ANEXO 19 PURÉ DE PAPA DESHITRADADO 1. GENERALIDADES 1.1 TECNOLOGÍAS Y METODOS DE PROCESAMIENTO La papa se utiliza para la fabricación de productos procesados tales como papas fritas (hojuelas), papas preparadas congeladas y papas deshidratadas. El principal producto congelado de papa es la papa prefrita (a la francesa), a éste se agregan productos con otras formas de corte, o reelaboradas con fécula o pasta de papa como las croquetas (snacks) 1. Otros productos de menor importancia son las papas congeladas sin preparar (cocidas al agua o al vapor, o sin cocer)2. Las tecnologías de procesamiento comienzan generalmente con ciertos procesos previos comunes, como la selección y el lavado, y eventualmente con el pelado y el cortado3.
La selección. Es necesario seleccionar las papas libres de picaduras de insectos y otros defectos.
El lavado: Se realiza con el fin de eliminar tierra y materiales extraños como piedras y otros, ajenos a la materia prima. El lavado puede ser manual o mecánico. En el lavado por inmersión las papas se disponen en una cinta transportadora para moverlos a través del tanque, estos productos son, por naturaleza, mucho mas densos que el agua y se hundirán cuando se colocan en el tanque con agua. Otro método de lavado consiste en utilizar un lavador con cepillos giratorios seguido de aclarado en un lavador de barra para eliminar la tierra acumulada en estas hortalizas.
El pelado. Puede ser manual, mecánico o químico. El pelado manual se utiliza cuando se trata de cantidades pequeñas. El mecánico se realiza normalmente con peladoras abrasivas del tipo ‘batch” o continuas. Las primeras constan de un cilindro vertical con un disco rotatorio en el fondo y una tapa de goma en la cabeza. La materia abrasiva está sobre el interior de las paredes y lleva conectado un flujo de agua tipo rociador. El drenaje está en el fondo del cilindro. Las peladoras del tipo continuo pelan a través de la rotación de rodillos cubiertos por material abrasivo montados sobre un tornillo transportador. Su movimiento es ajustable para controlar el tiempo y la velocidad. Los rodillos giran sobre sus ejes y alrededor de la barrena central. Esto permite 1
El conjunto de productos mencionados se agrupa en la posición arancelaria de comercio exterior 20041000 (papas preparadas o conservadas congeladas) y 20052000 (papas preparadas y congeladas sin conservar). 2 Estos productos se agrupan en la posición arancelaria 07101000 (papas aunque estén cocidas al agua o al vapor, congeladas). 3 ALVARES. M. María. Desarrollo de Productos de Papas Nativas. Tecnologías de Procesamiento. 1999. Pj.
que el agua pulverizada procedente del centro de la barrena realice la limpieza de estos rodillos abrasivos sin contactar con las hortalizas. Como este método realiza la abrasión tan solo en una superficie plana, las grietas tales como los ojos de las papas tienen que ser eliminadas manualmente o realizar un proceso de abrasión sobre las papas hasta que desaparezcan todas las imperfecciones con lo que son elevadas las perdidas por pelado. Las peladoras provistas de hojas de cuchillo montadas en las paredes exteriores de un tambor giratorio en el que cae el producto realizan una acción similar a las peladoras mediante abrasión. La diferencia entre ambos tipos es la suavidad del corte cuando se emplean cuchillos afiliados en comparación con el corte áspero de la abrasión. Otro método de pelado consiste en la exposición de las papas por pocos segundos al vapor de alta presión, el cual calienta y ablanda la cáscara hasta desprenderla de la superficie del tejido. Luego, las papas son descargadas repentinamente a la presión atmosférica. La rápida caída de presión provoca una explosiva vaporación de la humedad en el tejido calentado, aflojando la piel. Los residuos se eliminan en un barril lavador (Talburt & Smith, 1975). En el pelado químico las papas son sumergidas por poco tiempo en una solución caliente de hidróxido de sodio, continuándose con un frotado o lavado a presión con rociado de agua u otra acción mecánica. Este método combina los efectos del ataque químico y el shock térmico permitiendo el ablandamiento y la soltura de la piel a la vez que permite minimizar las pérdidas por el pelado. Las concentraciones de soda cáustica pueden variar entre 5 a 20% con temperaturas de 76.6 a 96.8 ºC (Talburt & Smith, 1975) en un tiempo de 1 a 6 min. La desventaja de este método es que necesita grandes cantidades de agua para eliminar el producto químico. Lastarria (1973), menciona otros métodos de pelado químico usando cloruro de sodio a temperatura casi de ebullición. El costo de este método es la quinta parte del método con soda. También se puede usar llama a 1093 C 20-30 seco y aceite mineral a temperatura de 150-200 C. Ambos métodos tienen problemas de costos. En las papas nativas se presenta el problema de su heterogeneidad de tamaño y forma. Tienen además muchos “ojos” que hay que eliminar posteriormente en forma manual. Para estas papas es recomendable utilizar pelado químico combinado con calor.
El cortado. Se aplica a papas para hornear, puré deshidratado, papas fritas, mezclas para infantes y puré en conserva. Previamente, se cortan las papas para reducir el tiempo de cocción aumentando la superficie expuesta al calor. Esto también favorece la molienda posterior, en puré deshidratado y mezclas.
Escaldado: Este proceso previene la alteración enzimática y microbiana de los productos hortícolas donde inactiva las enzimas y mata el tejido vegetal. La inactivación de las enzimas es importante también cuando se conservan hortalizas mediante congelación y desecación. Evita la
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decoloración, el reblandecimiento y la aparición de malos olores y sabores durante el almacenamiento posterior. El escaldado ejerce también un efecto adicional de limpieza y reduce la carga microbiana de las células vegetativas del producto.
1.2
PAPA DESHIDRATADA.
Para prolongar el tiempo de almacenamiento de la papa se utiliza la tecnología de deshidratación. En los Estados Unidos, la papa deshidratada en hojuelas tiene mucha importancia, especialmente en los mercados institucionales. Este producto tiene como ventaja no necesitar mano de obra ni equipos caros para pelar, inspeccionar y cortar la papa. Este producto necesita un tratamiento térmico antes del secado. Este tratamiento permite fijar el color del producto inactivando las enzimas y evitando el oscurecimiento enzimático. Al destruir las enzimas que causan rancidez, mejora la estabilidad del producto final almacenado. El calentamiento causa también la gelatinización del almidón y afecta la textura del producto final. También reduce la carga microbiana. Después de la cocción, hay que enfriar las papas para evitar la sobrecocción de la parte central y prevenir la retrogradación del almidón (Smith, 1977). Este procedimiento puede hacerse utilizando lavado con agua fría para, simultáneamente, lavar el almidón superficial que causa aglomeración del producto. Se recomienda hacer sulfitado del producto para evitar el pardeamiento. Además de bisulfito o netabisulfito se puede utilizar sales de calcio (cloruro de calcio) para mejorar la textura y evitar el oscurecimiento enzimático y no enzimático del producto (Sirnon et a!., 1955). El secado en sí se puede realizar por túnel de aire caliente, por lecho fluidizado, liofilización o por secado solar. Según Talburt & Smith (1975), el secado se hace en tres fases: durante la primera se reduce la humedad del producto a 25-35% utilizando temperaturas entre 79 y 135ºC. El tiempo necesario para esta fase inicial es aproximadamente 1 hora. Después se va a reducir la humedad a 10 - 1%. Esto requiere de 2 a 3 horas en temperaturas entre 60 y 71ºC. La fase final necesita 4 a 8horas, dependiendo de la humedad final deseada a temperaturas de 38 a 60ºC. Papa deshidratada en escamas y en polvo. La papa deshidratada en escamas y en polvo se utiliza para la preparación de purés instantáneos. El producto se prepara añadiendo agua, leche caliente, sal y mantequilla. Las tecnologías de procesamiento de puré instantáneo de papa son: secado por atomización, secado por tambor, por procedimiento por retroceso y por congelación-descongelación. Las papas nativas por su alto contenido de materia seca y por sus colores (papa amarilla, morada, etc.) son muy aptas para este tipo de producto. Secado por atomización . En este proceso se “atomiza”, es decir se transforma en aerosol o niebla una solución o suspensión del producto. Las pequeñas gotas líquidas que se forman se arrastran y deshidratan en una corriente de aire, produciendo un polvo seco que cae sobre las paredes
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inferiores del aparato. El secado por atomización conserva bien las propiedades organolépticas y nutricionales de los alimentos a causa de la rapidez y baja temperatura del secado (Cheftel et al., 1977). Se obtiene un producto instantáneo de gránulos finos que se puede mezclar con condimentos y leche en polvo.
Secado por tambor. El secador de tambor o rodillos consta de dos cilindros que se calientan interiormente. La materia disuelta en agua se extiende sobre la superficie cilíndrica que gira evaporando el agua. Una cuchilla desprende la materia seca en forma de películas que puede ser molida posteriormente. El fluido empleado para la calefacción suele ser vapor saturado. La transferencia de calor se hace por conducción y el secado es rápido siempre y cuando la capa del producto sea delgada, uniforme y poco viscosa (Barreto, 1965). El producto final tiene forma de escamas. Con el secador de tambor se pueden hacer también papillas para bebés mezclando otros ingredientes (cereales, hortalizas, etc.).
Procesamiento por procedimiento por retroceso. El puré deshidratado mediante los métodos descritos anteriormente tiene una densidad reducida y por eso ocupa un espacio grande. Para aumentar la densidad y reducir el espacio se ha desarrollado el método de procesamiento por retroceso, con el cual se obtienen fragmentos de escamas. Para ello se mezclan escamas pequeñas con papa precocida triturada hasta obtener una humedad de 30%. La mezcla se hace compacta para formar los laminados. Después se la seca en un secador de tambor con un contenido de humedad de 8-10% (Smith, 1977). Segura (1982) presenta un proceso donde se utiliza lecho fluidizado para secar el producto. Aunque se han desarrollado varios procesos para la producción de gránulos de la papa, el proceso add-back es el que se emplea comercialmente en los Estados Unidos. Este proceso, las papas cocidas se secan parcialmente agregando gránulos previamente secos para dar una mezcla húmeda que, después de un tiempo, puede granularse satisfactoriamente a un polvo de grano fino.4 Durante el mezclado se agregan aditivos como agentes tensoactivos, bisulfito y antioxidantes, y los gránulos secos para mejorar la textura del producto final. El puré preparado con los gránulos procesados mediante este procedimiento es más esponjoso y suelto que los purés hechos con métodos tradicionales. Este producto tiene también mayor capacidad de absorber agua que el producto hecho sin adición de escamas secas. Su densidad es doble comparada con el producto tradicional.
1.3
DESHIDRATACIÓN.
Es la operación que consiste en eliminar casi la totalidad del agua libre del alimento y reducir la actividad de agua, disminuyendo así la velocidad de 4
TALBURT, W. F., F. P. Boyle, and C. F. Hendel, Dehydrated mashed potatoes-potato granules, in potato Processing (W. F Talburt ando O. Smith, eds.), Van Nostrand Reinhold Company, New York, 1987, p. 12.
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los procesos de deterioro de origen enzimático y microbiano. También se reducen el peso y el volumen. Para lograr la deshidratación se requiere aportar energía para evaporar el agua presente en fase liquida o sublimar el agua en fase solida. La intensidad de la deshidratación depende de las condiciones a las que el proceso se aplica, tales como: temperatura, humedad, ventilación, tamaño y geometría del solido, características del equipo deshidratador y las características y cantidad del alimento (BRENNAN J.G)
Métodos de deshidratación Los mecanismos de transferencia de agua en el producto que se sta secando se puede resumir en: Movimiento de agua bajo fuerzas capilares, difusión de liquido por gradientes de concentración , difusión superficial , difusión del vapor de agua en los poros llenas de aire, flujos debido a gradientes de presión y flujo debido a la vaporización-condensación del vapor de agua.5 Existen además diversas técnicas y tecnologías de deshidratación. Los métodos empleados en el secado de alimentos pueden clasificarse así: • • •
•
Secado por aire caliente Secado por contacto directo con una superficie caliente Secado por el aporte de energía por una fuente radiante de microondas dieléctricas Liofilización
En la deshidratación de vegetales se utilizan diferentes técnicas o sistemas basados principalmente en aire caliente, los cuales se diferencian solamente por la forma como se maneja el producto, la forma de exposición del producto al aire, la fuente de calor , la capacidad y el costo. Estos sistemas son: Atomización, lecho fluidizado, tambor rotatorio y transportador de banda para la obtención de deshidratado en polvo, y de túnel y de bandeja para la obtención de escamas, cubos o tajadas.6
Deshidratación en bandejas por aire caliente. Este método consiste en una cámara o compartimiento dentro del cual se coloca un número determinado de bandejas sobe las cuales se extiende el producto vegetal de manera que no sobrepase un espesor de 3-4cm. El aire producido mediante un ventilador cuya velocidad debe ser entre 2-2.5 m2 /s, es calentado por medio de una fuente calorífica y luego pasa por las bandejas envolviendo o pasando a través del producto, produciendo la evaporización del agua presente. El tiempo de dehodratacion depende de:
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CANOVAS, Gustavo. Deshidratación de alimentos. Ed Acribia S.A, Saraosa. España. 2000 6 ROMERO, Eduardo. Técnicas de deshidratación por aire caliente. Curso de deshidratación de frutas u hortalizas. ICTA. Universidad nacional de Colombia. Bogotá 1993 5
Naturaleza del producto Espesor y disposición del producto en la bandeja • • •
Velocidad del aire Temperaturas inicial y final del aire Humedad relativa del aire utilizado
El ciclo de secado ocurre en varias fases o etapas, la primera de ellas (A-B) es u periodo de estabilización entre la superficie del sólido y el aire de secado, el punto B representa la condición de temperatura de equilibrio de la superficie del producto. L a segunda se denominan período de velocidad constante de secado (B-C) en la cual la superficie del solido se mantiene saturada de agua líquida debido a que la velocidad de migración de agua del interior del solido a la superficie es igual a la de evaporación en la misma, esta se asocia con la eliminación del agua no ligada. La tercera etapa periodo de velocidad decreciente (C-D) se da cuando la velocidad de secado ya no se mantiene constante y decrece, el punto C corresponde al humedad critica, y a partir de este punto la superficie del producto empieza a secarse y su temperatura se eleva hasta alcanzar aproximadamente la temperatura de bulbo húmedo en el punto de D. El periodo entre D y E es una etapa de velocidad decreciente en la cual el plano de evaporación se desplaza hacia el interior del sólido. Esta etapa normalmente ocupa la mayor cantidad de tiempo del secado. 7
•
Fuente: BRENNAN, J.G. Las operaciones de la ingeniera de alimentos. 1998 .Pg.383
2. METODOLOGIA 2.1. PURE DESHIDRATADO Con base a la información contenida en el trabajo de tesis titulado “Determinación del uso potencial de 56 variedades de papa nativa Colombianas del Banco Germoplasma administrado por CORPOICA a partir de sus propiedades físicas, fisicoquímicas y culinarias”, se selecciono la variedad Yema de huevo de la subespecie Phureja para desarrollar el puré 7
BRENNAN, J.G. Las operaciones de la ingenierai de alimentos. 3ª Edicion. Ed. Acribia S.A. Zaragoza España 1998
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deshidratado, tubérculo al cual se le realizó una prueba preliminar de puré sin ser deshidratado para comprobar sus cualidades al ser cocidas y posterior puré, posteriormente se decidió deshidratar. La materia prima (Papa nativa), fue previamente lavada y cocida, enfriada, para favorecer el desarrollo de una textura no pegajosa en el puré, y facilitar el manejo del mismo, luego de esto la papa se paso por un rayador para obtener un área superficial mayor y una uniformidad en las muestras de papa a deshidratar, por ultimo se llevo a un deshidratador de bandejas por aire forzado el cual funciona a una velocidad de 6-8 m/s y a una temperatura de aire de 60ºC con el fin de que no haya ninguna clase de reacción de pardeamiento en el producto. El producto se llevó a una humedad aproximadamente entre 4 6%, para luego ser sometido a un proceso de molienda (molino pulverizador de pines), y tamizado pasando el producto por una serie de tamices números 20, 30, 40, 50,60 y 100 para obtener una harina fina. A continuación se describe y se muestra el diagrama de proceso (figura 19) para la obtención de papa deshidratada. •
Recepción de materia prima. Se llevó a cabo en la Universidad de La
Salle en la Planta Piloto de frutas y hortalizas. Se sacaron los tubérculos de los costalillos que las contenían y se pesaron para su posterior uso.
•
Selección. Se realizó de forma manual, tomándose las variedades con
formas redondas y ovaladas y ojos superficiales por motivo de rendimiento.
Lavado.
El lavado se realizó de forma manual con agua potable, lo suficiente para retirar impurezas mayores que tenga el producto y se le realizó la desinfección con una dilución de Timsen con lo cual se busca disminuir la carga microbiana del alimento. Cocción. Esta operación se llevó a cabo en ollas tradicionales en la Planta Piloto, de frutas y hortalizas de la Universidad de la Salle empleando •
•
7
el tiempo de los resultados de los análisis experimentales de cocción, para la variedad seleccionada, con la adición de acido cítrico como agente antioxidante a un concentración según BPM •
Enfriamiento. Se realizó colocando las papas dispersan en bandejas por
aproximadamente 15 minutos. •
Pelado. Se efectuó de forma manual debido a que después de la cocción
la corteza se desprende de la papa.
•
Reducción de tamaño. Se fraccionaron las papas con la ayuda de un
procesador de alimentos marca JAVAR, con el fin de facilitar el secado y la molienda.
•
Secado. La papa fraccionada se extendió sobre bandejas que fueron
llevadas a un deshidratador de bandejas de aire forzado que actúa a una velocidad entre 6 a 8 m3 /minuto como se muestra en la figura 18, a una temperatura de 60ºC, con el fin de obtener una humedad de aproximadamente del 4-6% y un tiempo de 6 a 8 horas
8
Deshidratador de bandejas por aire caliente
•
Molido. Se realizó en un molino pulverizador de pines industrial ubicado
en la planta de cereales de la Universidad de la Salle.
9
•
Tamizado. Se llevó la papa molida y se paso por un sistema de tamices
para retirar las impurezas y separar los diferentes tamaños de partículas.
•
Mezclado. Durante el mezclado se agregan aditivos como agentes
tensoactivos, bisulfito, antioxidantes y especias para mejorar la textura y
sabor del producto final.
10
•
Envasado. Finalmente fue almacenado en bolsas de polietileno
previamente lavados y esterilizados.
•
Reconstitución. Para cremas, relación 1- 8 harina/liquido; y para sopas 1-10.
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Diagrama de flujo para la elaboración de puré deshidratado Papa
Acido cítrico
Recepción y pesado
Selección
Papa descartada
Lavado y pesado
Agua sucia
Cocción
Enfriamient o
Vapor de a ua
Agua con almidón
Reducción de tamaño
Secado. 55°C. 6h
Molienda.
Impurezas
Tamizado •
•
•
0.05 Kg Sal/1Kg papa Deshidratada 0.01 Kg Ajo polvo / 1Kg papa Deshidratada. 0.01 Kg Cebolla polvo / 1Kg papa Deshidratada.
Mezclado
Empacado
PURE DESHIDRATADO
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