FACULTAD DE CIENCIAS
GUÍA DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE PROCESOS AGROINDUSTRIALES AGROINDUSTRIALES II II
AGRARIAS Universidad Nacional de Huancavelica
Ing. Roberto Carlos Chuquilín Goicochea.
La mermelada de frutas es un producto de consistencia pastosa o gelatinosa que se ha producido por la cocción y concentración de frutas sanas combinándolas con agua y azúcar. La diferencia entre mermelada y jalea radica en que la primera se fabrica en base a la pulpa de la fruta, y la segunda sólo con el jugo, obviamente es menor el rendimiento de jalea. Las características más saltantes de la mermelada es su color brillante y atractivo, además debe parecer gelificada sin mucha rigidez. jalea, mermelada, mermelada, pectina, sólidos solubles.
La mermelada es el producto obtenido por la cocción y concentración de la pulpa de frutas y hortalizas maduras, sanas, limpias, adecuadamente preparadas, adicionadas de azúcar y otro edulcorante autorizado, en la proporción de no menos de 45 partes en peso de pulpa por cada 55 partes de edulcorante con o sin agua, hasta consistencia pastosa, conteniendo no menos del 65% de sólidos solubles. La jalea es el producto elaborado por concentración de zumos de fruta u hortalizas y extractos acuosos filtrados de los mismos, con azúcar hasta obtener una consistencia semisólida. El producto terminado deberá ser transparente y tendrá un mínimo de 65% en peso de sólidos solubles.
Es preciso resaltar que en ambos, el rango óptimo de pH es de 3 a 3,5 (promedio 3,3), de sólidos solubles equivalente de 65 a 68 °Brix. Fuera de estos rangos posiblemente pueden ocurrir los defectos que presentaremos más adelante. En teoría debe tenerse en cuenta el punto óptimo de madurez, pero en la práctica es factible concentrar la mayor cantidad de pectina en la fruta. Las frutas levemente verdes tienen mayor rendimiento en pectina, en las muy maduras la pectina se transforma en ácido péctico y no forma gel. Por ello, en la práctica es conveniente usar frutos maduros con frutos más verdes ricos en pectina. Está claro que existen especies que no tienen demasiada pectina, y otras que tienen una excelente cantidad de pectina, como es el caso de la manzana, el membrillo, y los cítricos en su cáscara. Por eso las frutas indicadas para la elaboración de jaleas y mermeladas son las que son más ricas en pectinas y ácidos. El mejor medio de gelificación, es por cierto el medio ácido azucarado, es por ello que deben darse los rangos presentados anteriormente.
Son los ácidos pectínicos, solubles en agua caliente, con un contenido medio de éster metílico (grupo carboxilo esterificado con un grupo metilo). Forman geles en presencia de suficientes sólidos solubles, ácidos o iones polivalentes. Son polímeros de ácido galacturónico parcialmente esterificados con grupos metoxilo (COO-CH3). Mayormente se obtienen de la industrias de jugo de manzana y cítricos.
No poseen grupos carboxílicos esterificados, sus sales se llaman pectatos y reaccionan fácilmente con los iones calcio, produciendo compuestos insolubles en los jugos de las frutas, dando un precipitado visible comúnmente en la separación de fases de los néctares.
Es una medida de la proporción de grupos carboxílicos que están presentes en forma esterificada. Las pectinas de alto grado de metoxilación, son aquellas con un grado superior a 0,5 (mayor 50% esterificación). Las pectinas de bajo grado de
metoxilación, por debajo de 0,5. Ambas pueden formar geles en altas concentraciones de azúcar, solamente las de bajo grado de metoxilación forman geles en bajas concentraciones de sólidos solubles y en presencia de ciertos cationes, como el calcio. Generalmente en las frutas hay pectinas de alta metoxilación. Es preciso señalar que el calentamiento o mejor dicho el calor afecta mucho al grado de metoxilación, es decir que a mayor tiempo de calentamiento menor grado de metoxilación, y por tanto, menor la posibilidad de formación del gel.
Cantidad de gramos de azúcar que un gramo de pectina es capaz de transformar en gel, en las condiciones de acidez y sólidos solubles, indicadas como rangos óptimos. El método para determinar el grado es el USA-SAG.
Pectinas de velocidad alta la velocidad de
gelificación es mayor a mayor grado de metoxilación y temperaturas más altas. Son pectinas con grado de metoxilación mayor a 0,6. Son útiles en la elaboración de productos con frutas en suspensión. Pectinas de velocidad lenta, con un GM alrededor de 0,5 son utilizadas cuando el cocimiento es hecho al vacío (baja temperatura de cocción) o cuando es necesario un enfriamiento antes del llenado de los frascos. Otra ventaja de estas es dar tiempo para que las burbujas de aire salgan del producto, mejorando la presentación.
Figura 1. Intervalos de temperatura y pH a los que gelifican pectinas de alto metoxilo
Figura 2. Condiciones de gelificación de las pectinas de alto metoxilo.
Figura 3. Equilibrio entre pectina, pH y ºBrix para lograr la gelificación. Mezclas con altos º Brix gelificarán con mayor facilidad a pH 3.2 sin necesitar pectinas de altos SAG.
ÁCIDOS La adición de ácidos es para bajar el pH, logrando así una gelificación adecuada y realzar el aroma natural de la fruta. Cuando se habla de acidez hay que distinguir entre cantidad e intensidad. La cantidad o acidez total, es una
medida de la cantidad de soda necesaria para neutralización del producto. La intensidad es determinada por la concentración de los iones de hidrógeno en solución, que depende del carácter débil o fuerte del ácido. La concentración es medida por el pH, factor que interviene directamente en la gelificación. La acidez total de una jalea debe estar entre 0,5 y 0,8%. Por encima de 1% ocurre sinéresis, que es la exudación del líquido de la jalea . Y es debido al endurecimiento excesivo de las fibras de pectina, que pierden la elasticidad necesaria para retener los líquidos. Se ha verificado que es la concentración hidrogeniónica y no la acidez titulable que tiene importancia en la gelificación. Ácidos usados en el control de pH.
Cítrico
Málico
Tartárico
Láctico
Fosfórico
AZÚCARES El tenor de sólidos solubles es entre 65 – 68%. Encima de 70% hay tendencia a la cristalización de sacarosa, cuya solubilidad a 20 ºC es de 68.7%. Debido a la acidez y el calentamiento ocurre la formación de azúcar invertido, la
sacarosa se desdobla en glucosa y fructosa . Esta nueva mezcla de sacarosa, glucosa y fructosa, tiene mayor solubilidad que la sacarosa pura, de forma que se puede permitir una concentración de sólidos solubles por encima de 68,7% sin que ocurra cristalización. La sustitución mínima para evitar la cristalización varía con el porcentaje de sólidos solubles totales. El porcentaje óptimo de azúcar invertido esta entre 35 – 40 % de azúcares totales, lo que corresponde a un máximo de 25 % de la
jalea. Un exceso de azúcares invertidos (50% de los sólidos solubles totales) formará una masa con muchos grumos, debido a la formación de pequeños cristales de glucosa.
No siempre es posible obtener porcentajes deseados de azúcar invertido, porque se desea siempre una cocción corta para preservar pectina, aroma y sabor de la fruta. Lo mismo ocurre en la cocción al vacío, donde hay una muy baja inversión. En estos casos es importante sustituir parte de la sacarosa por azúcar invertido o glucosa. La adición de glucosa, en un 15 % de los azucares totales, mejora bastante la calidad de la jalea:
Mejora el aspecto, más brillante.
Retarda cristalización de la sacarosa.
Reduce el dulzor.
Defectos en la elaboración. 1. Mermeladas poco firmes.
Cocción prolongada provocando hidrólisis de la pectina, el producto queda como un jarabe.
Acidez muy elevada, causando sinéresis (sangrado).
Acidez demasiado baja, impide formación del gel.
La fruta contiene tampones, en forma de sales minerales naturales, la presencia elevada de estas impiden la gelificación.
Carencia de pectina en frutas o pulpa de frutas.
Demasiada azúcar en relación a la pectina, formula mal equilibrada.
Excesivo enfriamiento antes del envasado, rotura del gel.
Por ello es necesario saber: ºBrix, acidez, pH del producto y si es necesario capacidad de gelificación de la pectina, fruta o pulpa de fruta.
2. Sinéresis (llorado o sangrado).
Acidez demasiado elevada.
Deficiencia en pectina.
Exceso de agua.
Exceso de azúcar invertido.
Hay que saber: ºBrix (límite peligroso: debajo 65), pH (limite peligroso: debajo 2.8). Grado de concentración de pectina.
3. Cambio de color.
Cocción prolongada, caramelización del azúcar y afecta los pigmentos que se pardea.
Insuficiente enfriamiento después del envasado.
Pulpa descolorida. El anhídrido sulfuroso enmascara el verdadero color de la pulpa y la pérdida de color solo se pone en manifiesto después de la cocción.
Empleo de sales tampones en exceso.
Contaminación con metales. Fosfatos de magnesio, potasio, u otras sales insolubles producen enturbiamiento, el estaño y el hierro provocan oscurecimiento o aspecto lechoso.
Causas biológicas, daños mecánicos o excesos de madurez. Un tratamiento inicial con una solución débil de azúcar o salmuera puede impedir este fenómeno.
4. Cristalización.
Acidez demasiado elevada provoca excesiva inversión del azúcar, provocando la granulación de la dextrosa.
Acidez demasiado baja, cristaliza la sacarosa.
Excesiva inversión al mantener el producto en pailas después de hervido, provocando granulación de la glucosa.
5. Endurecimiento o encogimiento de la fruta en la mermelada.
El someter a ebullición la fruta o piel en jarabes concentrados con insuficiente precocción. Si la piel es muy dura, así como la fruta, no son capaces de absorber el azúcar. Ejemplo mermeladas cítricas.
Frutas o piel precocidas en agua de elevada dureza.
6. Desarrollo de hongos y levaduras.
Humedad excesiva donde se guarda la mermelada. Humedad óptima 80 %.
Contaminación anterior al cierre de los envases.
Bajo contenido de ºBrix. Mínimo 65 %.
Contaminación de los envases.
Mermeladas poco firmes.
Temperatura baja y uniforme.
Conocer el proceso de elaboración de mermeladas y jaleas.
Determinar el rendimiento del proceso.
Realizar un balance de materia y energía.
Determinar los costos del proceso.
Ollas
Tinas
de
plástico
Jarras
Cucharas
de
medida
Espumadera
Paletas
Coladores
Mesa de trabajo
Tablas de picar
Cocina
Cuchillos
Balanza
Termómetro
Frascos de vidrio o plástico
Pulpeadora o licuadora
pH-metro o cinta indicadora de acidez
Balanza de precisión.
Al lavar la fruta se elimina cualquier tipo de partículas extrañas, suciedad y restos de tierra. Esta operación se puede realizar por inmersión, agitación o aspersión. Luego se usa una solución desinfectante como la lejía.
El lavado se hace necesario para quitar toda materia orgánica, que puede observarse en el producto, además de que reduce el riesgo de formar un complejo con el Cloro de la desinfección, y en consecuencia reducir su concentración en la solución desinfectante. La desinfección puede hacer con una solución de hipoclorito de sodio (NaHClO) de 50 a 150 ppm.
Primero se eliminan las frutas en estado de podredumbre (Descarte), en la selección. La clasificación no se hace muy necesaria para hacer mermelada, pero si para otros productos donde el tamaño y el color influyen en el producto final como en conservas en almíbar.
Este proceso se puede hacer manualmente utilizando cuchillos o en forma mecánica con máquinas.
Consiste en obtener la pulpa, libre de cáscaras y pepas. Se pueden utilizar licuadoras o pulpeadoras. En este paso es importante pesar la pulpa porque de esto dependerá el cálculo del resto de ingredientes.
La fruta puede cortarse en la presentación que el cliente o el productor lo precise, esto influenciará mucho en su aceptabilidad, sobre todo si se demanda un producto natural.
Una vez lista la fruta, se realiza la cocción, agregándole una tercera parte de azúcar luego otro de los tercios. Luego se añade el ácido cítrico para ajustar el pH y por último los preservantes. Casi al final de la cocción se le agrega la pectina con la última parte del azúcar, esto evitará la degradación de la pectina, mejor dicho la desmetoxilación de la pectina. Tomar en cuenta que el producto que se pega en las paredes protege al producto del interior, y por lo tanto no debemos pretender rasparlo y así aumentar el rendimiento, pues deteriora la calidad del producto en su presentación sobre todo. En la cocción se debe tomar en cuenta el ingreso de los insumos: la cual de preferencia deberá ser blanca porque así no afectará el color y la brillantez de la mermelada. Mínimamente debe manejarse el mismo peso de pulpa y de azúcar (si hay 5 kg de pulpa habrá 5 kg de azúcar que pesar y tener lista para su adición). dependiendo del grado de metoxilación de ésta se añadirá (si hay 5 kg de azúcar y la pectina es grado 100, se adicionará 50 g de pectina). Debe adicionarse poco antes que termine el proceso, sin prolongar mucho el calentamiento después de su adición, pues daría lugar a la no formación del gel. antiguamente y hasta la actualidad se usa benzoato de sodio, pero se ha encontrado que es cancerígeno, siendo así desplazado por el sorbato de potasio, el cual debe calcularse en 0,1% del peso de
pulpa más azúcar. Aunque en un futuro no muy lejano la tendencia será la de no usar conservantes. generalmente se usa ácido cítrico, siempre y cuando el pH de la fruta lo amerite, y se gradúa de acuerdo al pH inicial de la mezcla, pues cada fruta tiene un pH determinado., es por ello que no se puede dar una dato exacto, aunque para cuestiones prácticas se ha indicado por algunos autores que 1 g por kg de fruta reduce el pH a 3. El proceso de cocción termina cuando se da las siguientes condiciones: Científicas: cuando se alcanza los 65 °Brix. Empíricas: cuando
empleamos la prueba de la gota, en un vaso con
agua de 10 cm de altura aproximadamente, se deja caer una gota de mermelada y ésta llega casi íntegra al fondo del vaso.
Al terminar el proceso inmediatamente debe cambiarse de envase, es decir de la olla o paila que estuvo en la cocción ponerla en una nueva fría y así evitar la sobrecocción.
Luego de la cocción se realiza el envasado mientras la preparación este más o menos a 85ºC. debe invertirse los envases tapados para esterilizar la tapa.
Este proceso se puede realizar por inmersión, aspersión o rociada.
El producto se debe almacenar en un lugar fresco y seco (bajo sombra) evitando la luz directa.
en la siguiente hoja de cálculo, podemos simular el manejo con 50 kg de pulpa.
Pulpa de fruta Azúcar Pectina Ácido Total Agua Evaporada Producto final Rendimiento
50 50 0,5 0,05 100,55 20,15 80,4 80,4%
10 100
5 50
55 ° Brix
55 kg azúcar
65° Brix
52,26 kg azúcar
49,7% 49,7% 0.55% 0,05% 100%
en el siguiente cuadro podemos observar que debe pesarse durante todas las etapas para así validar el balance de masa.
Fruta Lavado y desinfección Selección y Clasificación Pelado Despulpado Trozado Cocción Transvase Envasado
Deberá presentar sólo sus resultados en forma de tablas y gráficos, las tablas llevarán título encima de la misma y las gráficas llevarán título debajo de la misma, al pie de cada gráfica. Las discusiones son los análisis de los resultados que se han obtenido, por lo general, deberá comparar y analizar con datos reales que presentan en la bibliografía: artículos, libros, etc. Si hubo coincidencias entre sus resultados y datos reales bien, sino hubo deberá sugerir los motivos por los que posiblemente salió mal.
Las conclusiones deberán partir de los objetivos planteados, y si descubrió algo que no se planteó como objetivo también puede señalarlo.
Bergeret, G. 1953 “Conservas vegetales: frutas y hortalizas”. Berk, Z. Introducción bioquímica de los alimentos. ITAL. “industrializacao de frutas em caldas e cristalizadas, geleias e doces em massa”.
Multon, J. 1988; aditivos y auxiliares de fabricación en las industrias agroalimentarias.
Rauch, G. 1969 “fabricación de mermeladas”. Ting, S. y Rouuseff, L. 1986 “citrus fruits and their products”. Walters, R.; Cox, D. 1986; informe de un estudio sobre el procesado de frutas y vegetales en Uruguay con especial referencia a fabricación de dulces. Curso de tecnología de alimentos, Universidad Nacional de Colombia.
