Laboratorio 2. Deshidratacion Osmotica - Kristoper Garcia Mendo

Facultad de Ciencias Agropecuarias Escuela Académico-Profesional de Ingeniería Agroindustrial

PRACTICA DE LABORATORIO Nº2 “DESHIDRATACION OSMOTICA DE FRUTAS”

CURSO

:

INGENIERIA DE ALIMENTOS II Ing. Hubert Arteaga Miñano

ALUMNOS

:

CICLO

:

García Mendo, Kristoper

V GUADALUPE – PERÚ 2013

Ingenieria de Alimentos II

LABORATORIO 2. DESHIDRATACION OSMOTICAS DE FRUTAS

INTRODUCCION

El proceso de deshidratación osmótica es frecuentemente aplicado para conservar la calidad y estabilidad de frutas y hortalizas, sin tener pérdidas considerables en compuestos aromáticos; además de que puede ser utilizado como una operación previa en el secado y la liofilización, reduciéndose así los costos energéticos. La deshidratación osmótica de alimentos incluye dos tipos de transferencia de masa: la difusión del agua del alimento a la solución y la difusión de solutos de la solución al alimento. En el primer tipo, la fuerza conductora de la transferencia de masa es la diferencia de presión osmótica, mientras en la segunda es la diferencia de concentraciones (Barbosa-Canovas, 2000). Es un tratamiento de eliminación parcial de agua, donde se sumerge la materia prima en una solución hipertónica que tiene una alta presión osmótica y baja actividad de agua, siendo la fuerza impulsora para que el agua del alimento se di-funda en el medio, originándose así una transferencia de masa desde la región de mayor concentración hacia la de menor concentración. FUENTE: (Kaymak y Sultanoglu, 2000). En los productos deshidratados osmóticamente la mayor resistencia a la transferencia de masa se localiza en la membrana celular semipermeable la cual depende de las características y morfología de los productos; y a t ravés de la cual es posible la transferencia de agua, sales, y azucares naturales (glucosa y fructosa). Las variables de proceso, que son: la concentración de la solución osmótica, el tipo de soluto, la temperatura, la presión, los tiempos de residencia, la geometría y el tipo de tejido, han sido estudiadas extensamente, ya que todas tienen una considerable influencia en la velocidad de la transferencia de masa. El aumento de la temperatura en el sistema va a producir cambios en la permeabilidad de la membrana celular y en la fluidez de la solución osmótica. Cuando se aplica una presión de vacío se favorece el proceso de transferencia de masa ya que permite retirar los gases ocluidos en espacios intracelulares, característicos del tejido parenquimatoso, y ser ocupados por la solución osmótica, incrementando el área disponible para a transferencia de masa. La concentración de la solución afecta a la cinética de la deshidratación, ya que si se mantiene el gradiente de concentraciones, se favorece la velocidad de transferencia.

Deshidratación Osmótica de frutas


OBJETIVOS

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Evaluar la ganancia de sólidos y perdida de agua durante la deshidratación osmótica de papaya en función de la geometría, temperatura y concentración. Determinar experimentalmente el coeficiente de difusividad de un solido soluble (sacarosa) en la deshidratación osmótica de papaya en diferentes geometrías, temperaturas y concentración. Modelar matemáticamente la transferencia de masa en la deshidratación osmótica.



FUNDAMENTE TEORICO 2.1. DESHIDRATACIÓN OSMOTICA La Deshidratación Osmótica (DO) es una técnica que aplicada a productos frutihortícolas permite reducir su contenido de humedad (hasta un 50-60 % en base húmeda) e incrementar el contenido de sólidos solubles. Si bien el producto obtenido no es estable para su conservación, su composición química permite obtener, después de un secado con aire caliente o una congelación, un producto final de buena calidad organoléptica.

2.2. FUNDAMENTOS DE LA 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. Este fenómeno es debido a la energía cinética que tienen las moléculas, por la cual se hallan en continuo movimiento. Un ejemplo es el caso cuando se colocan en un recipiente cristales de sal de cocina y suavemente se añade agua que los cubra. Al poco rato los cristales espontáneamente forman una solución cada vez más homogénea, es decir, la sal termina por repartirse uniformemente entre las moléculas de agua. La OSMOSIS 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 una membrana rígida permeable al agua, pero impermeable a los solutos, habrá un paso espontáneo de agua desde el compartimento que contiene agua pura hacia el que contiene la disolución.



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 agua recibe 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 su capacidad de absorber agua de la solución más diluida, de la cual esta separada por la membrana permeable al agua.

2.3. EMPLEO EN LA DESHIDRATACION OSMOTICA EN FRUTAS. La aplicación del fenómeno de ósmosis en la deshidratación de fr utas 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 presentan la membrana o pared celular, favorecidos por la presión osmótica que ejerce el jarabe de alta concentración donde se ha sumergido la fruta. La presión osmótica presente será mayor en la medida que sea mayor la deferencia de concentraciones entre el jarabe y el interior de los trozos de la fruta. El efecto de esta diferencia se ve reflejado en la rapidez con que es extraída el agua de la fruta hacia el jarabe. El valor de esta diferencia en el ejemplo anterior permite que los trozos de fruta se pierdan cerca del 40% del peso durante cerca de 4 horas de inmersión.

2.4. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA OSMOSIS. Después de adelantar una serie de investigaciones durante los últimos años a nivel de laboratorio y algunos ensayos en Planta piloto, se ha logrado comprobar ciertas ventajas del proceso de deshidratación osmótica aplicado principalmente a frutas. Algunas de las ventajas logradas están relacionadas con la conservación de la calidad sensorial y nutricional de las frutas. El agua que sale de la fruta al jarabe de temperatura ambiente y en estado líquido, evita las pérdidas de aromas propios de la fruta, los que si se volatilizarían o descompondrían a las altas temperaturas que se emplean



durante la operación de evaporación que se practica durante la concentración o deshidratación de la misma fruta mediante otras técnicas. La Ausencia de oxígeno en el interior de la masa de jarabe donde se halla la fruta, evita las correspondientes reacciones de oxidación (pardeamiento enzimático) que afectan directamente la apariencia del producto final. La deshidratación de la fruta sin romper células y sin poner en contacto los sustratos que favorecen el oscurecimiento químico, permite mantener una alta calidad al producto final. Es notoria la alta conservación de las características nutricionales propias de la fruta. La fruta obtenida conserva en alto grado sus características de color, sabor y aroma. Además, si se deja deshidratar suficiente tiempo es estable a temperatura ambiente (18 ºC) lo que la hace atractiva a varias industrias. La relativa baja actividad de agua del jarabe concentrado, no permite el fácil desarrollo de microorganismos que rápidamente atacan y dañan las frutas en condiciones ambientales. Esta técnica también presenta interesantes ventajas económicas, teniendo en cuenta la baja inversión inicial en equipos, cuando se trata de volúmenes pequeños a nivel de Planta piloto, donde solamente se requieren recipientes plásticos medianos, mano de obra no calificada, sin consumo de energía eléctrica y además los jarabes que se producen, pueden ser utilizados en la elaboración de yogurts, néctares, etc.) a fin de aprovechar su poder edulcorante y contenido de aromas y sabores de la fruta osmodeshidratada. Por otra parte el uso de azúcar (sacarosa) o jarabes y melazas tan disponibles en nuestro medio rural, con la posibilidad de su reutilización bien sea en nuevos procesos o para edulcorar otros productos la hace una técnica interesante. Entre las limitaciones que presenta esta técnica de ósmosis está que no a todas las frutas puede aplicarse. Por ahora solo se emplean las frutas que presentan estructura sólida y pueden cortarse en trozos. Tampoco se recomiendan las frutas que poseen alto número de semillas de tamaño mediano como la mora o guayaba. Algunas frutas pueden perder su poca acidez como el mango o la piña, aunque se puede corregir este inconveniente ajustando la acidez del jarabe a fin de que la relación de sabor ácido-dulce sea agradable al gusto. Una característica en la operación de inmersión de la fruta en el jarabe es la flotación. Esto es debido a la menor densidad de la fruta que tendrá 5 a 6 v eces menos brix que el jarabe y además a los gases que esta puede tener ocluidos. Cuando se intenta sumergir toda la masa de fruta dentro del jarabe se forma un bloque compacto de trozos que impiden la circulación del jarabe a través de cada trozo, con lo que se obtiene la ósmosis parcial de la fruta.



MATERIALES Y METODOLOGIA Materiales y Equipos -

3 papayas en estado de madurez pintón Azúcar (3kg) Estufa Balanza analítica Refractómetro Cronometro 4 vasos de precipitación Termómetro Cuchillos Moldes de esfera y cilindro Alfileres diferenciados en colores Papel toalla Papel aluminio Placas Petri



Metodología -

Lavar, pelar y cortar en tres geometrías diferentes: (a) cilindros, (b) esferas y (c) laminas y tomar las medidas según el modelo utilizado. Para cada forma geométrica se necesitaran 48 muestras en t otal.

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Sacar 3 muestras (2 extremo izquierdo y derecho, y 1 de la parte central de cada papaya), y determinar su humedad y ºBrix

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Pesar 12 muestras independientemente (sumados nos da el Peso 1), para luego preparar 10 veces el Peso 1 de una solución a 40ºBrix (que será colocada a Tº ambiente) y 12 muestras mas (Peso 2) para preparar 10 veces el peso 2 de una solución de 40ºBrix (que será colocada en refrigeracion)

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También pesar 12 muestras mas (peso 3), para luego preparar 10 veces el peso 3 de una solución a 60ºBrix (que será colocada a Tº ambiente) y 12 muestras mas (Peso 4) para preparar 10 veces el peso 4 de una solución de 60 ºBrix (que será colocada en refrigeración).

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Los 2 recipientes con la solución que irán en refrigeración deberán ser colocados en refrigeracion antes de agregar las muestras, hasta que iran a temperatura ambiente. Registrar las temperaturas de refrigeracion y medio ambiente.

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Colocar las muestras en cada recipiente y registrar la hora de inicio del experimento (tiempo = 0). Retirar muestras luego de 10,20,30,40,50,60,80,100,120,160,200 min y la ultima luego de transcurrido 24 horas. Cada muestra se partirá en dos, una servirá para determinar su contenido en solidos solubles (ºBx) y la otra determinar su humedad (%).



RESULTADOS

- Este estudio ha demostrado que la deshidratación osmótica produce un incremento en la velocidad de transferencia de agua durante el proceso de secado. Además que al tener un mayor valor de monocapa permite obtener un producto más estable y con mejores características organolépticas.



DISCUSIONES



- En la práctica realizada de la osmodeshidratacion se observaron que facilita un menor tiempo para el deshidratado. La influencia de la concentración y la temperatura de la solución osmótica en el proceso de deshidratación osmótica son muy importantes, aunque se puede decir que la variación en los valores de los coeficientes depende también de los cambios en las propiedades del alimento por la aplicación del vacío y el cambio en temperaturas.

CONCLUSIONES



Llego a las siguientes conclusiones: -

Se puede observar que la pérdida de agua y la ganancia de sólidos aumentan al incrementar el tiempo y la concentración de la solución osmótica.

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Disminuye el tiempo de la deshidratación de un cierto producto cuando se le somete al jarabe de sacarosa.

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Se tiene una mejora en la deshidratación de un alimento, como es el caso de la papaya y se observa que es relativamente menor el tiempo, lo cual nos permite dar una solución en cuanto al deshidratado de un alimento en menor tiempo.



RECOMENDACIONES -

Se recomienda utilizar un mejor método para la conservación de un producto, lo cual nos permite utilizar cantidades y técnicas para el secado de un producto, y esto a su vez prolongar la vida útil del producto a consumir.

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Si se utiliza el método de la osmodeshidratacion tener mucho cuidado en cuanto a la preparación de la solución osmótica en donde se le someterá aquel producto, y determinar los parámetros correspondientes para un mejor resultado en cuanto a la práctica.

BIBLIOGRAFÍA Deshidratación Osmótica de frutas


- Barboza G; Vega H, Deshidratación de Alimentos, Editorial Acribia S.A., Zaragoza – España, 2000, Págs. 27- 35, 130 – 135. - ALZAMORA, S., M. S. TAPIA, A. ARGAIZ and J. WELTI. 1993. Application of combined methods technology in minimally processed fruits. Food Res. Int. 26: 125. - BARAT, J. M., A. CHIRAT and P. FITO. 2001. Effect of osmotic solution concentration, temperature, and vacuum impregnation pretreatment on osmotic kinetics of apple slices. Food Sci. Technol Int. 7(5):451-456. - CASTRO, D., O. TRETO, P. FITO, G PANADES, M. NUÑEZ y C.

FERNÁNDEZ. 1997. Deshidratación osmótica de piña a vacío pulsante: estudio de las variables del proceso. Alimentaria (mayo):27-32.


Laboratorio 2. Deshidratacion Osmotica - Kristoper Garcia Mendo

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