“DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA”

“UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO”

ESCUELA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

CURSO: LABORATORIO

Nº 2 DE INGENIERÍA DE

ALIMENTOS II

GUADALUPE-2015

DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA DE FRUTAS

I. OBJETIVOS

Evaluar la ganancia de sólidos y perdida de agua durante la deshidratación osmótica de la manzana en función de su geometría, temperatura y concentración.

Determinar experimentalmente el coeficiente de difusividad de un sólido soluble(sacarosa) en la deshidratación osmótica de la manzana en diferentes geometrías, temperatura y concentración,

Modelar matemáticamente la transferencia de masa en la deshidratación osmótica.

II. FUNDAMENTO

La deshidratación osmótica (DO) es una técnica de remoción de agua que consiste en sumergir frutas u hortalizas, troceadas o enteras, en una solución hipertónica compuesta por solutos capaces de generar una presión osmótica alta, lo cual permite® aumentar la vida útil y mejorar las características sensoriales del producto. En el proceso ocurre una salida importante de agua desde el producto hacia la solución, una entrada de soluto desde la solución hacia el alimento y una mínima perdida de solutos propios del alimento. Estos flujos ocurren a través de la membrana celular que posee permeabilidad diferencial regulando en cierto grado la entrada y salida de solutos, en el cual el agua se elimina sin cambio de fase, este fenómeno de transferencia de masa que ocurre en un proceso de deshidratación osmótica es afectado por la estructura biológica y por propiedades de los tejidos. La posibilidad de que el soluto de la solución entre en la fruta dependerá de la impermeabilidad de las membranas a este soluto. Por lo general los tejidos de las frutas no permiten el ingreso de sacarosa por el tamaño de esta molécula, aunque si pueden dejar salir de la fruta moléculas más sencillas como ciertos ácidos o aromas. En circunstancias como el aumento de temperatura, por escaldado previo de las frutas, la baja agitación o calentamiento del sistema, se puede producir ingreso de solidos hasta un 10 %. Los criterios para definir el punto final en la concentración osmótica y la influencia de factores tales como el tipo de soluto, la concentración de la solución, la temperatura y la agitación, sobre la distribución espacial de los sólidos y la humedad pasan por el estado de equilibrio que ocurre cuando se iguala la actividad acuosa del producto y de la solución osmótica, lo que se puede modelar para determinar el mecanismo de transferencia de masa en el proceso osmótico.

III. MATERIALES Y MÉTODOS

MATERIALES

Producto: MANZANA

Materiales de Laboratorio:

Azúcar (3kg) Estufa Balanza Analítica Refractómetro (para medir ºBrix)

Cronometro Vasos de precipitación Termómetro Cortadora Agua destilada Placas petri Cuchillos.

MÉTODOS

Lavar, pelar y cortar la manzana en geometrías iguales y tomar la medida, se necesitan 48 muestras en total.

Sacar tres muertas y determinar los parámetros de humedad y °brix Preparar 12 muestras independientes(sumados nos da el peso 1), para luego preparar

10 veces el Peso 1 de una solución a 40 °brix(que serán colocadas a temperatura ambiente) y 10 muestras más (peso2) para preparar 10 veces el peso 2 de una solución de 40 °brix(que será colocada en refrigeración).

También pesar 10 muestras (peso3), para luego preparar 10 veces el peso 3 de una solución a 60 °brix (que se colocara a T° ambiente) y 10 muestras más (peso 4) para preparar 10 veces el peso 4 de una solución de 60 °brix (que será colocada en refrigeración).

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

Colocar las muestras en cada recipiente u registrar la hora de inicio del experimento (tiempo=0). Restirar luego de 10, 20, 30, 40, 50 min. Cada muestra se partirá en dos, una servirá para determinar su contenido en solidos solubles (°brix) y la otra el peso.

IV RESULTADO Y DISCUSION A. Cálculos:

Determinar la pérdida de agua con la ecuación (1).

WL (% )=100( (E0−E t)M 0) (1)

Donde:

WL : Pérdida porcentual de agua con respecto a la masa inicial.E0 : Contenido de agua en el producto.Et : Contenido de agua en el producto a un tiempo t (g).M 0: Masa inicial de producto (g).

Determinar la ganancia de sólidos con relación a la masa inicial del producto.

SG (% )=100 ((mst−ms0)M 0) (2)

Donde:

SG : Ganancia porcentual de sólidos con respecto a la masa inicial.mst: Materia seca inicial de agua en el producto (g).

ms0 : Materia seca en un tiempo t en el producto (g).

M 0 : Masa inicial del producto (g).

Modelo matemático

Para encontrara la difusividad se hará con la Ecuación de Crank para Lamina Semiinfinita para tiempos Largos para F0 >0.20,la cual es la siguiente:

Donde:

Zo: ºBrix inicial (t=0)

Zt: ºBrix en un tiempo (t)

Z∞: ºBrix en equilibrio ( ºBrix de la solución osmótica respectiva) e: espesor del mamey

Def: difusividad efectiva

De la ecuación de arriba, despejamos difusividad:

No olvidar calcular la perdida de agua con la ecuación (1). Del mismo modo no olvidar calcular la ganancia de soluto con la ecuación (2). Determinar los cambios de concentración de la fase líquida de la fruta (FLF) en

términos de fuerza impulsora (Y)

Y=( Z t−ZcZ0−Zc ) (3)

Y=Z0−Z tZ0−Z∞

=1− 8

π2exp[−π2∗ Def∗t

4∗( e2 )2 ]

Def=ln [(1−Y )( π 28 )]∗−( E2π2∗t )

Donde:

Z t : ºBrix iniciales solubles en la fase liquida del fluido a un tiempo t.

Z0: ºBrix a tiempo cero en la fase liquida del fluido.

Zc : ºBrix de la solución osmótica.

IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

AMBIENTE

SOLUCION 40 °BRIX SOLUCION 60 °BRIXMUESTRA 1 MUESTRA 3TIEMPO(min) PESO (g) BRIX TIEMPO PESO BRIX

0 1.92 12 0 2.54 10.510 0.65 19 10 1.32 2020 1.06 36 20 1.29 1830 0.97 17 30 1.1 2140 0.94 27 40 1.26 2650 0.84 22 50 1.16 25

FIGURA 3: Comportamiento de la presión con respecto al tiempo (MUESTRA 3,60 °brix)

0 10 20 30 40 50 600

5

10

15

20

25

30

f(x) = 0.267142857142857 x + 13.4047619047619R² = 0.799504629806044

T VS B

Series2Linear (Series2)

tiempo

brix

FIGURA 4: Comportamiento de los °brix con respecto al tiempo (MUESTRA 3,60 °brix)

REFRIGERACION.

0 10 20 30 40 50 600

0.5

1

1.5

2

2.5

f(x) = − 0.0153714285714286 x + 1.73761904761905R² = 0.407327210124872

T VS P

Series2Linear (Series2)

TIEMPO

PESO

Según Di Bernardo (1988), hay una mayor pérdida de humedad al aumentar el tiempo y la concentración de sólidos. Si la temperatura se incrementa la pérdida de agua es aún mayor. Esto se observa en el laboratorio al ver que iba perdiendo humedad las muestras de MANZANA al pasar las horas es decir hay una mayor pérdida de humedad que a la vez aumenta la pérdida de sólidos.

Según Lenart, et al (1984), el incremento en los niveles de concentración de sacarosa en las soluciones va a causar un aumento en la fuerza impulsora que favorece la pérdida de agua.

Según Nowakunda, et al (2004); la mayor pérdida de agua por parte del alimento, en el proceso de secado osmótico ocurre en las primeras 6 horas, siendo las dos iniciales las de mayor velocidad de eliminación de agua. Esto se observa en la figura 1, donde vemos que en las tres primeras horas se produce un mayor pérdida de agua por parte de las muestras de la manzana y que luego hay ligeramente poca pérdida de humedad, esto se puede deber según expuesto por el autor a que en las tres primeras horas hay una mayor velocidad de eliminación de agua.

Según Lazarides, et al (2003); la mayor pérdida de agua ocurrió dentro de los primeros 60 minutos de proceso, a partir de los cuales un aumento de tiempo no produjo cambios apreciables en el contenido de agua de las muestras, lográndose a partir de los 90 minutos, la estabilización del sistema.

Según Conway , et al (1983); Pointing ,et al (1966); Raoult ,et al( 1992), mencionan que en la medida en que aumenta el tiempo de procesamiento, se produce una mayor pérdida de agua y una mayor ganancia de sólidos, sin embargo, no conviene deshidratar más allá de una pérdida del 50% del peso pues la tasa osmótica disminuye en el tiempo.Esto se observa en la Figura 4, donde la ganancia de sólidos (%SG), fue en aumento al aumentar el tiempo porque de este modo también se va perdiendo humedad, pero llega a un punto donde disminuye y luego asciende, esto se puede deber a los diferentes agentes osmóticos como actúan en la manzana.

Según Sharma (2003), menciona que la sacarosa es uno de los mejores agentes osmóticos, además de que se ocupa para frutas principalmente, evita la pérdida de sabores volátiles y la mayoría de las membranas celulares son permeables a ella. Esto se observó en la práctica en donde la solución de azúcar, presentó ganancia de peso, debido a que en los vegetales las membranas de la pared celular son unidades biológicas que permite el paso de moléculas de solvente y también permiten el paso de moléculas de soluto. Ya que es importante para el proceso al cual queremos usar, se empleo sacarosa debido a su eficacia, conveniencia y sabor.

V. RECOMENDACIONES

Se debería utilizar un mejor método para la conservación de un producto, permitiéndonos prolongar la vida útil del producto a consumir y que tengan mejores características organolépticas como producto final.

Se recomienda tener cuidado al preparar la solución osmótica en donde se someterá el producto, de esta manera determinar todos los parámetros a analizar para un mejor resultado.

Para un proceso óptimo se debe seleccionar materia prima con un buen estado de madurez; se debe tener en cuenta que todas las muestras extraídas de esta materia prima en común cuenten con un buen tamaño un peso adecuado y que todas las muestras sean de la misma variedad y en estado de madurez optimo.

Se den seguir todas las instrucciones dadas en el laboratorio así como: medir a la hora adecuada cada muestra, tomar los pesos correspondientes en estas horas dadas, siguiendo de este modo un monitoreo constante para controlar las variables y no exceder el tiempo, porque pueden ganar humedad.

VI. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

CONWAY, J., CASTAIGNE, G., PICARD, G., VOVAN, X. (1983). Mass transfer consideratios in the osmotic dehydration of apples. Canadian Institute Food Science andTechnologyJournal. 16 (1): 25-29.DI BERNARDO, LUIZ.(1988). Sedimentación Convencional y Laminar. Copias para el Curso de Maestría para la Facultad de Ingeniería Ambiebtal de la UNI Lima.

LAZARIDES, H. N.; KATSANIDIS, E.; NICKOLAIDIS, A. (1995). Mass Transfer Kinetics during osmotic preconcentration aiming at minimal solid uptake. J. Food Eng., v. 25, n. 2, p. 151-166, LENART, A., J. M. FLINK. (1984). Osmotic concentration of potato: I Criteria for the end-point of the osmosis process. J. of FoodProcessEngineering.NOWAKUNDA, K., FITO, P. (2004). Osmotic dehydration of banana slices as a pretreatment for drying processes. São Paulo, Brazil: The Symposium, 2004. p. 2077-2083.RAMÍREZ, O. (2005). Aplicación del modelo de peleg en el estudio de la Transferencia de masa durante la deshidratación osmótica de Laminas de mamey. Departamento de Ciencias Área de Química y Tecnología de Alimentos Universidad de OrienteSHARMA Y KAMAL S. (2003)., Ingeniería de Alimentos: Operaciones Unitarias y Prácticas de Laboratorio, Limusa, México.