Informe 1 - Fruta Confitada

UNIVERSIDAD UNIVERSID AD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ. FACUL TAD D E INGENIERÍA EN INDUSTRIAS AL IMENTARIAS. CÁTEDRA: INGENIERIA DE AL IMENTOS II

La fruta confitada es un producto alimenticio elaborado con frutas y hortalizas, en el cual el agua del contenido celular, ha sido sustituida por azúcar. La fruta confitada es un proceso de conservación de la fruta por medio de una deshidratación que se basa en la introducción de estas, en concentraciones determinadas de azúcar que cada día se aumenta la concentración de azúcar hasta que la fruta alcance un valor relativamente alto de °brix. La fruta es muy importante en la elaboración de panetones, pasteles, etc. brindando un sabor agradable a los productos de panificación. Por lo mencionado en la práctica nos planteamos los siguientes objetivos:





Determinar la velocidad de difusión molecular N A del almíbar en la fruta. Determinar la difusividad entre el almíbar en agua contenida en la materia prima (papaya en cubos)

M.Sc. Edgar Edgar Rafael Aco sta López

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ. FACUL TAD D E INGENIERÍA EN INDUSTRIAS AL IMENTARIAS. CÁTEDRA: INGENIERIA DE AL IMENTOS II

2.1. LA LEY DE FICK: La experiencia nos demuestra que cuando abrimos un frasco de perfume o de cualquier otro líquido volátil, podemos olerlo rápidamente en un recinto cerrado. Decimos que las moléculas del líquido después de evaporarse se difunden por el aire, distribuyéndose en todo el espacio circundante. Lo mismo ocurre si colocamos un terrón de azúcar en un vaso de agua, las moléculas de sacarosa se difunden por todo el agua. Estos y otros ejemplos nos muestran que para que tenga lugar el fenómeno de la difusión, la distribución espacial de moléculas no debe ser homogénea, debe existir una diferencia, o gradiente de concentración entre dos puntos del medio. 2.2. LA PRIMERA LEY DE FICK: Las leyes de transferencia de masa, muestran la relación entre el flujo de sustancia que se difunde y el gradiente de concentración responsable de dicha transferencia 2.3. PRINCIPIO DE ELABORACION: La fruta confitada es un método de conservación que se basa en la eliminación del agua por la acción de la presión osmótica después de que el producto se ha sumergido en una solución concentrada de azúcar. La técnica es verdaderamente lenta y se requiere para completar el proceso de difusión. La velocidad de difusión depende de un gradiente de concentraciones del azúcar o jarabe, de la temperatura y del área de contacto con el jarabe. En la siguiente figura 1 se observará un diagrama de operaciones sencillo de la elaboración de la fruta confitada:

M.Sc. Edgar Rafael Aco sta López


2.4. FRUTA CONFITADA: La fruta confitada se elabora a partir de frutas y hortalizas que tienen como característica principal su textura firme. Entre las frutas más usada se encuentra la papaya verde y entre las hortalizas se utiliza el nabo, zanahoria. También se produce fruta confitada a partir de la cáscara de sandía. El proceso que se utiliza es una técnica bastante sencilla de conservación, en la cual el conservante principal es el azúcar. Entre las ventajas observables, tenemos que la materia prima se conserva por un tiempo prolongado, sin haberla confitado. Esto permite que se pueda aprovechar la fruta/hortaliza y posterior a ello, confitarla. La fruta confitada es un producto que se obtiene luego de sucesivas etapas de ebullición y prolongado reposo, en jarabes de concentración de azúcar cada vez mayores, que van desde 30% hasta 75%, de modo que el azúcar del jarabe penetre profundamente a los tejidos de la fruta hasta alcanzar una concentración del 68%, para prevenir el crecimiento de microorganismos. (SOLUCIONES PRÁCTICAS 2009). CONTROL DE CALIDAD: En la materia prima En la selección de fruta se recomienda controlar la madurez y que la fruta esté sana. En el proceso Controlar la concentración del almíbar en cada etapa y al final del proceso. La temperatura de secado y la humedad del aire también deben controlarse, para evitar producto muy húmedo o quemado. En el producto final: Las especificaciones deseadas en el producto final son: Acidez (pH):

3-4 (depende de la fruta)

Sólidos solubles mín. (°Brix):

75

Humedad máx. (%)

20

Azúcares reductores (%)

35-50

Cruadro1: Especificaciones deseadas del producto final

En el empaque revisar que el sellado sea bueno para evitar el contacto con el oxígeno.



Control de calidad Una fruta confitada de buena calidad es la que cumple con los requisitos que exigen las normas técnicas, tiene la aceptación, la preferencia del consumidor y puede competir con éxito en el mercado. Los requisitos de calidad están relacionados con las características sensoriales, la composición y las condiciones microbiológicas de la fruta confitada. Los requisitos son los siguientes: 

Color: que sea uniforme y brillante



Olor y sabor: dulce



Textura: firme y blanda



Apariencia: brillante, transparente, uniforme en el color y en el tamaño.



Contenido de azúcar: debe de estar entre 68 a 70ºBrix



pH: debe de estar entre 4,0 a 4,5



Humedad: el contenido máximo de agua debe de ser de 25%



Requisitos microbiológicos: no debe contener bacterias, mohos o levaduras.

El control de calidad de la fruta confitada se realiza en dos etapas una es la evaluación sensorial y otra la evaluación técnica. La evaluación sensorial consiste en evaluar a través de los órganos de los sentidos, las características de olor, color, textura, sabor y apariencia de la fruta.





3.1. MATERIA PRIMA: -PAPAYA.



3.2. REACTIVOS: -Acido cítrico 0.5%. -Bicarbonato de sodio 0.3% -Cloruro de calcio 2%. - Bisulfito de sodio 0.5% -Colorante para yogurt rojo



3.3. EQUIPOS: -Cuchillos -Balanza. -Recipientes y ollas. -Cocina -Refractómetro. -Colador -Azúcar.



3.4. METODOS:

a. Preparación de jarabe de azúcar

Se preparo una solución al 30%(para 1 Kg de jarabe en 413.35g de agua se adiciono 172.86g de azúcar).La cantidad de jarabe que se usa es lo suficiente para cubrir la fruta que se esta procesando.

b. Preparación de la materia prima Materia Prima: Se utilizo frutas de papaya, la fruta debe estar

en estado pintón y de preferencia que no entre a otros procesos.

Lavado :Se realizo con abundante agua potable para eliminar

impurezas de la fruta o materia prima.

Pelado y cortadoEl cortado debe ser de

preferencia en porciones grandes.



Maceración: Se realizó en una solución preparada

de salmuera al 12-13% por 24 horas, se hace con la finalidad de difundir más rápidamente la sal en el interior de la pulpa y extraer el agua.

Lavado: Después de la maceración, se lavo con

agua limpia, para eliminar el NaCl y obtener una esponja. En esta operación también se elimino las pectinas y otras sustancias solubles. Luego del lavado las frutas se vuelven flácidas y para darle dureza

al

producto

se

añaden

0,3%

de

Bicarbonato de Sodio.

Inmersión en jarabe: La fruta ya preparada se sumergió en jarabe que contiene 30%

de azúcar, luego se calentó y se hizo hervir durante 5 minutos, luego de lo cual se dejo en reposo por 24 horas. Nuevamente se calentó hasta ebullición durante 3 minutos, pero aumentando la cantidad de azúcar hasta 40% y otra vez se guardo la fruta sumergida en el jarabe y en reposo por otras 24 horas. Esta operación se repite hasta el quinto día .la cantidad de jarabe que se debe preparar, es la suficiente para cubrir la fruta que se tenga picada y lista para proceder a la cocción.



Día 1: Un litro de jarabe al 30% Se mezclo y calentó hasta ebullición 413.35mL

de agua + 177.15 g de azúcar.

Día 2: Al mismo jarabe anterior, se le adiciono 129.91g de azúcar para obtener

una solución al 40% (40 Brix)

Día 3: Se agrego 117.98 g de azúcar ,con esto se tiene un jarabe al 50% de

azúcar. En este día se le agrego el colorante

Día 4: Se agregó 118.1 g de Con esto se logra un jarabe al 60% de azúcar.

Día 5: Se agrego 177.15 g de azúcar. Con esto se logro un jarabe al 70% de azúcar.

Secado: El secado se realizo en una cámara caliente a 30 º C por 24 horas.



TABLA 4.1 La siguiente tabla muestra los resultados de los ºBRIX obtenidos tanto para la fruta (papaya) como para el almíbar

Día 1 Día 2 Día 3 Día 4 Día 5



°Brix jarabe 30 40 50 60 75

inicio °Brix fruta 9.8 19.5 31.9 41.3 46

Peso inicial(g) 557.26 589.54 612.84 629.00 650.00

°Brix jarabe 18 30.2 40 45 51

Final °Brix fruta 19.5 31.9 41.3 46 53

Peso final(g) 589.54 612.84 629.00 650.00 692.52

%W 5.7926 3.9522 2.6369 3.3386 6.5415

La fruta confitada elaborada no alcanzo los grados Brix que exigen las normas de calidad, esto pudo deberse a un mal manejo al momento del jarabeado, o a una mala lectura en el espectofotómetro.

TABLA 4.2 La siguiente tabla nos muestra los pesos y volúmenes del jarabe, los cuales ayudan a determinar las densidades 1 y 2 de manera experimental

Azúcar Peso añadido jarabe (g) (inicio) 177.15 590.5 129.91 649.55 117.27 708.6 118.1 767.65 177.15 856.23

Peso jarabe (final) 519.64 590.62 6249.62 679.075 714.505

Volumen jarabe (inicio) 530 570 610 650 710

Volumen jarabe (final) 480 530 570 590 620

(⁄) (⁄) 1.1142 1.1405 1.1615 1.181 1.2059


1.0826 1.1144 1.1396 1.1509 1.1524




Densidades determinadas con tablas: º BRIX del jarabe

DÍA Al inicio 30 40 50 60

1º 2º 3º 4º

final 18 30.2 40 45

(⁄) (⁄)

inicio 1.1272 1.1788 1.2304 1.2821

final 1.0859 1.1375 1.1891 1.2063

Nota: Para casos prácticos se decidió trabajar los cálculos con las densidades de tablas 4.1. CÁLCULO DE LA DIFUSIVIDAD (D AB) DATOS: a) Componente A (Almíbar):

̅    

C12-H22-O11 + H2O

= 360 g/mol

b) Componente B (Agua, contenida en la estructura celular de la papaya, proveniente después de la pre cocción): Formula: H2O

̅    

= 18 g/mol .

.

Determinando la difusividad (ECUACIÓN DE SCHEIBEL):

⁄ ⁄              ⁄  c) Determinación del volumen molar del almíbar,



:

LEY DE KOOP:

       ⁄ M.Sc. Edgar Rafael Aco sta López


d) Determinación del volumen molar del almíbar,



     ⁄ e) Ahora bien reemplazando en la formula de SCHEIBEL se tiene:

⁄   ⁄   (    )       [ ⁄ ]   ⁄ 4.2. DETERMINANDO LA VELOCIDAD DE DIFUSIÓN (NA)

̅ ⁄            

4.2.1. DETERMINANDO LAS FRACCIONES MOLARES DE LOS COMPONENTES A Y B

 ̅       ̅ ̅    ̅       ̅ ̅       













TABLA 4.3 La siguiente tabla nos muestra los resultados obtenidos para las fracciones molares a distintos grados Brix Día Día 1 Día 2 Día 3 Día 4 Día 5

 

 

0.021 0.0323 0.0476 0.0698 0.1304

0.0109 0.0212 0.0323 0.0393 0.0495



0.979 0.9677 0.9524 0.9302 0.8696





0.9891 0.9788 0.9677 0.9607 0.9505

0.9840 0.9732 0.9600 0.9454 0.9095

4.2.2 Hallando el número de moles medio en un determinado volumen



    ̅  ̅  ̅ ⁄  ̅ ̅ ⁄ ̅ ̅   ̅   ̅ ̅  ̅  ⁄

Para lo cual se tiene que determinar

º BRIX del jarabe DÍA 1º 2º 3º 4º 5º

Al inicio 30 40 50 60 75

Azúcar Peso añadido jarabe (g) (inicio) 177.15 590.5 129.91 649.55

final 18 30.2 40 45 51

⁄  ̅ ⁄  (⁄) (⁄) ̅

inicio 1.1272 1.1788 1.2304 1.2821 1.3597

Peso jarabe (final) 519.64 590.62

y

Volumen jarabe (inicio) 530 570

final 1.0859 1.1375 1.1891 1.2063 1.2321

inicio 25 29 34.2792 41.8716 62.5968

final 21 25.2504 29 31.4406 34.929

(⁄) (⁄)

Volumen jarabe (final) 480 1.1142 530 1.1405


1.0826 1.1144


117.27 118.1 177.15

708.6 767.65 856.23

6249.62 679.075 714.505

610 650 710

570 590 620

1.1615 1.181 1.2059

1.1396 1.1509 1.1524

TABLA 4.4. la siguiente tabla nos muestra los valores de moles medio y el flujo molar de difusión del almíbar.

̅ 

DÍA 1º 2º 3º 4º 5º

̅  (⁄)

̅ 

0.0451 0.0406 0.0359 0.0306 0.0217

0.0517 0.0450 0.0410 0.0383 0.0353

%W 5.7926 3.9522 2.6369 3.3386 6.5415

0.0484 0.0428 0.0384 0.0344 0.0285

  ⁄         

1.7439 1.1691 9.7795 2.2453 10.0494

GRAFICO 01. FLUJO MOLAR DE DIFUSIÓN VS TIEMPO

FLUJO MOLAR DE DIFUSIÓN VS x10-11(mol/s) TIEMPO 12 10 8 NA

y = 1.7687x - 2.069 R² = 0.5302

6 4 2 0 -2 0

1

2

3

4

5

6

DIAS



En el grafico podemos que en los tres primeros días la velocidad de flujo molar disminuye, esto puede deberse a que el alimento busca tener una estabilidad con respecto a sus concentración de azúcar, en los días 4 y 5 la velocidad de flujo M.Sc. Edgar Rafael Aco sta López


molar va en aumento ya que las moléculas de azúcar del almíbar (jarabe) ingresan con mayor facilidad. 

El descenso en la velocidad de flujo molar también puede estar ligado al grado de madures de la materia prima.

Las velocidades de difusión del flujo molar del almíbar a través de las membranas celulares de la papaya en (mol/s) fueron : 1.7439x10 -11 en el primer día; 1.1691x10 11

; el segundo día 9.7795x10 -12 ;el tercer día 2.2453x10 -12 ;el cuarto día 10.0494x10 -11

el quinto día Los tres primeros días el alimento se encuentra en una fase de búsqueda de equilibrio con respecto a las concentraciones de azúcar, por ello las velocidades de difusión de flujo molar van en descenso. La fruta confitada llegó a 53° Brix . Se obtuvieron características organolépticas aceptables



1. Geankopklis (1998) “Procesos de transporte y operaciones unitarias”. Tercera edición. Editorial CONTINENTAL. México D.F. Pagina (427) 2. Desarrollo de alimentos de humedad intermedia importantes para Iberoamérica. Subproyecto frutas y hortalizas. Programa de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo CYTED-D. México. 1991. 3. (www.solucionespracticas.org.pe/.../ pdf /fichatecnica6laboracion%20de%20fruta%20 confitada.pdf )



1. Explique las formas de obtener azúcar invertido Se obtiene a partir de la hidrólisis del azúcar común (Sacarosa). Esta hidrólisis puede llevarse a cabo mediante tres métodos: I. II. III.

Por enzima invertasa, Por acción de un ácido a temperatura elevada (esto suele sucede espontáneamente durante el almacenamiento de jugos de fruta) Pasando la solución por resinas sulfónicas. Para ejemplificar, tomemos el caso de hidrólisis por acción de un ácido. Se prepara un almíbar (jarabe de sacarosa) y se lo acidifica utilizando ácido cítrico. Como resultado de esto, se elimina un puente de oxígeno, transformando la solución acuosa de sacarosa en una solución acuosa de glucosa + fructosa Cuando reduce su temperatura a 80ºC se neutraliza el pH con bicarbonato de sodio. Esto genera una efervescencia.

2. Mencione los principales colorantes permitidos en la elaboración de frutas confitada.   

E100 Cureumina E 120 Ac. Carmínico E 104 Amarillo de quinoleina


Informe 1 - Fruta Confitada

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