómeno de difusión de líquidos o gases, a través de una

sustancia permeable para alguno de ellos.Si un compartimento de agua pura

se separa de una disolución acuosa por medio de unamembrana rígida

permeable al agua, pero impermeable a los solutos, habrá un

pasoespontáneo de agua desde el compartimento que contiene agua pura

hacia el que contiene ladisolución.La transferencia de agua se puede detener

aplicando a la disolución una presión, además de la presión atmosférica. El

valor de esta presión adicional necesaria para detener el paso de aguarecibe

el nombre de presion osmotica de la disolución.De lo anterior se puede

deducir que a mayor concentración de solutos en un compartimento,que

puede ser una célula, mayor será la presión osmótica que posea, es decir

mayor será sucapacidad de absorber agua de la solución más diluida, de la

cual está separada por lamembrana permeable al agua. (Panadés, 1996)

IV MATERIALES Y METODOLOGIA

Materiales:

1 kg de manzanas

Balanza analítica

Azúcar (1kg)

Placas Petri

Ácido cítrico

Agua

Hipoclorito de sodio

Metodología:

Lavar las manzanas con agua con lejía; pelar y luego sumergirlas en una

disolución de ácido cítrico de 0.5% en agua; cortar en forma de lámina y

tomar las medidas del molde utilizado.

Preparar dos disoluciones de líquido osmótico: 40°brix y 60°Brix.

Separar cuatro muestras: dos para temperatura de refrigeración (40°

Brix y 60°Brix) y dos para temperatura ambiente (40° Brix y 60°Brix).

Registrar la hora de inicio del experimento (tiempo=0). Retirar muestras

luego de 10min, 20min, 30min ,40min ,50min, 18h y 72 h. Cada muestra

se determinara su contenido de solidos solubles y porcentaje de

humedad.

tiempo temperatura ambiente temperatura de refrigeración

40°Brix 60°Brix 40°Brix 60°Brix

H(%) °Brix Dt

(m2

s)

H(%) °Brix Dt

(m2

s)

H(%) °BrixDt (m

2

s)

H(%) °Brix Dt

(m2

s)

10 min 80.285 19.714 5.51734E-09

74.747 14.922 7.38441E-10

79.7507 20.249 4.62185E-11

74.747 25.252 7.38441E-10

20 min 75.655 24.344 3.1546E-07

77.734 11.935 2.36206E-10

72.232 27.767 8.85821E-09

77.734 22.265 2.36206E-10

30 min 76.953 23.046 7.61523E-09

74.485 15.184 2.54862E-10

78.260 21.739 7.82951E-09

74.485 25.514 2.54862E-10

40 min 76.602 23.397 2.16729E-10

72.063 17.606 2.56991E-10

82.352 17.647 4.03697E-09

72.063 27.936 2.56991E-10

50 min 77.314 22.685 2.4484E-09

74.404 15.265 1.5455E-10

75.2 24.8 2.85177E-09

74.404 25.595 1.5455E-10

60 min 79.389 20.610 1.13496E-08

73.593 16.076 1.42852E-10

75.384 24.615 3.72213E-09

73.593 26.406 1.42852E-10

18 h 73.410 26.589 4.3706E-10

67.521 22.148 1.50627E-11

75.316 24.683 4.94481E-09

67.521 32.478 1.50627E-11

3 dias 64.885 35.114 2.41836E-11

74.747 14.922 7.38441E-10

67.968 32.031 1.11289E-10

74.747 25.252 7.38441E-10

V. RESULTADOS

Tabla 1: Resultados Experimentales para Cada Tratamiento

Evaluacion de la perdida de agua en la muestra (Manzana)

Para 40°Brix – Temperatura ambiente

0 50000 100000 150000 200000 250000 300000

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

WL(%) Vs TIEMPO(s)

Para 40° Brix – Temperatura de Refrigeracion

0 50000 100000 150000 200000 250000 300000

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

WL(%) Vs Tiempo

Para 60° Brix-Temperatura ambiente

0 50000 100000 150000 200000 250000 3000000

2

4

6

8

10

12

WL(%) Vs Tiempo

Para 60° Brix Temperatura de refrigeracion

0 50000 100000 150000 200000 250000 300000

-200

-150

-100

-50

0

50

WL(%) Vs Tiempo

Determinación de la ganancia de solidos

Para 40°Brix -Temperatura ambiente

0 50000 100000 150000 200000 250000 3000000

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

GS(%) Vs Tiempo

Para 40° Brix -Temperatura refrigeración

0 50000 100000 150000 200000 250000 3000000

1

2

3

4

5

6

GS(%) Vs Tiempo

Para 60° Brix -Temperatura ambiente

0 50000 100000 150000 200000 250000 3000000

2

4

6

8

10

12 GS(%) Vs Tiempo

Para 60° Brix –Temperatura de refrigeración

0 50000 100000 150000 200000 250000 300000

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

GS(%) Vs Tiempo

Determinación de la difusividad

Para 40°Brix -Temperatura ambiente

0 50000 100000 150000 200000 250000 3000000

0.00000005

0.0000001

0.00000015

0.0000002

0.00000025

0.0000003

0.00000035

Difusividad efectiva de sacarosa Vs Tiempo

Para 40° Brix -Temperatura de refrigeración

0 50000 100000 150000 200000 250000 3000000

0.000000001

0.000000002

0.000000003

0.000000004

0.000000005

0.000000006

0.000000007

0.000000008

0.000000009

0.00000001

Difusividad efectiva de la sacarosa Vs Tiempo

Para 60° Brix -Temperatura ambiente

0 50000 100000 150000 200000 250000 3000000

2

4

6

8

10

12

Difusividad efectiva de sacarosa Vs Tiempo

Para 60° Brix-Temperatura refrigeración

0 50000 100000 150000 200000 250000 3000000

0.00000001

0.00000002

0.00000003

0.00000004

0.00000005

0.00000006

0.00000007

0.00000008

0.00000009

Difusividad efectiva de sacarosa Vs Tiempo

VI. DISCUSIONES

Según Ronceros, 1995 : Cuanto mayor sea la concentración de soluto de la

solución osmótica mayor será la diferencia de presión osmótica entre ésta y el

producto, lo cual aumentará 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 dificultaría la pérdida de agua. Por lo tanto es muy importante realizar

ensayos previos para determinar cuál es la concentración más adecuada para

cada producto.

Según lo Observa en nuestra práctica podemos decir que en la

difusividad a mayores concentraciones la manzana tuvo mayor pérdida

de agua, hasta un punto que su difusividad fue disminuyendo.

Según Ronceros, 1995 : La temperatura produce cambios en el proceso de

Deshidratación osmótica debido a los efectos que tiene sobre la difusión de

agua del producto hacia la solución y sobre la permeabilidad de las membranas

celulares. Respecto a la velocidad de pérdida de agua el aumento de

temperatura favorece la agitación molecular lo cual eleva la velocidad de

difusión. En cuanto a la permeabilidad de las membranas, como ya se

mencionó, un aumento de temperatura puede afectarla perjudicando el

proceso.

En los gráficos que realizamos podemos observar que la temperatura

ambiente pierde más agua, por lo que decimos que hay una mayor

concentración de sólidos.

VII CONCLUSIONES

Se logró evaluar la ganancia de sólidos y la pérdida de agua durante la

deshidratación osmótica de la manzana en función de la temperatura

y concentración, esto lo podemos observar en las gráficas elaboradas.

La deshidratación osmótica tiene numerosos beneficios. Algunos

incluyen la posibilidad de conservar frutas y verduras durante más

tiempo, manteniendo los aspectos nutricionales y sabores y evitando

el deterioro microbiano. Asimismo, el transporte y el manejo de frutas

y verduras que han pasado por este proceso es mucho más sencillo.

VIII BIBLIOGRAFIA.

Lerici, C. (1988). Preconcentration andDrying of Food Materials. En D.

Mastrocola, A

Molano, L., Serna, C., & Castaño, C. (1996). Deshidratación de Piña

Variedad Cayena Lisa porMétodos Combinados. Revista Cenicafé, 47(3),

140-158.

Panadés, G. e. (1996). Pulse Vacuum Osmotic Dehidratation of Guava.

Food Science AndTecnology International, 2, 301 – 306.

Ronceros, B., Moyano, P., & Kasahara, I. (1995). Cinética de Pérdida de

agua Durante laDeshidratación Osmótica de Manzana. En Contribuciones

Científicas y Tecnológicas AreasIngeniería y Tecnología (Vol. 108 , págs.

43- 47).

ANEXOS

Determinación de la pérdida de agua con la ecuación:

WL (% )=100¿¿

Donde:

WL: pérdida porcentual de agua con respecto a la masa inicial

Eo: contenido inicial de agua en el producto

Et: contenido de agua en el producto a un tiempo t

Mo: masa inicial de producto

Determinación de la ganancia de solidos con relación a la masa inicial

del producto

SG (% )=100(mst−mso)

Mo

Donde:

SG: ganancia porcentual de solidos con respecto a la masa inicial

Mso: materia seca inicial de agua en el producto

Mst: materia seca en un tiempo t en el producto

Mo: masa inicial de producto

Tabla de datos de 40°Brix a temperatura ambiente

N° de muestr

a

Tiempo(s)

WL(%) SG(%) Des¿)

1 600 -66.260162

6

4.48796612

5.51734E-09

2 1200 -61.538461

3.47473351

3.1546E-07

3 1800 -68.947368

3.59679555

7.61523E-09

4 2400 -56.804733

3.73230594

2.16729E-10

5 3000 -81.297709

3.1952003 2.4484E-09

6 3600 -69.142854

4.18391292

1.13496E-08

7 64800 -60 3.09612968

4.3706E-10

8 259200 -57.00934 2.03103219

2.41836E-11

Tabla de datos de 40°Brix a temperatura de refrigeración

N° de muestra

Tiempo(s)

WL(%) SG(%) Des¿)

1 600 -225.98870

06

4.38705967

4.62185E-11

2 1200 -488.46153

85

3.30866842

8.85821E-09

3 1800 -56.190476

19

3.45869565

7.82951E-09

4 2400 -161.05263

16

4.96813725

4.03697E-09

5 3000 - 3.226258 2.85177E-

117.369727

06 09

6 3600 -23.243243

24

2.63942308

3.72213E-09

7 64800 0.18018018

2.29495294

4.94481E-09

8 259200 -30.303030

3

1.83288872

1.11289E-10

Tabla de datos de 60°Brix a temperatura ambiente

N° de muestra

Tiempo(s)

WL(%) SG(%) Des¿)

1 600 -121.794871

8

3.17212121

1.88824E-08

2 1200 -63.9639639

6

3.4072437 1.92619E-08

3 1800 -65.3021442

5

2.86379928

1.08296E-08

4 2400 -55.0786838

3

2.47002165

8.71505E-09

5 3000 -73.3727810

7

2.90102436

5.74038E-09

6 3600 -53.0534351

1

2.65268611

6.55522E-09

7 64800 -12 1.58322087

1.90407E-09

259200 -21.7142857

1

1.13039349

8.70411E-11

Tabla de datos de 60°Brix a temperatura de refrigeración

N° de muestra

Tiempo(s)

WL(%) SG(%) Des¿)

1 600 -4.51977401

1

1.23916667

5.06428E-07

2 1200 -36.5217391

3

4.76211362

6.67848E-08

3 1800 -31.5315315

3

3.03589134

3.55854E-08

4 2400 -59.4541910

3

3.24810096

1.01967E-08

5 3000 20.45779685

1.48828346

2.95848E-09

6 3600 -11.2380952

4

1.99754902

8.0228E-08

7 64800 28.47058824

-0.3818965

5

5.34653E-10

8 259200 0.744416873

0.82387057

1.33635E-09