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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA E
INDUSTRIAS
CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
ESTUDIO DE LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA DE
BARRITAS DE REMOLACHA (
BETA VULGARIS
)
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERA DE ALIMENTOS
GABRIELA ALEXANDRA DELGADO PÉREZ
DIRECTOR: Ing. Jorge Viteri Moya, PhD.
ii © Universidad Tecnológica Equinoccial. 2016
DECLARACIÒN
Yo GABRIELA ALEXANDRA DELGADO PEREZ, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; y, que no ha sido presentado para ningún grado o calificación profesional, Y, QUE he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.
La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente.
FORMULARIO DE REGISTRO BIBLIOGRÁFICO
PROYECTO DE TITULACIÓN
DATOS DE CONTACTO
CÉDULA DE IDENTIDAD: 1722042247
APELLIDO Y NOMBRES: Delgado Pérez Gabriela Alexandra
DIRECCIÓN: Urbanización San José, Carlos Mantilla y Sicilia, N14-37
EMAIL: [email protected]
TELÉFONO FIJO: 2034592
TELÉFONO MOVIL: 0995917932
DATOS DE LA OBRA
TITULO: ESTUDIO DE LA DESHIDRATACIÓN
OSMÓTICA DE BARRITAS DE REMOLACHA (BETA VULGARIS)
AUTOR O AUTORES: Delgado Pérez Gabriela Alexandra
FECHA DE ENTREGA DEL PROYECTO DE TITULACIÓN:
01 Agosto 2016
DIRECTOR DEL PROYECTO DE TITULACIÓN:
Ing. Jorge Viteri Moya, PhD.
PROGRAMA PREGRADO POSGRADO
RESUMEN:
de deshidratación osmótica, se escurrió y enjuagó el jarabe osmótico, se colocaron las barritas de remolacha previamente pesadas en las bandejas del deshidratador por aire, durante 5 horas, manteniendo una temperatura constante de 60°C y un control de peso cada 30 minutos.
PALABRAS CLAVES:
Deshidratación osmótica / remolacha / sacarosa / agitación / deshidratación por aire/
ABSTRACT:
The beet is a vegetable deep and large
root, which is prized for its organoleptic
characteristics and nutritional
composition. The vegetables used for the
research came from the province of
Pichincha and were obtained in the Santa
Clara market. The raw material used was
selected manually, rejecting those who
had bruises, bruises or burns, washed,
dried and peeled. Preliminary tests were
conducted OJ to define the size and
shape of the bars beet. Using a manual
cutter, bars 2mm thick and 4cm long were
scalding steam at a temperature of 90 ° C
for 10 minutes.
Osmotic dehydration, consisted of
immersing the baskets with samples in
sugar beet bars osmotic solution with
different concentrations of soluble solids
of 30 Brix 40.50 ° and subjected to OD at
three temperatures 30, 40,50 ° C for 4
hours, with stirring continued for osmotic
dehydration. Three replicates of each
treatment were performed with a control
weight loss every 30 minutes. Upon
completion of the 4 hour osmotic
dehydration, it was drained and rinsed
osmotic syrup, the bars preweighed beets
were placed in the dehydrator trays air, for
5 hours, maintaining a constant
temperature of 60 ° C and control weight
every 30 minutes.
Se autoriza la publicación de este Proyecto de Titulación en el Repositorio Digital de la Institución.
F: __________________________________________ GABRIELA ALEXANDRA DELGADO PÉREZ
DECLARACIÓN Y AUTORIZACIÓN
Yo, Gabriela Alexandra Delgado Pérez con, CI: 1722042247 autora del proyecto titulado: Estudio de la deshidratación osmótica de barritas de remolacha (Beta Vulgaris) previo a la obtención del título de Ingeniera De Alimentos en la Universidad Tecnológica Equinoccial.
1. Declaro tener pleno conocimiento de la obligación que tienen las Instituciones de Educación Superior, de conformidad con el Artículo 144 de la Ley Orgánica de Educación Superior, de entregar a la SENESCYT en formato digital una copia del referido trabajo de graduación para que sea integrado al Sistema Nacional de información de la Educación Superior del Ecuador para su difusión pública respetando los derechos de autor.
2. Autorizo a la BIBLIOTECA de la Universidad Tecnológica Equinoccial a tener una copia del referido trabajo de graduación con el propósito de generar un Repositorio que democratice la información, respetando las políticas de propiedad intelectual vigentes.
Quito, 01 de Agosto del 2016
F:__________________________________________ GABRIELA ALEXANDRA DELGADO PÉREZ
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Estudio de la Deshidratación osmótica de Barritas de Remolacha”, que, para aspirar al título
AGRADECIMIENTO
A Dios, por llenar mi vida de bendiciones, por darme unos padres Vicente y Jenny que son un ejemplo de perseverancia, lucha y amor, ser madre y vivir una experiencia de amor junto a mi hija Luciana.
Por permitirme vivir junto a mi familia que con su apoyo y ayuda incondicional han sido mi motivación para culminar mis estudios universitarios.
Al Dr. Jorge Viteri, por ser mi director, confiar en mí y brindarme su apoyo en el desarrollo de la tesis.
DEDICATORIA
A Dios, por ser quien me ilumina y guía mi vida para ser mejor persona día a día.
A mi hija Luciana, por ser el motor de mi vida, que con su amor me motiva a seguir mis sueños y juntas alcanzar el éxito.
A mis padres Vicente y Jenny por su apoyo, ejemplo, dedicación, sabiduría, y por sus valiosos consejos que me han enseñado a luchar por mis metas y perseguir mis sueños.
A mis hermanos Carlos, Sebastián y en especial a mi hermana Verónica, por su cariño y apoyo incondicional en todo momento.
A mi prima Daniela, por estar siempre a mi lado y motivarme alcanzar mis metas.
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ÍNDICE DE CONTENIDOS
RESUMEN 1
ABSTRACT 3
1. INTRODUCCIÓN 4
2. MARCO TEÓRICO 7
2.1.REMOLACHA(BETA VULGARIS) 7
2.1.1. ORIGEN 7
2.1.2. DESCRIPCIÓN MORFOLÓGICA 8
2.2.COSECHAYPOSCOSECHA 8
2.2.1 PRÁCTICAS DE PRECOSECHA Y COSECHA QUE INFLUYEN EN LA POSCOSECHA 9
2.2.2. COMPOSICIÓN QUÍMICA 9
2.3. VARIEDADES DE REMOLACHA 10
2.3.1 FORMAS DE CONSUMO 11
2.4.DESHIDRATACIÓNOSMÓTICA 11
2.4.1. PROCESO DE DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 12
2.5.ESTUDIOSDELADESHIDRATACIONOSMÓTICA 14
2.5.1. EFECTOS, DE LAS VARIABLES DE LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA EN EL PRODUCTO 15
2.5.2. NATURALEZA DEL AGENTE OSMÓTICO 15
2.6.CONCENTRACIÓNDELASOLUCIÓNOSMÓTICA 16
ii
2.6.2. ESTABILIDAD DE ALIMENTOS DESHIDRATADOS 16
2.7.VENTAJASDELADESHIDRATACIÓNOSMÓTICA 17
2.7.1. DESVENTAJAS DE LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 18
2.8.SECADO 18
3. METODOLOGÍA 20
3.1. MATERIAPRIMA 20
3.2.CARACTERIZACIÓNFÍSICOQUÍMICADELA REMOLACHA 20
3.2.1. EQUIPO EXPERIMENTAL DE DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 21
3.3.DESCRIPCIÓNDELPROCESODEDESHIDRATACIÓN OSMÓTICADEREMOLACHA 22
3.3.1. RECEPCIÓN DE LA MATERIA PRIMA 23
3.3.2. SELECCIÓN Y LAVADO 23
3.3.3. SECADO 23
3.3.4. TROCEADO 23
3.4.DESHIDRATACIÓNOSMÓTICADEBARRITASDEREMOLACHA 24
3.4.1. SECADO POR AIRE CALIENTE 24
3.4.1. EXTRACCIÓN Y ENJUAGUE 26
3.2.2. DETERMINACIÓN DE HUMEDAD 26
iii 3.5.CÁLCULODEFACTORESDURANTELA DESHIDRATACIÓN
OSMÓTICA 26
3.5.1. PÉRDIDA DE PESO (PA) 26
3.5.2. GANANCIA DE SÓLIDOS SOLUBLES (GS) 27
3.5.3. EFECTIVIDAD DEL TRATAMIENTO OSMÓTICO DE TRANSFERENCIA DE MASA PÉRDIDA DE PESO – GANANCIA DE SÓLIDOS (PA/GS) 28
3.6.ANÁLISISSENSORIALDEBARRITASDEREMOLACHA DESHIDRATADOSPOROSMOSIS 29
3.6.1. ANÁLISIS SENSORIAL 30
3.7.ANÁLISISESTADÍSTICO 31
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS 4.1. CARACTERIZACIÓNFÍSICO–QUÍMICADELAMATERIA PRIMA 31
4.2.RESULTADOSDELADESHIDRATACIÓNOSMÓTICA 33
4.2.1. HUMEDAD 33
4.3.DESHIDRATACIÓNOSMÓTICADELAREMOLACHA 34
4.3.1. PÉRDIDA DE AGUA (PA) 34
4.3.2. GANANCIA DE SÓLIDOS (GS) 36
4.3.3. EFECTIVIDAD (PA/GS) 37
iv
4.4.1. ANÁLISIS SENSORIAL DE BARRITAS DE REMOLACHA 40
DESHIDRATADOS OSMÓTICAMENTE 4.4.2. RESULTADOS ANÁLISIS PROXIMAL REMOLACHA FRESCA EN COMPARACION CON LA REMOLACHA DESHIDRATADAPOR ÓSMOSIS TRATAMIENTO T3B2 41
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 43
5.1.CONCLUSIONES 43
5.2.RECOMENDACIONES 44
BIBLIOGRAFÍA 45
v
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Descripción morfológica de la remolacha 8
Tabla 2. Composición química, basada en 100 g de la remolacha 10
Tabla 3. Métodos para la caracterización química de la remolacha fresca 21
Tabla 4. Variables del diseño experimental 25
Tabla 5. Descripción del diseño experimental 25
Tabla 6. Evaluación del análisis sensorial para las barritas de remolacha deshidratadas osmóticamente 29 Tabla 7. Caracterización de la remolacha fresca 31
Tabla 8. Contenido de humedad en el proceso de Deshidratación
Osmótica de Remolacha 33 Tabla 9. Análisis sensorial de remolacha deshidratada por ósmosis. 40
Tabla 10. Comparación de resultados remolacha fresca respecto a
vi
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura1. Remolacha común o roja 8
Figura 2. Esquema de la transferencia de masa durante la DO. 14
Figura 3.Esquema del equipo experimental de deshidratación osmótica 22
Figura 4. Proceso de deshidratación osmótica de
remolacha 22 Figura 5. Obtención de la muestra, barritas de remolacha común o roja 23
Figura 6. Efecto de la temperatura y concentración de solución
osmótica en la perdida de peso. 35 Figura 7. Efecto de la temperatura y concentración de solución osmótica
en la ganancia de sólidos en el proceso de deshidratación osmótica de la remolacha. 36 Figura 8. Efecto de la temperatura y concentración de solución osmótica
en la efectividad (PA/GS) 38 Figura 9. Cinética de secado por aire de barritas de D.O de remolacha. 39
Figura 10. Remolacha cortada y pesada previo DO 51
Figura 11. Barritas de remolacha en el proceso de deshidratación
osmótica. 51 Figura 12. Barritas de remolacha deshidratada 52
vii
ÍNDICE DE ANEXOS
ANEXO I. Procesos de deshidratación osmótica de barritas de
remolacha 51
ANEXO II. Análisis sensorial producto terminado 53
ANEXO III. Calificación análisis sensorial 54
ANEXO IV. Deshidratación Osmótica 58
ANEXO V. Variables de D.O 59
ANEXO VI. Datos de peso durante el secado (g) 60
ANEXO VII. Informe análisis proximal remolacha fresca 61
1
RESUMEN
La remolacha es una hortaliza de raíz profunda y grande, que es apreciada por sus características organolépticas y su composición nutricional, aunque en el Ecuador no se la cultiva a gran escala, tiene gran aceptación en el mercado. Las formas habituales de consumo de la remolacha son poco apreciadas por consumidores como niños y adolescentes, limitando el aporte de sus nutrientes. El presente trabajo tuvo como objetivo estudiar la deshidratación osmótica (DO) con azúcar, de barritas de remolacha roja
(Beta Vulgaris) para elaborar un confite de hortaliza. Las hortalizas utilizadas
3
ABSTRACT
4
1. INTRODUCCIÓN
La tendencia actual por la investigación y desarrollo de técnicas de conservación de alimentos es creciente, ya que busca evitar el uso de agentes químicos como los conservantes y obtener productos de alta calidad nutricional.
La industrialización de la remolacha en el Ecuador es reducida en nuestro medio a pesar que tiene grandes potencialidades nutritivas una vez procesada (Crane, 2005)
La industria alimenticia siempre ha buscado métodos y alternativas para mejora y extender la conservación de los alimentos sin deteriorar su calidad nutritiva. La deshidratación de los alimentos es uno de los métodos más antiguos utilizados por el hombre para la conservación. La tendencia global respecto a estos métodos y alternativas han tomado fuerza por el ahorro en costos de envase y transporte, requerimientos mínimos de almacenamiento y de los costos de distribución ya que con la aplicación de estos métodos disminuyen el peso y el volumen (Paredes, 2009).
5 realiza a bajas temperaturas (20-50°C). Se emplea principalmente en el tratamiento de frutas y verduras, no obstante existen aplicaciones en pescados y carne, especialmente en países como Argentina, Chile y Brasil (Paredes, 2009)
Parzanese (2002) sostiene que la mayoría de frutas y hortalizas permiten la aplicación de la técnica de deshidratación osmótica para su conservación, en vista que poseen una estructura celular que puede actuar como membrana semipermeable, principalmente aquellas que poseen un porcentaje de entre 5% y 18% de sólidos disueltos en su interior como ácidos, minerales, vitaminas, azúcares, entre otros.
Existen estudios recopilados por el Ministerio de Agricultura de Argentina que demuestran la eficacia de la deshidratación osmótica en manzana, banana, piña, arándanos, mango, guayaba, pera, kiwi, frutillas, higos y de vegetales como papa, tomate, cebolla zanahoria y otros.
Al trabajar la remolacha con deshidratación osmótica, se podría comparar su eficacia con la de la zanahoria ya que su estructura y su composición nutricional son similares.
Este estudio de la deshidratación osmótica de barritas de remolacha permitió demostrar que existe una alternativa diferente de consumo de la remolacha que las ensaladas, tradicionales como por ejemplo para la salud, por sus propiedades nutricionales ya que posee una elevada proporción de hidratos de carbono como la sacarosa y la fructosa.
El presente estudio tuvo como objetivo general, elaborar barritas de remolacha deshidratadas osmóticamente mediante una solución azucarada, a través de los siguientes objetivos específicos:
6 Analizar el contenido de humedad, pérdida de agua, ganancia de sólidos
6
2. MARCO TEÓRICO
2.1. REMOLACHA (Beta Vulgaris)
2.1.1. ORIGEN
La remolacha es una planta bianual que durante el primer año desarrolla una gruesa raíz napiforme y una roseta de hojas, durante el segundo, emite una inflorescencia ramificada en panícula, pudiendo alcanzar ésta, hasta un metro de altura (Casaca, 2005)
Como se observa en la Figura 1 es una planta herbácea de vida corta, sin pelo, con un tamaño de 0.6 a1 m de alto, posee un tallo: Ramificado en la parte superior, verdes o a veces rojizos con hojas alternas, algo carnosas, las basales dispuestas en roseta, grandes (de hasta 20 cm de largo), pecioladas, a veces con el margen, las hojas superiores más chicas (Crane, 2005).
La remolacha común procede de la especie botánica Beta marítima, conocida popularmente como "acelga marina" o "acelga bravía", planta originaria en la zona costera del norte de África. Su cultivo es muy antiguo, data del siglo II A.C., y dio lugar a dos hortalizas diferentes: una con follaje abundante, la acelga, y otra con raíz engrosada y carnosa, la remolacha. La raíz de la planta se utilizaba como medicamento para combatir los dolores de muelas y de cabeza. Se sabe que los romanos consumían esta raíz, pero no fue hasta el siglo XVI cuando volvió a la dieta, en este caso, de ingleses y alemanes (Crane, 2005).
A lo largo de los años, el cultivo de la remolacha fue creciendo y mejorando. En la actualidad, su consumo está muy difundido por todos los países de clima templado, en especial en Europa, Francia e Italia que son sus principales productores (Casaca, 2005).
7 Figura 1. Remolacha común o roja
2.1.2. DESCRIPCIÓN MORFOLÓGICA
Las partes comestibles de esta planta son las hojas y la raíz. Las variedades más importantes de remolacha son la forrajera y la común o roja.
Tabla 1 Descripción morfológica de la remolacha
Nombre común: Remolacha Nombre científico: Beta Vulgaris
Reino: Platae
División: Magnoliophyta
Clase: Magnoliopsida
Orden: Caryophyllales
Familia: Chenopodiaceae
(Robledo Díaz, 2004)
2.2. COSECHA Y POSCOSECHA
La cosecha, es una operación de desprender o recolectar de la planta, los frutos o las partes comestibles en el caso de la remolacha (Casaca, 2005). Para que la cosecha sea eficiente, es necesario reunir algunos requisitos entre ellos:
8 La destreza y conocimiento de los operarios, deben estar capacitados en lo referente a las labores que van a desarrollar, por ejemplo la forma para desprender la fruta u hortaliza, higiene, recipientes a utilizar y criterios para clasificar.
Conocimiento del producto para cosecharlo en su punto óptimo de madurez, temperatura de campo, humedad relativa, y agua libre sobre los productos.
Se deben utilizar herramientas apropiadas para cada caso en particular. Los recipientes deben ser los que más se ajusten a las características del
producto, que permitan conservar su calidad.
Acopio, deben existir sitios determinados para realizar el acopio, tanto en los lotes como en la empacadora.
(Viteri & et.al., 2015), establece que al hablar de calidad, el producto debe ser constante y cumplir con los requerimientos del cliente.
Esto se obtiene cuando la cosecha se la realiza en el estado de madurez apropiado, ya que la calidad de las hortalizas, no se puede mejorar, pero se puede conservar (Viteri & et.al., 2015)
2.2.1 PRÁCTICAS DE PRECOSECHA Y COSECHA QUE INFLUYEN EN LA POSCOSECHA.
La pre-cosecha y cosecha, son todas las operaciones que se realizan para el establecimiento del cultivo, y durante su manejo posterior, son determinantes en la calidad del producto (Paredes, 2009)
2.2.2. COMPOSICIÓN QUÍMICA
La remolacha en su estructura está compuesta por sodio y potasio, las raíces contienen vitamina C en menos cantidad (4.9 mg. en 100 g.); el
9 fosforo se pronuncia en altas cantidades (40 mg.) 4%, estos minerales descubren alcalinidad, la sacarosa está demostrada en sus 43 calorías; contiene grandes cantidades de proteínas e hidratos de carbono así como también Vitaminas en gran cantidad, pero lo que demuestra es su gran hidratación al contener un porcentaje elevado de agua como se indica en la Tabla 2.
Tabla 2. Composición química, basada en 100 g de la remolacha
Componente Cantidad Unidad
Agua 87.5 g
Calorías 43 kcal
Grasa 0.17 g
Proteína 1.61 g
Hidratos de carbono 9.56 g
Fibra 2.8 g
Potasio 325 mg
Sodio 78 mg
Fosforo 40 mg
Calcio 16 mg
Magnesio 23 mg
Hierro 0.8 mg
Zinc 0.35 mg
Vitamina C 4.9 mg
Vitamina B2 0.04 mg
Vitamina B6 0.07 mg
Vitamina A 36 Iu
Vitamina E 0.3 mg
Folacina 109 mcg
Niacina 0.33 mg
(Martínez, 2000)
2.3. VARIEDADES DE REMOLACHA
Existen numerosas variedades de remolacha que son cultivadas, unas son para alimentación humana, otras para consumo de ganado y otras se utilizan
10 para la obtención de azúcar, la más conocida es la remolacha de jardín. Sin embargo las otras incluyen la hoja llamada acelga y la remolacha azucarera que es muy importante en la producción de sacarosa. Todas las cultivadas pertenecen a la subespecie Vulgaris (Crane, 2005).
La variedad de mesa tiene raíces gruesas, rojas y carnosas, que se consumen principalmente cocidas; el color se debe a dos pigmentos, la betacianina y la betaxantina, que resultan indigeribles, sin embargo, por su toxicidad se usa frecuentemente como colorante en productos alimenticios (Paredes, 2009).
Crane (2005), explica que como subproducto de la industria azucarera se encuentra la cosecha de remolacha. Este residuo industrial es utilizado para la alimentación del ganado principalmente. Algunos de los posibles usos debido a su alto contenido de pectinas es su utilización para la producción de biocombustibles a través de un tratamiento enzimático y su posterior fermentación.
2.3.1 FORMAS DE CONSUMO
A la remolacha se la consume en ensaladas y refrescos combinados con limón, se cocina como vegetal, la raíz procesada se puede congelar, enlatar o conservar en vinagre, a la remolacha se la utiliza para la extracción de sacarosa y fabricación de azúcar. Se puede obtener diferentes subproductos del procesamiento de la remolacha para la obtención de alcoholes y levaduras para la industria azucarera y para la industria farmacéutica (Food and Agriculture Organizations of the United Nations (FAO), 2006).
2.4. DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA
Existen varios procesos de deshidratación, el más común es la exposición del producto alimenticio a una corriente de aire caliente. Sin embargo otra técnica que se utiliza en países en vías de desarrollo, por su bajo costo
11 energético debido a que se realiza a bajas temperaturas es la Deshidratación Osmótica (DO), esta tecnología es muy sencilla para la conservación de hortalizas, permitiendo mejorar sus propiedades nutricionales sensoriales y funcionales. Se define como el proceso de eliminación de agua mediante la inmersión de los productos en soluciones hipertónicas (Genina Soto, 2002).
La reducción del contenido de agua de alimentos es uno de los métodos comúnmente empleados para su preservación. Las tecnologías más utilizadas están basadas en la evaporación del agua. En los últimos años la DO ha cobrado gran interés debido a las bajas temperaturas de operación usadas (20-50°C), lo cual evita el daño de productos termolábiles, además de reducir los costos de energía para el proceso (Genina Soto, 2002)
La deshidratación osmótica es el proceso de remoción de agua en el cual los alimentos (tales como frutas y vegetales) son colocados en una solución concentrada de sólidos solubles (Genina Soto, 2002).
El ingreso del soluto se presenta desde la parte externa hasta encontrarse en la parte interna del producto que será deshidratado, se puede utilizar soluciones en diferentes concentraciones de sacarosa, salmueras, y jarabes de maíz que harán el trabajo de agentes osmóticos, pero que no deberán afectar las características sensoriales del producto (Bekele Tola & Ramaswamy, 2009).
La DO es un método no térmico de deshidratación que permite obtener productos de humedad intermedia y que presenten buena calidad organoléptica (Bekele Tola & Ramaswamy, 2009).
2.4.1. PROCESO DE DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA
Genina (2002), explica que la deshidratación osmótica (DO) consiste en la inmersión de un alimento sólido, entero o en piezas, en soluciones acuosas de alta concentración a un tiempo y temperaturas específicos.
12 Las membranas de los alimentos son semipermeables por lo cual esta técnica provoca al menos dos flujos principales simultáneos en contracorriente. Un importante flujo de agua del interior de la fruta hacia el exterior, para tratar de equilibrar el potencial químico del agua a ambos lados de dichas membranas. Simultáneamente se presenta, en menor cantidad, la entrada de soluto desde la parte externa hacia el interior del producto a deshidratar. Además hay otro flujo que se debe considerar el que consiste en una mínima pérdida de solutos propios del alimento que aunque cuantitativamente es insignificante, puede tener alguna importancia a nivel nutricional y organoléptico (Bekele Tola & Ramaswamy, 2009).
La DO es un método que, reduciendo hasta un 80% del agua original de los alimentos, permite obtener productos de humedad intermedia, con una buena calidad organoléptica. Como se observa en la Figura 2 la solución osmótica que se usa para deshidratar el producto debe ser rica en solutos que depriman la actividad de agua del mismo, y que genere una diferencia de presión osmótica entre el producto a deshidratar y la solución, este proceso se lleva a cabo con una transferencia de materia, es decir ingresan solutos y sale agua del alimento (Vega & Palacios, 2007).
Los solutos que normalmente se utilizan en las soluciones osmóticas, son de bajo costo, tales como sacarosa, glucosa, fructosa, cloruro de sodio, glicerol, sorbitol y combinaciones de estos, presentando efecto sinérgico, como es el caso de la mezcla sacarosa-cloruro de sodio. Generalmente, las soluciones de sacarosa son usadas para frutas y las soluciones de cloruro de sodio para vegetales (Marín, Lemus, Flores & Vega, 2006).
13 Figura 2. Esquema de la transferencia de masa durante la DO.
(Vega & Palacios, 2007).
La velocidad de transferencia de masa de sustancias hidrosolubles nativas (azúcares, ácidos orgánicos, minerales, sales entre otros) que atraviesan la membrana, es muy pequeña, lo que hace que las perdidas sean cuantitativamente despreciables.
Flaumenbaum, et. al. (1968), estudiaron la deshidratación osmótica de varios vegetales en soluciones concentradas de sacarosa y encontraron que las zanahorias y remolachas perdieron gran parte de su peso después de 24 horas de inmersión, y luego del proceso, en el vegetal, no se encontró presencia de oscurecimiento ni ablandamiento en su estructura.
2.5. ESTUDIOS DE LA DESHIDRATACION OSMÓTICA
Mercado (2011), estudió la deshidratación osmótica en manzanas, con diferentes soluciones, donde concluyó que la composición del jarabe influye de manera directa provocando la disminución de la ganancia de los sólidos en los productos.
14 Para Talens et. al. (2003), durante la deshidratación osmótica se producen cambios físicos, que provocan modificaciones en la textura y apariencia del fruto.
La reducción en el contenido de agua y la ganancia de azucares presenta algunos efectos crio-protectores sobre el color y la textura de la fruta o vegetal en estudio (Marín, Lemus, Flores & Vega, 2006).
2.5.1. EFECTOS, DE LAS VARIABLES DE LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA EN EL PRODUCTO
Existen estudios de las principales variables que producen efecto sobre la deshidratación osmótica, específicamente sobre la cinética de transferencia de materia, entre ellas destacan las propias del producto como composición, tamaño, forma, presencia de piel, pre tratamientos, y de la solución osmótica como temperatura, concentración, naturaleza del agente osmótico, presión de trabajo, razón alimento-solución, tiempo y agitación (Vega & Palacios, 2007).
2.5.2. NATURALEZA DEL AGENTE OSMÓTICO
La naturaleza del agente osmótico define el comportamiento del producto durante el proceso de deshidratación osmótica. Dependiendo del comportamiento que tome en la interacción de los solutos con el agua y la matriz del alimento, la naturaleza del agente osmótico puede ser electrolito o no electrolito. La disolución osmótica debe ser rica en solutos, que depriman la actividad de agua de los vegetales y que cree una diferencia de presión entre el producto a deshidratar y la disolución (Barrera, 2001)
El efecto del agente osmótico durante el secado, usado en la transferencia de masa, influye mucho en las características físicas y sensoriales del producto seco. El agente osmótico determina la forma en que el agua se liga con los carbohidratos de diferente peso molecular, la forma en que el agua
15 se asocia con los agentes osmóticos durante la osmo-deshidratación influirá directamente en la velocidad de secado (Hidalgo Arriaga & Vargas González, 2010).
2.6. CONCENTRACIÓN DE LA SOLUCIÓN OSMÓTICA
La solución osmótica debe contener solutos que generen una diferencia de presión osmótica entre el producto a deshidratar y la solución. Entre los solutos más usados por su disponibilidad y por su bajo costo se encuentran la sacarosa y el cloruro de sodio, cuya mezcla presenta un efecto sinérgico. La eficacia de los solutos como agente deshidratantes está en relación con su efecto depresor de la actividad del agua, siendo más eficaces cuando presentan mayores interacciones con el agua y su fracción molar en la solución se incrementa (Grajales, 2005).
2.6.1. NATURALEZA DEL ALIMENTO
Los alimentos presentan una estructura celular diferente según su composición, debido a su estado de madurez, depende de la permeabilidad del producto, estructura física, compactación del tejido, contenido de sólidos solubles, y condiciones de almacenamiento, factores que influirán al momento de la deshidratación osmótica
2.6.2. ESTABILIDAD DE ALIMENTOS DESHIDRATADOS.
La estabilidad de los alimentos tiene relación con la actividad de agua y su conocimiento es más relevante que el contenido de humedad, ya que es mucho más importante conocer la disponibilidad que tiene el agua en el alimento para que se desarrollen las reacciones de deterioro que el contenido total de la misma (Ceballos Chan, 2005).
16 Entre los factores que pueden disminuir la estabilidad del producto se encuentran:
Cambios microbianos
Reacciones enzimáticas y no enzimáticas
Cambios físicos y estructurales
Destrucción de aroma y gusto
Con el fin de determinar la vida útil de los productos alimenticios es importante definir parámetros como la humedad crítica o el rango de actividad de agua en donde el producto mantiene buenas características organolépticas o microbiológicas (Martínez, 2000).
Por otro lado, en el proceso de Deshidratación Osmótica se adiciona azúcares, donde se considera que la movilidad de las moléculas del agua se incrementa reduciendo la estabilidad (Crane, 2005).
2.7. VENTAJAS DE LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA
El proceso de deshidratación osmótica se lo realiza a bajas temperaturas, por lo que evita las pérdidas de aromas propios de la fruta o vegetal, los que si se volatizarían o descompondrían a altas temperaturas (Valdéz, 2003).
La baja actividad de agua del jarabe concentrado, no permite el fácil desarrollo de microorganismos que rápidamente atacan y dañan las frutas en condiciones ambientales (Becerra, 2008).
La deshidratación osmótica, en la industria reduce los costos de producción y ahorra energía (Bekele Tola & Ramaswamy, 2009)
17 2.7.1. DESVENTAJAS DE LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA
La deshidratación osmótica presenta inconvenientes con el manejo de los jarabes que está relacionado con el almacenamiento, su reutilización una vez que se hayan concentrado, y el enturbiamiento que se genera por el desprendimiento de solutos y partículas de las frutas o vegetales allí sumergidos (Camacho Olarte, 2002).
La necesidad y dificultad de conservar los jarabes de la solución osmótica bajo condiciones que eviten su fermentación (Camacho Olarte, 2002).
2.8. SECADO
En el secado el alimento se expone directamente a una corriente de aire caliente por encima del producto y elimina el vapor de agua. El secado al igual que la DO es un proceso en el que el agua se elimina para detener o disminuir el crecimiento microbiano perjudicial, así como ciertas reacciones químicas. Además, el secado se utiliza para reducir el costo o dificultad en embalaje, manejo, almacenamiento y transporte, pues el secado reduce el peso y a veces el volumen (Conway, 1991).
El calor requerido para el secado puede ser suministrado por convección, conducción y radiación. En el secado de alimentos se puede utilizar tanto el secado directo como el indirecto. Los sistemas de secado indirectos son simples tanto en los conceptos como en el equipo. En los secadores indirectos el calor es transmitido hacia el alimento mediante placas metálicas calientes de recipientes y por contacto directo entre las partículas calientes y frías del alimento. Los secadores directos utilizan gas caliente, normalmente aire, el cual pasa a través del alimento. Para seleccionar un secador es necesario valorar el proceso global de elaboración del producto (Castillo, 2007).
18 2.8.1. TEMPERATURA DE D.O.
Ceballos Chan (2005), indica que la temperatura es un factor importante en el proceso de DO, ya que al incrementar la temperatura, se produce un mayor movimiento molecular, que da lugar al aumento de la permeabilidad celular, y al existir un aumento de la velocidad de transferencia de materia, la pérdida de agua y la ganancia de solutos en el proceso, es mayor.
Los intercambios de masa aumentan al aumentar la temperatura, pero sobre los 45°C se puede observar oscurecimiento enzimático y alteraciones en cuanto al aroma del producto (Quijano, 2011).
En procesos a altas temperaturas y corto tiempo, combina el efecto osmótico con la inactividad enzimática, pero en los productos pigmentados las altas temperaturas pueden ser problemáticas (Conway, 1991)
Ceballos Chan (2005) ha observado que las altas temperaturas permiten elevada pérdida de agua, sin modificar la ganancia de sólidos.
2.8.2. PRESIÓN
La presión de trabajo influye, en el mecanismo y velocidad, durante el proceso de deshidratación osmótica, a medida que aumenta la diferencia en presiones también aumenta el potencial osmótico y la fuerza de flujo de salida de agua del producto (Barat, 1998).
La deshidratación osmótica a presiones inferiores a la atmosférica (DOV-P), consiste en sumergir la fruta o vegetal en la solución osmótica durante un tiempo corto (5 min), hacer el vacío y luego restablecer la presión atmosférica a la que permanece el sistema durante un tiempo determinado. El incremento en la pérdida de peso es el principal efecto en las etapas del proceso de deshidratación osmótica, y aumenta la ganancia de sólidos a medida que transcurre el tiempo (Quijano, 2011).
19
3. METODOLOGÍA
3.1. MATERIA PRIMA
Se trabajó con la remolacha común o roja (Beta vulgaris), que es la que se cultiva en la serranía Ecuatoriana, adquirida en el mercado de Santa Clara, de la ciudad de Quito.
La remolacha fue seleccionada con un grado de madurez comercial que depende del tamaño forma y color, con características de firmeza y uniformidad. Libre de putrefacción, quemaduras, agrietamiento, magulladuras y daño por insectos
3.2. CARACTERIZACIÓN FÍSICO QUÍMICA DE LA
REMOLACHA
Para realizar el estudio del proceso de deshidratación osmótica de remolacha, se realizó la caracterización física química en el laboratorio de análisis de alimentos LABOLAB, en donde se tomó una muestra fresca acorde a la metodología citada en la Tabla 3, en donde se describe los métodos de análisis.
20 Tabla 3 Métodos para la caracterización química de la remolacha fresca
ANÁLISIS METODO
Humedad Método N° 930.15., de la A.O.A.C. (1996)
Ceniza Método N° 940.26., de la A.O.A.C. (1997)
Grasa Método N° 920.39C., de la A.O.A.C. (1997)
Proteína Método N° 920.152., de la A.O.A.C. (1997)
Fibra
Carbohidratos
Método N° 920.86., de la A.O.A.C. (1997)
Método N° 920.85., de la A.O.A.C. (1997)
Azúcares totales Método de Dubois (1956)
Vitamina C (Ácido Ascórbico) Método de reflectómetro Merck (1999)
3.2.1. EQUIPO EXPERIMENTAL DE DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA
El equipo de deshidratación osmótica que se utilizó en el presente trabajo de investigación, se esquematiza en la Figura 3, es de propiedad de la Universidad Tecnológica Equinoccial, y se utilizó en la planta de alimentos de la Facultad de Ingeniería, el mismo que estuvo compuesto por una canasta con malla portadora de muestras, un termómetro, un mecanismo de calentamiento eléctrico y uno de agitación continua.
21 Figura 3. Esquema del equipo experimental de deshidratación osmótica.
1. Calentador eléctrico, 2. Canasta con malla portadora de muestras, 3. Termómetro incorporado, 4. Mecanismo de agitado continúo.
3.3. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE DESHIDRATACIÓN
OSMÓTICA DE REMOLACHA
En la Figura 4, se representa el esquema para el estudio de la deshidratación osmótica en remolacha.
Figura 4. Proceso de deshidratación osmótica de remolacha
22 3.3.1. RECEPCIÓN DE LA MATERIA PRIMA
La remolacha fue almacenada en el refrigerador en fundas plásticas para luego pesar y colocarlas en recipientes de plástico etiquetados según el tratamiento y el proceso a seguir.
3.3.2. SELECCIÓN Y LAVADO
Se realizó una selección de la remolacha a utilizar, retirando las que presenten magulladuras, estado de madurez no óptimo, daños por frío, químicos, o por pesticidas, que se distinguen por agrietamientos o cambios de color en la fruta o verdura , y que presenten golpes a simple vista, el lavado se lo realizara con agua potable para remover impurezas.
3.3.3. SECADO
Se secaron las remolachas a utilizar con una toalla de papel absorbente.
3.3.4. TROCEADO
Las remolachas seleccionadas se seccionaron en forma de barritas, con la ayuda de un cortador manual, tomando la medida entre unas y otras, considerando un tamaño de 2mm de espesor y 4 cm de largo acorde con el producto al que será destinado “Deshidratación Osmótica de barritas de remolacha “como se observa en el Figura 5.
Figura 5. Obtención de la muestra, barritas de remolacha común o roja.
23
3.4. DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA DE BARRITAS DE
REMOLACHA
Para la deshidratación osmótica de la remolacha se experimentó el efecto de la temperatura de deshidratación osmótica en tres niveles 30, 40, 50°C y la concentración de azúcar en la solución osmótica en tres niveles 30, 40 y 50° Brix se evaluó la calidad de los productos de cada tratamiento mediante pérdida de agua PA, ganancia de sólidos (GS) y efectividad de la DO (PA/GS).
Mediante un análisis de varianza unifactorial se buscó evaluar los efectos de las variables de estudio, tiempo y concentración de sólidos en la deshidratación en los distintos tratamientos durante el tiempo de exposición utilizando el Software STATGRAPHICS Centurión versión XVI.I.
3.4.1. SECADO POR AIRE CALIENTE
Se colocaron las barritas de remolacha deshidratadas osmóticamente en el deshidratador por aire caliente durante 5 horas para evitar daños en el producto como dureza, a una temperatura de 60 °C y se realizó un pesado cada 30 minutos.
En la Tabla 4 se puede apreciar las variables de diseño experimental para el proceso de deshidratación osmótica de barritas de remolacha.
24 Tabla 4 Variables del diseño experimental
Variables Independientes Niveles 30 °C Temperatura de solución osmótica 40 °C 50 °C 30 °C Concentración de sólidos solubles de
la solución
40 °C 50 °C
Las temperaturas experimentales para la deshidratación osmótica de 30, 40 y 50 °C se consideraron en base a resultados de las investigaciones de Lenart & Flink (2001) recomendadas para evitar el daño de productos termolábiles y reducir el gasto de energía en el proceso.
Tabla 5. Descripción del diseño experimental
TRATAMIENTO TEMPERATURA (°C)
CONCENTRACIÓN (°Brix)
TIEMPO DO (min).
T1B1 30 30
T1B2 30 40 60
T1B3 50 120
T2B1 30 30
T2B2 40 40 60
T2B3 50 120
T3B1 30 30
T3B2 50 40 60
T3B3 50 120
25 3.4.2. EXTRACCIÓN Y ENJUAGUE
Se escurrieron las barritas de remolacha deshidratadas osmóticamente con un colador durante cinco minutos, para luego enjuagar con abundante agua, dejar que se escurra nuevamente, y así eliminar residuos de jarabe osmótico (Guevara & Cacho, 1993).
3.4.3. DETERMINACIÓN DE HUMEDAD
Se determinó la humedad de la remolacha deshidratada osmóticamente mediante el método N° 930.15., de la Official Methods of Analysis of AOAC INTERNATIONAL (1996), éste análisis se realizó por triplicado.
3.4.3. DETERMINACIÓN DE SÓLIDOS SOLUBLES
Se determinó los sólidos solubles de la remolacha fresca y deshidratada osmóticamente con un refractómetro marca ATAGO con escala 0 -90° Brix, este análisis se realizó por triplicado.
3.5. CÁLCULO DE FACTORES DURANTE LA
DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA
Los factores de pérdida de peso (PA), ganancia de sólidos (GS) y efectividad del tratamiento osmótico de trasferencia de masa (PA/GS) se establecerán por:
3.5.1. PÉRDIDA DE PESO (PA)
Para determinar la pérdida de peso se registrará el peso de las muestras previo al proceso de deshidratación osmótica, durante 30, 60, 120 min y
26 después del mismo para determinar la cantidad de peso perdido (Colina, 2010)
Las tomas de peso se realizarán con una balanza Metler Toledo.
Para determinar la pérdida de peso se realizará el cálculo mediante la aplicación de la Ecuación 1.
1
PA = Pérdida de peso al tiempo t (%) Fo = Peso inicial del producto (kg) Ft = Peso del producto al tiempo (kg)
Yo = Contenido inicial de humedad del producto (fracción masa) Yt = Contenido de humedad del producto al tiempo t (fracción masa)
3.5.2. GANANCIA DE SÓLIDOS SOLUBLES (GS)
Los valores de la ganancia de sólidos solubles (GS) se calcularán a partir de la ecuación 2, en dónde GS indica la cantidad de sólidos que ingresaron a los tejidos celulares de la remolacha.
2
Fo = Peso inicial del producto (kg) Ft = Peso del producto al tiempo t (kg)
Xo = Contenido inicial de sólidos del producto (fracción masa)
27 Xt = Contenido de sólidos del producto al tiempo t (fracción)
GS = Ganancia de sólidos (porcentaje).
3.5.3. EFECTIVIDAD DEL TRATAMIENTO OSMÓTICO DE
TRANSFERENCIA DE MASA PÉRDIDA DE PESO – GANANCIA DE
SÓLIDOS (PA/GS).
La relación pérdida de peso / ganancia de sólidos solubles es un indicativo de la efectividad del tratamiento osmótico.
Como indica Colina (2010) estos valores de relación del proceso de deshidratación osmótica deben ser superiores a la unidad; obtenidos por medio de la aplicación de la Ecuación 3.
⁄ 3
EF= Efectividad PA = Pérdida de peso
GS= Ganancia de sólidos solubles.
28
3.6. ANÁLISIS SENSORIAL DE BARRITAS DE REMOLACHA
DESHIDRATADOS POR OSMOSIS.
3.6.1. ANÁLISIS SENSORIAL
Previamente se determinó un panel sensorial en base a consumidores de remolacha, para luego evaluar las barritas deshidratadas mediante una escala hedónica de aceptabilidad global, en el cual cero (0) significa me disgusta mucho y diez (10) me gusta mucho.
Como se observa en la Tabla 6, el análisis sensorial se llevó a cabo con 100 panelistas, mayores de 18 años, entre hombres y mujeres.
El objetivo de realizar un análisis sensorial fue medir el grado de aceptabilidad de las muestras de barritas de remolacha deshidratadas osmóticamente. Así tenemos:
Tabla 6: Evaluación del análisis sensorial para las barritas de remolacha deshidratadas osmóticamente ATRIBUTO ANALIZADO TIPO DE PRUEBA NOMBRE DE LA PRUEBA APLICADA MÉTODO DE ENSAYO NÚMERO DE SESIONES NÚMERO DE JUECES EMPLEADOS Apariencia Sabor Olor Textura
Afectiva Hedónica Individual y
en consenso. 1 100
29
3.7. ANÁLISIS ESTADÍSTICO
Se realizó un análisis estadístico AxB, donde A corresponde a la temperatura de DO en 3 niveles 30, 40 y 50 °C y, la variable B corresponde a la concentración de sólidos solubles de la solución osmótica en 3 niveles 30, 40 y 50 °Brix. Se estudió el efecto de estas variables en el contenido de Humedad, Pérdida de Agua (PA), Ganancia de Sólidos Solubles (GS) y Efectividad (PA/GS).
Los resultados experimentales de la DO fueron evaluados mediante un análisis ANOVA del diseño A x B, por medio del estadístico de diferencias significativa DMS.
30
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.1. CARACTERIZACIÓN FÍSICO – QUÍMICA DE LA MATERIA PRIMA
Los resultados de la caracterización físico química de la remolacha se describen en la Tabla 7.
Tabla 7. Caracterización de la remolacha fresca
ANÁLISIS REMOLACHA
EXPERIMENTAL
REMOLACHA FRESCA
Humedad (%) 88.41 90.13
Proteína (%) 0.17 7.87
Fibra (%) 0.54 15.71
Carbohidratos 6.50 9.66
Cenizas (%) 1.22 10.34
Hierro p.p.m (%) 30.78 54.25
Vitamina C(mg/100g) 2.3 4.9
La remolacha experimental contiene 1.72% menos de humedad comparada con la remolacha fresca presentada por Casaca, (2005).
Existe un factor determinante de la conservación de humedad y es la dependencia de la misma. La forma molecular y su localización dentro del producto alimenticio, son factores que afectan de modo significativo a características específicas como apariencia, textura, color, etc., sin embargo no se pierde tanta humedad como en los otros componentes analizados; una de ellas es las proteínas, compuestos nitrogenados que contienen aminoácidos y casi siempre es bajo el porcentaje que presentan los vegetales y las frutas siendo de alguna forma favorable la disminución en el producto experimental que no llega al 1% de proteínas; La fibra dividida en los vegetales en fibra soluble (pectinas) y fibra insoluble (celulosa) esta
31 regularmente en la piel o cascara del vegetal, la remolacha experimental presenta una disminución considerable del 15,17% en el producto experimentado; las cenizas que son los minerales (potasio, sodio, fósforo, calcio y magnesio) representan un 10% de su consistencia, lo que en el producto experimental casi desaparecen con un 1,22%; el hierro y la vitamina C también presentan una disminución no tan representativa que en los otros componentes, pero es considerable la perdida de cantidad de estos nutrientes en el producto experimental.
La remolacha es un vegetal que contiene valiosos nutrientes y fibra, que fueron comparados con los resultados de la caracterización de la remolacha fresca versus la remolacha deshidratada osmóticamente, que se puede observar en la Tabla 6, como se mencionó existe una perdida en el porcentaje de proteínas de 7.87% a 0.17%, al igual que en el porcentaje de hierro de 54.25% a 30.78% y de vitamina C de 4.9% a 2.3%, esto ocurre debido a las temperaturas utilizadas para la deshidratación (Muñoz de Chávez, Ledesma Solano, Villasana, & Adolfo, 2002).
Esta pérdida de nutrientes y fibras tiene efectos tanto favorables como no favorables, por ejemplo la humedad perdida en el proceso de deshidratación es negativa ya que la humedad ayuda a la conservación del alimento; la perdida de fibras es más favorable ya que siendo estas las que proveen calorías, al estar disminuidas, convierten el producto deshidratado en un alimento sin colesterol; mientras las proteínas ejercen un efecto no favorable en el alimento deshidratado ya que desaparecen en este proceso casi en su totalidad dejando sin valor proteico a la fruta; así mismo la pérdida de antioxidantes que contribuye la ceniza es considerable lo que elimina una de las propiedades propias del producto que es ser un antioxidante; la pérdida de hierro favorece a que no haya sobreproducción de hierro en quienes consuman el producto deshidratado; mientras que la producción de vitamina C no resulta tan influyente tanto en la remolacha fresca como en la deshidratada (Casaca, 2005).
32
4.2. RESULTADOS DE LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA
4.2.1. HUMEDAD
Como indica la Tabla 8 en el proceso de deshidratación osmótica se produce una eliminación de agua en la remolacha, debido al efecto que produce la solución osmótica; en donde se da un intercambio de agua al exterior y se produce el ingreso de sólidos solubles al alimento similar al porcentaje de humedad de 37.30% reportado por Soto y Altamirano (2005).
Tabla 8. Contenido de humedad en el proceso de Deshidratación Osmótica de Remolacha ¹·²
TRATAMIENTOS NIVELES HUMEDAD (%)
T1B1 30°C-30°Brix 41.80+0.06 a T1B2 30°C-40°Brix 41.83+0.06 a T1B3 30°C-50°Brix 39.3+0.06 b T2B1 40°C-30°Brix 39.97+0.06 b T2B2 40°C-40°Brix 39.94+0.06 b T2B3 40°C-50°Brix 35.80+0.06 d T3B1 50°C-30°Brix 38.63+0.06 c T3B2 50°C-40°Brix 39.25+0.06 bc T3B3 50°C-50°Brix 39.51+0.64 bc
¹ Valor promedio ± desviación estándar (n=2)
² Letras minúsculas distintas indican que existen diferencias estadísticamente significativas entre tratamientos (P<0,05). LSD =0,95.
En la Tabla 8, se observa una pérdida significativa en el contenido de humedad final de 35.80 % en el tratamiento T2B3 (40 °C – 50 °Brix), influenciado directamente por la temperatura y la solución osmótica para la deshidratación de la remolacha.
33 Zamora (2008); indica que el contenido de humedad es un factor de calidad en la conservación de los alimentos como frutas y hortalizas, teniendo una gran importancia en la vida útil.
Según Garzón (2014); la concentración de la solución osmótica y la temperatura de deshidratación son de gran influencia para determinar la humedad en el producto final ya que a mayor temperatura menor tiempo de deshidratación osmótica y al aumentar la concentración en la solución mayor es el intercambio de sólidos.
4.3. DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA DE LA REMOLACHA
Para la DO de la remolacha se experimentó el efecto de diferentes temperaturas y concentraciones de la solución osmótica mediante pérdida de peso (PA), Ganancia de sólidos (GS) y efectividad de la DO (PA/GS).
4.3.1. PÉRDIDA DE AGUA (PA)
Los datos registrados en la pérdida de agua se muestran en él, Anexo IV, donde se observa la disminución del contenido de agua en un 37%, que se refleja en el peso de las muestras, similar al 35% de porcentaje de pérdida de agua reportado por Garzón (2014) para la D.O de la Mashua.
En la Figura 7 se observa el comportamiento de la pérdida de peso del mejor tratamiento T3B2 (50°C – 40°Brix), ya que alcanza el 37% de pérdida en peso.
34 Figura 6. Efecto de la temperatura y concentración de solución osmótica en
la pérdida de peso (PA).
¹ Letras minúsculas distintas indican que existen diferencias estadísticamente significativas entre tratamientos. (p <0,05); LSD =0,87.
Garzón (2014) indica que en estudios similares la aplicación de una mayor temperatura y solución con mayor concentración de sólidos solubles beneficia a la pérdida de agua en el proceso de deshidratación osmótica. El paso del agua se permite debido a la estructura del alimento por su composición tras membrana semipermeable.
En la Figura 7, se observa una diferencia entre los tratamientos, ya que gran parte de la retención se da por la semi permeabilidad del producto que impide el desalojo de la humedad y debido a esto el proceso de deshidratación osmótica del tratamiento T2B2 (40°C – 40°Brix) es el más eficaz para eliminar humedad.
a
ab ab ab
b b
b bc
c 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
T2B2 T1B2 T1B1 T3B2 T2B1 T2B3 T1B3 T3B1 T3B3
35 4.3.2. GANANCIA DE SÓLIDOS (GS)
Al incrementar la temperatura y la concentración de sólidos solubles disminuye el porcentaje de ganancia de sólidos totales del producto final debido a la concentración de la solución osmótica (Hidalgo, 2009).
Durante el proceso de deshidratación osmótica la remolacha libera sólidos totales, para adquirir sólidos solubles, los mismos que se incrementan debido a que el producto tiene un tiempo de inmersión en el jarabe osmótico. La solución osmótica con relación al agua y la concentración de °Brix, hace que la fruta o vegetal adquiera más sólidos solubles y elimine sólidos totales (Garzón, 2014).
En la Figura 8 se puede observar los resultados de combinar la temperatura y concentración de sólidos solubles de la solución osmótica en el proceso de DO.
Figura 7. Efecto de la temperatura y concentración de solución osmótica en la ganancia de sólidos en el proceso de deshidratación osmótica de la remolacha.
¹ Letras minúsculas distintas indican que existen diferencias estadísticamente significativas entre tratamientos. (p<0,05); LSD =0,93.
a a
b b
bc cd
d
e e
0 5 10 15 20 25 30 35
T3B2 T3B1 T3B3 T2B3 T2B2 T2B1 T1B3 T1B1 T1B2
36 Como indica en la Figura 8, a menor temperatura de deshidratación osmótica él porcentaje de ganancia de sólidos se incrementa, esto debido a que las temperaturas experimentales utilizadas son de 30, 40, y 50 ºC, siendo el mejor tratamiento T3B2 (40 °C - 50 °Brix).
Garzón (2014), dice que la aplicación de altas temperaturas en el proceso de deshidratación osmótica disminuye la ganancia de sólidos en el alimento. Los valores altos de sólidos solubles en la solución osmótica, ayuda a ganar sólidos en la fruta durante su tiempo de deshidratación osmótica y evitar el crecimiento de MO (Hidalgo Arriaga & Vargas Gonzáles, 2010).
4.3.3. EFECTIVIDAD (PA/GS)
La efectividad en el proceso de deshidratación osmótica se basa en la relación de pérdida de peso (PA) y ganancia se sólidos (GS).
Garzón (2014), señala que para indicar un proceso seguro durante la deshidratación osmótica el resultado de la efectividad debe ser superior a la unidad.
En la Figura 9, se puede observar la relación de la pérdida de peso y ganancia de sólidos como variables de respuesta sobre la efectividad del proceso.
37 Figura 8. Efecto de la temperatura y concentración de solución osmótica en la efectividad
(PA/GS)
¹ Valor promedio ± desviación estándar (n=2)
² Letras minúsculas distintas indican que existen diferencias estadísticamente significativas entre tratamientos. (p<0,05); LSD =0,87.
Como indica la Figura 9, todos los tratamientos realizados durante la deshidratación osmótica indican efectividad en el proceso debido a que presentan valores superiores a la unidad siendo el mejor tratamiento T1B2 (40°C – 30°Bx) debido a su incremento de temperatura y concentración de solución osmótica en el proceso de deshidratación.
4.4. SECADO POR AIRE
Los resultados de la deshidratación por aire se presentan en el Anexo V, en donde se puede observar la pérdida de peso en cada tratamiento debido a la disminución del contenido de agua en el alimento.
En la Figura 10, se observa la cinética de secado del producto donde se denota en cada tratamiento la disminución de agua durante el proceso, en el tratamiento T1B1, inicia con un porcentaje de agua del 96.96%, pero a
a ab ab
bc dc
cd cd d d 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2
T1B2 T1B1 T2B2 T1B3 T2B1 T2B3 T3B2 T3B1 T3B3
38 medida que aumenta el tiempo de deshidratación por aire, disminuye el contenido de agua, es así, que en el transcurso de la tercera hora presenta una pérdida de agua del 60.38%.
Similar ocurre para los tratamientos T1B2, que inicia con un porcentaje de agua del 98.14% y termina con 59.31%, T1B3 inicia con 97.51% y termina con 57.19%, T2B1 inicia con 96% y termina con 38.92%, T2B2 inicia con 96.22% y termina con 39.64%, T2B3 inicia con 97.13% y termina con 41.93%, T3B1 inicia con 91.36% y termina con 31.77%, T3B2 inicia con 93.71% y termina con 33%, T3B3 inicia con 96% y termina con 20.60%, a medida que aumenta el tiempo de deshidratación por aire la pérdida de agua aumenta.
Figura 9. Curva de secado por aire de barritas de D.O de remolacha.
El principio básico del secado o deshidratación consiste en eliminar la elevada concentración de agua del alimento (en las frutas frescas supera el 90% del peso), para impedir que se desarrollen microorganismos y procesos que se desarrollan gracias a la humedad (Hermosa, 2013).
39 Algunas frutas y hortalizas se conservan utilizando este método que casi no requiere de esfuerzo humano si se lo realiza naturalmente (Genina Soto, 2002)
Hermosa (2013); nos dice que el uso de calor en la conservación de secado de alimentos fue una técnica utilizada por varias generaciones del antiguo y nuevo mundo.
4.4.1. ANÁLISIS SENSORIAL DE BARRITAS DE REMOLACHA
DESHIDRATADOS OSMÓTICAMENTE
Para la evaluación del estudio del análisis sensorial, se tomaron los mejores tratamientos, siendo el tratamiento T3B2 (50°C-40°Brix) y el tratamiento T3B3 (50°C – 50°Brix), ya que presentaron valores superiores a la unidad, siendo los de mayor efectividad en el proceso de deshidratación osmótica.
Tabla 9. Análisis sensorial de remolacha deshidratada por ósmosis. ¹·²
ATRIBUTO MUESTRA T3B2 MUESTRA T3B3
Aspecto 8.24 + 0.08a 8.88 + 0.08a Sabor 9.33 + 0.00a 9.32 + 0.09a Dulzor 8.56 + 0.09a 8.45 + 0.09a Aceptabilidad
General 8.79 + 0.09 a
8.99 + 0.09a
¹ Valor promedio x ± s desviación estándar;(n=100)
² Letras distintas en una misma fila existe diferencia significativa entre tratamientos para una (p< 0.05)
Se determinó que los tratamientos T3B2 y T3B3 de remolacha deshidratada por ósmosis no presentaron diferencias estadísticamente significativas en el ámbito sensorial de los atributos: sabor, dulzor y aceptabilidad general ya que se presentó como una alternativa de consumo de vegetales para los
40 panelistas por lo que obtuvieron calificaciones del panel sensorial superior a 8 puntos dentro de una escala hedónica 0 a 10.
4.4.2. RESULTADOS ANÁLISIS PROXIMAL REMOLACHA FRESCA EN
COMPARACION CON LA REMOLACHA DESHIDRATADA POR
ÓSMOSIS TRATAMIENTO T3B2.
En la Tabla 10, se presentan los resultados del análisis proximal de remolacha fresca con respecto al tratamiento T3B2 (50 °C- 40 °Brix), que en este caso es el de mayor aceptación por el panel sensorial.
Tabla 10. Comparación de resultados remolacha fresca respecto a remolacha deshidratada por osmosis T3B2
PARÁMETRO
ANALIZADO UNIDAD
RESULTADO REMOLACHA
FRESCA (Experimental)
RESULTADO REMOLACHA T3B2
Humedad % 88.41 53.51
Cenizas % 1.22 0.92
Proteína % 0.17 0.78
Fibra % 0.54 0.3
Hierro p.p.m 30.78 4.12
Vitamina C mg/100g 2.3 0.3
(Labolab, 2014)
En la Tabla 10, se observa que el porcentaje de humedad final en la remolacha disminuyó en un 34,9% en relación al análisis de la remolacha fresca, debido a la pérdida de humedad.
41 Podemos observar que el contenido de vitamina C disminuye considerablemente debido a que este micronutriente es inestable e hidrosoluble, sometido a temperaturas altas por los cuales el contenido de vitaminas disminuye durante el proceso de deshidratación osmótica como indica (Hidalgo Arriaga & Vargas Gonzalez, 2010).
Como indican Lenart y Flink (1984), en relación al contenido de proteínas, ocurre un aumento, debido al proceso térmico que sufre la remolacha y donde se generan sustancias nitrogenadas.
En el proceso de deshidratación osmótica el flujo de agua del producto se transfiere fácilmente a la solución osmodeshidratante (Camacho Olarte, 2002).
42
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1. CONCLUSIONES
Se determinó un tiempo de 5 minutos a 90 ºC para el tratamiento de escaldado de la remolacha para no afectar a sus características como un tratamiento previo a la deshidratación osmótica.
Al aumentar la concentración de sólidos solubles, la pérdida de agua y la ganancia de sólidos solubles del producto aumentan, siendo así, los tratamientos a temperatura de 30°C lograron menos eficiencia de deshidratación osmótica de 1,62 % en relación a los mejores tratamientos, T3B2 y T3B3 que a su vez, son los de mayor temperatura 40 y 50°C, que lograron una eficiencia de deshidratación osmótica de 1.65 %.
Los mejores tratamientos con mayor pérdida de agua, ganancia de sólidos solubles y efectividad en el proceso de deshidratación osmótica fueron T3B2 (50°C – 40 °Brix), T3B2 (50 °C – 40 °Brix) y T3B2 (50 °C – 40 ºBrix), con valores de 37%, 22.30 % y 1.65%, respectivamente.
En la evaluación sensorial se determinó que los tratamientos T3B2 (50 ºC - 40 ºBrix) y T3B3 (50 ºC - 50 ºBrix), presentaron mayor aceptación por elpanel sensorial en sabor, olor, y aspecto.
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5.2. RECOMENDACIONES
Es importante realizar un tratamiento previo al proceso de deshidratación osmótica en la remolacha, para el ablandamiento de los tejidos, inactivar enzimas, y para aumentar el porcentaje de ganancia de sólidos en la remolacha.
Se recomienda realizar estudios de reutilización del jarabe osmótico debido al traspaso de nutrientes a la misma durante el proceso de DO. Realizar estudios de DO de la remolacha con soluciones osmóticas a
base de zumos frutales ácidos que le confieran nuevos sabores y nutrientes al producto de esta hortaliza.
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