determinación de las mejores condiciones en la técnica de...

Vector, Volumen 2, Enero - Diciembre 2007, págs. 85 - 102Recibido 31 Agosto 2007, Aprobado 25 Octubre 2007

Determinación de las mejores condiciones en la técnica de osmodeshidratación de zanahoria variedad Royal

chantenay y remolacha variedad Early Gonder, cultivadas en la granja Tesorito de la Universidad de Caldas

León A., Libardo�

Resumen

La realización del presente trabajo se fundamenta en la necesidad de diversifi car el uso y prolongar la conservación de los productos hortofrutícolas ofrecidos en las granjas de la Universidad de Caldas.

El procedimiento seguido para el desarrollo de esta investigación se inicia con la clasifi cación de las principales características que deben tenerse en cuenta para el ingreso de la materia prima al proceso. Posteriormente, se determinan las condiciones de trabajo que se necesitan para la osmodeshidratación. Se seleccionó un modelo que relacione los parámetros de operación para determinar las variables de respuesta, ese es el caso del modelo fenomenológico. Luego, se realizó el montaje experimental describiendo todo el proceso y variables a tener en cuenta, gracias a esto se obtuvieron los parámetros de respuesta exigidos por el modelo, que son pérdida de peso, pérdida de agua y ganancia de sólidos. Con los resultados obtenidos de los tratamientos establecidos en el diseño experimental, se hizo uso de las herramientas estadísticas y con ellas se obtuvieron las mejores muestras basadas en humedad perdida de la hortaliza luego de la osmodeshidratación. Los mejores resultados en cuanto a agua perdida se dan con una presión de vacío, utilizando mezclas glicerol-sal y sacarosa-sal a altas concentraciones.

Dichas muestras fueron sometidas a un secado con aire caliente, en un tiempo que permitió obtener un contenido de humedad fi nal entre un 6 y 14%, luego del secado son evaluadas sensorial, microbiológica y en su composición nutricional fi nal. El producto deshidratado obtenido se considera un producto intermedio, permitiéndole ser una materia prima para la industria de deshidratados como sopas o cremas deshidratadas, constituyendo un producto con buenas características para su proceso y posterior comercialización.

Palabras clave: osmodeshidratación, zanahoria, remolacha, secado con aire caliente, análisis sensorial.

Determining the best conditions of the osmodehydration technique of Royal chantenay variety carrots and Early gonder variety beets, grown in

the Tesorito farm of the Universidad de Caldas

Abstract

The execution of the present work is based on the necessity of diversifying the use and prolonging the conservation of vegetable and fruit products off ered in the farms of the Universidad de Caldas.

The procedure used for the development of this research begins with the classifi cation of the main characteristics that should be taken into consideration for the entrance of the raw material to the process.

� Ingeniero de Alimentos. Docente Universidad de Caldas. E-mail: [email protected]

León A., Libardo

[ �6 ]

Later on, the working conditions needed for the osmodehydration are determined. A model was selected that relates the operation parameters in order to determine the answer variables, such is the case of the phenomenological model. Later, the experimental trial was carried out, describing the whole process and considered variables, because of this, the demanded answer parameters were obtained by the model, including, weight loss, water loss and solid gain. With the obtained results of the treatments established in the experimental design, statistical tools were used to obtain the best samples based on lost humidity of the vegetable after the osmodehydration. The best results as for water loss are given with a vacuum pressure, using glycerol-salt and sucrose-salt mixtures at high concentrations.

These samples were subjected to hot air drying, during a time that allowed the obtainment of a final humidity content between 6 and 14%. After the drying process, the sensorial and microbiological aspects are evaluated, as well as their final nutritional composition. The obtained dehydrated product is considered an intermediate product, becoming a raw material for the dehydrated products industry, such as soups or dehydrated creams, constituting a product with good characteristics for its process and later commercialization.

Key Words : Osmosis deshidratation, carrot, beet, drying with hot air, Sensorial análisis.

Introducción

Esta investigación trata de aprovechar al máximo los recursos que la misma universidad ofrece a través de sus granjas, procurando conservar hortalizas, tales como, la zanahoria y la remolacha adecuadamente, por medio de un método de deshidratación combinado, dando pie a que se desarrollen nuevos productos osmodeshidratados y nuevas metodologías que sirvan para posteriores investigaciones en el campo agroindustrial local.

La importancia de deshidratar las hortalizas se da hoy día por avances y aplicaciones llevadas a cabo en los últimos 20 años, y porque la tecnología ha desarrollado productos tan importantes como bebidas instantáneas, jugos de frutas y mezclas para sopas y cremas deshidratadas.

Con base en este propósito se tuvieron en cuenta recursos vegetales con los que cuentan las granjas de la Universidad de Caldas, como la remolacha y la zanahoria, y en este proyecto de investigación se ofrece una manera de determinar ciertas condiciones que confieran características especiales a estas hortalizas por medio de un proceso de deshidratación, el cual hace referencia a la eliminación de agua en este tipo de productos. Esta técnica es comúnmente en preservación, debido a que inhibe el crecimiento y multiplicación de microorganismos que provocan descomposición de los alimentos.

Este proyecto buscó principalmente obtener remolacha y zanahoria deshidratada, en las mejores condiciones de osmodeshidratación y posterior secado, siguiendo una metodología que permitiera abordar de forma secuencial cada aspecto implicado en su transformación, mostrando las diferentes etapas que se fueron encontrando para cumplir con cada uno de los objetivos propuestos para el desarrollo total de la investigación.

En Colombia, las investigaciones han sido desarrolladas principalmente por el ICTA, la Universidad del Valle e instituciones como el SENA y CORPOICA, orientándose en general a la deshidratación osmótica directa. Existe una firma colombiana (LA SAMARIA) que con asistencia del CIRAD está dedicada a la exportación de frutas osmodeshidratadas.

Este tipo de alternativas se han estudiado a fondo, gracias a ciertos proyectos dentro del programa de Ingeniería de Alimentos, donde actualmente se están desarrollando trabajos de grado sobre la

Determinación de las mejores condiciones en la técnica de osmodeshidratación de zanahoria...

[ 87 ]Vector, Volumen 2, Enero - Diciembre 2007, págs. 85 - 102

deshidratación de alimentos, algunos de los cuales sirvieron de soporte para la realización de este proyecto de investigación.

En lo concerniente al campo de productos hortofrutícolas, se han llevado a cabo estudios como la “Evaluación de la osmodeshidratación y secado en bandejas con aire caliente en la conservación de la pulpa de guayaba variedad pera”. Por Mike Douglas Monroy Morales, en el año 2000. En COLDES se realizó un “Desarrollo de tomate de árbol deshidratado en la empresa colombiana de deshidratados en la ciudad de Manizales” por Paula Andrea Castañeda Romero, en el año 2003; en el que involucró la osmodeshidratación para mejorar el sabor, induciendo dos procesos al mismo tiempo.

En la universidad Nacional de Colombia (sede Manizales) se llevaron a cabo trabajos como:“Deshidratación Osmótica del mango Tommy Atkins”. Luz Alba Melo Varela. Universidad Nacional de Colombia (sede Manizales). 1999...“Deshidratación del Tomate Chonto”. Gloria Inés Giraldo Gómez. Universidad Nacional de Colombia (sede Manizales). 1996...

Materiales y Metodología (1, 2, 3, 4, 5)

Descripción de la materia prima: La materia prima utilizada fue Remolacha variedad Early wonder, zanahoria variedad Royal Chantenay, las cuales fueron obtenidas en la Granja Tesorito de la Universidad de Caldas ubicada en el Km 14 carretera al Magdalena, garantizando con esto, la homogeneidad de las características en las hortalizas.

Determinación de características fisicoquímicas, bromatológicas y microbiológicas: Para la determinación de estas características se enviaron muestras al laboratorio de bromatología de 250 gr. de zanahoria y remolacha en rodajas sometidas a un previo escaldado.

Determinar las condiciones de proceso de las hortalizas en la técnica de osmodeshidratación

Luego de revisados los fundamentos 1, 2, 3, 4, 5, 6 se realizaron pre-ensayos para evaluar varias tipos de temperaturas y concentraciones se obtuvieron los siguientes resultados:

Concentración de la solución osmótica: Tres concentraciones de jarabes partiendo desde una concentración de 50 y 60ºBrix, permitiendo que la presión osmótica se incrementara y favoreciera un flujo rápido por la alta concentración. La elección de estas concentraciones se determinó teniendo en cuenta que concentraciones demasiado altas podían causar cristalización.

Se escogieron tres agentes osmóticos: sal, azúcar y glicerol, por ser una hortaliza la que va a ser sometida al proceso de osmodeshidratación se utilizaron tres mezclas: sacarosa-sal 60ºBrixglicerol-sal, 60ºBrixsacarosa-glicerol-sal 50ºBrix.

Temperatura: Las tres temperaturas de trabajo fueron de 20, 35 y 45ºC, Presión: Las dos presiones fueron establecidas: atmosférica y de vacío. Geometría de la muestra. La geometría establecida fue en rodajas.Relación hortaliza: jarabe. La relación hortaliza: jarabe fue la misma para todas las muestras, relación 1:4.

Tiempo: El tiempo determinado fue de tres horas gracias a que en los pre-ensayos se observa claramente, los cambios de perdida de agua y ganancia de sólidos en este tiempo. Las mediciones de características fisicoquímicas se tomaron cada 30 minutos.

León A., Libardo

[ �� ]

SECADO: Para el proceso de secado en bandejas se realizó a partir de las siguientes condiciones:Condiciones ambientales: Temperatura ambiente y Humedad relativa. La temperatura de secado con aire caliente fue constante de 60ºC, ya que esta temperatura se encuentra reportada en varios estudios de hortalizas, especialmente zanahoria y remolacha, donde se recomiendan temperaturas menores de 66ºC para evitar gran degradación de componentes esenciales.

Tiempo: El tiempo de secado se estableció según el porcentaje de agua final en las hortalizas que se busca sea menor del 14%.

Definición del tipo de modelo más apropiado para la técnica de osmodeshidratación

Como se ha dicho ya, el modelo escogido fue el modelo fenomenológico 7,8,9 donde no trata de explicar el mecanismo de la transferencia de materia a través de un modelo fisicoquímico, sino que sólo intenta relacionar perdida de agua WL, ganancia de sólidos GS, perdida de peso WR. Aspectos fenomenológicos que dependen fuertemente de condiciones de operación, tales como, la temperatura, la relación másica solución-producto y la concentración de la solución con el tipo de soluto que se aplique y el grado de agitación. El cálculo de los parámetros: WR, WL y GS, se calculan con las siguientes ecuaciones (expresadas en gramos por 100g de producto fresco). (López y Morales, 1998)

WL = (Mo � %Ho) – (Mf � %Hf) � 100 Mo WR = (Mo - Mf) � 100

Mo

GS = (Mf � %Sf) - (Mo � %So) � 100 Mo

Estas variables de respuesta están relacionadas por los siguientes balances de materia:

WL = Ho - Hf WR = WL - GSGS = Sf - So Donde,Mo = Peso inicial muestra Mf = Peso final muestraHo = Humedad inicial de la muestra (hortaliza)Hf = Humedad final de la muestraSo = Sólidos inicialesSf = Sólidos finales Realizar el montaje experimental y proceso de la osmodeshidratación y secado en los lugares destinados para el proceso

El montaje experimental se efectuó con las combinaciones que se muestran en la Tabla No. 1.


[ �� ]Vector, Volumen 2, Enero - Diciembre 2007, págs. 85 - 102

Tabla No. 1:Montaje experimental para el proceso de osmodeshidratación osmótica en la remolacha y zanahoria

Mezcla concentración temperatura presiónglicerol-sal (60ºBrix) T amb (20ºC) Atmosférica.glicerol-sal (60ºBrix) Tºamb (20ºC) vacíoglicerol-sal (60ºBrix) T 35ºC Atmosféricaglicerol-sal (60ºBrix) T 35ºC vacíoglicerol-sal (60ºBrix) T 45ºC Atmosférica.glicerol-sal (60ºBrix) T 45ºC vacíosacarosa-sal (60ºBrix) T amb (20ºC) Atmosféricasacarosa-sal (60ºBrix) Tºamb (20ºC) vacíosacarosa-salAtmosférica (60ºBrix) T 35ºC

sacarosa-sal (60ºBrix) T 35ºC vacíosacarosa-salAtmosférica (60ºBrix) T 45ºC

sacarosa-sal (60ºBrix) T 45ºC vacíoglicerol-sal-sacarosa

Atmosférica. (60ºBrix) T amb (20ºC)

glicerol-sal-sacarosa (60ºBrix) Tºamb (20ºC) vacíoglicerol-sal-sacarosa (60ºBrix) T 35ºC Atmosférica.glicerol-sal-sacarosa (60ºBrix) T 35ºC vacíoglicerol-sal-sacarosa (60ºBrix) T 45ºC Atmosférica.glicerol-sal-sacarosa (60ºBrix) T 45ºC vacío

Fuente: los autores, 2005

A cada tratamiento se le realizan tres réplicas; resultando 54 ensayos para cada una de las hortalizas. Los ensayos a presión atmosférica se llevaron a cabo en el laboratorio de Control de Calidad ubicado en la Unidad Tecnológica de Alimentos, y los de presión de vacío en el Laboratorio de Suelos de la Universidad de Caldas ubicado en el edificio de laboratorios.

Acondicionamiento de materia prima: Antes de comenzar la deshidratación osmótica se acondiciona la materia prima con las siguientes operaciones:

Recepción: La materia prima es enviada por medio del punto de venta de las granjas y llevadas en canastas a la planta de vegetales de la Unidad Tecnológica de Alimentos donde se realizaron todas estas operaciones preliminares al tratamiento de osmodeshidratación, a excepción del empacado al vacío y almacenamiento que se llevaron a cabo en la planta de de cárnicos y control de calidad, respectivamente.

Inspección y selección de materias primas: Se efectuó a mano clasificando la materia prima según sus irregularidades en formas, retirando las que se encuentran en mal estado y con magulladuras, también se separa la materia prima en estado de pudrición.

Lavado y desinfección: Las hortalizas a ser procesadas deben ser liberadas de impurezas y contaminación como la tierra adherida, jugo seco, insectos y residuos químicos. Esto se realizó en baños con agua potable a presión, a continuación se introducen en un recipiente con solución de hipoclorito de sodio a 10 p.p.m. durante 10 minutos, finalmente se enjuaga con abundante agua para retirar el cloro residual.

León A., Libardo

[ �0 ]

Pelado: Se realiza con el objetivo de retirar la corteza que generalmente recubre los tubérculos. Esta operación se realizó a mano con cuchillos, no se utilizó ningún tipo de pelado químico.

Corte: Tiene como principal finalidad facilitar la deshidratación de hortalizas y presentarlas en diferentes formas aptas para el consumo, o simplemente para luego recibir un tratamiento posterior. Los cortes suelen realizarse en forma de cubos, rodajas o fósforos. En este caso por facilidad y disponibilidad de equipos se realizó el corte en rodajas para las dos hortalizas, en un Procesador industrial de vegetales

Escaldado: Es la operación más importante para casi la totalidad de las hortalizas, con el fin de obtener un producto deshidratado de buena calidad. Sus beneficios fueron explicados en detalle en el marco teórico.

El escaldado se realizó por inmersión en agua a 90ºC durante 3 min. La zanahoria se deja durante 7min. Las hortalizas alcanzan una temperatura interna de aproximadamente 70-72ºC. Esta operación se efectuó en la marmita. Luego se realizó el choque térmico, con lavado de agua a presión a las hortalizas con el fin de eliminar la contaminación de microorganismos sicrófilos.

Empacado al vacío: Esta operación se realizó con el fin de poder almacenar la materia prima previa al tratamiento de osmodeshidratación, sin que sufriera cambios considerables en su composición. Este procedimiento se llevo a cabo en la empacadora al vacío KOMET que se encuentra en la planta de cárnicos de la Unidad Tecnológica de Alimentos, inmediatamente fueron almacenadas en refrigeración. Osmodeshidratación:

a) Pesaje: El peso de las hortalizas se realizó en una balanza analítica Metter AE 200. Se pesan 75gr de cada hortaliza cortada en rodajas de 3mm de espesor.

b) Medición Volumen: Los jarabes que se prepararon son: GLICEROL + SACAROSA + SAL + AGUA A UNA CONCENTRACIÓN DE 50 º BRIX, SACAROSA + SAL + AGUA A UNA CONCENTRACIÓN DE 60 º BRIX, GLICEROL + SAL + AGUA A UNA CONCENTRACIÓN DE 60 º BRIX.

Esta medición se realizó con una probeta de 100ml, se utilizó 300ml por jarabe, cumpliendo así la relación 1:4 p/v.

c) Inmersión: Las hortalizas se sumergieron en los respectivos jarabes durante un tiempo determinado, donde se lleva a cabo el fenómeno de osmodeshidratación.

d) Deshidratación osmótica: Esta se efectuó a dos presiones: atmosférica y vacío. A tres temperaturas: 20, 35 y 45ºC y a tres concentraciones con diferentes medios osmóticos (soluciones mencionadas anteriormente).

El procedimiento a presión atmosférica se realizó durante 3 horas, en beackers de 500ml en una plancha de calentamiento con agitador magnético donde se podían graduar las temperaturas a trabajar.

El procedimiento a presión de vacío también se realizó durante 3 horas. Se utilizó un Rotavapor BUCHI R114 con un balón de capacidad de 1 litro, el cual tiene un baño termostático con un rango de 0 a 100ºC y un medidor de presión con un rango de 1000mm bares a 5mm bares (Foto 7). Éste se encuentra en el Laboratorio de suelos, edificio de laboratorios, Universidad de Caldas.

Cada media hora se realizaron seguimientos al peso, concentración en grados Brix, tanto en la solución, como en la hortaliza, para determinar la transferencia de masa del proceso. En variables de respuesta como perdida de agua (WL), ganancia de sólidos (GS) y perdida de peso (WR).



e) Drenado y pesaje: Una vez completado el tiempo del proceso, la hortaliza osmodeshidratada se escurre y se seca con papel secante para retirar el exceso de jarabe en la superficie, para finalmente pesar la muestra y realizar la medición de humedad.

Obtener los variables de respuesta del proceso de osmodeshidratacion: Las variables de respuesta se obtuvieron gracias a la base del modelo escogido, donde el cálculo de las variables se da por medio de las ecuaciones expresadas y se consiguieron los siguientes resultados: WR = %Pérdida de pesoWL = %Pérdida de aguaGS = %Ganancia de sólidosHf = %Humedad en la muestraSf = %Sólidos totales en la muestra

Determinar los tratamientos mas apropiados para la técnica de osmodeshidrtacion mediante un diseño experimental:

Diseño experimental: El diseño experimental se realizó con el fin de establecer las mejores muestras respecto a la variable de respuesta, a saber, “perdida de agua” y con estas muestras se realiza posteriormente el análisis sensorial.

Con un diseño 3x3x2 con tres réplicas, completamente aleatorizado. Teniendo en cuenta las variables planteadas, los resultados del proceso se procesaron por medio del programa Statgraphics versión 2.0, con pruebas de comparación Tukey DHS, análisis de varianza y correlación de variables.

La información obtenida de la humedad para los 18 tratamientos con tres réplicas, para cada hortaliza se evaluó mediante el ANAVA, en los cuales los mejores resultados se dieron a presión de vacío en ambas hortalizas.

Efectuar la caracterización de las hortalizas deshidratadas para el establecimiento de sus parámetros de calidad : Ya definido el mejor tratamiento sensorialmente para cada hortaliza, cada muestras se sometió a los mismos análisis iniciales para determinar las características finales de la zanahoria y remolacha deshidratada, en cuanto a análisis sensorial, bromatológico y fisicoquímico.

Determinar las condiciones de proceso para las hortalizas en la osmodeshidratacion y en el secado con aire caliente: Para efectuar la osmeodeshidratacion se tuvo en cuenta los siguientes factores: a) Concentración de la solución osmótica, b) Temperatura, c) Presión, d) Geometría, e) Relación hortaliza: jarabe, f) Tiempo,SECADO: Para el secado se determinó aplicar condiciones constantes de temperatura y velocidad del flujo de aire dentro del secador. Definir el tipo de modelo más apropiado para la técnica de osmodeshidratación: Se identificaron los modelos que se podían utilizar en este tipo de técnica, como el microscópico-estructural y el fenomenológico, por lo que se definió el modelo más adecuado teniendo en cuenta aspectos económicos, rapidez y disponibilidad. De esta manera, se decidió trabajar con el modelo fenomenológico, considerando que este modelo relaciona de manera concreta y con relaciones matemáticas sencillas, la transferencia de masa en el proceso de osmodeshidratación.

Montaje experimental y proceso de la osmodeshidrtacion y secado en los lugares destinados para el proceso: Para realizar este montaje se definieron las combinaciones a realizar, luego se empezó la osmodeshidratación como tal, en el cual se describió paso a paso las etapas del proceso, desde la recepción de la materia prima en donde se acondiciona la misma para el proceso, hasta la preparación de las soluciones osmóticas, y el secado.

León A., Libardo

[ �2 ]

Obtención de las variables de respuesta del proceso de osmodeshidratación: Por medio del modelo escogido, modelo fenomenológico, se obtuvieron las variables de respuesta para el proceso de osmodeshidratación como las perdidas de peso WR, de agua WL y ganancia de sólidos GS, dado por las ecuaciones y balances de materia establecidos por el modelo. Se expresó gráficamente el comportamiento de cada tratamiento en el proceso, por medio de curvas de tendencia en la osmodeshidratación.

Determinación de los tratamientos más apropiados para la técnica de osmodeshidratación mediante un diseño experimental: Con las condiciones de proceso establecidas, tres temperaturas, dos presiones y tres soluciones osmóticas, arrojó un diseño de 3 x 3 x 2 con tres replicas, para cada una de las hortalizas deshidratadas. Al terminar la osmodeshidratación, con los ensayos realizados, se determinó un diseño experimental en arreglo factorial completamente aleatorizado que permitió establecer los tratamientos mas adecuados respecto a la variable de respuesta: humedad perdida. Variables manipuladas. Temperatura, concentración de solución, presión y Variables de control. Tiempo, relación hortaliza: jarabe, peso inicial.

Variables de respuesta. Perdida de humedad (WR).

Aplicación del secado a los mejores tratamientos a un secado por aire caliente y un posterior análisis sensorial10, 11,12: Luego de obtener los mejores tratamientos para las hortalizas osmodeshidratadas por medio del diseño experimental, se sometieron al secado por aire caliente y estos se evaluaron sensorialmente.Secado: Para el proceso de secado en bandejas con aire caliente se realizó un tratamiento a variables constantes de temperatura, velocidad de flujo y humedad relativa de aire. Se tomaron en cuenta variables como: peso de entrada y salida y humedad inicial, y variables de respuesta como: humedad de salida y tiempo de secado aplicado el mismo para las dos hortalizas.

Análisis sensorial: Estas pruebas son realizadas en el Laboratorio de Análisis Sensorial ubicado en la Unidad Tecnológica de Alimentos.

Con los tratamientos establecidos se efectúan pruebas sensoriales a las mejores tres muestras arrojadas por el diseño para cada hortaliza. Con paneles semientrenados se evalúan las características organolépticas más relevantes, por medio de pruebas afectivas evaluando atributos sensoriales como apariencia, sabor, olor y textura, utilizando escalas hedónicas verbales.

Caracterización de las hortalizas deshidratadas para el establecimiento de sus parámetros de calidad: Para cada hortaliza, a la muestra reportada como mejor sensorialmente se le realizó la caracterización, el cual incluyó análisis bromatológico, fisicoquímico y microbiológico.

Resultados y Discusión

Descripción de la materia prima

Se observa claramente la composición típica de una hortaliza, con un alto contenido de agua. El porcentaje de humedad que normalmente poseen estas hortalizas va desde un 87-88%. El incremento en la cantidad de agua presente se debe a que se sometieron a un escaldado, y es una operación donde se hace en una inmersión en agua del producto y esto hace que se aumente la humedad presente en ellas. También se destaca el aporte de minerales, estos vegetales contienen mucho K (potasio) y poco Na (sodio). La remolacha en comparación con la zanahoria posee el doble de porcentaje de sólidos solubles como se observa en los grados Brix. (Tabla No. 2).


[ �3 ]Vector, Volumen 2, Enero - Diciembre 2007, págs. 85 - 102

Tabla No. 2. Composición bromatológica y fisicoquímica de la remolacha variedad Early wonder escaldada y zanahoria variedad Royal Chantenay escaldada

REMOLACHA ZANAHORIA

Humedad % 90.13 �2.��

Materia seca % 9.87 7.11

Nitrógeno Total 1.26 1.95

Proteína Bruta % 7.87 12.18

Fibra Bruta % 15.71 20.04

Cenizas Totales % 10.34 11.58

Fósforo % 0.12 0.27

Calcio % 0.13 0.45

Magnesio % 0.27 0.23

Potasio % 3.61 3.76

Sodio % 0.11 0.36

Hierro p.p.m 54.25 46.12

Manganeso p.p.m 37.06 37.06

Zinc p.p.m 214.69 101.36

Cobre p.p.m 4.�4 6.��

° Brix 3 6

Fuente: Laboratorio de bromatología, Universidad de Caldas, 2005

Determinación de los tratamientos más apropiados para la técnica de osmodeshidratacion De acuerdo con los resultados, las mejores muestras fueron en solución sacarosa-sal a 45 C y presión ambiental, y en solución de glicerol a 60 o Bx al presión de vacío.

Con respecto a la remolacha, los mejores resultados fueron con solución de sal-glicerol a 35 C y presión de vacío, y con solución de sacarosa a 45 C al vacío.

ZANAHORIA: la zanahoria pierde agua en tiempos más cortos en el proceso en las dos presiones, de tal modo que, la presión de vacío en la remolacha es mucho más lenta que en la zanahoria.

El comportamiento de la pérdida de agua WR, en solución de SACAROSA-SAL y de glicerol se observa en las fig. 1 y 2.

León A., Libardo

[ �4 ]

01020304050

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0WR

= %

per

dida

de

peso

TIEMPO (Horas)

PERDIDA DE PESO EN SOLUCION DE SACAROSA -SAL. PRESION ATMOSFERICA

WR a 20ºCWR a 35ºCWR a 45ºC

Figura No. 1. representa el porcentaje de perdida de peso (WR), para la zanahoria, en solución de sacarosa-sal (60ºBrix) a presión atmosférica a temperaturas 20, 35 y 45ºC durante el proceso de osmodeshidratación.

PÉRDIDA DE PESO EN SOLUCION DE GLICEROL-SAL. PRESION DE VACIO

0102030405060

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0

Tiempo (Horas)

WR

= %

pér

dida

de

peso


Figura No. 2. Representa el porcentaje de pérdida de peso (WR), para la zanahoria, en solución de glicerol-sal (60ºBrix) a presión de vacío a temperaturas 20, 35 y 45ºC durante el proceso de osmodeshidratación.

REMOLACHA: Las mayores ganancias de sólidos se dan en las soluciones combinadas, en las que se utilizan los tres agentes osmóticos y a presión atmosférica. A presión de vacío, también se dan las mayores ganancias de sólidos, en comparación con las otras soluciones, pero en menor proporción que la presión atmosférica.

A presión de vacío se dan las mayores perdidas de agua, aunque en tiempos más largos en comparación con la presión atmosférica (Figuras No. 3 y 4)



PERDIDA DE PESO EN SOLUCIÓN DE GLICEROL - SAL A PRESIÓN DE VACIO

0102030405060

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

TIEMPO (Horas)

WR

= %

Per

dida

de

peso


Figura No. 3. representa el porcentaje de pérdida de peso (WR), para la remolacha, en solución de glicerol-sal (60ºBrix) a presión de vacío a temperaturas 20, 35 y 45ºC durante el proceso de osmodeshidratación.

0102030405060

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

WL

= %

Per

dida

de

Agu

a

TIEMPO (Horas)

PEDIDA DE AGUA EN SOLUCIÓN DE GLICEROL - SACAROSA -SAL A PRESIÓN DE VACIO

WL a 20ºC

WL a 35ºC

WL a 45ºC

Figura No. 4. Representa el porcentaje de pérdida de agua (WL), para la remolacha, en solución de glicerol-sal-sacarosa (50ºBrix) a presión de vacío a temperaturas 20, 35 y 45ºC durante el proceso de osmodeshidratación.

Los resultados del proceso se procesaron por medio del programa Statgraphics versión 2.0, con pruebas de comparación Tukey DHS, análisis de varianza y correlación de variables.

Desde el punto de vista estadístico, la información obtenida de la humedad para los 18 tratamientos con tres réplicas, para cada hortaliza se evaluaron mediante el ANOVA, en los cuales los mejores resultados se dieron a presión de vacío en ambas hortalizas.

a) Remolacha: El diseño para la remolacha arrojó un ANOVA simple, en donde se encontraron diferencias altamente significativas entre los tratamientos, la interacción de los tratamientos es significativa, lo que quiere decir que la perdida de agua depende de la interacción de los tres factores. Se analiza entonces por tratamiento. Los mejores resultados fueron de solución de glicerol a temperatura ambiente y 35ºC, y solución de azúcar a 45ºC (Tabla No.3)

León A., Libardo

[ �6 ]

Tabla No. 3.ANAVA PARA AGUA PERDIDA Remolacha

Analysis of Variance for Agua perdida - Type III Sums of Squares

Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value

MAIN EFFECTS A: Temperatura 1099.44 2 549.722 25.72 0.0000 B: Solución 531.673 2 265.837 12.44 0.0001 C: Presión 2806.85 1 2806.85 131.34 0.0000

INTERACTIONS AB 110.858 4 27.7144 1.30 0.2896 AC 626.349 2 313.175 14.65 0.0000 BC 185.599 2 92.7997 4.34 0.0204 ABC 275.899 4 68.9747 3.23 0.0231

RESIDUAL 769.37 36 21.3714

TOTAL (CORRECTED) 6406.05 53

All F-ratios are based on the residual mean square error.

Analysis of Variance


Between groups 5636.68 17 331.569 15.51 0.0000Within groups 769.37 36 21.3714

Total (Corr.) 6406.05 53

ANÁLISIS ESTADÍSTICO PARA LA REMOLACHA

ANOVA Table

Analysis of Variance


Between groups 6.24242 2 3.12121 3.16 0.0569Within groups 29.6364 30 0.987879

Total (Corr.) 35.8788 32

The Stat Advisor



The ANOVA table decomposes the variance of the data into two components: a between-group component and a within-group component. The F-ratio, which in this case equals 3.15951, is a ratio of the between-group estimate to the within-group estimate. Since the P-value of the F-test is greater than or equal to 0.05, there is not a statisticallySignificant difference between the means of the 3 variables at the 95.0% confidence level.

Kruskall-Wallis Test

Sample Size Average RankGlicerol 11 19.3182

Azucar 45 11 20.1818GlicerolAmbiente 11 11.5

Test statistic = 5.83241 P-Value = 0.0541389

The StatAdvisor

The Kruskal-Wallis test tests the null hypothesis that the medians within each of the 3 columns is the same. The data from all the columns is first combined and the ranked from smallest to largest. The average rank is the computed for the data in each column. Since the P-Value is greater than or equal to 0.05, there is not a statistically significant difference amongst the medians at the 95.0% confidence level.

Table of Means Whith 95.0 percent LSD intervals

Count Mean Stnd. Error (pooled s) Lower limit Upper limit

Glicerol 11 3.27273 0.299678 2.�3��6 3.7055Azucar 45 11 3.45455 0.299678 3.02178 3.88731

Glicerol Ambiente 11 2.45455 0.299678 2.02178 2.88731

Total 33 3.06061

b) Zanahoria: El diseño para la zanahoria, arrojó un ANOVA (Tabla No. 4) con descomposición factorial, en donde no se encontraron diferencias significativas, la perdida de agua no depende de las interacciones, lo cual indica que los factores influyen por separado, se analizó por factor, arrojó que la mejor temperatura fue de 45ºC y la mejor solución la de sacarosa-sal (60ºBrix) y la de glicerol-sal (60ºBrix).

Tabla No.4 ANAVA PARA AGUA PERDIDA zanahoria

Analysis of Variance for Agua perdida - Type III Sums of Squares


MAIN EFFECTS A: Temperatura 360.263 2 180.131 5.53 0.0069 B: Solución 1494.18 2 747.091 22.94 0.0000 C: Presión 4165.23 1 4165.23 127.88 0.0000

RESIDUAL 1563.38 48 32.5704

TOTAL (CORRECTED) 7583.06 53

All F-ratios are based on the residual mean square error.

León A., Libardo

[ �� ]

ANÁLISIS ESTADÍSTICO PARA LA ZANAHORIA

Kolmogorov-Smirnov Test

Estimated overall statistic DN = 0.636364Two-sided large sample K-S statistic = 1.49241Approximate P-Value = 0.0232512

The StatAdvisorThis option runs a Kolmogorov-Smirnov test to compare the distributions of the two samples. This test is performed by computing the maximum distance between the cumulative distributions of the two samples. In this case, the maximum distance is 0.636364, which you can see visually by selecting Quantile Plot from the list of Graphical Options. Of particular interest is the approximate P-Value is less than 0.05, there is a statistically significant difference between the two distributions at the 95.0% confidence level.

Comparison of Means

95.0%confidence interval for mean for glycerol 45: 3.09091 +/- 0.8203 [2.27061, 3.91121]95.0% confidence interval for mean of azucar 45:2.63636 +/- 0.810234 [1.82613, 3.4466]95.0% confidence interval for the difference between the means assuming equal variances: 0.454545 +/- 1.07941 [-0.624867, 1.53396]

Estos mejores tratamientos, para la remolacha y para la zanahoria se sometieron al análisis sensorial y secado por aire caliente.

Tratamientos de las mejores muestras a un secado por aire caliente y un posterior análisis sensorial: a) Secado: La operación de secado fue realizada en el Laboratorio de Control de Calidad en la Unidad Tecnológica de Alimentos. A las muestras:

Remolacha:Glicerol-sal (60ºBrix) T 35ºC Presión vacíoSacarosa-sal (60ºBrix) T 45ºC Presión vacíoGlicerol-sal (60ºBrix) T 20ºC Presión vacío

Zanahoria:Glicerol-sal (60ºBrix) T 35ºC Presión vacíoSacarosa-sal (60ºBrix) T 45ºC Presión vacío

Luego del proceso de osmodeshidratación, las muestras fueron sometidas a un secado por convección. Este proceso se realizó en un horno en el cual se extendieron las rodajas osmodeshidratadas de las hortalizas. El movimiento del aire de secado se efectuó con un ventilador. Se asume que el flujo dentro del horno tiene condiciones de circulación y temperatura constantes.

La operación se realizó a una temperatura de 60ºC, la velocidad de aire es de 1,5 m/s, temperatura del ambiente de 20ºC y una humedad relativa del 80%.

El tiempo de secado duró 5 horas, ya que fue el tiempo requerido para obtener la humedad final deseada, en la cual se tomó en un rango de humedad final de 5-14%; 5% que es el mínimo exigido para desecación de hortalizas y 14% que es el máximo aceptado por el límite crítico bacteriano. La zanahoria y la remolacha deshidratadas se empacaron en bolsas de polietileno de baja densidad para ser analizadas posteriormente.


[ �� ]Vector, Volumen 2, Enero - Diciembre 2007, págs. 85 - 102

b) Análisis sensorial: El objetivo de la prueba fue medir el grado de satisfacción de las muestras deshidratadas.

Atributo analizado: apariencia, sabor, olor y texturaTipo de prueba: Afectiva.Nombre de la prueba aplicada: Hedónica verbalMétodo de ensayo: Individual y en consenso.Número de sesiones: 1Número de jueces empleados: 11

Remolacha: Según los test de Kruskal Wallis y ANAVA, a un nivel de confianza del 95%, las muestras no presentaron diferencias significativas. Según las medias indican que el grado de satisfacción de las muestras se encuentran en un rango de me disgusta ligeramente y me gusta ligeramente así:

Glicerol-sal (60ºBrix) T 35ºC Presión vacíoNi me gusta ni me disgusta (3,27)

Sacarosa-sal (60ºBrix) T 45ºC Presión vacíoSe encuentra entre Ni me gusta ni me disgusta y me gusta ligeramente (3,45)

Glicerol-sal (60ºBrix) T 20ºC Presión vacíoMe disgusta ligeramente (2,45)

Los comentarios de los jueces indican que las remolachas perdieron su olor y aroma característico, su color se encuentra bien, aunque la muestra tratada con sacarosa-sal es más marcada (60ºBrix) 45ºC, en cuanto al sabor, el sabor a sal es muy pronunciado y algunas presentan una leve picazón como el caso del glicerol-sal (60º Brix) 35ºC.

Zanahoria: Según el test de Kolmogorov, a un nivel de confianza del 95%, las muestras presentan diferencias significativas, las medias indican que las muestra tratada con sacarosa-sal (60ºBrix) 45ºC presión de vacío, se encuentra en un rango de me disgusta ligeramente y ni me gusta ni me disgusta (2,64) y la tratada con glicerol-sal (60ºBrix) 45ºC presión de vacío, se encuentra en un rango aproximado de ni me gusta ni me disgusta (3,0�).

Los comentarios de los jueces indican cómo el producto ha perdido su olor y aroma característico. El color de la muestra tratada con glicerol-sal (60ºBrix) 45ºC, es más pronunciado y característico en comparación con la otra. El sabor en ambas es salado, sin embargo, la muestra tratada con glicerol-sal (60ºBrix) 45ºC presentó un mejor sabor; aunque un poco artificial, en comparación con la tratada con azúcar-sal (60ºBrix) 45ºC.

Caracterización de las hortalizas deshidratadas para el establecimiento de sus parámetros de calidad: Definido el mejor tratamiento sensorialmente para cada hortaliza, cada muestra se sometió a los mismos análisis iniciales para determinar las características finales de la zanahoria y la remolacha deshidratadas.

Análisis sensorial: Para la remolacha, el mejor tratamiento fue Sacarosa-sal (60ºBrix) 45ºC. Presión de vacío, y para la zanahoria fue glicerol-sal (60ºBrix) 45ºC presión de vacío. Sus características sensoriales se describieron anteriormente en el análisis sensorial realizado.

León A., Libardo

[ 100 ]

Análisis bromatológico y fisicoquímico:

Tabla No. 5 Composición bromatológica de zanahoria y Remolacha osmodeshidratada y secada con aire caliente

Zanahoria Remolacha

Nitrógeno Total 1.95 0.2�

Proteína Bruta% 12.18 1.81

Fibra Bruta% 0.72 0.70

Cenizas Totales 11.58

Fósforo 0.01 0.01

Calcio% 0.04 0.05

Magnesio% 0.01 0.01

Potasio% 0.0� 0.10

Sodio% 6.73 3.��

Hierro p.p.m 15.08 19.97

Manganeso p.p.m 2.�0 1.29

Zinc p.pm 15.87 37.93

Cobre p.p.m 1.61 2.��

De acuerdo con los resultados presentados en la Tabla No.6, el porcentaje de humedad final y materia seca no se realizó, ya que se entregó la muestra con un porcentaje de humedad de 12,05%. El porcentaje de humedad disminuyó en un 80,85%.

En la zanahoria disminuyeron, fibra bruta, fósforo, calcio, magnesio, potasio, hierro, manganeso, zinc y cobre. El sodio fue el único que se incrementó, debido al tratamiento que se realizó con el cloruro de sodio como agente osmótico. El nitrógeno, la proteína bruta y las cenizas totales no se vieron afectadas por el proceso, permaneciendo en igual porcentaje.

Para la Remolacha el porcentaje de humedad final y materia seca no se realizó, ya que se entregó la muestra con un porcentaje de humedad de 10,06%. El porcentaje de humedad disminuyó en un 80,07%. En la remolacha disminuyeron el Nitrógeno total, la proteína bruta, fibra bruta, fósforo, calcio, magnesio, potasio, hierro, manganeso, zinc y cobre. Las cenizas totales y el sodio se incrementaron, debido al tratamiento que se realizó con el cloruro de sodio como agente osmótico.



Conclusiones

• Para llevar a cabo el proceso de osmodeshidratación es necesario realizar una serie de pre-ensayos para establecer la cantidad y los rangos en que se van a trabajar las variables, el tipo de jarabe, tipo de solutos y/o agentes osmóticos, para así obtener más fácilmente las características especificas del diseño experimental y los procedimientos a seguir.

• El modelo escogido para interpretar la Deshidratación Osmótica de zanahoria y remolacha, basado en la relación de variables de respuesta en el transporte de materia de manera cuantitativa, permite obtener claramente una cinética de osmodeshidratación donde se especifican los cambios de composición, importantes y relevantes en el proceso, tales como, la ganancia de sólidos y las perdidas de peso y agua.

• La disminución de la presión atmosférica aplicando vacío: el empleo de concentraciones altas en los jarabes y temperaturas elevadas aceleran el proceso de osmodeshidratación permitiendo una salida más óptima de agua, resultando más eficiente al alcanzar mayores pérdidas de ésta.

• La pérdida de agua en el proceso de osmodeshidratación en hortalizas como la remolacha y la zanahoria, en las condiciones estudiadas, se da en tiempos cortos en comparación con otros estudios realizados que comúnmente se tardan hasta 5 y 6 horas de proceso.

• Las grandes pérdidas de agua se vieron ayudadas por pretratamientos como el escaldado, el cual produce una mayor permeabilidad de la pared celular en las hortalizas estudiadas.

• La velocidad a la que se retira el agua es mucho mayor en la deshidratación osmótica que en el secado con aire caliente, ya que para salir el agua de la fruta durante la osmodeshidratación, ésta no necesita cambiar de fase.

• Se obtuvo un producto con buenas características organolépticas y condiciones apropiadas para ser pulverizado. De esta forma, pueden utilizarse industrialmente en la preparación de sopas deshidratadas, con la ventaja de no necesitar adición de potenciadores de sabor.

• La osmodeshidratación y posterior secado cambian las características de la superficie del alimento, debido a la gran concentración de sólidos en las capas contiguas a la superficie, originando una especie de envoltura resistente e impermeable, lo cual es evidente en la textura dura de las hortalizas secas.

• En las condiciones que se deshidrataron las hortalizas, sus propiedades físicas y químicas sufren cambios, ya que la temperatura, la pérdida de humedad y la consecuente concentración de los solutos, influyen principalmente sobre los minerales y la fibra de las hortalizas.

Recomendaciones

• Buscar técnicas que permitan la reutilización de las soluciones osmóticas utilizadas en el proceso, favoreciendo la economía en la adquisición de agentes osmóticos y tiempos de proceso.

• Realizar técnicas de osmodeshidratación con mayor utilización de mezclas osmóticas aprovechando la variedad de agentes osmóticos que se aplican a la osmodeshidratación de frutas y verduras.

• Seria muy importante seleccionar un método de rehidratación luego del secado con aire caliente, a partir del cual se mejore un poco el sabor haciéndolo más natural, y principalmente que se suavice la textura debido a la gran alteración que sufre en el proceso.

• Se recomienda realizar para el caso de la remolacha, un tratamiento químico después del escaldado, como un revestimiento de almidón, el cual sirve para conservar mejor el color y el sabor natural del fruto, que contribuya también a su conservación, a retardar las perdidas de vitaminas y a contrarrestar el desarrollo de microorganismos. Existe también la sulfatación en el caso de hortalizas verdes.

• Determinar la vida útil de las hortalizas deshidratadas a diferentes condiciones de almacenamiento utilizando diversidad de empaques.

• Darle continuidad a este tipo de investigaciones hasta conseguir estándares de calidad en las hortalizas deshidratadas, que garanticen y den pie a proyectos de gran escala e innovación en la industria de los alimentos.

León A., Libardo

[ 102 ]

Bibliografía

ACTIVIDAD DE AGUA Y SU APLICACIÓN A LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA. (1983). Memorias del IV Seminario avanzado de tecnología de alimentos. 1983.

Aguirre, A., Camacho, G., Gálvez, A. (1988). Memorias del curso de deshidratación de frutas y hortalizas. Bogotá: Universidad Nacional de Colombia. ICTA. Sección vegetales. Marzo 22-26.

Anzaldua, M., M. (1992). La evaluación sensorial de los alimentos en la teoría y la práctica. Zaragoza: Editorial Acribia, S.A.

Arango, R. y Camacho, G. (1997). Estudio preliminar para osmodeshidratación directa de: Curuba, Piña, Guayaba y Breva. En: CURSO TALLER “DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA DIRECTA DE VEGETALES” (Santa fé de Bogotá). Memorias del curso Taller “Deshidratación Osmótica Directa de Vegetales”. Santa fé de Bogotá: Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos.

Arthey, David y Dennis, C. (1992). Procesado de hortalizas. Editorial Acribia S.A.

Belitz, Hans- Dieter., Grosch, Werner. (1988). Química de los alimentos. Segunda Edición. Zaragoza, España: Editorial Acribia.

Camacho, Guillermo. (1997). Evaluación de calidad a productos deshidratados por osmosis directa. En: CURSO TALLER “DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA DIRECTA DE VEGETALES” (Santa fé de Bogotá). Memorias del curso Taller “Deshidratación Osmótica Directa de Vegetales”. Santa fé de Bogotá: Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos. Geankoplis, Christie J. (1999). Procesos de transporte y operaciones unitarias. Tercera edición. México: Compañía editorial continental, S.A de C.V.

Herrera, L. (1986). Deshidratación de alimentos (Técnicas con aire caliente). Bogotá: Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos.

López, B., Morales, J. (1998). Deshidratación osmótica de la mora. Conferencia del segundo seminario de frutales de clima frío. Manizales, Colombia. Agosto 12-14. Maestelli, Andrea. (1997). Fundamentos de la deshidratación osmótica de frutas. En: CURSO TALLER “DESHIDRATACION OSMOTICA DIRECTA DE VEGETALES” (Santa fé de Bogotá. 1997). Memorias del curso Taller “Deshidratación Osmótica Directa de Vegetales”. Santafé de Bogotá: Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos.

Pistono Raschieri, J. (1995). Desecación de los productos vegetales. Buenos Aires: Editorial Reverté, S.A. San Magín. 1995.

determinación de las mejores condiciones en la técnica de...

Documents