Introducción El Conocimiento de las propiedades reológicas de las pulpas de los frutos es importante para la En los diferentes países que componen la región estimación de su calidad, la comprensión de la amazónica existen identificadas más de 200 textura, la correlación con la evaluación sensorial, especies promisorias (Cárdenas & Camacho 2000). la ingeniería de procesos, específicamente en la Además, la demanda de productos nativos y escogencia de la bomba para el sistema de exóticos es cada vez mayor, en especial para los transporte, el diseño de equipos requeridos para su productos alimenticios, creando la necesidad de transformación (intercambiadores de calor y una mejor comprensión de su procesamiento y las evaporadores) y requisitos de mezcla (Barbosa-propiedades físicas y químicas de los mismos. Canovas; Kokini; Ma & Ibarz 1996).
Adicionalmente, la comercialización de la fruta Muchos de los alimentos fluidos no presentan el juega un papel importante en la vida social y las comportamiento reológico simple Newtoniano, es perspectivas de empleo en los países en desarrollo decir que sus viscosidades son independientes del
cómo Colombia. gradiente de deformación y de la velocidad de
Entre estas especies identificadas cómo corte o de cizallamiento. Para la comprensión del promisorias, el género Theobroma es uno de los comportamiento de este tipo de fluidos, se hace más antiguos y con mayor potencial para su uso necesario la utilización de modelos matemáticos
local, regional y mundial. más complejos. Uno de estos modelos reológicos
Estudiante Maestría en Ciencias Biológicas. Universidad de la Amazonia
Propiedades reológicas y calidad de la composición de pulpas
de Theobroma grandiflorum (Copoazú) y Theobroma bicolor
(Maraco)
Sánchez-Tovar Vladimir *
AMAZONIA
Momentos de Ciencia 9:(2), 2012CIENCIA
Recibido 10 de octubre de 2012; Aceptado 13 de diciembre 2012
Resumen
El Copoazú (Theobroma grandiflorum) y el Maraco (Theobroma bicolor) son frutos típicos de la amazonia y la orinoquía. Las semillas de estos cacaos son susceptibles de ser transformadas a chocolate, de igual manera la pulpa puede ser almacenada bajo congelación o refrigeración, lo cual permite su utilización posterior, bien sea para comercialización o para la elaboración de otros productos derivados de este fruto. El comportamiento reológico y propiedades fisicoquímicas (pH, °Brix, pectina, sólidos insolubles) de pulpas de Copoazú (Theobroma grandiflorum) y Maraco (Theobroma bicolor) almacenadas durante tres meses a diferentes temperaturas (-8, -12 y -20 ºC) fue evaluado. Los parámetros reológicos se obtuvieron mediante la utilización de un viscosímetro rotacional de cilindros concéntricos Basic Plus de Fungilab. Los datos de esfuerzo cortante vs. gradiente de deformación fueron ajustados al modelo de ley de potencia (Ostwald de Waele), obteniendo un comportamiento de flujo de tipo seudoplástico (R2 > 0.90).
Palabras claves:Copoazú (Theobroma grandiflorum), Maraco (Theobroma bicolor), Almacenamiento, comportamiento reológico, pulpa.
Abstract
Copoazú (Theobroma grandiflorum) and maraco (Theobroma bicolor) are typical fruits of the Amazon and Orinoco. The seeds of these cocoas are likely to be transformed into chocolate, just as the pulp can be stored under freezing or refrigeration, allowing its subsequent use, whether for marketing or for the manufacture of other products derived from this fruit. The rheological behavior of slurries Copoazú (Theobroma grandiflorum) and Maraco (Theobroma bicolor) stored for three months at different temperatures (-8, -12 and -20 ° C) was evaluated using a concentric cylinder viscometer Basic Plus of Fungilab. Data vs shear deformation gradient were adjusted to the power law model (Ostwald de Waele), obtaining a flow behavior of pseudoplastic type (R2 > 0.90).
de mayor uso es el de Ostwald-de-Waele o verificaron mediante el uso de un termómetro de también denominado de ley de potencia (Ec. 1), ya mercurio previamente calibrado.
que encaja bien con los datos experimentales
Determinación de parámetros fisicoquímicos (Branco & Gasparetto 2003):
Se realizaron las siguientes pruebas para las
n pulpas de Copoazú y Maraco antes y después de
(1) τ=K*γ
su almacenamiento: Donde τ es el esfuerzo cortante (Pa), γ es el
-1
gradiente de deformación (s ), K es el índice de pH: La determinación del pH se llevó por el consistencia y n es el índice de flujo (ambos índices método potenciométrico, utilizando un pH-metro
adimensionales). Schott CG 824.
La viscosidad aparente de las pulpas se calculó Pectina: El contenido de pectina fue determinado para cada pareja de valores de gradiente de según el Método de Ruck, descrito por Bernal deformación y esfuerzo cortante, mediante la (1994).
ecuación (2), según la cual: Sólidos insolubles: El contenido de sólidos insolubles fue determinado según el método A.O.A.C. descrito por Fischer (1971).
(2) ŋ= τ/γ
Contenido de sólidos solubles (ºBrix): La determinación de los sólidos solubles (ºBrix) fue En donde es la viscosidad aparente (Pa.s), es el
realizada con un refractómetro manual marca esfuerzo cortante (Pa) y gradiente de deformación
-1 Atago HSR500 con escala de medición entre 0 y 90
(s ).
ºBrix. En este trabajo se evaluó el comportamiento
reológico y las propiedades fisicoquímicas (pH,
Ensayos reológicos °Brix, pectina, Sólidos insolubles) de pulpas de
Los ensayos fueron llevados a cabo utilizando un Copoazú (Theobroma grandiflorum) y Maraco
viscosímetro rotacional Basic Plus de Fungilab. (Theobroma bicolor) almacenadas durante tres
Los parámetros reológicos de las pulpas en meses a diferentes temperaturas (-8, -12 y -20 ºC).
o
estudio se midieron a 21 C antes y después de ser sometidas al proceso de congelamiento. Durante Metodología
los tiempos de almacenamiento estas debieron ser Preparación de las muestras d e s c o n g e l a d a s y h o m o g e n e i z a d a s Se obtuvieron los frutos de Copoazú del centro cuidadosamente para su medición.
de investigaciones Macagual y los de Maraco en la Los ensayos reológicos se realizaron para cada granja productiva Maguaré, ambos sitios ubicados muestra en corridas ascendentes y descendentes cerca al municipio de Florencia Caquetá, se de gradiente de deformación, obteniendo datos de seleccionaron los frutos que se encontraban con velocidad angular (0,3 a 100 rpm) vs. viscosidad igual grado de maduración (recién caídos al suelo), aparente (cp) con torques entre el 15% y 100%. los frutos se lavaron y se desinfectaron con
Análisis estadístico solución de hipoclorito de sodio (100 ppm de Cl),
El análisis de los datos obtenidos fue realizado posteriormente se abrieron y se extrajo de ellos la
con el programa Statgraphics 5.1 para Windows . pulpa mediante el corte con tijeras limpias. Este
El análisis de varianza ANOVA fue aplicado según procedimiento se realizó hasta obtener 15 kg de
un diseño factorial completamente al azar, pulpa tanto de Maraco cómo de Copoazú,
tomando cómo fuentes de variación tiempo y posteriormente se empacaron en bolsas de
temperatura de almacenamiento, de esta se pudo polietileno con sello hermético de un kilogramo de
determinar la existencia de diferencias capacidad, se separaron en lotes de cinco
significativas entre los resultados (Box 1989; kilogramos, se rotularon y se sometieron al
Koehler 1999). proceso de congelación rápida a las temperaturas
-8, -12 y -20 ºC, para las dos primeras temperaturas
Resultados se emplearon neveras caseras con regulación de
temperatura, para la tercera se empleó una nevera
Pulpa de Copoazú respectivamente, durante el periodo de estudio Se encontró que para las tres temperaturas y los para las tres temperaturas de almacenamiento tres tiempos de almacenamiento, los sólidos (Figura 1 a la 4).
insolubles (Figura 1), presentaron una tendencia a
disminuir durante el tiempo de estudio, excepto Pulpa maraco
para el almacenamiento a -20 ºC que durante el Se encontró que para las tres temperaturas y los primer mes se incrementó ligeramente (2,5 %) con tres tiempos de almacenamiento, los sólidos respecto al valor inicial. Lós sólidos solubles insolubles presentaron un comportamiento similar (Figura 2) y el contenido de pectina (Figura 3) al de las pulpas de copoazú (tendencia a disminuir presentaron poca variación durante las durante el tiempo de estudio) con respecto a su condiciones establecidas para el estudio valor inicial (Figura 5). Lós sólidos solubles El Ph de las pulpas decreció cerca a un 10% con decrecieron en todo el tiempo establecido en este respecto al valor inicial, durante el segundo mes de estudio, excepto para la temperatura de almacenamiento para todas las temperaturas almacenamiento de -20 ºC que presentó un
(Figura 4). incremento cercano al 4% con respecto al valor
La variación de los sólidos insolubles, sólidos inicial en el tercer mes de almacenamiento (Figura s o l u b l e s , c o n t e n i d o d e p e c t i n a y p H 6).
Figura 1. Variación de los sólidos insolubles de la pulpa de Copoazú almacenada durante tres meses a diferentes temperaturas.
1,32 1,34 1,36 1,38 1,40 1,42 1,44 1,46
0 1 2 3
S
ó
li
d
o
s
in
so
lu
b
le
s
(%
)
Tiempo de almacenamiento (meses)
0
-8 -12
-20
0 2 4 6 8 10 12 14
0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
S
ó
li
d
o
s
so
lu
b
le
s
(°
B
ri
x)
Tiempo de almacenamiento (meses)
0 -8 -12
-20
Figura 2. Variación de los sólidos solubles de la pulpa de Copoazú almacenada durante tres meses a diferentes temperaturas.
0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50
0 1 2 3
P
ec
ti
n
a
(%
P
ec
ta
to
d
e
ca
lc
io
)
Tiempo de almacenamiento (meses)
0 -8 -12
-20
Figura 3. Variación del contenido de pectina de la pulpa de Copoazú almacenada durante tres meses a diferentes temperaturas.
2,8 2,9 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7
0 1 2 3
p
H
Tiempo de almacenamiento (meses)
0 -8 -12
-20
El contenido de pectina después del primer mes maraco obedecen al modelo de ley de potencia en de almacenamiento disminuyó para todas las los distintos tiempos y temperaturas de
temperaturas (Figura 7). almacenamiento. Los reogramas obtenidos (todos
2
con alto grado de correlación R > 0,9), indicaron un El pH de las pulpas de maraco se incrementó
comportamiento de flujo de tipo seudoplástico cerca de un 10% con respecto al valor inicial
como lo muestran los valores de los índices n y K durante el tercer mes de almacenamiento para
(Figuras 9,10,11y12), que concuerda con lo todas las temperaturas de trabajo (Figura 8).
enunciado para pulpas de frutas por diferentes Las Figuras 5 a la 8 presentan la variación de los
autores (Pelegrine et al. 2000; Vidal & Gasparetto sólidos insolubles, sólidos solubles, contenido de
2000; Steffe 1996; Barbosa-Cánovas et al.,1993; pectina y pH respectivamente, durante el periodo
Ibarz & Lozano 1992; Fito et al., 1983). de estudio para las tres temperaturas de
Para los tres tiempos de almacenamiento, se almacenamiento.
pudo observar durante los dos primeros meses una Determinaciones reológicas tendencia lineal de disminución del índice de flujo Se encontró que las pulpas de Copoazú y de en las tres temperaturas de trabajo, después del
3,9 4 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6
0 1 2 3
S
ó
li
d
o
s
in
so
lu
b
le
s
(%
)
Tiempo de almacenamiento (meses)
0 -8 -12
-20
Figura 5. Variación de los sólidos insolubles de la pulpa de Maraco almacenada durante tres meses a diferentes temperaturas
6,8 7 7,2 7,4 7,6 7,8 8
0 1 2 3
S
ó
li
d
o
s
so
lu
b
le
s
(°
B
ri
x)
Tiempo de almacenamiento (meses)
0 -8 -12
-20
Figura 6. Variación de los sólidos solubles de la pulpa de Maraco almacenada durante tres meses a diferentes temperaturas
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
0 1 2 3
P
ec
ti
n
a
(%
P
ec
ta
to
d
e
ca
lc
io
)
Tiempo de almacenamiento (meses)
0 -8 -12
-20
Figura 7. Variación de los sólidos solubles de la pulpa de Maraco almacenada durante tres meses a diferentes temperaturas.
3,2 3,4 3,6 3,8 4 4,2 4,4 4,6
0 1 2 3
p
H
Tiempo de almacenamiento (meses) Figura 8. Variación de los sólidos solubles de la pulpa de Maraco almacenada durante tres meses a diferentes temperaturas.
0 -8 -12
segundo mes continuó la reducción excepto para Para las pulpas de T. bicolor el efecto de la la temperatura de -8 °C que presentó un ligero temperatura de almacenamiento sobre los aumento en dicho índice. Su valor siempre fue parámetros reológicos fue el inverso al presentado menor de uno (n< 1) excepto para los tiempos de por las pulpas de T. grandiflorum ( a menor almacenamiento dos y tres meses que fue temperatura de almacenamiento, mayores son los ligeramente mayor a este valor. valores en los índices de comportamiento del flujo, El índice de consistencia tuvo una tendencia de a mayores tiempos de almacenamiento los índices disminuir con el tiempo de almacenamiento, de consistencia tienden a disminuir de una manera excepto para la temperatura de trabajo de -20 °C proporcional a su valor inicial.
donde su valor se incrementó permanentemente. Las pulpas de T. grandiflorum y T. bicolor Para las pulpas de T. grandiflorum se encontró almacenadas durantes tres meses a diferentes que a menor temperatura de almacenamiento, temperaturas (-8, -12 y -20 ºC), presentaron un menores son los valores en los índices de comportamiento de flujo de tipo seudoplástico, al consistencia y a menor temperatura de ajustar los valores de esfuerzo cortante vs. almacenamiento mayor son los valores del índice gradiente de deformación al modelo de ley de
de flujo potencia o de Ostwald de Waele.
In d ic e d e c o m p o rt a m ie n to d e l fl u id o ( n )
Tiempo de almacenamiento (meses)
1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0
0 1 2 3
Figura 9. Variación del índice de flujo de la pulpa de T.
grandiflorum almacenada durante tres meses a diferentes
temperaturas. Ín d ic e d e C o n si st e n ci a ( k )
Tiempo de almacenamiento (meses) Figura 10. Variación del índice de consistencia de la pulpa de T. grandiflorum almacenada durante tres meses a diferentes temperaturas.
T ie m p o d e a lm a ce n a m ie n to ( m e se s)
Indice de comportamiento del fluido (n)
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
0 1 2 3
Figura 11. Variación del índice de flujo de la pulpa de T.
bicolor almacenada durante tres meses a diferentes
temperaturas. T ie m p o d e a lm a ce n a m ie n to ( m e se s)
Índice de Consistencia (k)
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
0 1 2 3
Figura 12. Variación del índice de consistencia de la pulpa de T. bicolor almacenada durante tres meses a diferentes temperaturas. 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4
0 1 2 3
0 -8 -12 -20 0 -8 -12 -20 0 -8 -12 -20
0 -8 -12 -20
Los índices de comportamiento de flujo y de consistencia en pulpas de T. grandiflorum no dependen de los parámetros fisicoquímicos: pectina y sólidos solubles, puesto que estos parámetros permanecieron casi constantes. Pero si dependen de los sólidos insolubles los cuales aumentaron a temperaturas más bajas y del pH que en general disminuyeron con el tiempo.
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