Deshidratación osmótica con y sin pulso de vacio de guayaba manzana

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(1)DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA CON Y SIN PULSO DE VACÍO DE GUAYABA MANZANA. SOLY GAITÁN CAMACHO. UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA BOGOTÁ 2005.

(2) IQ-2004-II-05. DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA CON Y SIN PULSO DE VACÍO DE GUAYABA MANZANA. SOLY GAITÁN CAMACHO. TESIS. ASESORES PROFESORA CLARA QUIJANO INGENIERO EDGAR VARGAS. UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA BOGOTÁ 2005.

(3) IQ-2004-II-05. AGRADECIMIENTOS. Agradezco a la profesora Clara Quijano del departamento de Química y al Ing. Edgar Vargas del departamento de Ingeniería Química de la Universidad de los Andes por su colaboración y guía..

(4) IQ-2004-II-05. CONTENIDO. INTRODUCCION 1. OBJETIVO GENERAL 1.1 OBJETIVOS ESPECIFICOS 2. PROCEDIMIENTOESPERIMENTAL 2.1 PREPARACION DE LA MUESTRA 2.2 TRATAMIENTO OSMOTICO 2.3 DETERMINACIONES ANALITICAS 3. MARCO TEORICO 3.1 GUAYABA 3.1.1 Generalidades 3.1.2 Variedades 3.1.3 Clasificación Botánica 3.1.4 Anatomía y Fisiología 3.2 GUAYABA MANZANA (GLUM SALI) 3.3. DESHIDRATACION OSMOTICA 3.3.1 Fenómenos de transferencia involucrados 3.3.2 Definición del sistema 3.3.3 Variables que afectan el proceso 3.3.3.1 Temperatura 3.3.3.2 Concentración 3.3.3.3 Naturaleza del agente osmótico 3.3.3.4 Presión 3.4 DESHIDRATACIÓN OSMOTICA CON APLICACIÓN DE PULSO DE VACIO 3.5 CAMBIOS SUFRIDOS EN LA FRUTA 4. CINÉTICA DE DESHIDRATACION 4.1 COEFICIENTES DE DIFUSIÓN DE LA DESHIDRATACION 5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 5.1 INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA Y CONCENTRACIÓN 5.2 BALANCE DE MASA DE TODOS LOS TRATAMIENTOS 5.3 ESTUDIO DE LA CINETICA DE DESHIDRATACION OSMOTICA 5.3.1 Cinética variación en el contenido de solutos y pérdida de agua 5.3.2 Cinética de variación en la masa 5.3.3 Elección de las mejores curvas 5.4 CAMBIOS COMPOSICIONALES EN LA FASE LÍQUIDA DE LA FRUTA (COEFICIENTE DE DIFUSIÓN) 6. RENTABILIDAD DEL PROCESO 7. CONCLUSIONES BIBLIOGRAFIA. Pag. 1 4 4 5 5 5 6 8 8 8 8 9 9 11 13 15 16 17 17 17 17 17 18 19 21 21 22 22 28 29 29 38 40 42 48 53 56.

(5) IQ-2004-II-05. INDICE DE TABLAS. Pag. T abla 1. Clasificación botánica de la Guayaba. 9. T abla 2 T abla comparativa contenido nutricional variedades pulpa roja y blanca. 12. T abla 3. Parámetros cinéticos para a) la ganancia de solutos (∆Ms) y b) pérdida de agua (∆Mw) a 25°C para ambos tratamientos OD y PVOD. (Ks/w: pendiente; Ks/w 0 : intercepto) T abla 4. Parámetros cinéticos para a) la ganancia de solutos (∆Ms) y b) pérdida de agua (∆Mw) a 40 °C para ambos tratamientos OD y PVOD. (Ks/w: pendiente; Ks/w 0 : intercepto) T abla 5. Parámetros cinéticos para a) la ganancia de solutos (∆Ms) y b) pérdida de agua (∆Mw) a 55 °C para ambos tratamientos OD y PVOD. (Ks/w: pendiente; Ks/w 0 : intercepto) T abla 6. Parámetros cinéticos para la variación en la masa (∆M) para ambos tratamientos de OD y PVOD. (KM: pendiente; KM 0: intercepto) T abla 7. Características producto final de las curvas elegidas T abla 8. Coeficientes de difusión a diferentes temperaturas para ambos tratamientos OD y PVOD T abla 9. Materia prima necesaria por deshidratación T abla 10. Cotización equipos T abla 11. Valor unidad, materia prima T abla 12. Valor de producción de un gramo T abla 13. Precios comerciales de algunas frutas deshidratadas. 31 33 36 38 41 45 49 50 51 51 52.

(6) IQ-2004-II-05. INDICE DE FIGURAS. Figura 1. Flujos que se consideran en la deshidratación osmótica Figura 2. Etapas en el proceso de transferencia de materia al aplicar pulso de vacío Figura 3. a) Cambio en el contenido de solutos (∆Ms), b) Cambio en el contenido de agua (∆Mw), c) Cambio en la masa (∆M), a 25°C para cada uno de los tratamientos OD y PVOD Figura 4. a) Cambio en el contenido de solutos (∆Ms), b) Cambio en el contenido de agua (∆Mw), c) Cambio en la masa (∆M), a 40°C y diferentes concentraciones para cada uno de los tratamientos OD y PVOD Figura 5. a) Cambio en el contenido de solutos (∆Ms), b) Cambio en el contenido de agua (∆Mw), c) Cambio en la masa (∆M), a 55°C y diferentes concentraciones para cada uno de los tratamientos OD y PVOD Figura 6. Balance de masa de todos los tratamientos realizados Figura 7. a) Cambio en el contenido de solutos (∆Ms), b) Pérdida de agua (∆Mw ) para ambos tratamientos OD y PVOD a 25ºC Figura 8. a) Cambio en el contenido de solutos (∆Ms), b) Pérdida de agua (∆Mw) para ambos tratamientos OD y PVOD a 40 ºC Figura 9. a) Cambio en el contenido de solutos (∆Ms), b) Pérdida de agua (∆Mw) para ambos tratamientos OD y PVOD a 55 ºC Figura 10. a) Cambio en el contenido de la masa solutos (∆M) para ambos tratamientos OD y PVOD Figura 11. Representación gráfica de 1-Y Vs. t 0.5 a diferentes temperaturas para OD y PVOD. Pag. 13 19 23 25 27 28 33 35 37 39 44.

(7) IQ-2004-II-05. INTRODUCCIÓN. La guayaba es un cultivo originario de la América Tropical y sub-tropical. Los principales países productores en Latinoamérica son Colombia, Brasil, México, El salvador, Venezuela, Perú y Ecuador. En Colombia, existe una producción de 101.048 Ton/año (solo para consumo interno), de los cuales un 70% es para consumo fresco y 30% para la industria1. Las ciudades de Bogotá, Barranquilla, Medellín, Cali y Bucaramanga, son las mayores comercializadoras de guayaba. En Bogotá, los tipos de guayaba comercializada son la roja, pera y manzana, mientras en las demás ciudades además de las anteriormente mencionadas, se comercializan la ácida, blanca y la feijoa. Los mayores departamentos productores son: Santander, Cundinamarca, Tolima, Valle, Antioquia y la Costa Atlántica.. En el mercado nacional la guayaba posee una alta demanda para. consumo en fresco, jugos, bocadillos y mermeladas; solo para la producción de bocadillo se destinan 35.000 Ton/año, con un valor de $21.000 millones 2. Los principales mercados potenciales internacionales son: USA (Congelada), Alemania (jugos, conservas), Japón, Francia y Canadá (fresca: todo el año). Sin embargo, el mercado de la guayaba posee ciertas debilidades que afectan las exportaciones, esto, debido a que la guayaba es una fruta altamente perecedera, ocasionando una baja calidad en el producto. Por esta razón es importante el desarrollo de nuevas técnicas de procesamiento de la guayaba para su comercialización, siendo la deshidratación osmótica una gran opción. De esta manera se aprovecharían las ventajas internacionales que posee este comercio: poca competencia, altos precios, mercados jóvenes y una mayor satisfacción del consumidor.. Los alimentos deshidratados han sido ampliamente usados a nivel industrial por más de una década como medio de conservación de la fruta mínimamente procesada, conservando en mayor proporción sus características sensoriales. Este proceso permite 1 2. Referencia 9 Referencia 9.

(8) IQ-2004-II-05. reducir el contenido de agua al colocar el alimento en una solución de azúcar altamente concentrada, lo que ocasiona un flujo de agua hacia la solución y uno de solutos hacia el interior de la fruta, hasta alcanzar el equilibrio. De esta manera se protege y mejora las características organolépticas del producto final (color y sabor) 3, obteniendo productos en conserva de mejor calidad, además de presentar ventajas económicas, debido a que no solo se puede emplear como pre-tratamiento, sino que también se emplea en la elaboración de alimentos de bajo contenido de humedad, aumentando la durabilidad de la pulpa y presentando una gran posibilidad para la exportación y aprovechamiento de frutas que en otras condiciones serían muy perecederas.. Este proyecto presenta como aspecto novedoso, la posible presentación industrial de la Guayaba manzana (Glum Sali). Se propone poder sacar un producto con una nueva presentación y facilidad de exportación, generando una nueva alternativa del consumo de la guayaba. En Colombia existen muchas variedades y en el año se exportan alrededor de 180.000 toneladas 4. La elección de la guayaba como fruta para deshidratar es debido a su contenido nutricional, por la cual es denominada "la fruta reina”: rica en vitaminas A, B1 y B2 y lo más importante es el alto contenido de vitamina C, así como en algunos aminoácidos esenciales tales como triptófano, lisina, y metionina, igualmente es rica en taninos, que le comunican propiedades astringentes. Por todo esto la guayaba es una de las frutas más cotizadas en el mercado. La variedad estudiada aparte de su contenido nutricional presenta una mayor cantidad de pulpa que la hacen muy rendidora siendo esta una ventaja sobre la guayaba común y es una variedad muy poco desarrollada si tomamos en cuenta que la más conocida es la de pulpa roja (guayaba coronilla y guayaba pera).. 3 Referencia 1 4. Referencia 2.

(9) IQ-2004-II-05. La deshidratación osmótica, con y sin pulso de vacío, permite establecer las ventajas y desventajas de cada método, conocer la influencia de variables como la temperatura y los grados Brix (ºBrix) dependiendo de la aplicación previa del pulso o no, y su efecto en los mecanismos pseudodifusionales o de difusión efectiva (dependientes de gradientes de concentración) e hidrodinámicos (mecanismo dependientes de gradientes de presión) 5.. 5. Referencia 3.

(10) IQ-2004-II-05. 1. OBJETIVO GENERAL. Estudio del comportamiento de la cinética y procesos hidrodinámicos en la deshidratación osmótica con y sin pulso de vacío de la guayaba manzana (Glum Sali).. 1.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS. Establecer la influencia de la temperatura y la concentración de la solución de sacarosa en el proceso de deshidratación osmótica con y sin pulso de vacío.. Determinar la calidad de la fruta deshidratada asociadas a los cambios de masa y humedad ocurridos durante el proceso de deshidratación mediante la realización de balances de materia.. Determinar la rentabilidad del proceso, mediante el análisis de la cinética de deshidratación asociada a los cambios de peso, pérdida de agua y ganancia de solutos en el tiempo y la identificación de la mejor curva de cinética de deshidratación de acuerdo a las características del producto deshidratado obtenido..

(11) IQ-2004-II-05. 2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. 2.1 PREPARACIÓN DE LA MUESTRA. Las guayabas manzana seleccionadas con base al grado de madurez (coloración de la cáscara y consistencia) fueron compradas en el mismo supermercado (Carrefour) provenientes de una misma región (Coello-Guamo) y un cultivo tecnificado, lo que permitió eliminar variabilidad en parámetros como clima y suelo. Cada guayaba se peló y cortó en cascos eliminando las semillas para después ser cortadas en láminas mediante el uso de un molde de (40 x 21 cm) que permitió que todas las muestras fueran de un tamaño lo más uniforme posible. Cada uno de los tratamientos se llevó a cabo por triplicado.. 2.2 TRATAMIENTO OSMÓTICO. Se empleó un baño de María (equipo) con control de temperatura y agitación constante en cada uno de los procesos. La agitación se realizó a 954 r.p.m .en cada uno de los tratamientos. La deshidratación se realizó en soluciones. de 25, 40 y 55 ºBrix, a. temperaturas de 25, 40 y 55 ºC y a diferentes tiempo de tratamientos 15´, 30´, 45´, 60´, 90´, 180´ (3 hr), 300´ (5 hr), 480´ (8 hr) y 1440´ (24 hr) minutos. Se realizaron dos clases de experimentos: deshidratación osmótica a presión normal y con pulso de vacío. Los tratamientos con pulso de vacío se llevaron a cabo aplicando una presión de 100 mbar. (FITO, Pedro, et al., 2001) durante 10 minutos (GIRALDO G, et al., 2003) al inicio del.

(12) IQ-2004-II-05. proceso, de esta manera se. contribuye a eliminar el aire de los poros de la fruta,. mejorando el proceso de deshidratación, ya que el espacio dejado por este será reemplazado por el fluido externo. Para obtener la variación de la masa (∆M), la ganancia de solutos (∆Ms) y la pérdida de agua (∆Mw ), cada trozo de fruta debió ser pesado antes de iniciar el procedimiento y después de ser efectuado, es decir, cuando ya ha sido deshidratado. Al igual, se midieron los ºBrix iniciales para determinar la variación de los sólidos soluble.. 2.3 DETERMINACIONES ANALÍTICAS. El contenido de humedad se determinó por secado a 60ºC hasta peso constante, aproximadamente 72 horas, según el método 20.013 AOAC, 1980 (GIRALDO G., et al., 2003). Los sólidos solubles fueron medidos mediante un refractómetro, el peso mediante una balanza analítica y la variación del volumen mediante un calibrador. Para determinar la variación de la masa, los cambios en el contenido de sólidos solubles y de agua se emplearon las siguientes relaciones:. Mt −M0 ∆M = M0. ∆M W. (M =. t. ∆M. (M =. t. S. (1). ) (. ). ) (. ). * xWt − M 0 * xW0 M0 * x St − M 0 * x S0 M0. (2). (3).

(13) IQ-2004-II-05. donde:. M 0 = Masa inicial de la muestra (gr). M t = Masa de la muestra en el tiempo t (gr). x S0 = Fracción másica de sólidos solubles de la muestra en el tiempo 0 (ºBrix). x St = Fracción másica de sólidos solubles de la muestra en el tiempo t (ºBrix). x W0 = Fracción másica de agua de la muestra en el tiempo 0 (gr/gr). x Wt = Fracción másica de agua de la muestra en el tiempo t (gr/gr). Para todos los procedimientos se comprobaron los balances de masa mediante la siguiente relación:. ∆M = ∆M W + ∆M S. (4).

(14) IQ-2004-II-05. 3. MARCO TEORICO. 3.1 GUAYABA. 3.1.1 Generalidades. Es originaria de América tropical con su centro de origen entre México y Perú. Esta planta de la familia de las Mirtáceas incluye más de 2000 especies de árboles y arbustos de los cinco continentes. Todas las guayabas las producen árboles del género Psidium que crecen en regiones tropicales de América, Asia y Oceanía. En otros países también se la conoce como guayabo, guara, arrayana y luma. Se desarrolla en temperaturas de 18 a 28°C. Cuando la temperatura está por debajo de 15°C se detiene el crecimiento y a 3°C no se logra la maduración de los frutos.. 3.1.2 Variedades. Se cultiva en casi todos los países tropicales. Son países productores Brasil, Colombia, Perú, Ecuador, India, Sudáfrica, California, Estados Unidos, México, Filipinas, Venezuela, Costa Rica, Cuba y Puerto Rico. Las variedades que se comercializan. en. Europa. se. importan. principalmente. de. Sudáfrica. y. Brasil.. Comercialmente se agrupan en blancas y rojas, según el color de la pulpa. Las variedades más conocidas en función del país de origen son: Puerto Rico, guayabas de pulpa blanca, unos 9 centímetros de largo y de 7 centímetros de diámetro, con un peso aproximado de 150 gramos; Rojo Africano, de pulpa rosada, peso de unos 65 gramos y 6 centímetros de diámetro y Trujillo, peso de 115 gramos y un diámetro de 6,5 centímetros. Existen además otras variedades como: Roja, Polonuevo, Guayabita de Sadoná (Nariño), Rosada y Blanca Común de Antioquía y Guayaba Agria; que se diferencia en su tamaño, peso y forma de producción..

(15) IQ-2004-II-05. 3.1.3. Clasificación botánica. La familia de las Myrtáceas cuenta con unos 60 géneros. y con algo más de 2000 especies.. Tabla 3. Clasificación botánica de la Guayaba. Reino:. Eukaryota. División:. Spermatophytina. Subdivisión:. Magnoliatae. Clase:. Magnoliatae (Dicotiledoneae). Orden:. Myrtales. Familia:. Myrtaceae. Género:. Psidium. Especie:. Psidium guajava. Tomada de Fruticultura tropical. Segunda parte. ICFES.. 3.1.4. Anatom ía y Fisiología. Árbol: árbol bajo, con mucho follaje que en ocasiones. alcanza desde 2 hasta 9 metros de altura, adquiriendo su tronco hasta 30 cm de diámetro. El tallo tiene forma cilíndrica, de consistencia dura y leñosa. Las ramas jóvenes y terminales son de color verde. Las ramas adultas son cilíndricas y su corteza al igual que la del tallo principal, es de color carmelita-verdoso, siendo en ocasiones lisa y brillante.. Hojas: Son abundantes coreáceas, oblongas o elípticas dispuestas en pares alternas a lo largo de las ramas. Son de color verde oscuro hasta claro en el haz y más claro en el.

(16) IQ-2004-II-05. envés, alcanzando una longitud desde 7 a 15 cm. Las nervaduras son pronunciadas en el envés.. Flor: presentan una corola formada por cuatro a cinco pétalos de color blanco. El cáliz es cerrado en el botón y la base tiene cuatro a cinco sépalos. Las flores pueden estar solitarias o agrupadas y brotan de yemas situadas en las axilas de las hojas. Es posible la autopolinización.. Fruto: Es clasificado como una baya que puede tener formas variadas (redonda, ovalada, cilíndrica, piriforme), con tamaño pequeño a mediano que oscila desde 1.5 a 8 cm de diámetro y con peso entre 15 y 460 g. Pueden presentarse solos o agrupados. El epicarpio o cáscara es generalmente liso y cuando esta maduro puede ser verde claro o amarillo pálido, y en ocasiones amarillo con tonalidades rojizas. La pulpa puede ser de diferentes diámetros con coloración roja, rosada, amarilla, amarillo rosado, blanco puro o con incrustaciones verdes. La textura de esta parte puede ser suave y fina en unos casos y arenosa en otros. El sabor puede ser dulce, ácido, o ligeramente ácido y en algunos casos sin sabor agradable. El endocarpio, que es el lugar donde se encuentran las semillas, posee una coloración similar a la de la pulpa. Las semillas son pequeñas. El peso de las semillas puede sobrepasar el 2% del peso total del fruto en algunos casos.. La fruta se debe recolectar antes de que tome color para evitar posibles enfermedades y aumentar la capacidad de almacenamiento. La forma de recolección es manual, en los sistemas tradicionales se recogen los frutos caídos del suelo. La clasificación y criterios de calidad se determinan por su aspecto, color, tamaño y estado fitosanitario, el peso promedio está entre 100 y 165 gramos. En cuanto a su envasado, se debe empaquetar en cajas de madera o plástico con una capacidad máxima de 12 Kilogramos para garantizar la calidad del producto..

(17) IQ-2004-II-05. 3.2 GUAYABA MANZANA (GLUM SALI). Esta especie es originaria de Australia, y es cultivada en Colombia aproximadamente hace 20 años (hace falta Referencia). Es muy apetecida por su rendimiento respecto a la pulpa, esta es de color blanco, de sabor dulce o ligeramente agridulce, dependiendo del estado de maduración, de piel verde y forma redondeada. Posee diámetros entre 7 y 10 cm y pesos que oscilan entre 300 y 500 g por fruto. (ver Ilustración 1).. Ilustración 1. Imagen de la Guayaba Manzana (Glum Sali). Tomada de Imágenes Google. El componente mayoritario es el agua, posee un bajo valor calórico, con escaso aporte en hidratos de carbono y menor proporción respecto a las proteínas y grasas. Se destaca el contenido en vitamina C, siendo éste mayor en la variedad de pulpa blanca como la Guayaba manzana, respecto a las variedades de pulpa roja; y es siete veces mayor que la encontrada en la naranja. Aporta otras vitaminas del grupo B en menor proporción. Respecto a los minerales, se destaca el aporte del contenido en Potasio. Los frutos muy maduros pierden vitamina C. A continuación se presenta una tabla comparativa entre las variedades de pulpa roja y blanca:.

(18) IQ-2004-II-05. Tabla 4 Tabla comparativa contenido nutricional variedades pulpa roja y blanca. Contenido en 100 g de pulpa. Variedad Blanca. Variedad Rosada. Parte comestible (%). 75. 75. Calorías N°. 36. 36. Agua (g). 86.0. 86.0. Proteínas (g). 0.9. 0.9. Grasas (g). 0.1. 0.1. Carbohidratos (g). 9.5. 9.5. Fibra (g). 2.8. 2.8. Cenizas (g). 0.7. 0.7. Calcio (mg). 15.0. 17.0. Fósforo (mg). 22.0. 30.0. Hierro (mg). 0.6. 30.0. 0. 400. Tiamina (mg). 0.03. 0.05. Riboflavina. 0.03. 0.03. Niacina. 0.6. 0.6. 240.0. 200.0 U.I.. Vitamina A (U.I.). Acido ascórbico (Vitamina C). Tomada de http://www.geocities.com/guayabamanzana/Laguayaba.htm.

(19) IQ-2004-II-05. 3.3 DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA. La deshidratación osmótica es una de las técnicas más antiguas para la conservación de alimentos. Su objetivo principal es prolongar la vida útil del alimento, eliminando el agua o la mayoría de esta, disminuyendo de esta manera la posibilidad del crecimiento de microorganismos y la actividad enzimática, factores que provocan el deterioro de la fruta. Esta técnica consiste en la inmersión del alimento en una solución de alta concentración de solutos, en este caso azúcar (sacarosa), provocándose una diferencia de presiones dentro y fuera de las células de la fruta, conocida como presión osmótica. De esta manera, se provoca dos flujos principales simultáneos en contracorriente: un flujo de agua de la fruta hacia la solución y una simultánea transferencia de soluto desde la solución azucarada hacia dentro de la fruta. La Figura 1 muestra los flujos que se producen en el proceso. Figura 1. Flujos que se consideran en la deshidratación osmótica. Tomado de Modelo de deshidratación osmótica de alimentos vegetales.

(20) IQ-2004-II-05. La deshidratación osmótica, aunque es usada como tratamiento único para eliminar cierto porcentaje de humedad, también puede utilizarse como pre-tratamiento o tratamiento conjunto en el procesamiento de frutas. Suele emplearse como pre-tratamiento para el congelamiento y el secado de frutas, mejorando significativamente las propiedades del producto final. Al combinarse la deshidratación osmótica como pre-tratamiento y el posterior congelamiento se reduce la formación de cristales de hielo dentro de la fruta al reducir el contenido de agua, disminuyendo así, las modificaciones estructurales y sensoriales de ésta (Torreggiani, Danila et. al; 2001).. La combinación de estos dos. tratamientos mejora la calidad de los tejidos, reduce el colapso después de que la fruta es descongelada, debido a que conserva la organización de estos al reducirse la humedad (Torreggiani, Danila et. al; 2001), es decir, se conservan las propiedades texturales, las cuales se encuentran estrechamente relacionadas con la estructura celular (Ilker & Szczesniak, citado por Torreggiani, Danila et. al; 2001).. En cuanto al secado, la implementación de un pre-tratamiento osmótico mejora la retención de color, baja el nivel de degradación de la vitamina C, mejorando la estabilidad, al modificar la composición de azúcar en la fruta, es decir aumentándola.. La. concentración de azúcar produce un efecto protector (Torreggiani, Danila et. al; 2001), debido a que modifican la temperatura de transición vítrea de la fruta, aumentándola, y como consecuencia presenta un colapso estructural muy bajo (Ross & Karel, 1992; Levi & Karel, 1995, citado por Torreggiani, Danila et. al; 2001). Una de las cualidades que más se ve beneficiado es el aroma y el sabor porque se potencia el contenido de azúcares y compuestos furánicos, tiránicos y ésteres principalmente, reteniéndose estos en los tejidos, mientras que los compuestos carboxílicos y algunos alcoholes se eliminan hacia la solución osmótica, debido probablemente a las diferentes solubilidades de estos compuestos en el agua (Torreggiani, Danila et. al; 2001). Se pude decir que la deshidratación osmótica (OD) mejora la calidad de sabor, evita la fermentación y prolonga la vida útil del producto. De esta manera puede verse como el incremento en la concentración de azúcar mejora las características. organolépticas y permite, por ejemplo, poder realizar posteriores.

(21) IQ-2004-II-05. tratamientos de secado a mayores temperaturas, menores tiempos y mejoramiento de las características del producto final.. 3.3.1. Fenóm enos de transferencia involucrados. Como se mencionó anteriormente. existen dos flujos: un flujo de agua de la fruta hacia la solución y una simultánea transferencia de soluto desde la solución azucarada hacia el interior de la fruta. Este transporte de solutos hacia el interior, puede ser reducido si se emplean solutos de elevado peso molecular 6. En general existen dos mecanismos de transporte involucrados:. -. Mecanismo pseudodifusionales. -. Mecanismo hidrodinámico. Mecanism o pseudodifusionales: Este mecanismo incluye el mecanismo osmótico, el cual existe cuando se separan dos soluciones de diferente actividad de agua, por medio de una membrana semipermeable, que sea selectiva al transporte de solutos a través de ella.. Dicha membrana es la membrana celular. La presión osmótica juega un papel. importante en los inicios del proceso, mientras se mantiene la permeabilidad selectiva de la membrana celular. Una vez la permeabilidad selectiva desaparece, entran en juego los mecanismos difusionales dependientes de los gradientes de concentración, de esta manera se llevará a cabo el flujo de solutos de la solución hacia el interior de la fruta. Mecanism o hidrodinám ico: Este mecanismo se basa en la diferencia de presión. La importancia de este mecanismo va ligada a la porosidad del alimento que se deshidrata7. Cuando se sumerge el producto en la solución, existe penetración de esta por capilaridad a través de los propios poros. Si se aplica vacío alternando, con elevada presión (presión atmosférica), el aire que sale del producto en el periodo de bajas presiones es. 6 7. Referencia 1. Pag. 5. Referencia 1. Pags.9..

(22) IQ-2004-II-05. reemplazado por la solución en la cual esta sumergido debido a la diferencia de presión creada.. 3.3.2. Definición del sistem a. El sistema esta formado por la solución, el producto a. deshidratar y la atmósfera en contacto con el sistema. El alimento es un sistema multicomponente y polifásico debido a su estructura celular 8. Se pueden definir tres fases en el alimento:. Fase inerte: constituida por los componentes no solubles en agua, es decir, por los componentes de las paredes celulares. Esta fase juega un papel importante en cuanto da la estructura a la fruta y define el comportamiento del mismo.. Fase interna líquida del alimento: formada por agua junto con los sólidos solubles que hay disueltos en ella. Estos sólidos son azúcares, vitaminas, sales minerales, ácidos, etc. Esta es la fase más importante para la deshidratación ya que incluye dos de las variables de mayor interés en este proceso: los sólidos solubles (ºBrix) y el agua.. Fase gas: en general todos los alimentos tienen una cantidad de gas o aire ocupando parte de su volumen en los poros que poseen. Esta cantidad de aire viene determinada por la porosidad del alimento. Su papel es irrelevante en los balances de materia, así como en las concentraciones globales características del alimento. Su importancia radica en los fenómenos de transferencia y en las cinéticas y en los cambios estructurales.. 8. Referencia 1. Pag. 29..

(23) IQ-2004-II-05. 3.3.3. Variables que afectan el proceso. 3.3.3.1 Tem peratura. El incremento de la temperatura produce en general, un aumento de la velocidad de la transferencia de masa, tanto en lo referente a la salida de agua como a la entrada de sólidos solubles. El cambio más importante sufrido por la fruta además de los mencionados anteriormente son los cambios texturales y estructurales como son el ablandamiento por el efecto de la temperatura y la pérdida de turgor celular.. 3.3.3.2. Concentración. La concentración de la solución osmodeshidratante afecta el. proceso ya que determina la fuerza impulsora en cuanto a la transferencia de masa, sí como a la distinta viscosidad de la solución, y de la fase líquida del alimento que va aumentando su viscosidad a medida que se concentra, hasta alcanzar la de la solución osmótica en el equilibrio. Concentraciones muy elevadas de la solución pueden provocar un encostramiento en la superficie del alimento, es decir, se forma una capa superficial que implica una barrera a la transferencia de masa entre el producto y la solución9.. 3.3.3.3 Naturaleza del agente osm ótico. Este aspecto es fundamental para definir el comportamiento del producto durante el proceso de deshidratación osmótica. En función de la naturaleza la interacción del soluto con el agua y la fruta será diferente. El tamaño de la molécula del soluto va a suponer una mayor o menor facilidad para atravesar la membrana semipermeable del alimento.. 3.3.3.4. Presión. La presión al igual que la temperatura determina la velocidad de. transferencia de masa. Si se alterna el sistema entre una presión sub-atmosférica (pulso de vacío) en un periodo corto con alternancia de la presión atmosférica los mecanismos hidrodinámicos (por diferencias de presiones) en especial el flujo capilar se intensifica (Shi 9. Referencia 1. Pag. 13..

(24) IQ-2004-II-05. y Fito 1993-1994; citado por Barata, Jose Manuel et al. en deshidratación osmótica de alimentos) se ven mejorados fomentando una mayor transferencia de masa.. 3.4. DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA CON APLICACIÓN DE PULSO DE VACIO. La superficie interna y externa de los poros o espacios intercelulares presentes en la fruta juegan un papel importante en la velocidad de transferencia de masa cuando están en contacto con la solución osmodeshidratante, sobre todo cuando si se esta a presiones sub-atmosféricas.. Cuando se habla de pulso de vacío cuando el sistema se somete a una presión subatmosférica durante un corto periodo de tiempo y posteriormente se restaura la presión atmosférica original. La presión de vacío generalmente está entre los 50-100 mbar 10.. “El proceso de impregnación de vacío ocurre de la siguiente manera: dentro de los poros existe aire que se encuentra a una determinada presión (P1). Cuando el líquido externo se pone en contacto con los poros se establece una diferencia de presión debido a la presión del líquido (P2) más la presión capilar (Pc ). Cuando se aplica la presión sub-atmosférica, el aire contenido en los poros del alimento sufre una expansión para equilibrarse con la presión impuesta al sistema, de esta manera, se produce la pérdida parcial de este y una mayor penetración de líquido por capilaridad. Una vez restaurada la presión atmosférica el nuevo gradiente de presiones actúa como fuerza impulsora provocando la compresión del gas que previamente se había expandido, siendo ocupado este espacio por la solución exterior” 11. La figura 2 muestra los diferentes pasos de este proceso. En ella puede observarse que el mayor valor de Xv (fracción volumétrica de poros ocupada por la solución) aumenta considerablemente al restaurarse la presión atmosférica.. 10 11. Referencia 4 Referencia 1. Pag.16.

(25) IQ-2004-II-05. Figura 2. Etapas en el proceso de transferencia de materia al aplicar pulso de vacío. t= 0 Poro con gas. No hay l íqui do adentro. HDM (P = 1030 mbar) S olo capilaridad. Xv = 0.018. P cambia a 100 mbar E l gas se expande y sale.. HMD (P = 100 mbar) S olo capilaridad Xv = 0.15. Sólido. Líquido. S e restaura la presión atmosféri ca. HDM Capi laridad y presión externa como fuerzas impulsoras. Xv = 0.9. gas. Tomado de Deshidratación osmótica de alimentos, pag. 16.. 3.5. CAMBIOS SUFRIDOS EN LA FRUTA. Cambios composicionales debido al transporte de agua y solutos. Cambios bioquímicos por las reacciones enzimáticas existentes. Cambios. estructurales:. encogimiento. colapsamiento de la estructura.. de. la. muestra. al. deshidratarse,.

(26) IQ-2004-II-05. Cambios texturales: ablandamiento debido a la temperatura, pérdida de turgor celular. Los factores que determinan las propiedades del producto final dependen de las características del producto, como el tipo de cultivo, la variedad, el grado de madurez, la microestructura de los tejidos, los pretratamientos llevados acabo previamente sobre la fruta, la composición de la solución osmótica y la concentración, la temperatura, la presión y la agitación entre otros (Simal, Benedito, Sánchez & Roselló, 1998; citado por Amparo Chiralt, et al, 2004)..

(27) IQ-2004-II-05. 4. CINÉTICA DE DESHIDRATACIÓN. La cinética de deshidratación ha sido ampliamente estudiada en diferentes frutas y vegetales en los últimos tiempos. Este modelo desarrollado por Fito & Chiralt, 1997, permite establecer cómo la ganancia de solutos (azúcar) y pérdida de agua, afectan los cambios de masa.. Respecto a la cinética existen estudios realizados en Manzana. (Kow alska, Hanna, et al, 2001) Mango (Giraldo G, et al, 2003), durazno, piña, melón, kiw i, banano, papaya y fresa, entre otras.. 4.1 COEFICIENTES DE DIFUSIÓN EN LA DESHIDRATACIÓN. El coeficiente de difusión es quizá uno de los datos más importantes a la hora de estudiar la deshidratación osmótica. Son muchos los estudios que se han realizado respecto a la respuesta de varias frutas en el proceso de deshidratación y la comparación del efecto del pulso de vacío y la no utilización de este. Estos estudios pueden dar un punto de comparación entre los valores obtenidos en otras frutas y la guayaba manzana, algunos de los estudios realizados respecto al coeficiente de transferencia de masa son: Vacuum impregnation for development of new dehydrated products, por Pedro Fito, et al, 2001; donde se estudian y comparan los coeficientes de difusión para varias frutas como banano, piña, fresa, papaya, mango, kiw i y manzana, en el proceso de deshidratación osmótica con y sin pulso de vacío. Otro estudio es el reportado por Giraldo G, et al, 2003; donde se estudia la influencia de la concentración de la solución osmótica en el coeficiente de difusión y en la cinética del mango. Y por último, aunque existen otros, los cambios en las propiedades químicas y físicas durante la deshidratación osmótica en los tejidos de las frutas, por Chiralt, Amparo y Pau Talens, 2004, ya que estos cambios afectan la transferencia de masa..

(28) IQ-2004-II-05. 5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. 5.1 INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA Y CONCENTRACIÓN. Para determinar el cambio en el contenido de solutos (∆Ms), cambio en el contenido de agua (∆Mw ) y el cambio en la masa (∆M), a los diferentes °Brix y temperaturas se utilizaron las ecuaciones (1) a (3), cuyos resultados fueron posteriormente graficadas Vs. el tiempo.. Las Figura 3 muestra ambos tipos de tratamientos realizados a 25°C y la variación del contenido de solutos, de agua y de masa, al cambiar la concentración de la solución. La ganancia de solutos es mayor, a medida que se aumenta la concentración. De igual manera, la perdida de agua también se incrementa a medida que se aumenta la concentración y por tanto existe una mayor variación en la masa como consecuencia de los dos fenómenos anteriormente mencionados. La solución de 55°Brix es la más favorecida en la ganancia de solutos y pérdida de agua por la alta concentración lo que aumenta la presión osmótica y la diferencia de concentraciones con la solución aumentando el flujo de agua y solutos. Los tratamientos realizados con pulso de vacío presentan una mayor ganancia de solutos y pérdida de agua debido a que el pulso de vacío cambia la estructura de la fruta aumentando el área de contacto con la solución facilitando la entrada de solutos e incrementando la presión osmótica causando una mayor pérdida de agua..

(29) IQ-2004-II-05. Figura 3. a) Cambio en el contenido de solutos (∆Ms), b) Cambio en el contenido de agua (∆Mw), c) Cambio en la masa (∆M), a 25°C para cada uno de los tratamientos OD y PVOD. OD. a). PVOD. Cambios en el contenido de solutos. Cambio en el conte nido de solutos. 0,25. 0,25 0,2. 0,2. 0,15. 0,15. 0,1. 0,1. 0,05. 0,05 0. 0 0. 500. 1000. 1500. 0. 2000. 500. t (Min) 25°B rix. 40°B rix. 25°B rix. 55°Brix. Cambio en e l contenido de agua. b). 500. 1000. 1500. 2000. 0 - 0,2. -0,4. - 0,4. -0,6. - 0,6. -0,8. - 0,8. -1. -1. 40ºBrix. 55ºBrix. 25°B rix. 55°B rix. 1000. 1500. 2000. 40°Brix. 55°B rix. Cambio en la masa 0. 0 -0,1 0. 40°Brix. t (Min ). Cambio en la mas a. c). 500. - 1,2. t (Min ) 25ºB rix. 2000. 0. -0,2. -1,2. 1500. Cambio en el contenido de agua. 0 0. 1000. t (Min). 500. 1000. 1500. 2000. -0,1 0. -0,2. -0,2. -0,3. -0,3. -0,4. -0,4. -0,5. -0,5. -0,6. -0,6. -0,7. -0,7. -0,8. 500. 1000. 1500. -0,8. -0,9. -0,9. t (Min) 25°B rix. 40°B rix. 55°Brix. t (Min ) 25°Br ix. 40°B rix. 55 °Brix. 2000.

(30) IQ-2004-II-05. Los tratamientos realizados a presión atmosférica a 40°C (Figura 4) permiten observar la influencia de la temperatura. Si se compara el tratamiento de OD a 40 ºC. con el. tratamiento PVOD a 25 ºC estos son muy similares, pudiéndose decir que la temperatura causa un efecto similar al pulso de vacío en los tratamientos a presión atmosférica, aumentando la ganancia de solutos y la pérdida de agua. Sin embargo, el aumento en la pérdida de agua es el cambio más notorio sobretodo para las soluciones de 25 y 40°Brix en los tratamientos a presión atmosférica.. En cuanto al pulso de vacío, este presenta una disminución en la ganancia de solutos y pérdida de agua en las soluciones de 25 y 40ºBrix, respecto al tratamiento de PVOD a 25ºC y al de OD a 40ºC. Esta disminución puso deberse a que al efectuar el pulso de vacío, este pudo haber disminuido el área expuesta respecto a su volumen, es decir, pudo colapsarse de tal manera que el área expuesta es menor a la que estuvo a presión atmosférica.. Otra explicación podría ser que esta temperatura afecta el proceso con. pulso de vacío, posiblemente debido a la estructura misma de la fruta así como a la presencia de la pectina, que forma una especie de gel y puede llegar a impedir la penetración de la solución azucarada a los capilares de la fruta. En la solución de 55ºBrix no se presenta este comportamiento debido a que la presión osmótica ocasionada por esta concentración, es tan alta, que logra aunque el área sea menor y los poros muy pequeños, deshidratarse..

(31) IQ-2004-II-05. Figura 4. a) Cambio en el contenido de solutos (∆Ms), b) Cambio en el contenido de agua (∆Mw), c) Cambio enla masa (∆M), a 40°C y dif erentes concentraciones para cada uno de los tratamientos OD y PVOD.. a). OD. PVOD. Cambio en el contenido de s olutos. Ca mb io en el co nten ido d e s olu tos 0,25. 0,25 0,2. 0,2. 0,15. 0,15. 0,1. 0,1. 0,05. 0,05. 0. 0 0. 500. 1000. 1500. 2000. 0. 500. t (M in) 25º B rix. 40º B rix. 1500. 2000. t(Min) 55º Br ix. 25º Br ix. Cambio en el c onte nido de agua. b). 1000. 40º Brix. 55ºB rix. Ca mbio en el contenido de a gua 0 0. 0 0. 500. 1000. 1500. 2000. 500. 1000. 1500. 2000. -0,2. -0,2. -0,4. -0,4. -0,6. -0,6. -0,8. -0,8. -1. -1 -1,2. -1,2. t (M in) 25º Brix. 40ºB rix. t (Min ) 55ºB rix. 25º Brix. Cambio e n l a masa. c). 500. 1000. 55ºB rix. Cambio en la mas a. 0 - 0,1 0. 40ºB rix. 1500. 2000. 0 -0,1 0. - 0,2. -0,2. - 0,3. -0,3. - 0,4. -0,4. - 0,5. -0,5. 500. 1000. 1500. -0,6. - 0,6. -0,7. - 0,7. -0,8. - 0,8. -0,9. - 0,9. t ( min). t (Min) 25ºB rix. 40ºB rix. 55ºB rix. 25º Brix. 40ºB rix. 55ºB rix. 2000.

(32) IQ-2004-II-05. Los tratamientos realizados de OD a 55°C muestran al igual que en los realizados a 40°C, un efecto similar entre la temperatura y el pulso de vacío, aumentando la ganancia de solutos sobre todo para las soluciones de 25 y 40 ºBrix, ya que la mayor temperatura causa que los solutos entren más rápido al incrementarse la transferencia de masa igualándose concentraciones por la entrada de solutos y no por la pérdida de agua. Por otro lado, existe una mayor pérdida de agua respecto al tratamiento con pulso de vacío, como se observó en el tratamiento de OD a 40ºC.. En cuanto a los tratamientos realizados con pulso de vacío, la ganancia de solutos es el efecto más importante, causado por el intercambio aire-líquido que ocurre en los poros o en esta fracción de volumen ocupada por aire, promoviéndose los mecanismos difusionales, responsables por la ganancia de solutos y pequeñas pérdidas de agua (Fito & Chiralt, 2000 citado por Giraldo et al., 2002). El fenómeno que se impone es la ganancia de solutos, es decir, hay tendencia a equilibrar las concentraciones por este, disminuyendo el flujo de agua.. Comparando todos los tratamientos se observa que para ambos tratamientos (OD y PVOD), la solución de 55ºBrix neto, siempre gana más solutos y pierde más agua. Los tratamientos a presión atmosférica se favorece la pérdida de agua y con pulso de vacío la ganancia de solutos..

(33) IQ-2004-II-05. Figura 5. a) Cambio en el contenido de solutos (∆Ms), b) Cambio en el contenido de agua (∆Mw), c) Cambio enla masa (∆M), a 55°C y dif erentes concentraciones para cada uno de los tratamientos OD y PVOD. OD. a). PVOD. Cambio en el contenido de s olutos. Ca mbio e n el contenido de solutos. 0,25. 0,3. 0,2. 0,25 0,2. 0,15. 0,15 0,1. 0,1. 0,05. 0,05 0. 0 0. 500 25ºBrix. 1000 t (Min) 40ºBrix. 1500. 2000. 0. 500. 55ºBrix. 25ºBr ix. 2000. 40ºBrix. 55ºBrix. 0. 0 -0,2. 1500. Cambio en el contenido de a gua. Cambio en el contenido de agua. b). 1000. t (Min). 0. 500. 1000. 1500. 2000. -0,2. -0,4. -0,4. -0,6. -0,6. -0,8. -0,8. -1. -1. 0. 500. 2000. t (Min). t ( Min) 25ºBrix. 40ºBrix. 25ºBrix. 55ºBrix. 500. 1000. 40ºBrix. 55ºBrix. Cambio en la masa. Cambio en la ma sa 0 -0,1 0. 1500. -1,2. -1,2. c). 1000. 1500. 2000. 0. -0,2. - 0,1. -0,3. - 0,2. -0,4. 0. 500. 1000. 1500. - 0,3. -0,5 -0,6. - 0,4. -0,7. - 0,5. -0,8. - 0,6. -0,9. t (min). t (Min) 25ºBrix. 40ºBr ix. 55ºBrix. 25ºBrix. 40ºBrix. 55ºBrix. 2000.

(34) IQ-2004-II-05. 5.2 BALANCE DE MASA DE TODOS LOS TRATAMIENTOS Se verificaron los balances de masa de todos los tratamientos realizados para evaluar en la medida de lo posible la magnitud de los errores experimentales. Este balance se realizó calculando las pérdidas de agua y solutos y se compararon con las pérdidas de masa total (ecuación 4). Según esta ecuación la pérdida de peso equivale a la pérdida de agua más la ganancia de sólidos solubles calculados con las ecuaciones (1), (2) y (3), respectivamente. Figura 6. Balance de masa de todos los tratamientos realizados. Balance de masa pruebas con pulso de vacío. Balance demasa pruebasa presión atmosférica. 0.1. 0.1. 0. 0 -0.9. -0.8. -0.7. -0.6. -0.5. -0.4. z. -0.3. -0.2. -0.1. -0.1. 0. -0.9. -0.8. -0.7. -0.6. -0.5. -0.4. -0.3. -0.2. -0.1. -0.1. -0.2. -0.2. -0.3. -0.3. -0.4. -0.4. -0.5. -0.5. -0.6. -0.6. -0.7. -0.7. -0.8. -0.8. -0.9. -0.9. -1. La Figura 6 muestra los balances de masa para todos los tratamientos realizados. En esta se observa que los puntos se distribuyen de manera satisfactoria a lo largo de la diagonal, esto indica una buena precisión experimental y fiabilidad de los resultados.. 0.

(35) IQ-2004-II-05. 5.3 ESTUDIO DE LA CINÉTICA DE DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA. 5.3.1 Cinética variación en el contenido de solutos y pérdida de agua. El estudio de la cinética se analizó desde dos puntos de vista reportados en trabajos previos de frutas (Barat et al., 2001a; Cháfer et al., 2001a; Fito & Chiralt, 1997; citado por Giraldo et al., 2002): a) La ganancia de solutos (azúcar) y la pérdida de agua, fenómenos que son responsables de los cambios totales de la masa y también del encogimiento de la muestra (Barat, Fito, & Chiralt, 2001b; citado por Giraldo et al., 2002) y (b) los cambios en la concentración en la fase líquida de la fruta que define la actividad de agua y por tanto la calidad del producto final.. La cinética permite ver en detalle como se desarrollan los mecanismos hidrodinámicos y difusionales, a través del proceso de deshidratación, y como son influenciados por la concentración, la temperatura y el cambio de presión. Para modelar los cambios anteriormente descritos en el proceso de deshidratación osmótica con y sin pulso de vacío, se empleó una ecuación empírica en función de la raíz cuadrada del tiempo utilizado en el proceso (Barat et al., 2001a; Cháfer et al., 2001a; Fito & Chiralt, 1997; citado por Giraldo et al., 2002). Para la obtención de los coeficientes cinéticos K i0 y K i para la pérdida de agua (i = w ), ganancia de solutos (i = s) y cambios en el peso (i = M) se graficaron la pérdida de agua ( ∆M W ), la ganancia de solutos ( ∆M S ) y los cambios de peso ( ∆M ) Vs.. la. raíz cuadrada del tiempo, según las siguiente. relaciones:. ∆M W = K W t 0.5 + K W0. (5). donde, K w = Velocidad de transferencia de agua.. K 0w = Ganancia de agua..

(36) IQ-2004-II-05. ∆M S = K S t 0.5 + K S0. (6). donde, K S = Velocidad de transferencia de solutos.. K S0 = Ganancia de solutos. ∆M = K M t 0 .5 + K M0. (7). donde, K M = Velocidad de pérdida de peso.. K 0M = Ganancia de peso. Las pendientes (Ki ) se asocian con la velocidad de transferencia de solutos o agua ocurrida a través de los mecanismos difusionales y osmóticos en los espacio intercelulares o transmembranales. Los interceptos (K0) cuantifican la ganancia de solutos o masa o la pérdida de agua en tiempos muy cortos de proceso, debido a la acción de los mecanismos hidrodinámicos dependientes de gradientes de presión que incluyen los efectos capilares (Fito y Chiralt, 1997, citado por Giraldo et al., 2002). Las Figuras 7, 8 y 9 muestran la relación lineal entre la ganancia de azúcar, pérdida de agua y de masa en función de la raíz cuadrada del tiempo, para ambos tratamientos a diferentes temperaturas. Tanto los interceptos como las pendientes fueron tomados en cuenta cuando eran significativos..

(37) IQ-2004-II-05. Tabla 3. Parámetros cinéticos para a) la ganancia de solutos (∆Ms) y b) pérdida de agua (∆Mw) a 25°C para ambos tratamientos OD y PVOD. (Ks/w: pendiente; Ks/w 0 : intercepto). (a) ys. OD 2. 0 S. K * 10. PVOD 6. K S * 10 (s. -0.5. R2. 2. 0 S. K * 10. ). K S * 106 (s. -0.5. R2. ). 0.55. -2.1. 2. 0.9506. 1.68. 3. 0.9385. 0.4. 0.8. 0.5. 0.8997. 0.13. 0.9. 0.9475. 0.25. 0.1. 0.2. 0.9338. 0.34. 0.7. 0.9751. (b) ys. OD. K W0 * 102. K W * 105. PVOD 2. R. K W0 * 102. K W * 105. R2. 0.55. 0. (s -0.5) -1. 0.4. -3.3. -0.7. 0.9491. -0.14. -0.9. 0.9132. 0.25. 0. -0.3. 0.9745. 0. -0.8. 0.9517. 0.9141. -0.31. (s -0.5) -2. 0.8901. Los valores obtenidos de Kw0 y KS0 (Tabla 3), fueron muy pequeños en ambos tratamientos, excepto para la solución de 40ºBrix en el tratamiento a presión atmosférica OD. Esto indica que los mecanismos hidrodinámicos fueron muy limitados en las demás concentraciones. La ligera ganancia de solutos presentado por la fruta a 40ºBrix puede explicarse por una relación óptima viscosidad-concentración, que no se logra a 25ºBrix por ser muy diluida y a 55ºBrix por ser muy concentrada. Con la solución de 55ºBrix hay un decrecimiento en la ganancia de solutos (KS0). Esta disminución en la ganancia de solutos puede deberse al aumento de viscosidad de la solución, situación que afecta la ganancia de solutos ya que es más difícil penetrar en la fruta y la temperatura es muy baja para lograr incrementar la transferencia de masa para fomentar la ganancia de solutos en el inicio del proceso..

(38) IQ-2004-II-05. Los valores de KS y KW (Tabla 3) indican que la ganancia de solutos y la deshidratación (pérdida de agua) es más rápida con soluciones osmóticas más concentradas. Entre más concentrada la solución, mayor será la presión osmótica lo que fomenta la pérdida de agua y la ganancia de solutos más rápidamente. Así, la velocidad de ganancia de solutos y pérdida de agua aumenta al incrementar la concentración en ambos tratamientos.. La principal diferencia entre los tratamientos a presión atmosférica y los realizados con pulso de vacío, es la mayor ganancia de solutos, debido a la pérdida de aire de los espacios intercelulares, lo cual permite que estos espacios sean ocupados por la solución externa. La mayor ganancia de solutos ocurre a 55°Brix, situación que se puede apreciar en la Figura 7. Esto demuestra que el pulso de vacío aumenta la transferencia de masa, si se compara con lo ocurrido a presión atmosférica, debido a los cambios estructurales que son inducidos por el pulso (Giraldo et al., 2002), favoreciéndose la velocidad de ganancia de solutos. Los resultados con pulso de vacío muestran que las constantes cinéticas son mayores, lo que favorece el proceso..

(39) IQ-2004-II-05. Figura 7. a) Cambio en el contenido de solutos (∆Ms), b) Pérdida de agua (∆Mw) para ambos tratamientos OD y PVOD a 25ºC. OD. a). PVOD Cambio en el con tenido de solutos. Cam bio en el contenido d e solut os. 0,25. 0,25. 0,2. 0,2 0,15. 0,15. 0,1. 0,1. 0,05. 0,05 0. 0. 0. 0. 20000. 40000. 25ºBrix. b). 60000. 80000. t^ 0.5 (Seg). 40º Brix. 20000. 100000. 40000 60000 t ^0.5 (S eg). 25º Brix. 55ºB rix. Cam bio en el cont enido d e agua. 40ºBri x. 80000. 100000. 55ºBrix. Cambio en el contenido de agua. 0 -0,2. 0. 20000. 40000. 60000. 80000. 100000. 0 -0,2. -0,4. 0. 20000. 40000. 60000. 80000. 100000. -0,4 -0,6. -0,6. -0,8. -0,8. -1. -1. -1,2. -1,2. -1,4. -1,4. -1,6. -1,6 -1,8. -1,8. t^0.5 (S eg). t^0.5 (seg) 25º Brix. 40ºBrix. 25ºBrix. 55ºBrix. 40ºBrix. 55ºB rix. Tabla 4. Parámetros cinéticos para a) la ganancia de solutos (∆Ms) y b) pérdida de agua (∆Mw) a 40 °C para ambos tratamientos OD y PVOD. (Ks/w: pendiente; Ks/w 0 : intercepto). (a) ys. OD. PVOD. K S0 * 102. K S * 106. 0.55. 1.13. 2. 0.4. 0.44. 0.25. 0.44. 2. R. R2. K S0 * 102. K S * 106. 0.9802. 0.14. 2. 1. 0.9836. 0.48. 1. 0.9894. 0.6. 0.9410. 0.36. 1. 0.9891. (s. -0.5. ). (s. -0.5. ). 0.99.

(40) IQ-2004-II-05. (b) ys. OD. K W0 * 102. PVOD 5. K W * 10. 0.55 0.4. 13.5 12.6. (s -0.5) -1 -1. 0.25. 10.09. -1. 2. R. 0.9118 0.9172 0.9261. K W0 * 102. K W * 105. R2. 13.7 8.06. (s -0.5) -1 -0.6. 0.9544 0.9518. 5.6. -0.4. 0.9316. La ganancia de solutos KS0 fomentada por la temperatura al igual que la pérdida de agua Kw0 (Tabla 4), fenómenos que se consideran ocurren en los primeros momentos del proceso y son muy rápidos, indican el incremento de los mecanismos hidrodinámicos para todas las concentraciones y la susceptibilidad a los gradientes de presión (capilaridad) en la guayaba, pudiéndose decir, que el efecto de la temperatura se puede comparar con el efecto del pulso de vacío e incluso puede mejorar más el proceso. Es importante destacar que según los valores Kw0 muestran que esta temperatura favorece las pérdidas hidrodinámicas de agua en ambos tratamientos.. Los valores de KS0 en el pulso de vacío muestran un decrecimiento, esto se debe a que al efectuar el pulso de vacío hay una compresión del volumen de la muestra, momento en el que se impone la pérdida hidrodinámica de agua.. En comparación con los tratamientos realizados a 25°C, el aumento de la temperatura causa un incremento en la ganancia de solutos pero sobre todo, una rápida pérdida de agua en los tratamientos a presión atmosférica (Figura 8).. Los valores de KS y KW (Tabla 4) indican como se había mencionado anteriormente, que el aumento la temperatura incrementa las velocidades de pérdida de agua en las soluciones de 25 y 40°Brix en los tratamientos a presión atmosférica, y la de ganancia de.

(41) IQ-2004-II-05. solutos en ambos tratamientos. Los valores de KW en los tratamientos con pulso de vacío muestran una disminución en la velocidad de pérdida de agua indicando que la concentración se iguala es por solutos. Esto debido a que el pulso de vacío favorece la ganancia de solutos. Figura 8. a) Cambio en el contenido de solutos (∆Ms), b) Pérdida de agua (∆Mw) para ambos tratamientos OD y PVOD a 40 ºC. OD. a). PV OD. Cam bio en el co nt enido de solut os. Cam bio en el co ntenido de s olutos. 0,25. 0,25. 0,2. 0,2. 0,15. 0,15. 0,1. 0,1. 0,05 0,05 0 0. 20000. 40000. 60000. 80000. 100000. 0 0. t^ 0.5 ( seg) 25ºB rix. 40º Brix. 55 ºBr ix. 0. 20000. 40000. 60000. 80000. 80000. 40ºBrix. 55ºB rix. 0. 20000. 40000. 60000. 80000. -0,4. -0,6. -0,6. -0,8. -0,8. -1. -1. -1,2. -1,2. -1,4. -1,4. -1,6. -1,6. -1,8. -1,8. t^ 0.5 ( seg) 25º Brix. 40ºBr ix. 55º Brix. 100000. 0 -0,2. -0,4. 60000. t ^0.5 (seg). Cam bio en el co nt enido de agua. 0 -0,2. 40000. 25º Brix. Camb io en el contenido de agua. b). 20000. t^ 0.5 ( seg) 25º Bri x. 40ºB rix. 55º Brix. 100000.

(42) IQ-2004-II-05. Tabla 5. Parámetros cinéticos para a) la ganancia de solutos (∆Ms) y b) pérdida de agua (∆Mw) a 55 °C para ambos tratamientos OD y PVOD. (Ks/w: pendiente; Ks/w 0 : intercepto). (a) ys. 0.55 0.4 0.25. OD. PVOD. K S0 * 102. K S * 106. 0.72 0.47 0.66. 1 1 1. (s. 2. R. -0.5. ). 0.9543 0.9734 0.9598. K S0 * 102. K S * 106. 1.81 0 0.16. 3 2 1. (s. R2. -0.5. ). 0.9473 0.9874 0.9775. (b) ys. OD. K W0 * 102 0.55 0.4 0.25. 16.8 14.11 7.95. K W * 105 (s -0.5) -1 -0.8 -0.5. PVOD 2. R. 0.9347 0.9105 0.9109. K W0 * 102 10.72 7.29 4.04. R2. K W * 105 (s -0.5) -0.8 -0.5 -0.3. 0.9345 0.9414 0.9490. La ganancia de solutos (KS0) en los tratamientos a 55ºC a presión atmosférica, muestra un incremento cuando se trabaja con las dos soluciones más diluidas y un decrecimiento a 55°Brix respecto al proceso realizado a 40°C. El incremento más significativo es el presentado cuando se trabaja con la solución de 25°Brix. El valor mayor del intercepto de la recta a 25°Brix (KS0), indica un aumento en la acción de los mecanismos hidrodinámicos y una visible influencia de la temperatura para esta concentración. La temperatura, al incrementar la transferencia de masa, aumenta la diferencia de los gradientes de concentración fomentando la ganancia de solutos, sobre todo, cuando la viscosidad de la solución es menor. En cambio, cuando la solución es muy viscosa y está muy concentrada, el aumento en el gradiente de concentración fomentado por la temperatura, disminuye la ganancia de solutos respecto a una temperatura menor. A 55ºC el efecto más significativo es el aumento en la velocidad de ganancia de solutos KS (Figura 9) en ambos tratamientos respecto a la temperatura anterior. Consecuente con.

(43) IQ-2004-II-05. esto se ve un decrecimiento en la velocidad de pérdida de agua (KW ) y en KW 0, ya que la concentraciones se equilibraran por solutos y no tanto por agua. Figura 9. a) Cambio en el contenido de solutos (∆Ms), b) Pérdida de agua (∆Mw) para ambos tratamientos OD y PVOD a 55 ºC. OD. a). PVOD Cambio en el contenido de solutos. Ca mbio en el c ontenido de solutos 0,25. 0,3 0,25. 0,2. 0,2. 0,15 0,15. 0,1. 0,1. 0,05. 0,05 0. 0. 0. 0. 20000. 40000. 60000. 80000. 20000. 40000. 100000. t^0.5 (se g) 25ºBrix. b). 40ºBrix. 25°Brix. 55ºBrix. 0 0. 20000. 40000. 60000. 80000. 100000. 40°Brix. 55°Brix. 0. 20000. 40000. 60000. 80000. -0,4. -0,6. -0,6. -0,8. -0,8. -1. -1. -1,2. -1,2. -1,4. -1,4. -1,6. -1,6. -1,8. -1,8. t^0.5 (seg) 25ºBrix. 40ºBrix. 55ºBrix. 100000. 0 -0,2. -0,4. 80000. Cambio en el contenido de agua. Cambio en el contenido de a gua. -0,2. 60000. t^0,5 (seg). t^0,5 (seg) 25°Brix. 40°Brix. 55°Brix. 100000.

(44) IQ-2004-II-05. 5.3.2. Cinética de variación en la m asa. Tabla 6. Parámetros cinéticos para la variación en la masa (∆M) para ambos tratamientos de OD y 0. PVOD. (KM: pendiente; KM : intercepto).. (a) 25 ºC ys. 0.55 0.40 0.25. OD. PVOD. K M0 * 102. K M * 105. R2. 2.32 2.97 0.33. -0.8 -0.6 -0.3. 0.8897 0.9434 0.9664. (s. -0.5. ). K M0 * 102. K M * 105. R2. 31.92 15.55 5.57. -1 -0.8 -0.7. 0.8508 0.7960 0.9512. (s. -0.5. ). (b) 40 ºC ys. OD. K M0 * 102. PVOD. K M * 105. 0.55. 6.04. (s -0.5) -0.5. 0.40 0.25. 2.55 0.87. -0.4 -0.3. R2 0.9333 0.9573 0.9882. K M0 * 102. K M * 105. R2. 9.93. (s -0.5) -0.5. 0.8292. 8.7 5.83. -0.5 -0.3. 0.8824 0.8463. (c) 55 ºC ys. 0.55 0.40 0.25. OD. PVOD. K M0 * 102. K M * 105. R2. 4.07 4.42 1.95. -0.7 -0.3 -0.06. 0.9087 0.8988 0.7107. (s. -0.5. ). K M0 * 102. K M * 105. R2. 11.65 8.41 5.46. -0.5 -0.3 -0.2. 0.8164 0.8316 0.8206. (s. -0.5. ).

(45) IQ-2004-II-05. Figura 10. a) Cambio en el contenido de la masa solutos (∆M) para ambos tratamientos OD y PVOD. 2 5 ºC OD. P VO D Cam b io en la m as a. Cam b io en la m asa 0 -0,2. 0 0. 20 0 0 0. 4 0 0 00. 6 0 00 0. 8 00 0 0. 10 0 0 00. -0, 2 0. -0,4. -0, 4. -0,6. -0, 6. -0,8. -0, 8. 200 00. 40000. 600 00. 80000. 100 000. -1. -1. -1, 2. -1,2. -1, 4. -1,4. -1, 6. -1,6. t ^0.5 (Seg ). t^ 0.5 ( seg) 2 5º B rix. 40 º Br ix. 2 5º Br ix. 5 5 ºB ri x. 40 º Bri x. 5 5 ºB ri x. 4 0 ºC OD. P VO D. C am bio en la ma sa. C am b io e n la m asa. 0 -0 ,2. 0. 2 0 00 0. 40 0 0 0. 60 0 00. 8 0 00 0. 1 0 00 0 0. -0 ,4. 0 - 0,2 0. 20 0 00. 4 0 0 00. 6 0 00 0. 8 00 0 0. 10 0 0 00. - 0,4. -0 ,6. - 0,6. -0 ,8. - 0,8. -1. -1. -1 ,2. - 1,2. -1 ,4. - 1,4. -1 ,6. - 1,6. t ^0.5 ( seg ) 2 5 ºB rix. 4 0 ºB rix. t ^0.5 ( seg ). 5 5º Br ix. 2 5 ºB ri x. 4 0 ºB rix. 5 5º B rix. 5 5 ºC. 0 -0 ,2 0. OD. P VO D. Ca m bio e n l a ma s a. Ca m bio e n l a ma s a. 2 0 0 00. 40 0 0 0. 6 00 0 0. 8 0 0 00. 1 00 0 00. 0 -0 ,2 0. -0 ,4. -0 ,4. -0 ,6. -0 ,6. -0 ,8. -0 ,8. -1. -1. -1 ,2. -1 ,2. -1 ,4. -1 ,4. 2 00 0 0. 4 00 0 0. -1 ,6. -1 ,6 4 0º B rix. 55 º Br ix. 80 0 0 0. t^ 0,5 (s eg). t^0 .5 (s e g) 2 5 ºB rix. 60 0 0 0. 2 5°B rix. 4 0°B rix. 5 5°B rix. 10 0 0 00.

(46) IQ-2004-II-05. La pérdida de peso es más rápida cuanto más concentrada es la solución, porque se pierde más agua al aumentar la presión osmótica, representada por el aumento de las pendientes KM. Observando la Tabla 6 se puede deducir que el orden decreciente de ganancia de solutos, ocurre así: en primer lugar se obtiene un mayor valor de (KM0) a 40 ºC y 55 ºBrix, seguido de 55 ºC y 40 ºBrix y en tercer lugar 25 ºC y 40ºBrix.. 5.3.3 Elección de las m ejores curvas. A partir de la cinética, se eligió la mejor curva de cada tratamiento, con y sin pulso de vacío a cada temperatura, teniéndose 6 curvas seleccionadas en total. Se tuvo como criterios de selección de estas curvas que fueran las que ganaran más solutos, para mejorar las características organolépticas del producto final, con la mayor pérdida de agua (menor contenido de agua) y que tuvieran las velocidades más rápidas de pérdida de agua y ganancia de solutos y tuvieran la mayor variación en la masa.. En todos los tratamientos a presión atmosférica (OD) y con pulso de vacío (PVOD) a todas las temperaturas, las soluciones de 40 y 55ºBrix son las que presentan estas características. Reduciendo la elección a estas dos concentraciones. En la Tabla 7 se muestran las curvas elegidas y las características del producto obtenido..

(47) IQ-2004-II-05. Tabla 7. Características producto final de las curvas elegidas. A 25 ºC Tratamiento. Concentración. Características del Producto. A presión atmosférica (OD). 40 ºBrix. Color café oscuro. - Producto muy jugoso.. Con pulso de vacío (PVOD). 55 ºBrix. -. - Toma una coloración amarilla oscuro. A 40 ºC Tratamiento. Concentración. A presión atmosférica (OD). 55 ºBrix. Características del Producto Textura semi-gomosa. Color amarillo suave -Sabor dulce. -. Con pulso de vacío (PVOD). 40 ºBrix. Textura gomosa - Color parecido al de la fruta fresca - Sabor dulce suave -. A 55 ºC Tratamiento. Concentración. A presión atmosférica (OD). 55 ºBrix. Con pulso de vacío (PVOD). 55 ºBrix. Características del Producto Producto semi-duro - Color amarillo -Sabor dulce. -. Producto duro - Sabor muy dulce y de color amarillo. -. Para definir la curva definitiva, es decir, a que condiciones se va a realizar el proceso y de acuerdo a las características deseadas se estudio el coeficiente de difusión (numeral 5.4)..

(48) IQ-2004-II-05. 5.4. CAMBIOS. COMPOSICIONALES. EN. LA. FASE LÍQUIDA. DE LA. FRUTA. (COEFICIENTE DE DIFUSIÓN). Los coeficientes de difusión permiten obtener los cambios composicionales de la fase líquida de la fruta. La fase líquida de la fruta puede considerarse en términos ideales como un sistema binario compuesto por agua y solutos. Por eso, el valor de los coeficientes de difusión efectiva12 es el mismo para ambos componentes (Fito & Chiralt, 1997; citado por Giraldo et al., 2003). Los cambios en la fase líquida se analizaron en términos de la fuerza impulsora reducida (Y) definida en la ecuación (8), donde z ts es la fracción másica de sólidos solubles en la fase líquida en el tiempo t, z 0s en el tiempo t = 0 y z es en el equilibrio, considerando que la concentración de la fase líquida de la muestra se igualó a la de la solución osmótica (Fito & Chiralt, 1997; citado por Giraldo et al., 2003).. (z Y= (z. t s 0 s. ) ( ) (. − z se z tw − z we = o − z es z w − z we. ) ). (8). Para obtener los coeficientes de difusión se emplea una ecuación fickiana simplificada. Esta ecuación se obtiene a partir de la solución integrada de la segunda ley de Fick para una lámina infinita con los lados cerrados y tiempos cortos 13, y su ajuste a los datos experimentales como se muestra en la ecuación (9), mediante la representación gráfica de 1-Y Vs. t0.5 (Figura 11), donde la pendiente será el coeficiente de difusión efectiva. 1. ⎛ D t ⎞2 1 − Y = 2⎜ e 2 ⎟ ⎝ π *l ⎠. (9). donde l es la longitud y t el tiempo. 12. Difusión efectiva: en esta difusión los flujos se basan en la superficie externa total y en la longitud en alguna distancia arbitraria pero fácilmente medible y no la de los poros del sólido, los flujos serán más pequeños que los reales usándose la difusividad efectiva que es menor al real (tomado de TREYBAL, Robert, Operaciones de transferencia de masa). 13 Referencia 8.

(49) IQ-2004-II-05. Para el desarrollo de la segunda ley de Fick se consideró que no había difusión a través del área lateral, debido a que ésta es menor al 10% del área expuesta. De esta manera solo se consideró que había difusión a través de las caras paralelas (Ilustración 2).. Ilustración 2. Difusión a través de las caras paralelas. Lámina infinita de lados cerrados. Soluto. Guayaba. Soluto.

(50) IQ-2004-II-05. Figura 11. Representación gráfica de 1-Y Vs. t0.5 a diferentes temperaturas para OD y PVOD. 25º C OD. PVOD. 1.2 1.2. 1. 1 0.8. 0.6. 1-Y. 1-Y. 0.8. 0.4. 0.6 0.4. 0.2. 0.2. 0. 0. 0. 20000. 40000. 60000. 80000. 100000. 0. 20000. 40000. t ^0.5 (seg) 25ºBrix. 60000. 80000. 100000. t ^0.5 (Se g). 40ºBrix. 55ºBrix. 25ºBr ix. 40ºBrix. 55ºBrix. 40º C PVOD. 1.2. 1.2. 1. 1. 0.8. 0.8. 1-Y. 1-Y. OD. 0.6. 0.6. 0.4. 0.4. 0.2. 0.2 0. 0 0. 20000. 40000. 60000. 80000. 0. 100000. 20000. 40000. 25ºBrix. 40ºBr ix. 60000. 80000. 100000. t^0 ,5 (seg). t^0.5 (se g) 55ºBrix. 25°Brix. 40°Br ix. 55°Brix. 55º C PVOD. 1.2. 1.2. 1. 1. 0.8. 0.8. 1-Y. 1-Y. OD. 0.6. 0.6. 0.4. 0.4. 0.2. 0.2. 0. 0 0. 20000. 40000. 60000. 80000. 100000. 0. 20000. 40000. t^0.5 (se g) 25ºBrix. 40ºBrix. 60000. 80000. t^0 ,5 (seg) 55ºBrix. 25°Br ix. 40°Br ix. 55°Brix. 100000.

(51) IQ-2004-II-05. El coeficiente de difusión efectiva es la constante que nos indica como a una determinada temperatura, concentración y tipo de proceso se desarrolla la fuerza impulsora, es decir, la relación entre los sólidos solubles iniciales, finales y en el equilibrio de la fruta (ecuación 8). El valor del coeficiente de difusión efectiva (De) de la solución a 25°Brix a todas las temperaturas en el tratamiento a presión atmosférica (Tabla 8) respecto a las otras dos soluciones es ligeramente menor o igual, esto puede deberse a que la entrada de solutos en OD se debe a gradientes de presión inducidos por cambios en la fase gaseosa de la fruta asociados con la reducción del volumen de las células. Debido a esto, cuando la viscosidad de la solución es baja, la ganancia de solutos ocurre más fácilmente a causa de la baja caída de presión durante el flujo (Giraldo et al., 2003). Los valores iguales, obtenidos con pulso de vacío y sin este para las soluciones de 40 y 55°Brix, muestran el efecto de la viscosidad en este tratamiento, ya que la viscosidad del líquido libre en los espacios intercelulares afectan significativamente los valores de (De) (Martínez-Monzó et al., 1998, citado por Giraldo et al., 2003), de esta manera si la viscosidad es muy alta el valor de (De) disminuirá, tal como ocurre en la solución de 55°Brix (Tabla 8). Tabla 8. Coeficientes de difusión a diferentes temperaturas para ambos tratamientos OD y PVOD. A 25 ºC ys. OD 5. 2. PVO D De 10 (m /s). R2. 0.9892. 0.9. 0.9737. 0.6. 0.9577. 0.9. 0.9904. 0.7. 0.9687. 0.7. 0.9745. De 10 (m /s). R. 0.55. 0.9. 0.40 0.25. 2. 5. 2. A 40ºC ys. OD 5. 2. PVO D De 10 (m /s). R2. 0.9768. 0.7. 0.9799. 1. 0.9911. 1. 0.9911. 0.9. 0.9772. 0.8. 0.9960. De 10 (m /s). R. 0.55. 1. 0.40 0.25. 2. 5. 2.

(52) IQ-2004-II-05. A 55ºC ys. OD. PVO D. De 10 5 (m 2 /s). R2. De 10 5 (m 2 /s). R2. 0.55. 1. 0.9914. 0.8. 0.9823. 0.40. 1. 0.9780. 1. 0.9933. 0.25. 1. 0.9986. 0.9. 0.9687. El aumento de la temperatura ocasiona un aumento en los coeficientes de difusión. Debido a la dependencia de este con la temperatura. En ambos tratamientos se ve un aumento en los valores a medida que se aumenta la temperatura y la concentración, sin embargo, los valores obtenidos a 55°Brix con pulso de vacío, para ambos tratamientos, deja ver como se mencionó antes la influencia de la viscosidad, disminuyendo el coeficiente (De).. En los tratamientos a presión atmosférica, a 25 y 55ºC, se favorece el trabajar con una solución de 55ºBrix, debido a su coeficiente y a su R2 lo que indica que se adapta al modelo lineal. A 40ºC se favorece el trabajar a 40ºBrix. Debido a esto, sería mejor realizar el proceso a 40ºC - 40ºBrix ya que la cantidad de azúcar y la temperatura son menores, lo que implica una disminución en los costos.. Con pulso de vacío a todas las temperaturas se favorece el proceso a 40ºBrix. Pero es mejor a 40 y 55ºC (mayor coeficiente de difusión). A partir de esto sería más óptimo trabajar a 40ºC, para disminuir los costos.. De acuerdo a los factores mencionados y las características del producto final, es mejor realizar el proceso con pulso, ya que este favorece la ganancia de solutos lo que implica mejores características organolépticas y menos tiempo, la pérdida de agua es lo suficientemente alta para lograr el nivel de deshidratación deseado (hasta que la fruta.

(53) IQ-2004-II-05. adquiera una consistencia gomosa), la cantidad de azúcar necesaria es menor y la temperatura también. De esta manera, es mejor realizar el proceso a 40ºBrix - 40ºC con pulso de vacío.. Se obtuvo un producto final de consistencia gomosa y agradable, de color similar al de la fruta fresca con sabor dulce muy suave..

(54) IQ-2004-II-05. 6. RENTABILIDAD DEL PROCESO. El proceso se realiza a 40ºC - 40ºBrix con pulso de vacío. Partiendo de esto, se efectuó un análisis sobre la rentabilidad del proceso de deshidratación osmótica de guayaba manzana. Este análisis fue hecho a nivel artesanal más no industrial.. El principal equipo del proceso es una marmita de 50 galones (Ilustración 3), Elaborada en acero inoxidable, doble camisa o fondo (para aceite o vapor),. sistema de. calentamiento a gas con calderín de sopletes, con aceite térmico dentro de la camisa y agitación automática a 40 r.p.m. aprox.. Ilustración 3. Marmita de 50 Galones.. Tomada de http://www.comek.com.co/linea%20de%20frutas.htm. COMEK: equipos para la industria alimentaria..

(55) IQ-2004-II-05. En base a los datos experimentales se obtuvieron las cantidades necesarias para la producción de guayaba manzana deshidratada en la marmita de 50 galones, los cuales son:. Tabla 9. Materia prima necesaria por deshidratación. Por deshidratación Guayaba Manzana. 74.4 Kg, equivalentes a 29.75 Kg de láminas ó 5058 láminas (lo que entra la proceso)*. Azúcar. 4.5 bultos de azúcar (106.21 Kg) **. Agua. 1/6 de metro cúbico***. Energía. 4.3 Kw h****. Gas. 82.32 Kw h. * El peso promedio de una guayaba es 120 gramos de la cual se obtienen 8 láminas con un peso promedio de 47 gramos (se pierde un 61%). Se necesitan 2.5 Kg de guayaba para obtener 1 Kg de láminas equivalente a 170 láminas.. Se realizó un cálculo aproximado de la adecuación de la marmita con canastas que giran, es decir, es un agitador cuyas aspas son recipientes donde se pueden colocar las láminas de guayaba. Se obtuvo que para una altura de 70 cm de la marmita (porción ocupada por la solución). se tienen 23 canastas con un área superficial de 2199.12 cm2. El área. superficial de una lámina de guayaba es de 10 cm2 aproximadamente, de acuerdo a esto, por canasta hay 220 láminas, teniendo en total, en 23 bandejas 5058 láminas de guayaba por deshidratación..

(56) IQ-2004-II-05. ** El azúcar dura una semana efectuando 15 deshidrataciones a la semana, 3 por día. Luego se cambia porque se degrada. (En el laboratorio: se necesitan 5 Kg de azúcar para obtener una solución de 40ºBrix en 8 litros de agua). *** Un metro cúbico de agua equivale a 220 galones. El volumen de solución que se va a emplear por deshidratación es 37.8 galones, es decir, con un metro cúbico se pueden efectuar 6 deshidrataciones.. **** Teniendo en cuenta el consumo de la bomba, el vacío que realiza (4ft3/min) y la energía (0.07Kw h) empleada por el agitador durante 5 horas de tratamiento.. Como inversión inicial se tienen los siguientes equipos: Tabla 10. Cotización equipos. Equipo. Precio. Marmita (50 galones). $ 6´590.000. Escaldador. $ 1´350.000. Lavadora de frutas. $ 120.000. Bomba de vacío*. $ 1´798.000. Total. $ 9´858.000. *Bombas y centrales de vacío hydral: 1/3 de caballo, 4 ft3/min..