UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA E
INDUSTRIAS
CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
ESTUDIO DE LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA DE
ZANAHORIA (Daucus carota) CON LA INCORPORACIÓN DE
JUGO DE PIÑA
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO
DE INGENIERO DE ALIMENTOS
ANDREA BELÉN VACA VEGA
DIRECTORA: Ing. YOLANDA ARGÜELLO MSc.
Quito, Junio 2016
© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2016
Reservados todos los derechos de reproducción
FORMULARIO DE REGISTRO BIBLIOGRÁFICO
PROYECTO DE TITULACIÓN
DATOS DE CONTACTO
CÉDULA DE IDENTIDAD: 171783874-0
APELLIDO Y NOMBRES: Vaca Vega Andrea Belén
DIRECCIÓN: Juan Montalvo S2-150, Tumbaco
EMAIL: [email protected]
TELÉFONO FIJO: 2-371023
TELÉFONO MÓVIL: 0995246150
DATOS DE LA OBRA
TITULO: Estudio de la deshidratación osmótica de
zanahoria amarilla (Daucus carota L) con
la incorporación de jugo de piña.
AUTOR O AUTORES: Andrea Belén Vaca Vega
FECHA DE ENTREGA DEL PROYECTO
DE TITULACIÓN: 09/06/2016
DIRECTOR DEL PROYECTO DE
TITULACIÓN: Ing. Yolanda Argüello Msc.
PROGRAMA PREGRADO POSGRADO
TITULO POR EL QUE OPTA: Ingeniera de Alimentos
RESUMEN: Mínimo 250 palabras El objetivo de este estudio fue obtener cubitos de zanahoria amarilla (Daucus carota L) con sabor a piña, aplicando el método de Deshidratación Osmótica (DO). Primero se realizó la caracterización química de la materia prima, luego se cortó en cubitos de 1 ± 0.2 cm
2 de zanahoria amarilla, se
escaldaron por 5 min, y se pesaron 900 g de muestra para obtener una relación 1 : 4 (muestra:solución osmótica). La DO se realizó a 50 ᵒC por 4 h. en una solución hipertónica de azúcar y agua a 50 ᵒBrix, sustituyendo el agua con jugo de piña, en cinco concentraciones de Agua/Jugo de piña: S1: 100/0 %, S2: 75/25 %, S3: 50/50 %, S4: 25/75 % y S5: 0/100 %. En los cubitos deshidratados osmóticamente se determinó la pérdida de peso (∆P), pérdida de agua (PA), ganancia de sólidos (GS) y Eficiencia; también se realizaron los análisis químicos de (%humedad, sólidos solubles ᵒBrix y aw). Para completar la deshidratación de los cubitos de zanahoria se realizó una
deshidratación complementaria por aire caliente a 40 ᵒC durante 2 h 30 min. Los resultados fueron evaluados por la metodología ANOVA simple para optimizar el proceso y encontrar un tratamiento que presente mejores características. Se obtuvo que el S1 y S3 fueron los mejores tratamientos. Se realizó el análisis de aceptabilidad mediante una escala hedónica facial de 5 niveles a niños de 8 a 10 años. Se consideró como el mejor tratamiento al S3 cuya concentración contenía 50/50 %, Agua/Jugo de piña, ya que mostró mayor grado de preferencia con 3.5 ± 1.32 equivalente a “me gusta un poco” y mejores cualidades nutricionales, los cubitos presentaron 27.27 ± 2.59 de ∆P, 47.40 ± 4.18 % de PA, 20.13 ± 1.60 % de GS, 2.35 ± 0.02 de Eficiencia, 33.30 ± 0.14 % de Humedad, 36.35 ± 0.07 ᵒBrix, 0.80 ± 0.01 de aw y 3.03 mg/100 g de vitamina C. . Se realizó el análisis microbiológico al mismo tratamiento obteniendo: < 10 ufc / ml en recuento de Eschericha Coli; < 10 upm / ml en Mohos; 71 × 10 upl / ml en Levaduras y ausencia de Samonella, valores que están dentro de los requisitos de la norma INEN 1529 considerándose un producto apto para el consumo humano.
PALABRAS CLAVES: Zanahoria amarilla, Deshidratación osmótica
DEDICATORIA
A Dios, por ser quien guía mis pasos al ser la luz de todos mis días.
A mis padres, por todo su esfuerzo y por ser el soporte de mi vida, a quienes
debo cada uno de mis logros.
A mi hermano por ser mi apoyo y mi amigo incondicional.
A los dos amores de mi vida, Yayo por ser mi compañero de vida y Amelia
porque eres tú por quien vivo día a día.
A mis abuelitos Mami Luz, Papi Beto, Mamá Charito y Papá Gonzalo por ser
mi ejemplo de dedicación, esfuerzo, trabajo y amor por la familia.
A mis tías Susy y ñaña Nelly, por ser mujeres fuertes, valientes, luchadoras y
divertidas.
A toda mi familia por siempre estar pendientes de mí y por todo su cariño.
A mis amigos por cada uno de esos momentos compartidos durante esta
etapa de mi vida y brindarme su apoyo incondicional.
AGRADECIMIENTOS
A todos los que fueron mis profesores durante todos estos años, por
compartir su sabiduría y sus valores, enseñándome a ser una buena
profesional y una buena persona.
A mis Ing. Yolanda Argüello, Bioq. María José Andrade, Ing. Priscila
Maldonado e Ing. Juan Bravo, por su paciencia, consejos y sobre todo por su
amistad.
A mi mami, por siempre escucharme y entenderme, aconsejarme y darme su
apoyo siempre. Pero sobre todo por cuidar de Amelita y ser su Mamani. A mi
papi, por su esfuerzo, amor, paciencia, por estar ahí cuando te necesito.
A mi hermano, por ser mi amigo y guardarnos los secretos, por tenerme
paciencia y por ser un buen tío.
A Mami Luz y Papi Beto, por todo su esfuerzo y trabajo que han hecho
durante toda su vida, para que nunca nos falte nada.
A ti mi amor, por todo el esfuerzo que haces por sacarnos adelante, por ser
mi eterno enamorado, amigo, apoyo, por tu inmensa paciencia y amor y en
especial por ser un maravilloso papá.
A ti mi Amelita, por ese amor tan puro que me haces sentir, enseñarme a ser
una buena mamá, por tus alegrías, lloros, enojos, locuras. Gracias por ser
una buena hija.
A mi tía Susy, por aconsejarme, por sus ocurrencias, por llevarme y
acompañarme sin importar la hora o el lugar.
A Juan Pablo Pillajo, por cuidarme, escucharme, por confiar en mí. Gracias
por haber hecho tanto por mí en estos años de amistad.
A mis amigos Alex Luque, Sebas Mena, Sergio Viteri, por estar conmigo
hasta el último día, compartiendo momentos de alegría y angustia.
i
ÍNDICE DE CONTENIDOS
PÁGINA
RESUMEN viii
ABSTRACT ix
1. INTRODUCCIÓN 1
2. MARCO TEÓRICO 3
2.1. ZANAHORIA 3
PRODUCCIÓN 4 2.1.1
CONTENIDO NUTRICIONAL 6 2.1.2
USOS 7 2.1.3
JUGO DE PIÑA 8 2.2
JUGO 8 2.2.1
PIÑA 8 2.2.2
CONTENIDO NUTRICIONAL 9 2.2.3
USOS 11 2.2.4
DESHIDRATACIÓN 12 2.3
DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 13 2.3.1
ÓSMOSIS 14 2.3.2
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA DESHIDRATACIÓN 2.3.3
OSMÓTICA 15
VENTAJAS DE LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 16 2.3.4
VARIABLES DE LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 17 2.4
EVALUACIÓN SENSORIAL 17 2.5
3. METODOLOGÍA 19
ii
PÁGINA
MATERIA PRIMA 19 3.1
CARACTERIZACIÓN QUÍMICA DE LA ZANAHORIA 3.1.1
FRESCA 19
CARACTERIZACIÓN QUÍMICA DEL JUGO DE PIÑA 20 3.1.2
DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 21 3.2
ELABORACIÓN DE LA SOLUCIÓN OSMÓTICA 21 3.2.1
OBTENCIÓN DE LOS CUBITOS DE ZANAHORIA 3.2.2
AMARILLA 22
VARIABLES DE LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 24 3.3
PÉRDIDA DE PESO 24 3.3.1
PÉRDIDA DE AGUA 24 3.3.2
GANANCIA DE SÓLIDOS 25 3.3.3
EFECTIVIDAD DEL TRATAMIENTO OSMÓTICO 25 3.3.4
ANÁLISIS QUíMICO DEL PRODUCTO FINAL 26 3.4
VITAMINA C PRESENTE EN EL PRODUCTO FINAL 26 3.5
ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS 26 3.6
EVALUACIÓN SENSORIAL 27 3.7
DISEÑO EXPERIMENTAL Y ANÁLISIS ESTADÍSTICO 28 3.8
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS 29
CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA 29 4.1
ZANAHORIA FRESCA 29 4.1.1
JUGO DE PIÑA 30 4.1.2
VARIABLES DE LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 30 4.2
PÉRDIDA DE PESO 30 4.2.1
PÉRDIDA DE AGUA 32 4.2.2
iii
PÁGINA
GANANCIA DE SÓLIDOS 33 4.2.3
EFICIENCIA 34 4.2.4
ANÁLISIS QUÍMICO DEL PRODUCTO FINAL 35 4.3
HUMEDAD 35 4.3.1
SÓLIDOS SOLUBLES 36 4.3.2
ACTIVIDAD DE AGUA 37 4.3.3
VITAMINA C PRESENTE EN EL PRODUCTO FINAL 38 4.4
ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS 39 4.5
EVALUACIÓN SENSORIAL 40 4.6
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 42
5.1. CONCLUSIONES 42
5.2. RECOMENDACIONES 44
BIBLIOGRAFÍA 45
ANEXOS 53
iv
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA
Tabla 1. Superficie, producción y rendimiento de la zanahoria
en el Ecuador
5
Tabla 2. Contenido nutricional de la zanahoria amarilla 6
Tabla 3. Contenido nutricional de la piña 10
Tabla 4. Agentes osmóticos 16
Tabla 5. Normas de análisis para caracterización química de
la zanahoria fresca
19
Tabla 6. Normas de análisis para la caracterización química
del jugo de piña
20
Tabla 7. Normas del análisis químico del producto final 26
Tabla 8. Normas de análisis microbiológico del producto final 27
Tabla 9. Diseño experimental 28
Tabla 10. Composición química de la zanahoria fresca 29
Tabla 11. Composición química del jugo de piña 30
Tabla 12. Pérdida de peso de los cubitos de zanahoria
deshidratados osmóticamente
31
Tabla 13. Pérdida de agua de los cubitos de zanahoria
deshidratados osmóticamente
32
Tabla 14. Ganancia de sólidos de los cubitos de zanahoria
deshidratados osmóticamente
33
Tabla 15. Eficiencia de la deshidratación osmótica 34
v
Tabla 16. Humedad de los cubitos de zanahoria deshidratados
osmóticamente
35
Tabla 17. Sólidos solubles de los cubitos de zanahoria
deshidratados osmóticamente
36
Tabla 18. aw de los cubitos de zanahoria deshidratados
osmóticamente
37
Tabla 19. Contenido de vitamina C en el producto final 38
Tabla 20. Resultados del análisis microbiológicos 39
Tabla 21. Resultados del análisis de aceptabilidad sensorial 40
vi
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA
Figura 1. Parte comestible de la zanahoria 3
Figura 2. Rosera de hojas compuestas y raíz 4
Figura 3. Productos a base de zanahoria 7
Figura 4. Caracterización de la piña 9
Figura 5. Productos a base de piña 11
Figura 6. Diagrama de los fenómenos de transferencia de masa
en las células de los alimentos durante la
deshidratación osmótica
13
Figura 7. Proceso osmótico 14
Figura 8. Diagrama de flujo de la elaboración de la solución
osmótica 21
Figura 9. Diagrama de flujo de la obtención de cubitos de
zanahoria mediante deshidratación osmótica 22
Figura 10. Deshidratador osmótico 23
Figura 11. Escala hedónica facial de cinco niveles 27
Figura 12. Resultados de la aceptabilidad del product final 41
vii
ÍNDICE DE ANEXOS
PÁGINA
Anexo 1. Preparación solución osmótica 52
Anexo 2. Proceso de deshidratación osmótica 53
Anexo 3. Análisis químico 54
Anexo 4. Prueba de aceptabilidad sensorial 55
Anexo 5. Plantilla de aceptabilidad sensorial 56
Anexo 6. Resultados de análisis de vitamina C 57
Anexo 7. Resultados de análisis microbiológico 59
viii
RESUMEN
El objetivo de este estudio fue obtener cubitos de zanahoria amarilla
(Daucus carota L) con sabor a piña, aplicando el método de Deshidratación
Osmótica (DO). Primero se realizó la caracterización química de la materia
prima, luego se cortó en cubitos de 1 ± 0.2 cm2 de zanahoria amarilla, se
escaldaron por 5 min, y se pesaron 900 g de muestra para obtener una
relación 1:4 (muestra:solución osmótica). La DO se realizó a 50 ᵒC por 4 h.
en una solución hipertónica de azúcar y agua a 50 ᵒBrix, sustituyendo el
agua con jugo de piña, en cinco concentraciones de Agua/Jugo de piña: S1:
100/0 %, S2: 75/25 %, S3: 50/50 %, S4: 25/75 % y S5: 0/100 %. En los
cubitos deshidratados osmóticamente se determinó la pérdida de peso (∆P),
pérdida de agua (PA), ganancia de sólidos (GS) y Eficiencia; también se
realizaron los análisis químicos de (%humedad, sólidos solubles ᵒBrix y aw).
Para completar la deshidratación de los cubitos de zanahoria se realizó una
deshidratación complementaria por aire caliente a 40 ᵒC durante 2 h 30 min.
Los resultados fueron evaluados por la metodología ANOVA simple para
optimizar el proceso y encontrar un tratamiento que presente mejores
características. Se obtuvo que el S1 y S3 fueron los mejores tratamientos.
Se realizó el análisis de aceptabilidad mediante una escala hedónica facial
de 5 niveles a niños de 8 a 10 años. Se consideró como el mejor tratamiento
al S3 cuya concentración contenía 50/50 %, Agua/Jugo de piña, ya que
mostró mayor grado de preferencia con 3.5 ± 1.32 equivalente a “me gusta
un poco” y mejores cualidades nutricionales, los cubitos presentaron 27.27 ±
2.59 de ∆P, 47.40 ± 4.18 % de PA, 20.13 ± 1.60 % de GS, 2.35 ± 0.02 de
Eficiencia, 33.30 ± 0.14 % de Humedad, 36.35 ± 0.07 ᵒBrix, 0.80 ± 0.01 de
aw y 3.03 mg/100 g de vitamina C. . Se realizó el análisis microbiológico al
mismo tratamiento obteniendo: < 10 ufc / ml en recuento de Eschericha Coli;
< 10 upm / ml en Mohos; 71 × 10 upl / ml en Levaduras y ausencia de
Samonella, valores que están dentro de los requisitos de la norma INEN
1529 considerándose un producto apto para el consumo humano.
ix
ABSTRACT
The aim of this study was to obtain cubes of yellow carrot (Daucus carota L)
pineapple flavored, applying the method of Osmotic dehydration (OD). First
the chemical characterization of the raw material was performed, then cut
into cubes of 1 ± 0.2 cm2 yellow carrot, blanched for 5 min, and 900 g of
sample was weighed to obtain a ratio 1: 4 (sample:solution osmotic). DO was
performed at 50 ᵒC for 4 h. in a hypertonic solution of sugar and water at 50
ᵒBrix, replacing water with pineapple juice, in five concentrations of Water /
Pineapple juice: S1: 100/0%, S2: 75/25%, S3: 50/50%, S4: 25/75% and S5:
0/100%. Osmotically dehydrated cubes was determined weight loss (∆P),
water loss (PA), solid gain (GS) and Efficiency; chemical analysis (%
moisture, soluble solids, ᵒBrix and aw) were also performed. To complete the
dehydration of carrot cubes complementary hot air drying was performed at
40 ᵒC for 2 h 30 min. The results were evaluated by ANOVA simple
methodology to optimize the process and find a treatment that present best
features. It was found that the S1 and S3 were the best treatments.
acceptability analysis was performed using a facial hedonic scale of 5 levels
to children 8 to 10 years. It was considered the best treatment to S3 whose
concentration containing 50/50% water / pineapple juice, and showed greater
preference equivalent to 3.5 ± 1.32 "I like a little" and better nutritional
qualities, presented cubes 27.27 ± 2.59 ∆P, 47.40 ± 4.18% PA, 20.13 ±
1.60% of GS, 2.35 ± 0.02 Efficiency, 33.30 ± 0.14% moisture, 36.35 ± 0.07
ᵒBrix, 0.80 ± 0.01 aw and 3.03 mg / 100 g vitamin C. Microbiological analysis
was carried out the same treatment to obtain: <10 cfu / ml Escherichia Coli;
<10 upm / ml in molds; 71 x 10 upl / ml in Yeasts and the absence of
Salmonella, values that are within the requirements of the standard INEN
1529 considered a product suitable for human consumption.
1. INTRODUCCIÓN
1
1. INTRODUCCIÓN
La deshidratación es el método de conservación más utilizado en la
industrialización de alimentos, consiste en la aplicación de temperaturas
moderadas para eliminar paulatinamente el contenido de agua hasta lograr
una concentración adecuada de nutrientes, donde la aplicación de calor
reduce también los procesos químicos y enzimáticos propios del alimento
(Colina, 2010).
Así mismo, la deshidratación osmótica es una técnica que reduce el
contenido de humedad, por medio de la inmersión de un alimento en una
solución con alto contenido de solutos a temperaturas y tiempos
controlados; para completar el proceso se realiza un secado por aire para
eliminar residuos de agua, obteniendo un producto con mejores
características sensoriales y vida útil prolongada (Colina, 2010).
La demanda de snacks va en aumento, por su facilidad de consumo y
disponibilidad en el mercado, sin embargo no es recomendable el consumo
elevado, por su alto aporte calórico a la dieta. Actualmente se está
desarrollando tecnologías que permitan elaborar snacks saludables con alto
contenido de minerales, vitaminas, fibra y antioxidantes, mediante la adición
parcial de zumos de frutas y verduras (Barra, 2009; Flores, 2012).
Por otro lado, la zanahoria (Daucus carota L.) es una de las hortalizas de
mayor producción en el mundo, siendo la variedad Chantenay Red Cored la
más comercializada y consumida en el Ecuador, también conocida por su
importante aporte de caroteno precursor de vitamina A (Torres, 2016;
Villenas, 2009).
Así mismo, la piña es una fruta tropical muy apetecida por su sabor dulce,
ligeramente ácido, entre sus principales nutrientes están la vitamina C y el
agua, su cultivo se da principalmente en el litoral ecuatoriano.
2
En este contexto, el estudio para la aplicación de pulpa de piña en la
deshidratación osmótica de cubitos de zanahoria, pretende diversificar el uso
de zanahoria amarilla, generando beneficio tanto a sus productores como a
consumidores. Al ser un producto de alto aporte nutritivo y características
organolépticas agradables es recomendable su consumo. Basándose en lo
mencionado se plantearon los siguientes objetivos.
El objetivo general del trabajo de titulación es:
Estudiar el proceso de deshidratación osmótica en la zanahoria amarilla
(Daucus carota) con la incorporación de jugo de piña.
Los objetivos específicos son:
Realizar análisis químicos de la materia prima.
Estudiar el efecto de la incorporación del jugo de piña como ingrediente
de la solución osmótica en la deshidratación osmótica en los cubos de
zanahoria amarilla.
Realizar un análisis químico y microbiológico del producto final.
Evaluar la aceptabilidad sensorial del producto final.
2. MARCO TEÓRICO
3
2. MARCO TEÓRICO
2.1. ZANAHORIA
La zanahoria (Daucus carota L) es una raíz andina, cultivada en zonas frías,
tropicales y subtropicales, especialmente a grandes altitudes. Es originaria
de Asia, extendiéndose hasta Europa y América (IPGRI, 1998). Las primeras
variedades cultivadas fueron blanca, morada y amarilla. Debido a su sabor
desagradable su uso se limitó a la medicina ancestral y como decorativo de
mesas y sombreros. A partir del siglo XVI, en Holanda se cultivó una
variedad anaranjada, de mejor calidad sensorial, iniciando de esta manera
su consumo como alimento (Carranza, 2006).
Es una planta herbácea de hojas compuestas, flores blancas y amarillas; la
parte comestible es la raíz coniforme, que es tuberosa, de consistencia
carnosa y presenta una coloración entre rojo y amarillo dependiendo su
variedad, pesa de 100 a 250 g y su tamaño oscila entre 10 y 25 cm, como se
muestra en la Figura 1 (Flores, 2012).
Figura 1. Parte comestible de la zanahoria amarilla (Aranzazu, 2014)
4
Se la clasifica según su tamaño; las grandes, destinadas para la venta; finas
o alargadas para uso industrial, envasadas directamente para su consumo
ya que mantienen su forma original después de ser cortadas; y en manojo,
para consumir frescas porque son tiernas y dulces (Villenas, 2009).
PRODUCCIÓN 2.1.1
La zanahoria es una hortaliza bianual, pero es cultivada a los pocos meses
de su siembra, porque solo se aprovecha su raíz. En la Figura 2 se muestra
la forma rosera de sus hojas compuestas y la raíz después del primer año.
Una vez finalizado el periodo de descanso se forma un tallo donde se forman
las flores blancas y amarillas (Morales, 2002).
Figura 2. Rosera de hojas compuestas y raíz (Syngenta, 2013)
Es una planta que se cultiva fácilmente en suelos limo-arenosos, con
temperaturas entre 15 y 18 ᵒC, el tiempo de cosecha es de 3 a 7 meses,
donde la zanahoria sigue engrosándose si se la deja en el suelo, pero
5
disminuye el contenido de azúcares y caroteno. Para la recolección se
puede implementar tres métodos; manual, semi-mecánico, y mecánico, esto
última genera menor costo de producción (Barra, 2009).
En Ecuador se cultivan en mayor cantidad en las provincias de Pichincha,
Cotopaxi, Tungurahua, Bolívar y Chimborazo. Según el censo hecho por el
MAGAP en el período entre el 2004-2008 hay 4.648 hectáreas de zanahoria
cosechadas en todo el país. La Tabla 1 indica la superficie de cultivo de la
zanahoria amarilla en hectáreas, la producción en toneladas y el rendimiento
obtenidos en toneladas por hectárea (Colina, 2010; Suárez, 2008; Villenas,
2009).
Tabla 1. Superficie, producción y rendimiento de la zanahoria amarilla en el Ecuador.
AÑO SUPERFICIE (ha) PRODUCCIÓN (t) RENDIMIENTO(t/ha)
2004 4075 28136 6.9
2005 4631 34271 7.4
2006 4646 36192 7.79
2007 4888 35036 7.17
2008 4093 24959 6.1
Fuente: MAGAP- Subsecretaria de Direccionamiento Estratégico
(Villenas, 2009)
En el transcurso de los años se ve un aumento tanto de la superficie de
cultivo como de la producción, a excepción del año 2008 en el cual la
producción no fue suficiente para satisfacer la demanda, por tal razón fue
necesaria su importación en cantidades menores (Cordero, 2005).
6
CONTENIDO NUTRICIONAL 2.1.2
En la Tabla 2 se detalla el contenido de nutrientes presentes en la zanahoria
en base a 100g de parte comestible.
Tabla 2. Contenido nutricional de la zanahoria amarilla
Parámetro Valor
Agua 93.9 %
Carbohidratos 3.5 %
Proteínas 1.0 %
Lípidos 0.11%
Elementos minerales por 100 g
K 290 mg
Na 3 mg
P 27 mg
Ca 11 mg
Fe 06 mg
Vitaminas Por 100 g
Retinol ( Vit. A) 2669.6 UI
Vitamina C 9.3 mg
*Aporte por 100g de zanahoria
(Pamplona, 2003)
El nutriente que se presenta en mayor proporción es el beta-caroteno,
precursor de la vitamina A, mientras que el aporte de vitamina C es de bajas
cantidades, asimismo aporta importantes cantidades de hidratos de carbono,
potasio, calcio, fósforo y compuestos antioxidantes. Entre todos los tipos de
vegetales la zanahoria presenta los niveles más altos de pectina, 0.80 g por
100 g de peso comestible (Mendiola, 2011; Reina, 2007).
7
USOS 2.1.3
En la Figura 3 se muestran algunos de los productos a base de zanahoria
que se pueden encontrar en el mercado.
Figura 3. Productos a base de zanahoria
a) Jugo, b) Pastel, c) Rallada, d) Bocaditos deshidratados, e) Compotas, f) Bronceadores, g) Alimento deshidratado de animales
(Schwartz, Sepúlveda, Rojas, & Ker, 2013)
Gastronómicamente la zanahoria fresca se consume cruda o cocinada, en
ensaladas, sopas, compotas; por su alta cantidad de azúcares es usada
como ingrediente en postres, bocaditos deshidratados, jugos y cócteles. En
España se elaboran también alimentos deshidratados de zanahoria para el
consumo de animales (Barra, 2009; Mendiola, 2011).
En la medicina es considerada como un alimento diurético, por su elevado
contenido en agua; rica en potasio, vitaminas y fósforo, aporta beneficios
para la visión, el crecimiento y restaura el sistema nervioso. Al contener
pectinas, fibra y oligoelementos se desempeña como un antidiarreico
moderado, desintoxicante, calmante estomacal regulando el tránsito
intestinal (Mendiola, 2011).
8
El beta-caroteno reduce el riesgo de cáncer de pulmón, cerviz, esófago y
estómago, así como la aparición de cataratas y es adecuada para tratar
trastornos como; anemia e hipertiroidismo. El zumo es recomendable para
los niños que sufren de amigdalitis y tos (Cruz, 2012).
En la cosmetología se usa como componente de cremas, lociones
bronceadoras, shampoo y jabones, por sus propiedades antioxidantes que
protegen las células del daño de los radicales libres, disminuyendo los
signos del envejecimiento y agresiones externas de los rayos UV (Mendiola,
2011).
En la industria alimentaria se la emplea para la extracción de carotenoides,
usados como colorantes de margarinas, y a las aves se le añade en su
alimento para intensificar el color de la yema de los huevos (Barra, 2009).
JUGO DE PIÑA 2.2
JUGO 2.2.1
Es un producto líquido sin fermentar pero susceptible de fermentación, se
obtiene directamente de las partes comestibles de frutas en buen estado,
frescas y maduras, generalmente se obtienen por procedimientos
tecnológicos adecuados (INEN, 2008).
PIÑA 2.2.2
Es una planta monocotiledónea, herbácea y perenne, de variedad Ananas
comosus de la familia Bromeliacea. Se originó en Brasil, Paraguay y
Argentina. Los indígenas la llamaron Ananas que significa fruta excelente. Y
9
los españoles crearon el término piña, por su parecido a los piñones o
semilla de pino (Illiana, 2013).
Como se observa en la Figura 4, es un fruto tropical de forma cilíndrica, de
color desde verde hasta anaranjado dependiendo de su estado de madurez,
llega a medir hasta 50 centímetros y pesa aproximadamente 4 kg,
dependiendo de la variedad. La pulpa es jugosa de consistencia firme, de
sabor dulce ligeramente ácido (INEN, 2009).
Figura 4. Características de la piña
(ProEcuador, 2011a)
Este fruto tiene un sistema radicular, con 30 o 40 hojas rígidas de espinas de
puntas cortas, que llegan a medir de 30 hasta 100 cm de largo, rodean el
tallo anclado al suelo. Posee un polvo blancuzco que protege de la pérdida
de agua (Agrícola, 2013).
CONTENIDO NUTRICIONAL 2.2.3
A continuación en la Tabla 3 se muestran los principales nutrientes de la
piña y la proporción de cada uno en 100 g de muestra comestible.
10
Tabla 3. Contenido nutricional de la piña
Parámetro Valor por 100 g
Calorías 50.76 kcal
Agua 85%
Grasa 0.40 g
Azúcar 10.40 g
Hierro 0.41 mg
Calcio 14.50 mg
Fibra 1.90 g
Carbohidratos 10.40 g
Magnesio 16.90 mg
Sodio 2.10 mg
Vitamina A 6.13 ug
Vitamina B3 0.39 mg
Vitamina C 15.4 mg
Vitamina E 0.13 mg
(Pamplona, 2003)
La piña presenta una alta concentración de vitamina C, aporta hierro, sodio y
magnesio, tiene poca azúcar, casi no contiene grasas y su contenido en
calorías es moderado. Se la considera una fuente rica en fibra y agua
(UTEPI, 2006).
A diferencia de otras frutas, la piña contiene cantidades significativas de
bromelina o bromelaína, que es una enzima proteolítica, formada por 3
enzimas combinadas que son; la bromelina, extranasa y ananasa. Es
parecida a las enzimas digestivas que se encuentran en el organismo.
Generalmente se presenta en el tronco de la piña (Pamplona, 2003;
Sánchez, 2015).
11
USOS 2.2.4
La piña ecuatoriana se identifica por su sabor dulce, por tal razón se la
consume fresca, ya sea sola o en ensalada con otras frutas. Como se
muestra en la Figura 5 existe una gama de productos procesados a base de
piña (ProEcuador, 2011b).
Figura 5. Productos a base de piña
a) Pulpa; b) Deshidratada; c) En almíbar; d) Mermelada; e) Jugo
(ProEcuador, 2011a)
Esta fruta por su contenido de fibra, tiene propiedades laxantes que
previenen el estreñimiento, reducen el colesterol en la sangre. Las personas
que siguen una dieta para perder peso, consumen la piña para sentir ese
efecto de saciedad (Ruiz & Torres, 2009).
Gracias a su contenido de vitamina C, puede ayudar a reducir el riesgo de
padecer enfermedades del corazón, cerebrovasculares, gota, cáncer y
cataratas, reforzando el sistema inmunológico. Los antioxidantes presentes
sintetizan el colágeno, proteína estructural del cuerpo necesario para
mantener la integridad de la piel, cabellos, uñas, vasos sanguíneos, órganos
y huesos (Dávila & López, 2005).
La enzima Bromelina es beneficiosa para la salud ya que desdobla las
proteínas y ayuda a la digestión, alivia la inflamación asociada con el asma;
12
por sus propiedades anti-coaguladoras y anti-inflamatorias se ha demostrado
que ayuda a la prevención de ciertos tipos de cáncer (Azpiri, 2009).
DESHIDRATACIÓN 2.3
La deshidratación es uno de los procesos más antiguos de conservación de
alimentos y hoy es uno de los métodos más utilizados para extender la vida
útil de los productos, se emplean temperaturas menos drásticas que en los
procesos normales de cocción, disminuyendo la alteración de sus
propiedades nutricionales importantes (Colina, 2010).
Consiste en eliminar la mayor cantidad de agua posible del alimento y
reducir su actividad de agua (aw), bajo condiciones ambientales controladas
como; calor, frío, aire y ósmosis, inhibiéndo el crecimiento microbiano y
disminuyendo la velocidad de las reacciones químicas y enzimáticas (Arias,
2008).
El producto obtenido de la deshidratación, es de consistencia más liviana y
de tamaño reducido, debido a la pérdida de humedad que afecta su
volumen, disminuyendo el espacio de almacenaje y transporte. Mientras
menor sea la temperatura de deshidratación menor será el cambio que
sufran sus características organolépticas (Pico, 2011).
Algunos alimentos poseen cáscara que impide la eliminación de la humedad,
los cuales deben ser pelados para facilitar la salida del agua de su interior.
Para lograr una deshidratación homogénea en alimentos sólidos deben ser
enteros, en rebanadas, láminas o trozos. Y los alimentos fluidos pueden ser
granulados o en polvo (Colina, 2010).
El tiempo necesario para efectuar una deshidratación depende del tipo de
alimento, temperatura, espesor del corte y tipo de deshidratación (Maupoey,
Barat, & Albors, 2001).
13
DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 2.3.1
La Deshidratación osmótica (DO), es un tratamiento que permite eliminar el
agua de un alimento entero, en rodajas o cubos, al sumergirlo en una
solución hipertónica a temperaturas y tiempos específicos. El producto al
tener una membrana semipermeable provoca dos flujos en contracorriente
como se muestra en la Figura 6; el desplazamiento de agua desde el
alimento hacia la solución de mayor concentración, y el intercambio de
solutos desde la solución hacia el alimento (Campos & Flores, 2012).
Este método se utiliza también como un tratamiento previo a la congelación,
secado o liofilización, para lograr estabilidad y mantener las características
sensoriales del producto final (Colina, 2010).
Figura 6. Diagrama de los fenómenos de transferencia de masa en las células de los alimentos durante la DO.
(Parzanese, 2012)
14
ÓSMOSIS 2.3.2
En la Figura 7 se representa el fenómeno de la ósmosis que es la difusión o
paso de ciertos compuestos en una solución a través de una membrana
semipermeable, que pasa desde la solución con baja concentración de
solutos (hipotónica), hacia la de mayor concentración (hipertónica). En las
células el agua es la molécula más abundante, y mediante la ósmosis puede
atravesar membranas celulares para penetrar en el interior o salir de él,
dependiendo de la diferencia de concentración entre los líquidos (Pico,
2011).
Figura 7. Proceso osmótico
(Lara, 2014)
Estos fenómenos se desarrollan bajo presión osmótica, ejercida sobre la
membrana celular. Como consecuencia se alcanza un equilibrio cuando los
medios hipertónico e hipotónico ya no realizan un intercambio de solutos y
sus concentraciones se han igualado, convirtiendo a las soluciones en
isotónicas (González, 2010; Parzanese, 2012).
15
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA DESHIDRATACIÓN 2.3.3
OSMÓTICA
Las características del producto como forma y tamaño, influyen en la
velocidad de transferencia de masa, porque determinan el área superficial
para la entrada de solutos y salida de agua; los pretratamientos como
pelado, cortado, congelación, descongelación y escaldado modifican las
características originales del producto como; la composición química, textura
y porosidad (Colina, 2010; Melo, 2015; Sánchez, 2015).
La relación masa de la solución osmótica a masa del producto, afecta la
gradiente de concentración de los solutos, la misma que se va reduciendo
gradualmente. Si se utiliza mayor cantidad de solución osmodeshidratante,
con relación al producto, la velocidad de trasferencia y la diferencia de
concentraciones no aumentan notablemente (Tepper, 2006).
La temperatura afecta directamente al proceso, el aumento acelera la
entrada de la sustancia osmótica y la salida de agua, sin embargo se
recomienda aplicar temperaturas inferiores a 50 ˚C para no afectar los
compuestos termolábiles del alimento (Garzón, 2014).
El tiempo es una variable importante para alcanzar el equilibrio entre las
soluciones, punto donde se presentan las mejores características
nutricionales y sensoriales del producto final, se recomienda tiempos de 1 a
18 horas (Colina, 2010; Garzón, 2014).
La selección del tipo de soluto dependerá de las características sensoriales
que se desean obtener en el producto final, igualmente pueden combinarse
más de un tipo de solutos e incluso añadirse otros compuestos como
colorantes, antioxidantes y agentes antimicrobianos. En la Tabla 4 se
presenta algunos tipos de agentes osmóticos (Colina, 2010).
16
Tabla 4. Agentes osmóticos
NOMBRE USOS
Sacarosa Frutas
Cloruro de sodio Carnes y verduras
Lactosa Frutas
Glicerol Frutas, hortalizas y carnes
Combinación
sacarosa/cloruro de
sodio
Frutas verduras y carnes
(Colina, 2010; Parzanese, 2012)
En la frutas la sacarosa reduce el pardeamiento e incrementa la retención de
compuestos volátiles; el Cloruro de Sodio aumenta la capacidad de
reducción de la aw; la Lactosa tiene como función la sustitución parcial de la
sacarosa para reducir dulzor en las frutas (Calderón, 2008).
En las frutas, hortalizas y carnes el glicerol mejora la textura; y la
combinación de sacarosa y NaCl mejora las características sensoriales y
aumenta la capacidad de eliminación de agua (Colina, 2010; Pico, 2011).
La agitación permite que la solución osmótica circule alrededor de la
muestra, para que los solutos se distribuyan homogéneamente, esta debe
ser constante (Campos & Flores, 2012).
VENTAJAS DE LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 2.3.4
El color, sabor, aroma, y textura se modifican mínimamente. Evita que los
aromas se pierdan, al ser volátiles a altas temperaturas; prolonga la vida útil
17
del mismo al reducir el contenido de agua, y disminuye el peso del producto,
lo cual reduce los costos de empaque y transporte (Campos & Flores, 2012).
Se puede procesar pequeñas o grandes cantidades de producto, la solución
osmótica sobrante puede ser reconcentrada y reutilizada para otros
productos. Los costos energéticos son reducidos debido al uso de
temperaturas relativamente bajas (Schwartz, 2007).
Regularmente no requiere tratamientos químicos previos al proceso; se
pueden obtener alimentos fortificados con minerales, vitaminas,
antioxidantes, mediante la sustitución parcial de pulpa de fruta en la solución
osmótica (Colina, 2010; Parzanese, 2012).
VARIABLES DE LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 2.4
En la deshidratación osmótica se estudia la transferencia de masa en
términos de pérdida de agua (PA), ganancia de sólidos (GS), pérdida de
peso (∆P) del alimento. El cálculo de la efectividad es la relación PA/GS que
revela la efectividad de los tratamientos osmóticos, el resultado debe ser
mayor a 1, para estar dentro de los rangos de efectividad (Bchir, Paquot, &
Bebes, 2010; Colina, 2010).
EVALUACIÓN SENSORIAL 2.5
Las pruebas de aceptabilidad, son de gran importancia en el desarrollo de
nuevos productos en la industria alimentaria, se aplican para conocer la
aceptación o rechazo de un producto determinado, se utilizan cuando se
presentan de 3 a 12 muestras, evaluando las preferencias del consumidor
con estímulos, como color, sabor, olor, textura, aspecto, entre otros (Sancho,
Bota, & Castro, 1999; Watts, 2000).
18
Para realizar la evaluación sensorial con un grado de confianza es necesario
sistematizar todos los términos y condiciones con el objetivo de que las
conclusiones a las que se lleguen sean cuantificables y reproducibles con la
mayor precisión posible (Nieto, 2015).
En las pruebas hedónicas se pide a los panelistas que valoren el grado de
satisfacción general que le produce un producto utilizando una escala.
Generalmente se utilizan escalas de intervalo, como la hedónica verbal-
numérica, que mide el nivel de agrado o desagrado; la escala hedónica facial
utilizada generalmente con niños y adultos no alfabetizados, con algunas
expresiones faciales, que deberán asociar con la reacción que genere el
estímulo y se recomienda realizar a participantes de 4 a 10 años (Sosa,
2011).
La escala tradicional americana tiene 9 puntos, aunque se ha demostrado
que una escala de 7 puntos es suficiente y más fácil de manejar. El número
de puntos debe ser impar para que el punto central sea un punto neutral,
que generalmente corresponde a “no me gusta ni me disgusta. Los
panelistas no entrenados que participarán serán de 3 a 100, obtenidos
aleatoriamente, dependiendo del tipo de prueba y de acuerdo a la población
donde se dirija el consumo del producto, basándose en las características
demográficas (Liria, 2007).
3. METODOLOGÍA
19
3. METODOLOGÍA
MATERIA PRIMA 3.1
Se utilizó zanahoria amarilla (Daucus carota), correspondiente al ecotipo
Chantenay Red Cored de la provincia de Pichincha, y piña (Ananas
comosus) variedad milagreña, adquiridas en el mercado local.
CARACTERIZACIÓN QUÍMICA DE LA ZANAHORIA FRESCA 3.1.1
Se realizó la caracterización química de la zanahoria fresca basándose en
las Normas Técnicas detalladas en la Tabla 5.
Tabla 5. Normas de análisis para caracterización química de la zanahoria fresca
Análisis Norma
Humedad Termogravimetría/Precisa
Manual de instrucciones (Precisa, 2008)
Sólidos solubles INEN-ISO 2173:2013 (INEN, 2013)
aw Tesco Manual de instrucciones testo
400 · testo 650 · testo 95(Tesco, 2002)
El análisis de humedad se realizó en el Instituto Nacional de Investigaciones
Agropecuarias INIAP, Estación Santa Catalina, provincia de Pichincha, en
una Termobalanza, Precisa XM 60 / XM 66 (Dietikon, Switzerland).
20
Se determinó el contenido de sólidos solubles utilizando un refractómetro
digital marca Milwaukee modelo MA 871, basándose en la NTE INEN-ISO
2173:2013 INEN (2013).
La medición de aw se realizó en el Laboratorio de química de alimentos del
INIAP, Estación Santa Catalina, provincia de Pichincha. Para realizar las
lecturas, se utilizó el equipo Testo 650 Water Activity Meters/Systems
modelo 0516.0401, con dimensiones de 25.4 x 35.6 x 40.6 cm.
CARACTERIZACIÓN QUÍMICA DEL JUGO DE PIÑA 3.1.2
En la Tabla 6 se muestran las normas utilizadas en la caracterización
química del jugo de piña.
Tabla 6. Normas de análisis para la caracterización química del jugo de piña.
Análisis Norma
Sólidos solubles NTE INEN-ISO 2173:2013
(INEN, 2013)
Los sólidos solubles se analizaron mediante un refractómetro digital marca
Milwaukee modelo MA 871, basándose en la norma técnica NTE-INEN-ISO
2173:2013 (INEN, 2013).
21
DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 3.2
ELABORACIÓN DE LA SOLUCIÓN OSMÓTICA 3.2.1
Se preparó la solución osmótica mediante el proceso detallado en la Figura 8
y Anexo 1 (Garzón, 2014).
Figura 8. Diagrama de flujo de la elaboración de la solución osmótica
Se calentó el agua hasta 50 ºC, se añade el azúcar y se mezcla, se dejó
calentar hasta 80 ºC y se añadió el ácido cítrico y se homogenizó
suavemente. Se dejó enfriar hasta que la temperatura bajó a 65 ºC, donde
22
se agrega el bicarbonato de sodio generando una efervescencia, obteniendo
como resultado un jarabe de azúcar a 70 ᵒBrix.
Para finalizar se disminuyó la concentración a 50 ᵒBrix añadiendo 1750 ml.
de agua y jugo de piña en diferentes concentraciones.
OBTENCIÓN DE LOS CUBITOS DE ZANAHORIA AMARILLA 3.2.2
Para la obtención de los cubitos de zanahoria amarilla se utilizó el proceso
de deshidratación osmótica que se detalla en la Figura 9.
Figura 9. Diagrama de flujo de la obtención de cubitos de zanahoria amarilla con sabor a piña.
23
En la selección, se descartaron las hortalizas que presentaron daños físicos
o microbiológicos, las sanas se lavaron con agua potable y cepillo para
remover las impurezas, se desinfectó en una solución de 5 ml de cloro en 10
L de agua, durante 5 minutos, posteriormente se enjuagó y secó. Se retiró la
cáscara con una peladora manual, se eliminaron los extremos superiores y
se cortó en cubos de 1.0 ± 0.2 cm2, con una rebanadora Chip Chopper
Maker de acero inoxidable.
Los cubitos se sometieron a un escaldado a 90 ᵒC por 5 min, en una olla de
acero. Se escurrieron con un colador metálico y se enfriaron. Se pesaron
900 g de zanahoria, para obtener una relación de 1:4 zanahoria/solución
osmótica (Bchir et al., 2010).
Para la DO, se utilizó una bandeja térmica como indica la Figura 10, los
cubitos fueron sumergidos en una solución hipertónica de jarabe de azúcar-
agua /jugo de piña, a 50 ᵒC por 4 h. Para mejorar la conservación se
completó la DO realizando una deshidratación por aire caliente a 60 ᵒC por 2
h 30 min, en un deshidratador por aire marca American Harvest; finalmente
los cubitos de zanahoria deshidratados se enfriaron hasta alcanzar
temperatura ambiente para ser empacadas.(Colina, 2010).
Figura 10. Deshidratador Osmótico
24
VARIABLES DE LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 3.3
El cálculo de las variables se realizaron mediante las siguientes ecuaciones
(Colina, 2010).
PÉRDIDA DE PESO 3.3.1
Se tomó los pesos inicial y final en la deshidratación, y se calculó mediante
la ecuación [1].
∆𝑃 =𝑃0 − 𝑃𝑡
𝑃0∗ 100 [1]
Dónde:
∆P = Porcentaje de pérdida de peso P0 = Peso inicial del producto Pt = Peso del producto al tiempo t
PÉRDIDA DE AGUA 3.3.2
Se basa en la diferencia de las humedades iniciales y finales durante la DO,
y se calculó mediante la ecuación [2].
𝑃𝐴 =𝐹0𝑌0 − 𝐹𝑡𝑌𝑡
𝐹0∗ 100 [2]
25
Dónde:
PA = Pérdida de peso al tiempo t (porcentaje) F0 = Peso inicial del producto (kg) Ft = Peso del producto al tiempo t (kg) Y0 = Contenido inicial de humedad del producto (fracción masa) Yt = Contenido de humedad del producto al tiempo t (fracción masa)
GANANCIA DE SÓLIDOS 3.3.3
La ganancia de sólidos se representa en forma porcentual y se calculan
mediante la aplicación de la ecuación [3].
𝐺𝑆 =𝐹𝑡𝑋𝑡 − 𝐹0𝑋0
𝐹0∗ 100 [3]
Dónde:
F0 = Peso inicial del producto (kg) Ft = Peso del producto al tiempo t (kg) X0 = Contenido inicial de sólidos del producto (fracción masa) Xt = Contenido de sólidos del producto al tiempo t (fracción) GS = Ganancia de sólidos (porcentaje)
EFECTIVIDAD DEL TRATAMIENTO OSMÓTICO 3.3.4
La efectividad se obtiene mediante la aplicación de la ecuación [4].
𝐸𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 =PA
𝐺𝐴 [4]
26
ANÁLISIS QUÍMICO DEL PRODUCTO FINAL 3.4
Al producto final, se le realizó el análisis químico, con los métodos detallados
en la Tabla 7 y Anexo 3.
Tabla 7. Normas del análisis químico del producto final
Análisis Norma
Humedad Termogravimetría/Precisa
Manual de instrucciones (Precisa, 2008)
Sólidos solubles INEN-ISO 2173:2013 (INEN, 2013)
aw Tesco Manual de instrucciones testo
400 · testo 650 · testo 95(Tesco, 2002)
VITAMINA C PRESENTE EN EL PRODUCTO FINAL 3.5
A los mejores tratamientos se les realizó el análisis químico para conocer el
contenido de vitamina C, mediante el método AOAC 967.21, realizados en
el laboratorio certficado de alimentos LABOLAB.
ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS 3.6
En la Tabla 8 se presentan los métodos de análisis microbiológicos utilizados
en el producto final, realizados en el laboratorio certificado de alimentos
LABOLAB.
27
Tabla 8. Normas de análisis microbiológico del producto final.
Análisis Método
Aerobios mesófilos PEEMi/LA/05 NTE INEN, 1529-5 (2006)
Coliformes totales PEEMi/LA/20 NTE INEN, 1529-7 (1990)
Escherichia coli PEEMi/LA/20 NTE INEN, 1529-7 (1990)
Mohos NTE INEN, 1529-10 (1998)
Levaduras NTE INEN, 1529-10 (1998)
Salmonella NTE INEN, 1529-10 (1998)
EVALUACIÓN SENSORIAL 3.7
Se realizó la evaluación sensorial de los mejores tratamientos, en 100 niños
con edades entre 8 a 10 años, de la escuela Unidad Educativa Corazón de
María de la parroquia de Tumbaco, Provincia de Pichincha, como se muestra
en el Anexo 4.
Se presentó dos muestras en una bandeja, codificados con las letras A y B,
junto con una ficha de escala hedónica numérica-facial de 5 niveles, siendo
1 “Me disgusta extremadamente” y 5 “Me gusta extremadamente”; como se
muestra en la Figura 11 y Anexo 5.
Figura 11. Escala hedónica facial de cinco niveles
(Lawless & Heymann, 1999; Vieira, 1981)
28
DISEÑO EXPERIMENTAL Y ANÁLISIS ESTADÍSTICO 3.8
Para el proceso de deshidratación osmótica se utilizó un diseño unifactorial
completamente aleatorizado donde la variable independiente es la
concentración de jugo de piña, en 5 niveles, % V/V de (Jarabe de azúcar-
agua / jugo de piña); como se muestra en la Tabla 9. Cada tratamiento se
realizó por duplicado, dando un total de 10 ensayos.
Tabla 9. Diseño Experimental
Tratamientos Jarabe de azúcar-agua
(%) Jugo de piña
(%)
S1 100 0
S2 75 25
S3 50 50
S4 25 75
S5 0 100
Para analizar los resultados obtenidos en los ensayos del diseño
experimental, se utilizó un análisis de varianza ANOVA simple, con un nivel
se significancia de 95 %, utilizando el paquete estadístico Statgraphics
Centurion XV.II.
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS
29
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS
CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA 4.1
ZANAHORIA FRESCA 4.1.1
Los resultados de la caracterización química de la zanahoria fresca se
presentan en la Tabla 10.
Tabla 10. Composición química de la zanahoria fresca
Parámetro Unidad Valor
Humedad (%) 87.23
Sólidos Solubles (ᵒBrix) 5.7
aw - 0.89
Los resultados de la caracterización química de la zanahoria fresca, se
observó un 87.23 % de humedad, valor que concuerda con los resultados
reportados por (Mendiola, 2011), cuyos valores que van desde 88.55 hasta
95.0 %; así mismo los sólidos solubles resultantes fueron 5.7 ᵒBrix, cercano
a los resultados de (Barra, 2009; Reina, 2007), en el rango entre 6.4 – 11
ᵒBrix. El valor de aw fue de 0.89, el cual no coincide con el rango de 0.95 a
0.968 reportado por (Villenas, 2009) para esta variedad.
30
JUGO DE PIÑA 4.1.2
La Tabla 11 presenta los resultados de la composición química del jugo piña
fresca.
Tabla 11. Composición química del jugo de piña
Parámetro Valor
Sólidos Solubles (ᵒBrix) 12.4
Según el (CODEX, 2005), norma general para zumos (jugos) y néctares de
frutas establece que el mínimo es 12.8 ᵒBrix en jugos de piña, pero reconoce
que el nivel de ᵒBrix puede diferir por causas naturales entre países, por lo
que estableció que para los zumos (jugos) de piña y manzana, no debe ser
inferior a 10 ºBrix, cumpliendo así con la norma con 12.4 ºBrix. Al igual que
los valores obtenidos entre 11 y 14 ᵒBrix, reportado por (Avelino, Buenaño, &
Sánchez, 2009; UTEPI, 2006), estos valores pueden variar según la
variedad y madurez de la fruta.
VARIABLES DE LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 4.2
PÉRDIDA DE PESO 4.2.1
En la Tabla 12 se muestran los resultados de la pérdida de peso en el
proceso de DO de cubitos de zanahoria. Al cabo de las dos primeras horas
se registró una mayor pérdida de peso para cada tratamiento.
31
Tabla 12. Pérdida de peso de los cubitos de zanahoria deshidratados osmóticamente
Tratamiento Jarabe de azúcar-Agua/Jugo
de piña (%) Pérdida de peso (%)
1,2
S1 100/0 26.82 ± 5.37a
S2 75/25 27.69 ± 0.14a
S3 50/50 27.27 ± 2.59a
S4 25/75 26.21 ± 2.19a
S5 0/100 27.47 ± 0.46a
1 Media ± Desviación estándar (n=2).
2 Letras distintas denotan diferencias estadísticamente significativas de la cinética en
los diferentes tratamientos. Con una (P˂0,05); (DMS) ∆P = 2,01529
El tratamiento S2 registró 27.69 ± 0.14 % la mayor pérdida de peso aunque
el análisis de varianza indicó que no existieron diferencias estadísticas
significativas entre los tratamiento de estudio.
Melo (2015), concluyó que a mayor concentración de sólidos solubles del
jarabe y mayor sea el tiempo de inmersión de los trozos de piña, mayor será
la pérdida de peso de la fruta, obtuvo 71.65 % de ∆P en una solución de 70
ᵒBrix durante 5 horas.
Barra (2009), concluyó que la zanahoria en formas cilindricas de 1 cm de
diámtro y 3 mm de espesor, pierde el mayor porcentaje de peso en los 30
primeros minutos en concentraciones de 60 y 70 ᵒBrix durante 6 h a 80 ᵒC, la
pérdida de peso se vuelve más lenta, para luego tender a un equilibrio.
Mientras que (Ramón, 2013) obtuvo pérdidas entre 46.31 y 61.27 % a 35 ᵒC
durante 4 h. en soluciones osmótica de 40 y 60 ᵒBrix.
En el estudio realizado por Bchir et al. (2010), obtuvo 38 % de ∆P, usando
pulpa de “Datefruit” como solución osmótica de 55 ᵒBrix. Concluyó que por el
uso de pulpa de fruta, en diferentes concentraciónes, afectó a la solubilidad,
influenciando directamente a la pérdida de peso.
32
PÉRDIDA DE AGUA 4.2.2
La PA manifiesta la proporción de agua que va desprendiendo del producto
con respecto al tiempo, en la Tabla 13 se observa la cantidad de agua
eliminada en cada tratamiento durante el proceso de DO, demostrando que
el tratamiento S1 con 48.12 ± 4.04 % presentó mayor PA, sin embargo no
presentan diferencias estadísticas significativas.
Tabla 13. Pérdida de agua de los cubitos de zanahoria deshidratados osmóticamente
Tratamiento Jarabe de azúcar-Agua/Jugo
de piña (%) Pérdida de agua (%)
1,2
S1 100/0 48.12 ± 4.04a
S2 75/25 42.88 ± 0.32a
S3 50/50 47.40 ± 4.18a
S4 25/75 46.03 ± 3.90a
S5 0/100 46.63±0.03a
1 Media ± Desviación estándar (n=2).
2 Letras distintas denotan diferencias estadísticamente significativas de la cinética en
los diferentes tratamientos. Con una (P˂0,05); (DMS) PA =1,35652
En el estudio realizado por Ramón (2013), el tratamiento de solución
osmótica de 60 °Brix durante 4 h, presentó mayor pérdida de agua
alcanzando el 70 %. Alvarado (2006), analizó los cambios ocasionados a 35
ºC y concluyó que mientras mayor es la concentración de la solución, el
porcentaje de pérdida de agua a través del tiempo será mayor.
Bchir et al. (2010), en su estudio de DO de semillas de granada en solución
osmótica usando jugo de “date fruit”, obtuvo una pérdida de agua del 43 %,
valor que se asemeja a los valores obtenidos en este estudio.
33
GANANCIA DE SÓLIDOS 4.2.3
En la Tabla 14 se puede observar la ganancia de sólidos solubles en cada
tratamiento, donde S1 con 21.30 ± 1.34 % es el tratamiento con mayor GS,
pero no existieron diferencias estadísticas significativas entre las diferentes
concentraciones de jugo de piña.
Tabla 14. Ganancia de sólidos de los cubitos de zanahoria deshidratados osmóticamente
Tratamiento Jarabe de azúcar-Agua/Jugo
de piña (%) Ganancia de sólidos
(%)1,2
S1 100/0 21.30 ± 1.34a
S2 75/25 15.19 ± 0.18a
S3 50/50 20.13 ± 1.60a
S4 25/75 19.82 ± 1.71a
S5 0/100 19.16 ± 0.49a
1 Media ± Desviación estándar (n=2).
2 Letras distintas denotan diferencias estadísticamente significativas de la cinética en
los diferentes tratamientos. Con una (P˂0,05); (DMS) GS = 0,934588
Durante los 30 primeros minutos de inmersión de los cubitos de zanahoria,
existió una mayor ganancia de SS mientras que las dos horas restantes la
ganancia de SS es más lenta hasta llegar a tener un equilibrio.
Garzón (2014), reportó en su estudio de DO de mashua en SO de sacarosa
y agua en concentraciones de 30, 40 y 50 ᵒBrix, que el porcentaje de
ganancia de sólidos es influenciado por la concentración de sólidos solubles
de la solución osmótica, dependiendo del tamaño de las moléculas, mientras
más baja sea su masa molecular, más se favorecerá su entrada al producto.
En su estudio la mayor ganancia de sólidos fue 10.59 %, en este sentido, la
DO de este estudio duplicó la ganancia de sólidos debido al uso de SO de
jarabe de azuúcar-agua y jugo de piña.
34
Ramón (2013) en su estudio de DO de carambola una solución de 60 ᵒBrix
durante 4 h, obtuvo 30 % de GS, mientras que (Barra, 2009) obtuvo 12 % de
GS en zanahoria DO a menores T, t y concentración.
EFICIENCIA 4.2.4
La eficiencia en el proceso de DO es la relación de pérdida de peso (PA) y
ganancia se sólidos (GS); donde un resultado mayor a la unidad, indica que
es un proceso efectivo. La Tabla 15 muestra la eficiencia de cada
tratamiento de la DO de zanahoria.
Tabla 15. Eficiencia de la deshidratación osmótica
Tratamiento Jarabe de azúcar-Agua/Jugo
de piña (%) Eficiencia
1,2
S1 100/0 2.27 ± 0.33a
S2 75/25 2.82 ± 0.01a
S3 50/50 2.35 ± 0.02a
S4 25/75 2.32 ± 0.00a
S5 0/100 2.43 ± 0.06a
1 Media ± Desviación estándar (n=2).
2 Letras distintas denotan diferencias estadísticamente significativas de la cinética en
los diferentes tratamientos. Con una (P˂0,05); (DMS) Eficiencia= 0,159797
Los valores detallados indican que todos los tratamientos aplicados fueron
efectivos para el proceso de DO, debido a que sus valores fueron superiores
a la unidad. Siendo los mejores tratamientos el S2 con 2.82 ± 0.01, sin
embargo son estadísticamente iguales.
35
ANÁLISIS QUÍMICO DEL PRODUCTO FINAL 4.3
HUMEDAD 4.3.1
En la Tabla 16 se muestran los diferentes contenidos de humedad al final de
la DO para cada tratamiento, y se observó una disminución significativa de la
misma con respecto a la zanahoria fresca con 87.23 %. El tratamiento S3
presentó el menor contenido de humedad con 33.30 ± 0.14 %, siendo este el
mejor con una concentración de 50 / 50 % (jarabe de azúcar-agua / jugo de
piña).
Tabla 16. Humedad de los cubitos de zanahoria deshidratados osmóticamente
Tratamiento Jarabe de azúcar-
Agua/Jugo de piña (%) Humedad (%)
1,2
S1 100/0 37.10 ± 0.14b
S2 75/25 34.70 ± 0.14d
S3 50/50 33.30 ± 0.14e
S4 25/75 36.92 ± 0.28c
S5 0/100 38.00 ± 0.28a
1 Media ± Desviación estándar (n=2).
2 Letras distintas denotan diferencias estadísticamente significativas de las variables
químicas en los diferentes tratamientos. Con una (P˂0,05); (DMS) Humedad final de DO= 0,148324
El contenido de humedad en el tratamiento S5 con 38.00 ± 0.28 %, presentó
el resultado más cercano con el estudio realizado por Bchir et al. (2010), de
la DO de semillas de granada en jugo de la fruta “datefrut” de Tunez donde
obtuvo una humedad de 49.10 %.
Estudios similares de DO, desarrollado por Flores (2012), a 35 ᵒC con un
jarabe de azúcar de 80 ᵒBrix durante 6 horas, obtuvo un valor de humedad
36
de 34.9 %; así mismo Ramón (2013), obtuvo una humedad comprendida
entre 48.75 y 56.76 %, aplicando diferentes concentraciones de soluto.
En la ficha técnica Cimpa (2013), de la ciruela especifica 32 % de humedad.
Mientras que en el CODEX (1981), de las uvas pasas la humedad es de 31
%.
Tecnológicamente convendría seleccionar los tratamientos S2 y S3 cuyos
contenidos de humedad son los más bajos obtenidos entre 34.70 ± 0.14 % y
33.30 ± 0.14 %. Mientras que los tratamientos S1 con 100 % de azúcar
invertida-agua y S5 con 100 % jugo de piña sus contenidos de humedad
fueron los más altos con 37.10 ± 0.14 % y 38.00 ± 0.28 % respectivamente.
SÓLIDOS SOLUBLES 4.3.2
En la Tabla 17 se muestran el contenido de SS (ᵒBrix) en cada tratamiento.
Tabla 17. Sólidos solubles de los cubitos de zanahoria deshidratados osmóticamente
Tratamiento Jarabe de azúcar-
Agua/Jugo de piña (%) Sólidos Solubles
(ᵒBrix) 1,2
S1 100/0 36.35 ± 0.07a
S2 75/25 28.88 ± 0.31b
S3 50/50 35.50 ± 2.97ab
S4 25/75 33.53 ± 2.17ab
S5 0/100 34.20 ± 0.75ab
1 Media ± Desviación estándar (n=2).
2 Letras distintas denotan diferencias estadísticamente significativas de las variables
químicas en los diferentes tratamientos. Con una (P˂0,05); (DMS) Sólidos Solubles= 0,517687
Se observó una ganancia significativa con respecto a la zanahoria fresca
que contiene 5.7 ᵒBrix. El contenido de SS en el tratamiento S1, presentó el
37
valor más alto de 36.35 ± 0.07 ᵒBrix con respecto a los otros tratamientos,
esto se debe a que la solución osmótica contiene 100 % agua, el cual hace
que la solución osmótica sea más soluble, aumentando el intercambio de
agua y solutos.
Garzón (2014), reportó un valor de 26 a 38 ᵒBrix, en la elaboración de
mashua deshidratada osmóticamente, aplicando diferentes concentraciones
y temperaturas, Ramón (2013), reportó un valor de 23.83 a 28.33 ᵒBrix en la
elaboración de carambola aplicando DO en diferentes concentraciones de
solutos.
Convendría seleccionar los tratamientos S1 y S5 cuyos contenidos de SS
son los más altos con 36.35 ± 0.07 y 34.20 ± 0.75 ᵒBrix respectivamente.
Los tratamientos S2, S3 y S4 son estadísticamente iguales, por lo cual se
optó por elegir al tratamiento S3 con 35.50 ± 2.97 ᵒBrix y al S1.
ACTIVIDAD DE AGUA 4.3.3
En la Tabla 18 se muestran el contenido de aw en cada tratamiento.
Tabla 18. aw de los cubitos de zanahoria deshidratados osmóticamente
Tratamiento Jarabe de azúcar-
Agua/Jugo de piña (%) aw
1,2
S1 100/0 0.89 ± 0.01bc
S2 75/25 0.82 ± 0.03c
S3 50/50 0.80 ± 0.01b
S4 25/75 0.74 ± 0.02c
S5 0/100 0.78 ± 0.03c
1 Media ± Desviación estándar (n=2).
2 Letras distintas denotan diferencias estadísticamente significativas de las variables
químicas en los diferentes tratamientos. Con una (P˂0,05); (DMS) aw= 0,0148324
38
En el estudio realizado por Bchir et al. (2010), se obtuvo 0.9355 de aw,
utilizando como solución osmodeshidratante el jugo de la fruta “datefrut,
mientras que en los estudios que utilizaban solo jarabe de azúcar, Melo
(2015), obtuvo un valor de aw de 0.57 en un medio de 50 ᵒBrix durante 3 h; y
Barra (2009), en su estudio en diferentes ᵒBrix , T y t, obtuvo 0.54 de aw.
La Norma CODEX STAN 67-1981 establece valores de aw entre 0.75 – 0.8
para UVAS PASAS deshidratadas osmóticamente, por lo cual
tecnológicamente convendría seleccionar los tratamientos S4 y S5 con 0.74
± 0.02 y 0.78 ± 0.03 respectivamente, pero mostraron ser estadísticamente
iguales, siguiéndoles el tratamiento S3 con 0.80 ± 0.01 de aw.
VITAMINA C PRESENTE EN EL PRODUCTO FINAL 4.4
En la Tabla 19 y Anexo 6, se puede observar el contenido de vitamina C en
los mejores tratamientos que fueron evaluados para su aceptabilidad.
Tabla 19. Contenido de vitamina C en el producto final
Tratamiento Vitamina C (mg/100 g)
S1 2.84/100 g
S3 3.03/100 g
Los dos tratamientos presentaron una disminución de su contenido de
vitamina C hasta 2.84/100 g para S1 y 3.03/100 g para S3, esto sucede
debido a la inestabilidad del micronutriente, la composición hidrosoluble, la
aplicación de escaldado y el proceso térmico, hace que se degrade, parte
del ácido ascórbico (Garzón, 2014; Jaramillo, 2015).
39
El tratamiento S3 (50 % jarabe de azúcar-agua / 50 % jugo de piña), fue el
mejor tratamiento de este estudio por tener 3.03 mg/100 g. de vitamina C.
ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS 4.5
En la Tabla 20 y Anexo 7 se expresan los resultados obtenidos luego del
análisis microbiológico del snack de zanahoria, se evidenció que todos los
resultados están alineados a los límites máximos permisibles de
microorganismos de acuerdo a la Norma Técnica Peruana NTS Nº 071
Calidad Sanitaria e Inocuidad para los alimentos y bebidas de consumo
humano, Perú; frutas y hortalizas desecadas, deshidratadas o liofilizadas.
Tabla 20. Resultados análisis microbiológicos
Análisis Resultados Valores de Referencia
Aerobios mesófilos (ufc/ ml) 35 x 103
----
Coliformes totales (ufc/ ml) 20 x 10 ----
Escherichia coli (ufc/ ml) < 10 50 x 10
Mohos (upm/ ml) <10 10 x 102
Levaduras (upl/ ml) 71 x 10 10 x 10 2
Salmonella (25 g) Ausencia Ausencia
El escaldado, la temperatura y el tiempo de la DO como la de la
deshidratación por aire caliente son factores que contribuyen en el control
del crecimiento microbiano. Según (Sánchez, 2015), la reutilización de la
solución osmótica no afecta a la calidad del producto por ser sometida a
40
temperaturas altas, como también no afecta a la aparición de mohos y
levaduras.
EVALUACIÓN SENSORIAL 4.6
La selección de muestras para la prueba de aceptabilidad se realizó en
función a los puntos óptimos de respuesta de cada variable independiente.
Analizando cada una de las características químicas de cada uno de los
tratamientos, se eligió los tratamientos S1 (100 % jarabe de azúcar-agua / 0
% jugo de piña) y S3 (50 % jarabe de azúcar-agua / 50 % jugo de piña),
como los mejores de este estudio y por su diferencia en el sabor.
Se utilizó letras mayúsculas para diferenciar cada muestra en el programa
estadístico. Siendo A el tratamiento S1 y B el tratamiento S3.
En la Tabla 21 se detallan los resultados obtenidos en el test de escala
hedónica, donde se observó que la muestra B (50 % jarabe de azúcar-agua /
50 % jugo de piña) tiene mayor aceptación, sin embargo no existen
diferencias estadística significativas.
Tabla 21. Resultados del análisis de aceptabilidad sensorial
Tratamiento Código Aceptabilidad1,2 Caracterización
facial
S1 (100 % jarabe de
azúcar-agua / 0 % jugo de piña)
A 3.28±1.31a Ni me gusta ni me
disgusta
S3 (50 % jarabe de
azúcar-agua / 50 % jugo de piña)
B 3.5±1.32a
Me gusta un poco
1Media ± Desviación estándar (n=2).
2 Letras distintas denotan diferencias estadísticamente significativas de la cinética en los diferentes tratamientos. Con una (P˂0,05); (DMS) Aceptabilidad = 0,125762
41
Los promedios de preferencia dado por los panelistas se detallan en la
Figura 12, donde se observó que no existen diferencias significativas; por lo
cual el mejor tratamiento se eligió por el contenido de vitamina C.
Figura 12. Resultados de la aceptabilidad del producto final
a a
0
1
2
3
4
5
A B
Acep
tab
ilid
ad
MUESTRA
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
42
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1. CONCLUSIONES
Luego de la DO de la zanahoria fresca se redujo la humedad desde
87.23 % hasta 33.3 % en el tratamiento S3 con 50 / 50 % (jarabe de
azúcar-agua / jugo de piña).
Las diferentes concentraciones de jugo de piña en la solución osmótica
produjo la DO de los cubitos de zanahoria, pero no existieron diferencias
significativas en sus indicadores PA, GS y E.
La solubilidad de la solución osmótica disminuyó con el aumento de la
concentración de jugo de piña, formando una pequeña capa sobre los
cubos de zanahoria y disminuyendo el paso de los sólidos solubles al
producto deshidratado osmóticamente de esta manera la GS fue desde
21.30 ± 1.34 % a 19.16 ± 0.49 % para los tratamiento S1 y S5
respectivamente, excepto el S2 cuyo valor registró GS de 19 ± 0.18 %,
debido a factores como Temperatura y de la SO en la deshidratación.
En el análisis químico de los productos luego de la DO, se demostró que
el proceso logró tener un aumento del contenido de sólidos solubles de
36.35 ± 0.07 ᵒBrix y 35.50 ± 2.97 ᵒBrix para el tratamiento S1 y S3
respectivamente con respecto al de la zanahoria fresca con 5.7 ᵒBrix.
Luego de la DO los cubitos de zanahoria amarilla retuvieron 2.48 y 3.03
(mg/100 g) de vitamina C en los tratamiento S1 y S3 respectivamente.
El mejor tratamiento de este estudio resultó el tratamiento S3: 50 / 50 %
(jarabe de azúcar-agua / jugo de piña) en la SO, obteniendo recuentos
microbiológicos de < 10 ufc / ml en recuento de E. Coli; < 10 upm / ml en
43
Mohos; 71 x 10 upl / ml en Levaduras y ausencia de Salmonella, valores
que están dentro de los requisitos de la norma INEN 1529
considerándose un producto apto para el consumo humano.
La aceptabilidad global del producto con 100 % jarabe de azúcar-agua / 0
% jugo de piña y 50 % jarabe azúcar-agua / 50 % jugo de piña, no
presentaron diferencia estadística significativa, ya que los cubitos de
zanahoria de los dos tratamientos fueron del agrado del consumidor, pero
los niños sentían más agrado por los cubitos con sabor a piña.
El proceso de deshidratación por aire caliente es un complemento para la
DO, se usó para disminuir la humedad y la SO de la superficie de los
cubitos de zanahoria que quedan después de la DO.
44
5.2. RECOMENDACIONES
Se recomienda que la DO se realice en un sistema cerrado para evitar
evaporación del agua de la SO.
Realizar un estudio de la vida útil del producto deshidratado en solución
osmótica de jugo de piña.
Realizar un estudio utilizando otras frutas, verduras, tubérculos, etc, para producir más variedades de productos con nuevos sabores agradables.
Estudiar sobre la reutilización de la solución osmótica para el mismo
proceso o para otros usos después de la deshidratación osmótica.
BIBLIOGRAFÍA
45
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ANEXOS
52
ANEXO 1
PREPARACIÓN DE LA SOLUCIÓN OSMÓTICA
Preparación del jarabe de azúcar
Extracción de jugo de piña
Solución osmótica
53
ANEXO 2
PROCESO DE DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA
Lavado Desinfección Pelado
Corte Escaldado
Deshidratación osmótica
54
ANEXO 3
ANÁLISIS QUÍMICOS
Análisis de aw
Análisis de humedad
Determinación ᵒBx
55
ANEXO 4
PRUEBA DE ACEPTABILIDAD SENSORIAL
Cartilla para prueba de aceptación
Consumidores
56
ANEXO 5
PLANTILLA DE ACEPTABILIDAD SENSORIAL
57
ANEXO 6
RESULTADOS DE ANÁLISIS DE VITAMINA C
58
59
ANEXO 7
RESULTADOS DE ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS