Ingeniera en Industrias AlimentariasUNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUIngenieria en industrias alimentarias

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUIngenieria en industrias alimentarias2013 - I

VELOCIDAD DE DIFUSION DEL ALMIBAR EN EL PROCESO DE CONFITADO

CATEDRA: INGENIERIA DE ALMENTOS II CATEDRATICO:Ing. M. Sc. Edgar Rafael Acosta Lopez ALUMNAS: CARCAUSTO CAMPOS, KAREM GAMARRA QUEZADA, FLOR SEMESTRE: 2013-I

I. INTRODUCCION

La deshidratacin de alimentos por osmosis involucra flujo de agua desde el producto a la solucin, transferencia de solidos desde la solucin al producto y lixiviacin de los slidos del producto a la solucin. La deshidratacin osmtica ha sido utilizada como un pre-tratamiento o paso previo al secado y refrigeracin de alimentos, incluyendo frutas y verduras, carnes y productos marinos.

El efecto beneficioso de la deshidratacin osmtica incluye la alta calidad del producto final y el bajo requerimiento de energa. La velocidad a la cual ocurre la transferencia de masa durante esta deshidratacin osmtica aumenta al incrementar la concentracin de la solucin osmtica, tiempo de inmersin, temperatura, razn solucin osmtica (alimento, rea superficial del alimento y baja presin en el sistema). El proceso de deshidratacin osmtica es frecuentemente aplicado para conservar la calidad y estabilidad de frutas y hortalizas, sin tener prdidas considerables en compuestos aromticos.

La papaya es una de las frutas de ms difcil conservacin debido a su fcil pudricin. A nivel internacional se estn aplicando diferentes tcnicas; tales como la congelacin, refrigeracin, deshidratacin osmtica, siendo sta una tecnologa de preservacin en la que se puede acelerar la salida de humedad y la ganancia de slidos solubles en la papaya.

Al trmino de la prctica se espera alcanzar los siguientes objetivos: Determinar la velocidad de difusin (NA) del almbar a travs de la membrana celular de la papaya en el proceso de confitado- mtodo lento.

Determinar la difusividad del almbar (A) en agua (B) contenida en la estructura celular.

II. MARCO TEORICO

1. DESHIDRATACIN OSMTICA:

Segn, PARZANESE (2008), menciona:La deshidratacin osmtica (DO) es un tratamiento no trmico utilizado para reducir el contenido de agua de los alimentos, con el objeto de extender su vida til y mantener caractersticas sensoriales, funcionales y nutricionales. Es un mtodo antiguo que se va mejorando a travs del tiempo y adecuando a las necesidades actuales. Con esta tcnica es posible lograr una deshidratacin parcial del alimento, entero o fraccionado, mediante su inmersin en soluciones acuosas concentradas en solutos (soluciones hipertnicas) que tienen elevada presin osmtica y baja actividad de agua. Durante este proceso se presentan dos flujos en contracorriente: el desplazamiento de agua desde el alimento hacia la solucin concentrada, y el movimiento de solutos desde la solucin al alimento.La deshidratacin osmtica casi no afecta el color, sabor, aroma y textura del alimento, se evita la prdida de la mayor parte de los nutrientes y no posee un gran requerimiento energtico ya que se realiza a bajas temperaturas (en general cercanas a la del ambiente).2. CONFITADO:Segn, UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE LA SELVA (2009), menciona:Que el proceso de confitado es esencialmente una impregnacin lenta de la fruta con azcar hasta una solucin de slidos solubles (grados BRIX), de modo de preservar contra cualquier alteracin biolgica por largos periodos de tiempo.El producto confitado debe verse por s mismo siendo traslucido, hinchado, pastoso (cuerpo) con la consistencia uniforme y apropiada con una superficie seca y sin cuarteadura, con una coloracin agradable y regular, un sabor dulce, sin ninguna sensacin de que ha sido cocido: sin echarse a perder o con la presencia de sabores extraos, y buena conservabilidad bajo condiciones normales de ambiente.En la preparacin de una fruta confitada son empleadas frutas frescas las cuales han sido tratadas y conservadas en sulfatos ya sea frutas en almbar o frutas frescas que han sido congeladas. Para la transformacin de fruta en confitado, varias soluciones de agua de azcar llamada almbares son utilizados, el azcar utilizada usualmente es sacarosa y azcar invertida y varios almbares de glucosa.La transferencia de humedad de la fruta con la substitucin de uno de los almibares a alto nivel de concentracin del azcar toma el lugar por osmosis. La velocidad de la transferencia y la concentracin final del azcar incorporada, est influenciada por lo siguiente: Madurez de la fruta Dimensiones de la fruta Concentracin del azcar del almbar. Temperatura a la cual el proceso ocurreLa cantidad de azcar transferida a la fruta es particularmente importante en conexin con una buena vida de anaquel del producto mismo. El producto confitado tiene un porcentaje de azcar el cual no debe ser menor a 66% ya que puede estar sujeto a fermentacin durante la conservacin general, el fruto inmaduro absorbe significativamente menos azcar que los frutos totalmente maduros Varios. Estudios y experiencias han mostrado que para tener un buen producto confitado, la proporcin final de azcar reducida y azucares no reducidas deben ser aproximadamente 1 a 1, en otras palabras, el 50% del total del azcar ser reducida a lquido, si nos movemos ms all de este valor el producto puede aparecer menos pastoso, ms granulento y opaco (demasiada sacarosa) o fibroso, pegajoso y sudoroso (demasiada azcar invertida o glucosa) Como se mencion previamente el proceso de confitado est ligado a un intercambio osmtico en el cual la pulpa esta enriquecida gradualmente con azcar mientras el almbar en el proceso de absorcin del agua de la fruta se diluye, este proceso, si no se interrumpe o modifica continuara hasta el punto donde se tenga la misma presin osmtica3. FACTORES QUE INFLUYEN SOBRE LA VELOCIDAD DE DESHIDRATACIN OSMTICA:Segn, PARZANESE (2008), menciona:3.1 Temperatura de la solucin osmtica La temperatura produce cambios en el proceso de DO debido a los efectos que tiene sobre la difusin de agua del producto hacia la solucin y sobre la permeabilidad de las membranas celulares. Respecto a la velocidad de prdida de agua el aumento de temperatura favorece la agitacin molecular lo cual eleva la velocidad de difusin. En cuanto a la permeabilidad de las membranas, un aumento de temperatura puede afectarla perjudicando el proceso. Para la mayora de las especies vegetales el rango de temperatura al cual las membranas de las clulas se modifican es entre los 50 C y 55 C aproximadamente. 3.2 Presin de operacin Cuando se lleva a cabo la Deshidratacin Osmtica a Vaco (DOV) se favorece el proceso de transferencia de agua ya que permite retirar los gases ocluidos en espacios intracelulares y ser ocupados por la solucin osmtica, incrementando el rea disponible para la transferencia de masa. 3.3 Agitacin de la solucin osmtica Una mejora del proceso de DO puede lograrse mediante la agitacin de la solucin ya que permite homogeneizar la temperatura y la concentracin de soluto. Como consecuencia aumenta la velocidad de deshidratacin ya que constantemente la fruta est en contacto con una solucin de alta concentracin y de temperatura uniforme. 3.4 Concentracin de la solucin osmtica Cuanto mayor sea la concentracin de soluto de la solucin osmtica mayor ser la diferencia de presin osmtica entre sta y el producto, lo cual aumentar la velocidad de salida de agua del producto. Sin embrago debe tenerse en cuenta que concentraciones muy altas de soluto pueden causar que se forme una capa de este sobre la superficie de las frutas lo que dificultara la prdida de agua. 3.5 Tipo de soluto La eleccin del soluto depende del tipo de producto a tratar, del costo del soluto y la calidad final deseada. Como ya se mencion el soluto ms difundido para la deshidratacin osmtica de frutas es la sacarosa, aunque en muchos casos se utiliza mezclas de sacarosa con mnimas proporciones de cloruro de sodio (sal). La aplicacin de esta mezcla presenta ventajas respecto a la utilizacin de cada uno por separado, ya que la deshidratacin es mayor y la penetracin de solutos es menor. Esto se debe a que la sacarosa forma una barrera sobre la superficie de la fruta que evita la penetracin de la sal, pero a su vez la presencia de sal en la solucin mantiene una baja actividad de agua lo cual produce una continua prdida de agua y una baja ganancia de solutos. 3.6 Propiedades del soluto Las propiedades fisicoqumicas del soluto elegido son una variable determinante en la transferencia de masa durante la DO. Si se utilizan solutos de peso molecular alto se favorece la prdida de agua, mientras que si se eligen solutos cuyo peso molecular es bajo la impregnacin de soluto al alimento ser mayor ya que las molculas de ste pueden pasar ms fcilmente hacia el interior del tejido celular. 3.7 Geometra y tamao del producto Dependiendo del tipo de geometra y tamao que presente el producto variar la superficie por unidad de volumen expuesta a la accin de la solucin osmtica. Diferentes estudios demostraron que si se tienen productos de menor tamao (la superficie por unidad de volumen aumenta) se eleva la prdida de agua, por el contrario si se tienen trozos de fruta, u otro alimento, de tamao superiores (la superficie por unidad de volumen disminuye) la prdida de agua es menor. 3.8 Relacin masa de solucin / masa de producto Cuanto mayor sea la relacin masa de solucin sobre la masa de producto a tratar (es decir cuanto mayor sea la cantidad de jarabe respecto a la cantidad de fruta) mayor ser la prdida de agua y la ganancia de solutos.4. TRANSFERENCIA DE MASASegn, GENINA (2002), menciona: Si la membrana celular fuera perfectamente semipermeable, los solutos no podran difundir hacia el interior de las clulas. No obstante los alimentos no poseen este tipo de membrana, por lo cual puede existir difusin del soluto al alimento y de sus componentes hacia la solucin. En consecuencia se producen dos fenmenos de transferencia de masa: 4.1 Difusin de agua desde el alimento a la solucin cuya fuerza impulsora es la diferencia de presin osmtica. Es posible que ocurra arrastre de algunos solutos disueltos en el interior del producto, sin embargo este flujo de componentes suele ser despreciable respecto al de salida de agua y al de entrada de soluto al alimento. 4.2 Difusin de solutos desde la solucin hacia el alimento, denominado impregnacin, donde la fuerza impulsora es la diferencia de concentraciones.

DIAGRAMA N 1: Fenmenos de transferencia de masa5. USOS Y VENTAJAS DE ALGUNOS SOLUTOS OSMOTICOS

CUADRO 1: Usos y ventajas de algunos solutos osmtico. (TEPPER,1996):

6. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL PROCESO

Segn, TEPPER (1996), menciona: Costos energticos reducidos debido a la aplicacin de temperaturas relativamente bajas. No se producen cambios de fase del agua contenida en el alimento durante el proceso. El color, aroma, sabor y textura del alimento se modifican mnimamente. Permite el procesamiento de pequeos volmenes de producto. En la mayora de los casos no se requiere de tratamientos qumicos previos. Aumenta la vida til del alimento ya que disminuye su actividad de agua, inhibiendo el crecimiento de los microorganismos. Al reducir el contenido de agua disminuye el peso del producto, lo cual reduce los costos de empaque y transporte. Luego de finalizada la operacin, se puede utilizar la solucin osmtica como materia prima en la formulacin de otros productos. La textura final mejora considerablemente ya que las clulas no colapsan al perder agua y, adems, la incorporacin de solutos tiene un efecto protector sobre la estructura celular, haciendo al alimento ms resistente a tratamientos posteriores . Al aplicar temperaturas moderadas durante el proceso, el dao que se produce sobre el sabor y el color es mnimo y hay una mayor retencin de compuestos voltiles. Se demostr que a medida que aumenta la concentracin de NaCl en el alimento, disminuye la actividad de la polifenoloxidasa. Lo mismo ocurre con diferentes azcares cuando las concentraciones son superiores a 0,5 M, siendo la sacarosa y la fructosa ms efectivas que la glucosa. La aplicacin de esta tcnica permitira a los productores ofrecer la fruta para su procesamiento inmediato, o bien mantenerla durante varios meses como producto de humedad intermedia para su posterior industrializacin cuando las condiciones de mercado lo aconsejen Es importante destacar que una DO no genera productos estables en el tiempo, por lo que preferentemente se debe usar como un pre tratamiento de otros procesos como secado, congelado, pasteurizado, enlatado y otros. Otra alternativa es combinar diferentes factores limitantes para el desarrollo microbiano o deterioro enzimtico con una disminucin de la actividad de agua (producida por una deshidratacin osmtica). Estos factores seran pH, temperatura de almacenamiento, preservantes qumicos, envasado al vaco, entre otros. La cantidad de solucin osmtica diluida que queda en un proceso a gran escala, constituye una gran limitante ya que para que este proceso llegue a ser factible econmicamente, la solucin debera ser reconcentrada y reusada. El uso de evaporadores en serie para la reconcentracin es un factor clave para que la remocin de agua por este sistema sea energticamente eficiente.

7. DIFUSIVIDADES DE DITINTOS ALIMENTOS CUADRO 2: Se observa las difusividades (almbar agua) de la pia, papaya y naboMUESTRASDIFUSIVIDAD A.B (ALMIBAR-AGUA)

PIA9.23 X10-6 cm2/s

PAPAYA3.8114x10-6 cm2/s

NABO4.04x10-6 cm2 /s

FUENTE: Ruiz (2007)

8. ESTUDIOS EN PAPAYA MINIMAMENTE PROCESADA POR DESHIDRATACION OSMOTICA.SEGN, CEBALLOS (2005) MENCIONA: La prdida de peso y agua durante la cintica de deshidratacin osmtica de papaya, es ms rpida al trabajar con disoluciones osmticas concentradas, como es de esperar por el aumento de la fuerza impulsora del proceso, y para las muestras tratadas sin calcio, ya que este elemento parece interaccionar con las paredes celulares y lmina media, disminuyendo la velocidad de transporte de agua transmembrana. Los valores ms altos de impregnacin de disolucin osmtica en las muestras de papaya, se registraron al trabajar con la disolucin de 45 Brix, lo cual puede ser debido a que en dicha disolucin se produce una relacin ptima de viscosidad-concentracin, y por tanto la prdida de carga durante la entrada hidrodinmica es menor, alcanzndose niveles de penetracin de lquidos superiores. Los mayores rendimientos del proceso (menor prdida de peso de las muestras para un nivel de concentracin dado) se obtienen para los tratamientos con calcio, donde se observa una mayor limitacin en la velocidad de transporte de agua, una mayor efectividad de la impregnacin por vaco y un incremento en la velocidad de transporte de solutos Los valores de los coeficientes de difusin efectivos cambian ligeramente por efecto del tipo de tratamiento y/o de la concentracin de la disolucin osmtica empleada en el proceso de deshidratacin. Se observa un ligero aumento en los valores al disminuir la concentracin de la disolucin, lo cual puede atribuirse a la menor viscosidad de la disolucin y al aplicar el pulso de vaco para los tratamientos en presencia de calcio. Desde este punto de vista, los tratamientos ms recomendables seran con la disolucin de 45 Brix, aplicando un pulso de vaco y adicionando calcio.

9. FENMENOS FSICOS EN EL CONFITADO: OSMOSIS Y ABSORCINSEGN, ARIAS (2008) MENCIONA: La osmosis y la absorcin son procesos que ocurren indistintamente a diferentes velocidades. Durante la coccin de la fruta en el almbar, se produce la difusin del jugo celular a la solucin de almbar y el azcar de este, penetra en el interior de la fruta. Si bien el jugo celular sale a mayor velocidad quedando los frutos arrugados, la impregnacin de azcar es mucho ms lenta, razn por la que es necesario dejar la fruta inmersa en el jarabe por un tiempo necesario que permita llegar al equilibrio. Por esa razn, el confitado debe ser gradual ya que al colocar la fruta directamente es un jarabe concentrado, esta se encoge y el azcar se acumula en el exterior de la fruta no entra en el interior. El equilibrio final es alcanzado por un proceso de absorcin, en el cual el jugo se comprime originando una succin, finalmente se produce una deshidratacin parcial por osmosis l cual se reduce en una reduccin del peso de la fruta10. PRIMERA LEY DE FICK

SEGN, ACOSTA (2013) MENCIONA:En la ingeniera de alimentos para modelizar el confitado de un la fruta se utiliza la primera ley de fick en cual est representada por la siguiente formula(1):

Donde:NA=Flujo molar de difusin del almbar a travs de las membranas celulares de la papayaDAB=Difusividad o coeficiente de difusin, cm2/sA=rea de los cubos de papaya, cm2Z=Distancia de difusin(medida en direccin normal del movimiento) cmXA, XB=fraccin oar de los componentes A y B

XMB=fraccin molar media logartmica del componente B /M=nmero de medio en un determinado volumen, mol/cm3

Para la difusividad existen varios mtodos matemticos siendo el mtodo mas adecuado la ecuacin de Scheibel (2)

Donde:DAB= difusividad masica desde A hacia BT=temperatura (k)B=viscosidad del componente BVA, VB=volumen molar de los componentes Ay B, cm3/mol

III. MATERIALES Y METODOS3.1. Lugar de ejecucin La prctica se llev a cabo en el laboratorio de ingeniera de la Facultad de Ingeniera en Industrial Alimentarias3.2. Muestras Se trabaj con la muestra de papaya carnosa en un estado intermedio entre verde y pintn.3.3 Materiales Cocina Ollas Tablas de picar Tinas y baldes Cuchillos Coladores 3.4 Equipos Refractmetro Balanza Termmetro3.4 Reactivos Sal Azcar Cloruro de calcio Bisulfito de sodio cido ctrico Bicarbonato de odio Colorante para fruta confitada3.5 Mtodos3.5.1. Lavado y pelado Se lav y pelo la fruta, se quit las semillas y el tejido placentario, se lav nuevamente. Se pic la fruta en cubos de 1cm x 1cm de lado aproximadamente.

FIGURA 1: pesado de la frutaFIGURA 3: picado de la frutaFIGURA 4: pesado de la fruta picadaFIGURA 2: pelado de la fruta

3.5.2. Macerado: La pulpa picada se coloc dentro de un recipiente que contena salmuera (1 litro por casa Kg de fruta picada). Se realiz la maceracin por 48 horas. Despus de los dos das de maceracin se lav la fruta con abundante agua corriente hasta desaparecer el sabor salado. Se escurri la fruta y se coloc en un recipiente con agua cantidad suficiente que cubri la fruta. Luego e hirvi por 3 minutos. Inmediatamente despus de la coccin de la fruta de escurri y se enfri rpidamente para evitar que se deformeFIGURA 5: pesado de sal, cloruro de calcio y bisulfito de sodio para preparar la salmuera, y se deja macerar por 48 horasFIGURA 6: lavado de la fruta, para sacar el saladoFIGURA 7: hervido por 3 minutosFIGURA 8: enfriado rpido

3.5.3. ConfitadoSe sumergi la pulpa de fruta en jarabes concentrados cada vez mayores, con el fin de que el azcar del medio ingrese en el interior de los tejidos Inmersin en jarabe de 30%. El jarabe de 30% se prepara utilizando 300g de azcar ms 700ml de agua (por cada Kg de fruta escurrida se emplea un litro de jarabe). El jarabe se calent hasta ebullicin, luego se agreg la fruta pre cocida y escurrida, se llev a coccin por 5 minutos. Luego se coloc en los recipientes con tapa y se dej reposar por espacio de 24 horas, para que la fruta pierda agua y el azcar del jarabe penetre en la misma. Despus de ese tiempo se escurri la fruta, se midi la concentracin del jarabe y del fruto.

FIGURA 9: pesado de fruta para el confitadoFIGURA 10: hervido de agua para el jarabe al 30%FIGURA 11: preparado del jarabe a 30%, cuando ya se le agrego el azcar necesarioFIGURA 12: Cocinado de la papaya en el jarabe por 5 minutos

Inmersin en jarabe al 40%. Al jarabe anterior, se le aade la cantidad necesaria de azcar para llevarlo una concentracin de 40%. El jarabe se calent hasta ebullicin, inmediatamente despus se coloc el producto con el jarabe y se llev a coccin por 5minutos. Luego se coloc en los recipientes con tapa y se dej reposar por espacio de 24 horas, para que la fruta pierda agua y el azcar del jarabe penetre en la misma. Despus de ese tiempo se escurri la fruta, se midi la concentracin del jarabe y del fruto.FIGURA 14: se agrego la cantidad necesaria de azcar para llevarlo a concentracin de 40%FIGURA 15: Cocinado de la papaya en el jarabe a 40% por 5 minutosFIGURA 13: Se mide los brix de la fruta y del jarabe, luego se pesa

Inmersin en jarabe al 50%. Al jarabe anterior, se le aade la cantidad necesaria de azcar para llevarlo una concentracin de 40%. El jarabe se calent hasta ebullicin, se agreg cido ctrico (3g por 10L), se hierve por 5 minutos. Luego se retir el recipiente del fuego y se aade bicarbonato de sodio igualmente en una proporcin 3g por 10 L de jarabe Inmediatamente despus se coloca el producto con el jarabe y se aade el colorante elegido, se agita suavemente hasta disolver completamente en el jarabe y se deja reposar por 24 horas. El colorante se usa en una proporcin de 1g por 10 L de jarabe.FIGURA 19: se agreg la cantidad necesaria de azcar para llevarlo a concentracin de 50%FIGURA 16: Se mide los brix de la fruta y del jarabe anteriorFIGURA 17: Se pesa la fruta y el jarabeFIGURA 18: Se mide el volumen del jarabeFIGURA 20: Se midi el cido ctrico, y se hizo hervir por 5 minutos con el jarabeFIGURA 21: Se le agrega el bicarbonato de sodio, el colorante y se deja reposar por 24 horas

FIGURA 19: Se pes el cido ctrico y se ech al jarabe hasta que hierva por 5 minutos

Inmersin en jarabe al 60%. Al jarabe anterior, se le aade la cantidad necesaria de azcar para llevarlo una concentracin de 60%. El jarabe se calent hasta ebullicin, se agreg cido ctrico (3g por 10L), se hierve por 5 minutos. Luego se retir el recipiente del fuego y se aade bicarbonato de sodio igualmente en una proporcin 3g por 10 L de jarabe Inmediatamente despus se coloca el producto con el jarabe y se aade el colorante elegido, se agita suavemente hasta disolver completamente en el jarabe y se deja reposar por 24 horas. El colorante se usa en una proporcin de 1g por 10 L de jarabe.FIGURA 25: se agreg la cantidad necesaria de azcar para llevarlo a concentracin de 50%FIGURA 22: Se mide los brix de la fruta y del jarabe anteriorFIGURA 23: Se pesa la fruta y el jarabeFIGURA 24: Se mide el volumen del jarabeFIGURA 26: Se midi el cido ctrico, y se hizo hervir por 5 minutos con el jarabeFIGURA 27: Se le agrega el bicarbonato de sodio, el colorante y se deja reposar por 24 horas

Inmersin en jarabe al 70%. Al jarabe anterior, se le aade la cantidad necesaria de azcar para llevarlo una concentracin de 70%. El jarabe se calent hasta ebullicin, se agreg cido ctrico (2,5g por 10L), se hierve por 5 minutos. Luego se retir el recipiente del fuego y se aade bicarbonato de sodio igualmente en una proporcin 2,5g por 10 L de jarabe Inmediatamente despus se coloca el producto con el jarabe y se aade el colorante elegido, se agita suavemente hasta disolver completamente en el jarabe y se deja reposar por 24 horas. El colorante se usa en una proporcin de 1g por 10 L de jarabe. Inmersin en jarabe al 75%. Al jarabe anterior, se le aade la cantidad necesaria de azcar para llevarlo una concentracin de 75%. El jarabe se calent hasta ebullicin, se agreg cido ctrico (2g por 10L), se hierve por 5 minutos. Luego se retir el recipiente del fuego y se aade bicarbonato de sodio igualmente en una proporcin 2g por 10 L de jarabe Inmediatamente despus se coloca el producto con el jarabe y se aade el colorante elegido, se agita suavemente hasta disolver completamente en el jarabe y se deja reposar por 24 horas. El colorante se usa en una proporcin de 1g por 10 L de jarabe.FIGURA 28: Se escure la fruta del jarabeFIGURA 29: Se pesa la fruta confitada

3.5.4. Secado Despus del ltimo reposo, se escurri la fruta Se enjuago con agua caliente a 60C. Para eliminar la miel de la superficie de la fruta. Luego se escurri el producto. Se sec en una cmara de secado a 40C por 24 horas

FIGURA 30: Se puso la fruta ya enjuagada sobre la bandeja

FIGURA 31: Se puso la fruta en el secador

IV. RESULTADOS Y DISCUSIONES

4.1. DIFUSIVIDAD EXPERIMENTAL CON LA ECUACIN DE SCHEIBELCUADRO 3: se observa las variaciones de grados brix del jarabe y de la fruta (inicial y final) y el %W en el proceso del confitadoInicio final

DiasBrix JarabeBrix FrutaPeso inicialBrix JarabeBrix FrutaPeso final%W

Dia 1306100019,5199390,94

Dia 2401993931,526,5989,101,053

Dia 35026,5989,10443410411,052

Dia 46034104157531084,561,042

Dia 570531084,5664,558,51121,881,034

Dia 67558,51121,8870621154,001,029

CUADRO 4: Se observa la difusividad hallada con la ecuacin de scheibel en el confitado de papaya.Temperatura (C)Temperatura (K)agua (cp)Volumen atmico del agua (VB)Volumen atmico del agua (VA)DifusividadDAB(cm2/s)

172901,09814,8355,23,823x10-6

4.2. VELOCIDAD DE DIFUSION DEL ALMIBARCUADRO 5: Se observa la velocidad de difusin del almbar a travs de las membranas de la papaya por daDaBRIX inicialBRIX final

(g/cm3)

(g/cm3)%WZ (cm)T (K)A (cm2)DAB (cm2/s)NA (mol/s)

13019,51,12961,0810.941.32901,693,823x10-61,839 x 10-9

24031,51.17941,13691,0531.32901,693,823 x10-61,99 x 10-9

350441,23271,20031,0521.32901,693,823 x10-61,694 x 10-9

460571,28981,27231.0421.32901,693,823 x10-61,109 x 10-9

57064,51,35091,31681,0341.32901,693,823 x10-62,501 x 10-9

675701,38231,35091,0291.32901,693,823 x10-62,56 x 10-9

4.3. BALANCE DE MATERIACUADRO 6: Balance de materia del confitado de papaya.PROCESOINGRESA (g)SALE (g)CONTINUA (g)RENDIENTO (%)

Recepcin de m. p.21002100100

Lavado I2100100

Pesado I2100100

Pelado450165078,57

Picado650100047,62

Pesado II100047,62

Macerado11752175103,57

Escurrido I1277,78897,2242,72

Lavado II897,2242,72

Cocido897,2242,72

Escurrido II897,2242,72

Enfriado897,2242,72

Confitado a 30 BRIX 897,221794,4485,45

Confitado a 40 BRIX232,1272026,56796,50

Confitado a 50 BRIX264,442291,007109,10

Confitado a 60 BRIX282,9822573,989122,57

Confitado a 70 BRIX340,6872914,676138,79

Confitado a 75 BRIX415,123329,796158,56

Escurrido2175,7951154,0054,95

Pesado III1154,0054,95

Lavado III165,14988,8647,09

Pesado IV988,8647,09

Secado77,78911,0843,38

Envasado911,0843,38

Almacenado911,0843,38

TOTAL 5707,576 4796,496 911,08

4.3.1. Diagrama de flujo de la preparacin de confitado de papayaLAVADO 1PESADO 1PELADO MACERADOPICADOESCURRIDO 1COCIDORECEPCION DE MATERIA PRIMALAVADO 2PESADO 22100g2100g2100g450g1650g1000g650g1277gSal: 120 gAgua: 1000gbisulfio de sodio:5gCloruro de calcio: 50g1000g2175g897,22g897,22g1t=48h897,22gt=3min

1175g

897,22g

ENFRIADOCONFITADO A 30%CONFITADO A 40%CONFITADO A 50%CONFITADO A 60%CONFITADO A 70%CONFITADO A 75%ESCURRIDOPESADO 3ESCURRIDO 2Agua: 628,059gAzcar :269,166g897,22g

897,22g

2026,567g22911,007g2573,989g2914,676g3329,796g1154,00g232,127g264,44g282,982g340,687g415,12g2175,796g12897,22gAzcar :232,127t=24ht=24ht=24ht=24ht=24ht=24hcolorante: 0,07gbicarbonato de sodio:0,22gac.citrico:0,22gazucar:263,93colorante: 0,08gbicarbonato de sodio:0,19gac.citrico:0,19gazucar:282,522gcolorante: 0,08gbicarbonato de sodio:0,19gac.citrico:0,19gazucar:282,522colorante: 0,08gbicarbonato de sodio:0,16gac.citrico:0,16gazucar:414,721154,00g

1794g

PESADO 4LAVADO 3SECADO1154,0g988,86g988,86g165,14g77,78g2ENVASADO911,08g

DISCUSIONESSegn, PARZANESE (2008), menciona que el tipo de geometra y tamao que presenta el producto es fundamental, ya que si la superficie es menor se eleva la prdida de agua y por el contrario si la superficie es mayor la prdida de agua es menor, lo cual afecta a la velocidad de deshidratacin osmtica. Se prepararon soluciones osmticas de sacarosa a diferentes concentraciones (40, 50, 60, 70 y 75%), las que fueron controladas usando un refractmetro. Las temperaturas de trabajo fue constante (17C). Los trozos de papaya fueron sumergidos a las distintas concentraciones, despus de ser macerado lo cual permite dar consistencia a los tejidos de la fruta y facilita la penetracin del azcar durante el confitado.Segn PARZANESE (2008) La deshidratacin osmtica casi no afecta el color, sabor, aroma y textura del alimento. En la prctica se utiliz un colorante no adecuado, lo cual la fruta no absorbi por completo, se puede decir que el colorante no era necesario, ya que es ms utilizado en otro tipo de materia prima como el nabo, cascara de sanda, etc. En el caso de la papaya se tena ya el color anaranjado intenso, El colorante es generalmente utilizado para tener una mejor presentacin del producto, Segn GENINA (2002), menciona que por lo general los alimentos no poseen una membrana semipermeable perfecta por lo cual puede existir difusin del soluto al alimento y de sus componentes hacia la solucin, por lo cual se producen dos fenmenos de transferencia de masa: Difusin de agua desde el alimento a la solucin cuya fuerza impulsora es la diferencia de presin osmtica y Difusin de solutos desde la solucin hacia el alimento, denominado impregnacin, donde la fuerza impulsora es la diferencia de concentraciones, lo cual se pudo observar las dos difusiones en la prctica de confitado de papaya.Segn RUIZ (2007), la difusividad del almbar en agua contenida en la estructura celular de la pia (9.23 X10-6 cm2/s) es mayor que la difusividad del almbar en agua contenida en la estructura celular del nabo (4.04x10-6 cm2 /s) y de la papaya (3.8114x10-6 cm2/s). Como se puede observar de los resultados obtenidos en la prctica de laboratorio la difusividad obtenida en la papaya fue de 3.823x10-6 cm2/s, siendo este valor prximo al mencionado por el autor en esta misma fruta. SEGN, CEBALLOS (2005): La difusin de la papaya confitada al inicio su difusividad era 1,839 x 10-9 luego al da siguiente aumento a 1,99 x 10-9 pasado dos das la difusividad comenz a disminuir pero en el quinto y sexto da como se observa la difusividad de la papaya confitada tiende a ascender nuevamente. La prdida de peso y agua durante la cintica de deshidratacin osmtica de papaya, es ms rpida al trabajar con disoluciones osmticas concentradas. Los valores ms altos de impregnacin de disolucin osmtica en las muestras de papaya, se registraron al trabajar con la disolucin de 75 Brix, lo cual puede ser debido a que en dicha disolucin se produce una relacin ptima de viscosidad-concentracin, y por tanto la prdida de carga durante la entrada hidrodinmica es menor, alcanzndose niveles de penetracin de lquidos superiores. Los valores de los coeficientes de difusin efectivos cambian ligeramente por efecto del tipo de tratamiento y/o de la concentracin de la disolucin osmtica empleada en el proceso de deshidratacin. Comparando con el autor se observa un ligero aumento en los valores al disminuir la concentracin de la disolucin, lo cual no ocurre con nuestra experiencia esto ocurri debido a que quiz el ambiente no fue el adecuado y tambin no se trabaj siguiendo al pie de la letra por cuestin de reducir tiempo

V. CONCLUSIONES

La velocidad de difusin (NA) del almbar a travs de la membrana celular de la papaya en el proceso de confitado- mtodo lento es el siguiente:

1er dia: 1,839 x 10-9 mol/s a 30 Brix 2do dia: 1,99 x 10-9 mol/s a 40 Brix 3er dia :1,694 x 10-9 mol/s a 50 Brix 4to dia: 1,109 x 10-9 mol/s a 60 Brix 5to dia: 2,501 x 10-9 mol/s a 70 Brix 6to dia:2,501 x 10-9 mol/s a 75 Brix

La difusividad del almbar (A) en agua (B) contenida en la estructura celular es de 3,823x10-6 cm2/s

VI. BIBLIOGRAFIA:

1. ACOSTA, L,E.(2013).MANUAL DE PRACTICAS DE LABORATORIO DE INGENIERIA DE ALIMENTOS II. FACULTAD DE INGENIERA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS. Universidad Nacional Del Centro Del Peru (Huancayo)

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6. GENINA, S.P. (2002). Deshidratacin osmtica: alternativa para conservacin de frutas tropicales. Departamento de Biotecnologa y Bioingeniera del Cinvestav. Disponible en: http://oswaldoparra.files.wordpress.com/2008/10/12-deshidratacion2.pdf

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CUESTIONARIO:1. Explique las formas de obtener el azcar invertidoSe obtiene a partir de lahidrlisisdel azcar comn (sacarosa). Esta hidrlisis puede llevarse a cabo mediante tres mtodos:a. Por enzima invertasa:La hidrlisis de la sacarosa en glucosa y fructosa (azcar invertido) puede ser realizada por dos enzimas: la betafructosidasa, que acta sobre el extremo fructosa de la molcula de sacarosa, y la alfa-glucosidasa, que la ataca por el extremo de la glucosa. Actualmente, se entiende generalmente por "invertasa" la beta-fructosidasa, que es producida por levaduras (Sacaromyces cerevisiae, Candida), mientras que la alfa-glucosidasa constituye preferentemente las invertasas intestinales y de hongos (Aspergillus oryzae).La actividad enzimtica de la invertasa depende del pH, siendo su ptimo de 4,5 a 5,0, y de la temperatura que puede variar de 25 a 55C; no debe agregarse a productos con ms de 65C ni a aquellos con ms de 20% de alcohol (bombones con relleno), pues la enzima es inactivada. Como la invertasa produce una hidrlisis, exige la presencia de agua (por lo menos 5% del peso del azcar). De un preparado lquido de invertasa se agregan normalmente 100-125 ml para 100 kg de masa; dicha cantidad puede aumentarse si no se puede llevar al pH ptimo mediante la adicin de cido ctrico, por razones de sabor.Otra aplicacin importante de la invertasa est en la elaboracin de azcar invertido a partir de sacarosa por va enzimtica, la cual aventaja a la hidrlisis cida, por ser ms fcil de controlar. Adems, el jarabe resulta de mayor concentracin, presenta mejores caracteres de color y sabor y no contiene indicios de productos secundarios como el furfural. Una vez elaborado el jarabe por inversin enzimtica, se calienta a 80C para inactivar la enzima, teniendo aplicacin en diferentes productos azucarados y licores.b. Por accin de un cido a temperatura elevada (esto sucede espontneamente durante el almacenamiento de jugos de fruta).

c. Pasando la solucin porresinas sulfnicas:Estas resinas estn disponibles con tres diferentes cantidades de entrecruzamiento en la columna vertebral de poliestireno. Cuanto mayor sea el enlace y cruce mayor ser la capacidad de la resina. Para el intercambio de iones inorgnicos el tamao del poro suele ser de poco inters. Para las protenas globulares la exclusin de los lmites aproximados son 3000 daltons en el 2%, 1500 daltons el 4% y 1000 daltons en un 8% entrecruzamiento. Purificacin del agua (por ejemplo: industria de la cerveza), desmineralizar lquidos azucarados y jarabes, controlar la acidez, el olor, el sabor y contenido en sal del alimento. Tambin se emplean para aislar o purificar aditivos o componentes de alimentos.Para ejemplificar, tomemos el caso de hidrlisis por accin de un cido. Se prepara unalmbar(jarabe de sacarosa) y se lo acidifica utilizandocido ctrico. Como resultado de esto, se elimina un puente de oxgeno, transformando la solucin acuosa desacarosaen una solucin acuosa deglucosa+fructosa. Cuando la solucin reduce su temperatura a 80C se puede neutralizar el pHconbicarbonato de sodio, hecho que genera unaefervescencia, aunque esto no es obligatorio.

2. Describir el proceso de elaboracin de la fruta confitada por el mtodo rpido.a. Preparamos la solucin osmtica de sacarosa (jarabe invertido) una concentracin de 60 Brix (mezclar azcar , agua, cido ctrico y bicarbonato de sodio ).b. Caracterizar fisicoqumicamente la papaya: slidos solubles (Brix), pH, acidez y humedad.c. La fruta seleccionada para el proceso osmtico se acondiciona (lavada, seleccionada, pelada, cortada en cubos de lados uniformes), luego se sumerge estos cubos en la solucin osmtica a 20C durante 12 horas.Relacin fruta/jarabe = 1:4d. La concentracin en slidos solubles (Brix del fruto y del jarabe) del fruto y del jarabe, se mide cada hora. Llevndose el registro de estos datos para poder determinar los resultados.e. El proceso de deshidratacin osmtica termina con un drenado del jarabe, luego se seca la muestra con aire caliente a 60C por dos horas (se mide la concentracin en slidos solubles, humedad y peso final), se enfria y se envasa.

ANEXOS

CALCULOS Hallando la difusividad con la ecuacin de Scheibel: Se toma los datos de la tabla 1:

Hallando el flujo molar de difusin del almibar a travs de las membranas celulares de la papaya (1ra ley de fick), se toma densidades de la tabla 2:

TABLA 1: Volumenes atmicos y molares en el punto de ebullicin normal. (GEANKOPLIS,1998)

TABLA 2: Densidades a distintos grados brix. (5)

M. Sc. Ing. Edgar Acosta Lpez