UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL Campus Arturo Ruíz Mora Santo Domingo
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
Tesis de Grado previa a la obtención del titulo de INGENIERA AGROINDUSTRIAL
DEGRADACIÓN DEL ÁCIDO ASCÓRBICO POR INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN EL NÉCTAR DE MANGO “MANGIFERA INDICA”, Y
DETERMINACIÓN DE LA ESTABILIDAD PARA SU CONSERVACIÓN
Estudiante:
Ruth Gabriela Lascano Santín
Director de tesis Dr. Javier Caisaguano
ii
DETERMINACIÓN DE LA ESTABILIDAD PARA SU CONSERVACIÓN
Dr. Javier Caisaguano
DIRECTOR DE TESIS ________________________
APROBADO
Ing. Daniel Anzules
PRESIDENTE DEL TRIBUNAL ________________________
Ing. a. Elsa Vivanco
MIEMBRO DEL TRIBUNAL ________________________
Ing. Juan Crespín
iii
Del contenido del presente trabajo se responsabiliza el autor.
__________________________ Ruth Gabriela Lascano Santín FACULTAD DE CIENCIAS DE INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
Tema:
Degradación del ácido ascórbico por influencia de la temperatura en el néctar de Mango “Mangifera Indica”, y determinación de la estabilidad para su conservación.
Dir. de Tesis
iv
INFORME DEL DIRECTOR DE TESIS
Dr. Javier Caisaguano, en calidad de Director de Tesis del tema DEGRADACIÓN DEL ÁCIDO ASCÓRBICO POR INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN EL NÉCTAR DE MANGO “MANGIFERA INDICA”, Y DETERMINACIÓN DE LA ESTABILIDAD PARA SU CONSERVACIÓN realizada por la Srta. Ruth Gabriela Lascano Santín, para optar por el título de Ingeniera Agroindustrial, da fe que el presente trabajo de investigación ha sido dirigido y revisado en todas partes, por lo cual autorizo su respectiva presentación.
Santo Domingo de los Tsáchilas, 13 de Abril del 2010
Atentamente
v
Dedico este trabajo y toda mi carrera universitaria a Dios por ser quien ha estado a mi lado en todo momento dándome las fuerzas necesarias para continuar luchando día tras día y seguir adelante superando los obstáculos que se me presenten.
Se los dedico a mis padres a mi mamá Ruth Santín y mi papá Gabriel Lascano ya que gracias a ellos soy quien soy hoy en día, fueron los que me dieron ese cariño necesario, velaron por mi salud, mis estudios, mi educación, alimentación mi vida en si se las debo a ellos, las largas horas de consejos que por fin dan frutos se las agradezco a mis padres ya que sin ellos mi vida no fuera lo que es en este momento.
A mis hermanas las cuales han estado a mi lado, han compartido mil horas de aventuras conmigo y que han estado siempre alerta ante cualquier problema que se me pueda presentar a Viviana mi hermana mayor que ha sido mi compañera en todo momento y muchas veces mi guía y mi apoyo, y a Jessica la mas pequeña de la casa quien con sus ocurrencias nos hace vivir momentos alegres a diario.
Como no mencionar la mujer que fue mí segunda madre mi abuelita Mélida Torres quien cuido de mí y de mis hermanas en todo el tiempo que mis padres se encontraron lejos de nosotras, a mi novio Marcos Robles por su compañía, amor y cuidados le dedico también este proyecto porque fue un gran apoyo en mi vida y a lo largo de mi carrera. A toda mi familia en general a mis tíos, tías primos por el cariño brindado a lo largo de mi vida.
También agradezco a todos los profesores que me han apoyado en especial al Dr. Javier Caisaguano quien como director de tesis ha sido de gran ayuda y todos aquellos a quien no menciono por lo extensa que sería la lista.
vi
A mis padres, hermanas, abuelita, tíos y amigos que siempre me brindaron su apoyo durante toda mi carrera y el aporte económico para el desarrollo de esta investigación contribuyendo en mi formación profesional.
A mi director de tesis el Dr. Javier Caisaguano por su ayuda y orientación necesaria para realizar la investigación, muchas gracias porque mediante el asesoramiento necesario se logro realizar todo lo planteado para la ejecución de este trabajo obteniendo así los resultados esperados al finalizar la investigación.
A Marcos mi novio por estar a mi lado siempre apoyándome
incondicionalmente de principio a fin y brindándome su amor y
cariño.
A todos mis profesores de la carrera por inculcarme de la mejor manera todos los conocimientos necesarios para mi formación como profesional.
vii
Hoja de sustentación y aprobación de los integrantes del tribunal Hoja de responsabilidad del autor
Informe del director de tesis Dedicatoria
Agradecimiento Índice
Resumen Sumary
Pág. ii iii iv v vi vii xvii xix
CAPITULO I INTRODUCCIÓN
1.1. Antecedentes
1.1.1. Antecedentes históricos 1.1.2. Antecedentes científicos 1.1.3. Antecedentes prácticos 1.1.4. Importancia del estudio
1.1.5. Situación actual del tema de investigación 1.2. Limitaciones del estudio
1.3. Alcance del trabajo 1.4. Objeto de estudio
1.5. Objetivos
1.5.1. Objetivo general 1.5.2. Objetivos específicos 1.6. Justificación
1.6.1. Impacto teórico
viii
1.7. Hipótesis
1.8. Aspectos metodológicos del estudio 1.8.1. Observación científica
1.8.2. Método inductivo 1.8.3. Método experimental 1.8.4. Método estadístico 1.9. Población y muestra 1.9.1. Población
1.9.2. Muestra
8 9 9 9 10 10 10 10 11 CAPITULO II
MARCO DE REFERENCIA
2.1. Mango
2.1.1. Origen y distribución geográfica 2.1.2. Botánica
2.1.2.1. Descripción botánica 2.1.3. Variedades
2.1.3.1. Variedad de mango para la investigación 2.1.4. Parámetros de calidad del fruto
2.1.4.1. Calidad de la pulpa
2.1.4.2. Estado de madurez en la cosecha
2.1.4.3. Duración del almacenaje y condiciones del mismo 2.1.5. Valor nutricional
2.2. Acido ascórbico 2.2.1. Funciones
2.2.2. Degradación del ácido ascórbico 2.2.3. Aporte
ix 2.2.3.3. Suplementos
2.2.4. Acción
2.2.5. Ingesta recomendada
2.2.5.1. Apoyo al sistema inmunitario
2.3. Néctar
2.3.1. Generalidades 2.3.2. Calidad
2.3.2.1. En la materia prima 2.3.2.2. En el proceso 2.3.2.3. En el producto final
2.3.2.4. En el producto en almacenamiento 2.3.3. Pasteurización
2.3.3.1. Principios de la pasteurización 2.3.3.2. Tipos de pasteurización
2.3.3.3. Fórmulas de la pasteurización 2.3.4. Valor nutricional
2.3.5. Estabilidad 2.3.6. Viscosidad 2.3.7. Concentración
2.3.8. Fundamentos del balance de materia y energía 2.3.8.1. Balance de materia
2.3.8.2. Balance de energía
2.3.9. Fundamentos del diseño experimental
x 3.1. Diseño o tipo de investigación 3.1.1. Experimental
3.1.2. Relacional
3.2. Métodos de investigación 3.2.1. Deductivo
3.2.2. Experimental
3.3. Técnicas de investigación 3.4. Condiciones de prueba
3.4.1. Primer diseño correspondiente a la estabilidad del néctar de mango
3.4.1.1. Variables independientes 3.4.1.2. Variables dependientes
3.4.2. Segundo diseño correspondiente a la degradación del Ácido ascórbico
3.4.2.1. Variables independientes 3.4.2.2. Variables dependientes
3.5. Elaboración de néctar de mango y análisis
3.5.1. Materiales y equipos utilizados en la elaboración y análisis del néctar de mango “Mangifera Indica variedad Haden”
3.5.1.1. Materiales 3.5.1.2. Equipos
3.5.1.3. Sustancias y reactivos 3.5.1.4. Materia prima
3.5.2. Diagrama de flujo para elaborara néctar de mango
3.5.3. Descripción del diagrama de flujo para la elaboración de néctar de mango.
xi 3.5.3.3. Pesado
3.5.3.4. Lavado 3.5.3.5. Precocción
3.5.3.6. Pelado y despulpado 3.5.3.7. Licuado
3.5.3.8. Filtración
3.5.3.9. Estandarización y homogenización 3.5.3.10. Pasteurización
3.5.3.11. Envasado
3.5.3.12. Evacuado y tapado 3.5.3.13. Enfriado
3.5.3.14. Etiquetado 3.5.3.15. Almacenado
3.6. Análisis e interpretación de datos 3.6.1. Diseño experimental
3.6.1.1. Primer diseño correspondiente a la estabilidad del néctar de mango
3.6.1.1.1. Factores y niveles de estudio
3.6.1.1.2. Resultados referenciales de los datos estadísticos 3.6.1.2. Segundo diseño correspondiente a la degradación del
Ácido ascórbico
3.6.1.2.1. Factores y niveles de estudio
3.6.1.2.2. Resultados referenciales de los datos estadísticos 3.6.1.3. Análisis de la variable color
3.6.1.4. Análisis de la variable conservación
3.7. Balance de materia a nivel de laboratorio para la elaboración de néctar de mango
3.8. Balance de energía a nivel de laboratorio
Licuado, filtración y pasteurización Calculo del
Coeficiente total de calor experimental
xii 4.1. Diseño experimental
4.1.1. Diseño experimental I para la determinación del mejor tratamiento en la estabilidad del néctar de mango (M. Indica variedad Haden)
4.1.2. Diseño experimental II para la determinación del mejor tratamiento en la degradación del ácido ascórbico y en la
conservación del néctar de mango (M. Indica Haden) 4.2. Diseño de la marmita
4.2.1. Balance de materia a nivel industrial para elaboración
de néctar de mango
4.2.2. Dimensionamiento de la marmita 4.2.2.1. Diseño del plano de la marmita 4.2.2.2. Diseño del agitador mezclador
Plano de marmita vista frontal Plano de marmita vista superior Plano del agitador mezclador 4.3. Caracterización de la materia prima
4.4. Análisis del contenido de acido ascórbico de la pulpa de mango
4.5. Análisis de la estabilidad del néctar de mango
4.6. Análisis del contenido de acido ascórbico en la pulpa pasteurizada
4.7. Análisis microbiológicos del néctar de mango 4.8. Discusión se análisis físico – químico de la bebida 4.9. Análisis de costos
112
112
113 114
114 128 131 131 132 133 134 135
135 135
135 136 136 136
xiii 5.1. Conclusiones
5.2. Recomendaciones
BIBLIOGRAFIA
139 144 146
CUADROS
Cuadro N°1. Valor nutritivo del mango en 100 g de parte comestible
Cuadro N°2. Fuentes de ácido ascórbico Vitamina C Cuadro N°3. Valor nutritivo del néctar de mango
Cuadro N°4. Composición bromatológica proximal del mango Cuadro N°5. Características físico-químicas de la pulpa de mango
18
25 34 50 51 Cuadro N°6. Factores y niveles de estudio
Cuadro N°7. Combinaciones de los tratamientos experimentales Cuadro N°8. Valores de viscosidad (Cps)
Cuadro N°9. Valores pH Cuadro N°10. Valores de °Brix
Cuadro N°11. Valores Acidez (%) expresado en ac. Cítrico Cuadro N°12. Tabla ADEVA para la variable viscosidad Cuadro N°13. Cuadro de análisis de la varianza (ST Tipo III) Cuadro N°14. Prueba de Tukey % pulpa de mango en viscosidad Cuadro N°15. Prueba de Tukey para la variable % estabilizante
CMC en viscosidad
Cuadro N°16. Prueba de Tukey para interacción % pulpa y % estabilizante en de la variable viscosidad
57 57 58 58 59 59 60 60 60
61
xiv
Cuadro N°17. Tabla de viscosidades en Cps Cuadro N°18. Tabla ADEVA para la variable pH
Cuadro N°19. Cuadro de análisis de la varianza (ST Tipo III) Cuadro N°20. Prueba de Tukey % pulpa de mango para pH Cuadro N°21. Prueba de Tukey para la variable % estabilizante
CMC para variable pH
Cuadro N°22. Prueba de Tukey para interacción % pulpa y % estabilizante para la variable pH
Cuadro N°23. Tabla ADEVA en la variable ºBrix
Cuadro N°24. Cuadro de análisis de la varianza (ST Tipo III) Cuadro N°25. Prueba de Tukey para la variable % estabilizante
CMC en la variable ºBrix
Cuadro N°26. Prueba de Tukey para interacción % pulpa y % estabilizante para la variable ºBrix
Cuadro N°27. Tabla ADEVA para la variable % acidez Cuadro N°28. Cuadro de análisis de la varianza (ST Tipo III)
Cuadro N°29. Prueba de Tukey % pulpa de mango en el % acidez Cuadro N°30. Prueba de Tukey % estabilizante en el % acidez
63 64 64 64 65 66 66 67 68 69 69 70 70 Cuadro N°31. Prueba de Tukey para interacción % pulpa y %
estabilizante en el % acidez Cuadro N°32. Factores y niveles de estudio
Cuadro N°33. Combinaciones de los tratamientos experiment. Cuadro N°34. Valores de Acido ascórbico (mg/ml)
Cuadro N°35. Valores de Acidez (%)
Cuadro N°36. Rangos para la calificación del color
Cuadro N°37. Tabulación resultados de encuestas del color Cuadro N°38. Conservación del producto
Cuadro N°39. Tabla ADEVA para la variable acido ascórbico Cuadro N°40. Cuadro de análisis de la varianza (ST Tipo III) Cuadro N°41. Prueba de Tukey para la variable tiempo de
pasteurización para variable a. ascórbico
xv
Cuadro N°43. Prueba de Tukey para interacción tiempo y ºT de pasteurización para variable a. ascórbico Cuadro N°44. Tabla ADEVA para la variable acidez
Cuadro N°45. Cuadro de análisis de la varianza (ST Tipo III) Cuadro N°46. Prueba de Tukey para la variable tiempo de
pasteurización para la variable acidez Cuadro N°47. Prueba de Tukey para la variable Tº
de pasteurización para la variable acidez Cuadro N°48. Prueba de Tukey para interacción tiempo
y ºT de pasteurización para la variable acidez Cuadro Nº49. Balance de costos al nivel laboratorio
79 80 80
81
81
82 137
GRAFICOS
Gráfico Nº 1. Mango (Mangifera Indica Variedad Haden)
Gráfico Nº 2. Degradación anaerobia a (pH = 2.2 y a 38ºC o 100 ºC)
Gráfico Nº 3. Degradación aerobia (en medio ácido con sulfúrico al 5% y a 100ºC)
Gráfico Nº 4. Promedio del atributo color Gráfico Nº 5. Tiempo de conservación Gráfico Nº 6. Calor práctico
Gráfico Nº 7. Medidas experimentales de la marmita
Gráfico Nº 8. Medidas experimentales en la pasteurización del producto
12
21
22 83 84 105 105
xvi
Anexo 1. Parámetros de calidad de la fruta Anexo 2. Parámetros de calidad del néctar Anexo 3. Norma Codex para jugos y néctares
Anexo 4. Determinación de viscosidad con Viscosímetro de Brookfield
Anexo 5. Determinación de Acidez
Anexo 6. Determinación de ácido ascórbico por titulación método AOAC, 967.21
Anexo 7. Encuesta atributo color
Anexo 8. Datos experimentales, tabla de temperatura y tiempo de pasteurización para el balance de energía
Anexo 9. Análisis del contenido de ácido ascórbico en la pulpa y en el néctar de mango
Anexo 10. Análisis de estabilidad en el néctar de mango
Anexo 11. Datos de la caracterización de la pulpa de mango en 10 mangos
Anexo 12. Análisis microbiológico
Anexo 13. Composición química del néctar de mango Anexo 14. Etiqueta
xvii
El Mango pertenece a la familia de las Anacardiáceas, especie Mangifera indica. La pulpa es la parte comestible de la fruta. El mango es una reconocida fruta tropical exótica, se consume mayormente como fruta fresca, pero también
puede ser utilizado para preparar mermeladas y confituras, jugos o néctares,
tiene grandes cualidades alimenticias, el mango Ecuatoriano se destaca por su
excelente calidad y exquisito sabor.
La industrialización del mango se desarrolla desde hace mucho tiempo y se
comercializa de distintas formas, en el caso del néctar esta es una bebida alimenticia, elaborado a partir de la mezcla de la pulpa o jugo de la fruta con agua y azúcar. Así también para la obtención de una buena estabilidad se usa estabilizantes como es el caso del CMC por su estabilidad en agua y buena estabilidad de tal manera que se evite la sedimentación de la pulpa y se conserven sus características, además es sometido a un proceso térmicos de pasteurización controlando los tiempos y temperaturas de pasteurización para evitar que se degrade el ácido ascórbico o vitamina C natural de la fruta y prolongando la vida del producto.
xviii
ácido ascórbico, tiempo de conservación. Los resultados demuestran que el mejor tratamiento corresponde a las variables A3, B1 (37% pulpa, 0.07% estabilizante CMC) para el primer diseño experimental y C3, D1 (10 min, 68ºC) para el segundo diseño experimental.
xix
The mango belongs to the Anacardiáceas family, Mangifera Indica species. The flesh is the eatable part of the fruit. The mango is a recognized tropical exotic fruit, is consumed mainly as fresh fruit, but also it can be used to prepare jams, juices or nectars, the mango has big nourishing qualities, the Ecuadoran mango is outlined for his excellent quality and exquisite flavor.
The mango industrialization develops for a lot of time and it is commercialized of different forms, in case of the nectar this one is a nourishing drink, elaborated from the mixture of the flesh or juice of the fruit with water and sugar. Like that also for the obtaining of a good stability is used the CMC for his stability in water and good stability in such a way that the sedimentation of the flesh is avoided and his characteristics remain, in addition it is submitted to thermal process of pasteurization controlling the times and temperatures of pasteurization to prevent it from degenerating the ascorbic acid or vitamin C natural of the fruit and prolonging the life of the product.
The development of this work of investigation carries out in the Technological Equinoctial University campus Santo Domingo, in the facilities of the Chemistry Laboratory and the Agroindustrial plant where parameters were evaluated as percentages of fruit and CMC to guarantee the product stability, as well as also the times and temperatures of pasteurization to avoid that the natural ascorbic acid of the fruit degenerates, all these variables formed a part of the experimental design announcing the best production alternative.
xx
INTRODUCCIÓN
1.1. Antecedentes
1.1.1. Antecedentes históricos
“El Néctar es una bebida que contiene parte de la pulpa de la fruta finamente tamizada, a la que se ha añadido una cierta cantidad de agua potable, azúcares, estabilizantes y ácido cítrico”1
. Los néctares son básicamente zumos rebajados o diluidos con agua. Suelen proceder de diversas frutas y el contenido de dilución en agua depende de las características de la pulpa2.
A pesar que el Ecuador es un país con excelentes condiciones agrarias y experiencia en el cultivo de mango de calidad óptima, no se ha alcanzado un nivel alto de su procesamiento, esto se refleja en la comercialización diaria y tradicional de la fruta en su estado natural y en un mínimo volumen como producto procesado, considerando además que su Industrialización se da en gran volumen en países Europeos o Estados Unidos, sin embargo en nuestro país en época de verano no se comercializa en gran volumen precisamente por la falta de técnicas de conservación o Industrialización, factor que impulsa la investigación y desarrollo de este trabajo, como una alternativa de difusión y consumo tanto a nivel local nacional e internacional del néctar de mango en cualquier época del año.
1
Coronado Trinidad, Myriam; Hilario Rosales, Roaldo Elaboración de néctar/ En: Procesamiento de alimentos para pequeñas y microempresas agroindustriales, Pág. 5
2
El producto se somete primero a un despulpado, formulación y a una pasteurización, vigilancia del pH y de azúcares. Para el envasado final del néctar se puede emplear tanto envases de vidrio como de plástico. El envasado se debe hacer en caliente a una temperatura no menor de 85 grados centígrados, sellándose el envase inmediatamente.
El proceso térmico fundamental en la elaboración del néctar tiene como objeto alargar la vida del producto modificando en lo mínimo las características organolépticas naturales de la fruta.
En la actualidad las frutas tienen una importancia relevante en la alimentación humana ya que contribuyen con complementos nutricionales esenciales en la alimentación aporta con vitaminas del complejo b y c tales como es el acido ascórbico, el mango goza de popularidad, debido a su sabor, aroma, color y valor nutritivo, es excelente para problemas de la piel ya que es buena fuente de antioxidantes como la vitamina C o ácido ascórbico.
Las frutas se conservan principalmente en néctares y jugos sometidos a tratamientos térmicos muchas veces se aplican estos tratamientos de forma severa para asegurar la estabilidad microbiológica y afectando al mismo tiempo la calidad sensorial y nutricional del alimento, uno de los nutrientes más susceptibles a degradación durante el procesamiento térmico es la vitamina C o ácido ascórbico.
1.1.2. Antecedentes científicos
Para esta investigación se cuenta con antecedentes científicos, como son la obtención de néctares de mango que se elaboran utilizando pulpa de la fruta y mediante control de parámetros que den un producto listo para el consumo, estos deben cumplir con un pH de 3.5 – 4, 13 – 18° Brix, acidez 0.4 – 0.6% y con todas las normas establecidas para su libre comercialización. En cuanto al color, olor y sabor estos deben ser característicos al de la fruta y lo más importante es necesario que por lo menos en seis meses no se observen separaciones de fases ni fermentación. Estos antecedentes están respaldados por normas NTE INEN 2337 de JUGOS, PULPAS, CONCENTRADOS, NECTARES Y BEBIDAS DE FRUTAS. REQUISITOS, así como también por CORONADO Trinidad, Myriam; HILARIO Rosales, Roaldo; 2001. Elaboración de néctar/ En: Procesamiento de alimentos para pequeñas y microempresas agroindustriales / Unión Europea, CIED, EDAC, CEPCO. Lima, Perú: Unión Europea, CIED, EDAC, CEPCO.
1.1.3. Antecedentes prácticos
1.1.4. Importancia del estudio
Mediante la industrialización del mango se puede obtener un nuevo producto alimenticio en cualquier época del año, mas aún conociendo la alta producción de fruta en nuestro país, es importante contar con derivados de mango que mantenga el valor nutritivo y la calidad de la fruta, por lo cual es necesario controlar la cantidad de estabilizante CMC, la temperatura y tiempo de pasteurización correcta para inhibir la degradación del ácido ascórbico y así se obtendrá un producto que haya guardado sus características nutricionales lo cual lo hará mucho mas apreciable por el consumidor.
1.1.5. Situación actual del tema de investigación
En la actualidad no existen suficientes trabajos de investigación que respalden la industrialización del mango en nuestra zona por lo que a través de este trabajo se contribuirá al mejor aprovechamiento industrial del mango, cumpliendo el objetivo principal que es mantener una inocuidad higiénica del producto sin afectar grandemente la capacidad antioxidante del ácido ascórbico, así como también lograr estabilizar el producto para evitar que una vez envasado este permanezca homogéneo sin formar precipitados por falta de estabilidad.
1.2. Limitaciones del estudio
semanas de marzo, incompleto stock de reactivos y equipos de análisis, inestabilidad de los metabolitos secundarios, variación en el índice de maduración de la fruta.
1.3. Alcance del trabajo
En general el trabajo abarcara la investigación de laboratorio para cumplir con las expectativas. En esta investigación se pretende controlar la estabilidad del producto así como los tiempos y temperaturas de pasteurización, evitando así la futura sedimentación del producto y la degradación del acido ascórbico mejorando así su valor nutricional y que sea apto para el consumo en la zona de Santo Domingo de los Tsáchilas.
1.4. Objeto de estudio
Evaluar la estabilidad del néctar de mango así como también la degradación del ácido ascórbico.
1.5. Objetivos
1.5.1. Objetivo general
1.5.2. Objetivos específicos
1. Determinar las características fisicoquímicas del mango y la calidad. 2. Determinar la influencia de los factores % de pulpa de mango y % de
estabilizante CMC en la viscosidad, pH, °Brix y acidez para la estabilidad del néctar de mango “Mangifera Indica”.
3. Determinar la influencia de los factores temperatura de pasteurización y tiempo de pasteurización en el contenido de ácido ascórbico, acidez, color y tiempo de conservación del néctar de mango “Mangifera Indica”.
4. Establecer por medio del diseño experimental la nueva formula para su elaboración.
5. Determinar la estabilidad del néctar.
6. Determinar las características fisicoquímicas del néctar de mango pasteurizado.
7. Realizar el diseño de equipo para la obtención del néctar de mango.
1.6. Justificación
fruta, una de ellas la vitamina C, con este estudio se evaluará el comportamiento del ácido ascórbico frente a factores como son el calor y tiempo de exposición. Además nuestro país tiene privilegios en clima y calidad de materia prima, lo que facilita su industrialización para obtener un producto de alta calidad organoléptica, permitiendo de esta manera ampliar su comercialización y mejorar el nivel de vida del producto elaborado.
1.6.1. Impacto teórico
En la actualidad el mango “Mangifera Indica” es una fruta difundida y consumida en todas partes del mundo, es una fruta cuyo valor nutricional es alto, al aplicar procesos que tengan relación directa con temperaturas es notorio encontrar variaciones en cuanto a la composición inicial del producto como en el caso del mango su contenido de ácido ascórbico disminuye al aplicar un proceso de pasteurización al producto transformado en néctar este componente tiende a oxidarse al mismo tiempo puede haber perdida de pulpa por lo cual se debe aplicar al producto un estabilizante para evitar precipitación. El control de la temperatura es importante para reducir la carga microbiana garantizando inocuidad al producto y por ende darle una mayor vida útil. Estos procesos se vuelven fundamentales razón por la cual se debe controlar las temperaturas y así evitar la completa degradación del ácido ascórbico.
1.6.2. Impacto metodológico
En esta investigación se aplicarán metodologías que permitan explorar y estudiar las variables que mediante experimentación nos permitirá comprobar cual es el mejor tiempo y temperatura de pasteurización que ayuden a disminuir la degradación del ácido ascórbico en el néctar de mango, y la adición de estabilizante que evite la sedimentación en el néctar de mango.
1.6.3. Impacto práctico
Controlar las temperaturas y tiempos de pasteurización y de estabilizante en la pulpa para así determinar cual es el mejor tratamiento ayudara a establecer los parámetros adecuados para evitar que se degrade completamente el ácido ascórbico y le dará consistencia al néctar lo que permitirá que se pueda mantener el valor nutritivo del producto.
1.7. Hipótesis
Hipótesis para la estabilidad del néctar de mango.
Ha = El % de pulpa de mango y % de estabilizante son factores que influyen en la viscosidad, pH, °Brix y acidez del producto final.
Hipótesis para la degradación del acido ascórbico.
Ha = El tiempo y temperatura de pasteurización son factores que influyen en el contenido de ácido ascórbico, color, acidez y tiempo de conservación del producto final.
Ho = El tiempo y temperatura de pasteurización son factores que no influyen en el contenido de ácido ascórbico, color, acidez y tiempo de conservación del producto final.
1.8. Aspectos metodológicos del estudio
1.8.1. Observación científica
Haciendo referencia al problema se va a determinar si están influenciando las temperaturas de pasterización en la degradación de ácido ascórbico y la relación de pulpa y estabilizante en la estabilidad y calidad del néctar de mango para de esta forma obtener un producto de buena calidad que satisfaga las expectativas del consumidor.
1.8.2. Método inductivo
1.8.3. Método experimental
Los datos experimentales, resultado de la investigación se deben interpretar mediante un arreglo factorial hasta obtener el mejor tratamiento en estas condiciones de investigación y dando cumplimiento a los objetivos propuestos.
1.8.4. Método estadístico
Este método proporciona las herramientas estadísticas para el análisis de todos los datos obtenidos mediante la experimentación, una vez obtenidos analizados estos datos se los puede transformar en información mucho más clara de la cual se podrán extraer resultados conclusiones y recomendaciones.
1.9. Población y muestra
1.9.1. Población
La población elegida para la investigación corresponderá a un grupo de habitantes perteneciente a la cooperativa de vivienda Ciudad Nueva, y a habitantes del sector #1 Barrio 12 de Octubre en Santo Domingo de los Tsáchilas.
1.9.2. Muestra
Corresponde a un grupo de la población de habitantes del sector #1 del Barrio 12 de Octubre y habitantes pertenecientes a la cooperativa de vivienda Ciudad Nueva en Santo Domingo de los Tsáchilas.
3
=
1 ) 1 ( 2
m e
m
96
= tamaño de la muestra m = población o universo
2
e = error admisible (0.05)2 o de 5%
=
1 ) 1 35 ( 05 . 0
35 2
= 32.26 32
32 100%
x 57.14% X = 18.28 18
Las encuestas que se necesitan realizar en esta investigación son de 18.
3
CAPÍTULO II
MARCO DE REFERENCIA
2.1. Mango
Grafico Nº1
Mango (Mangifera Indica variedad Haden)
Fuente: Fundación Mango Ecuador. Guayaquil [email protected]
2.1.1. Origen y distribución geográfica
“El mango se originó en el sureste de Asia e India, donde hay referencias documentadas de la fruta en escrituras hindúes que datan del año 4000 AC.
El hueso o pepa de mango viajaron junto con las personas desde Asia al Oriente Medio, al Este de África y a América del Sur inicialmente alrededor del año 300 o 400 DC. Los árboles de mango requieren de clima tropical para crecer y hoy en día, la mayor parte del mango que se vende en los Estados Unidos se cultiva cerca de la Línea Equinoccial, en países como México, Ecuador, Perú, Brasil, Guatemala y Haití.”4
4
“En Ecuador el mango se cultiva principalmente en la provincia del Guayas, con una superficie aproximada de unos 7700 ha registradas en plena producción dentro del gremio, y de las cuales, 6500 aproximadamente están dedicadas a exportación. Las restantes, se dedican a otros mercados, o a la elaboración de jugos y concentrado de mango.”5
2.1.2. Botánica
“Su nombre común es mango el nombre científico que se le da es Mangifera índica L. Fruta de la familia de las ANACARDIACEA. El árbol de mango es de una dimensión variable, ramificado y longevo. Los árboles viven mucho más de 100 años mientras que los que están injertados viven solamente 80 años o menos, el árbol mide de 10-40 m en altura.”6
2.1.2.1. Descripción botánica
“Tronco. Constituye un árbol de tamaño mediano, de 10 – 30m de altura. El tronco es más o menos recto, cilíndrico y de 75-100 cm de diámetro.
Copa. La corona es densa y ampliamente oval o globular. Las ramitas son gruesas y robustas.
Hojas. Las hojas son alternas, espaciadas irregularmente a lo largo de las ramitas, de pecíolo largo o corto, alargado lanceolado, fibroso, liso en ambas superficies, de color verde oscuro brillante por arriba, verde – amarillento por abajo, de 10-40 cm de largo, de 2-10 cm de ancho.
5
http://www.mangoecuador.org/index.php 6
Flores. Las flores polígamas, de 4 a 5 partes, se producen en las cimas densas o en la últimas ramitas de la inflorescencia y son de color verde–amarillento, de 0,2-0,4 cm de largo y 0,5-0,7 cm de diámetro cuando están extendidas.
Fruto. Se trata de una gran drupa carnosa que puede contener uno o más embriones. Los mangos de tipo indio son monoembriónicos y de ellos derivan la mayoría de los cultivares comerciales. Generalmente los mangos poliembriónicos se utilizan como patrones. Posee un mesocarpio comestible de diferente grosor según los cultivares y las condiciones de cultivo.
Semilla. Es ovoide, oblonga, alargada, estando recubierta por un endocarpio grueso y leñoso con una capa fibrosa externa, que se puede extender dentro de la carne.” 7
2.1.3. Variedades
Las variedades que se cultivan principalmente en el Ecuador son las siguientes:
“Tommy Atkins. Es originaria de la Florida. Es una fruta de 13 cm de largo y 450 a 700 gramos de peso, con forma ovoide a casi redonda, color con base morado a rojizo, bastante resistente a los daños mecánicos debido a la cáscara gruesa, carece de fibra, tiene buen sabor y de pulpa jugosa.
Haden. Es una de las más antiguas de Florida. Es una fruta grande de 14 cm. de largo y 400 a 600 gramos de peso, de forma ovoide, redondeada con fondo de color amarillo, sobre color rojizo. La pulpa es jugosa, casi sin fibra con sabor ligeramente ácido y de buena calidad.
7
Kent. Es una fruta grande que llega a 13 cm ó más de longitud, con un peso promedio de 680 gramos. Tiene una forma ovoide, mas bien llena y redondeada con color base verde amarillento y sobre color rojo obscuro, numerosas lenticelas pequeñas y amarillas, Además, tiene pulpa jugosa, sin fibra, rica en dulce y calidad de muy buena a excelente.
Keitt. La fruta crece hasta 12 cm. y pesa de 600 a 700 gramos, su forma es ovalada, con color base amarillo con numerosas lenticelas pequeñas, la pulpa es jugosa y dulce”8
.
2.1.3.1. Variedad de mango para la investigación
Variedad Haden
“El mango Haden se produce en México, Ecuador y Perú. Está disponible desde octubre hasta diciembre hasta marzo. Esta variedad pesa de 400 – 600 gr y tiene una forma ovalada mediana y alargada. Esta variedad se originó en el estado de la Florida y tiene un color amarillo muy brillante con tintes de rojo carmesí, moteado de puntos amarillos y blancos. Su pulpa es aromática, anaranjada, firme y moderada en fibras, además posee un sabor muy dulce”9
.
Sabor
Tiene un sabor concentrado y muy dulce, con matices de piña y Durazno.
Tamaño-Forma
Su forma es ovalada mediana y alargada su peso oscila de 400 a 600 gramos.
8
Fundación Mango Ecuador. Guayaquil [email protected] 9
Color de la Cáscara
Amarillo muy brillante con tintes de color carmesí, moteado de puntos blancos y amarillos.
Color de la Pulpa
Anaranjada.
Textura
Firme, aromática, y moderadamente fibrosa.
2.1.4. Parámetros de calidad del fruto
En los últimos años, grandes superficies están siendo plantadas con mango, sobre todo en Latinoamérica, con vista a abastecer los crecientes mercados de Europa y Norteamérica. Los aumentos futuros de las producciones conducirán sin duda a una demanda específica para fruta de alta calidad. La calidad es el resultado de muchos factores, algunos de los cuales se discuten a continuación en el (Anexo 1).
2.1.4.1. Calidad de la pulpa
El contenido en fibras es muy variable, se trata de una característica comercial importante, pues el consumidor europeo no gusta de la fibra en los frutos de mango.
El contenido en azúcar es muy importante, pues existe una cierta relación con la "valoración de la calidad de la pulpa". Sin embargo, no es determinante de una preferencia por parte del consumidor, pues hay otros aspectos en la pulpa asimismo de gran importancia como su consistencia.
La relación volumétrica entre hueso y fruto es una característica muy importante desde el punto de vista del consumidor, pues la menor relación volumétrica determina mayor cantidad de pulpa en el conjunto del fruto.
Algunas características de la piel como la textura, presencia de lenticelas o de pruína, no parecen relevantes para la elección del consumidor. Ya que los consumidores muestran su preferencia tanto por frutos de piel rugosa como de piel mayormente lisa.
2.1.4.2. Estado de madurez en la cosecha
2.1.4.3. Duración del almacenaje y condiciones del mismo
Los mangos, como muchas otras frutas tropicales y subtropicales, se dañan por influencia de las bajas temperaturas durante el almacenaje de la misma. La temperatura de tránsito recomendada varía según las áreas de producción entre 10 y 13º C del nivel bajo, el riesgo de daño por frío aumenta. A 13º C el proceso de maduración no se para completamente y el período de almacenaje se reduce. Como con casi todas las frutas, la atmósfera controlada, la eliminación de etileno o el sellado de frutas individuales en bolsas de plástico de permeabilidad controlada, alargan el período de almacenaje bajo condiciones de laboratorio.
2.1.5. Valor nutricional
Los frutos del mango constituyen un valioso suplemento dietético, pues es muy rico en vitaminas A y C, minerales, fibras y anti-oxidantes; siendo bajos en calorías, grasas y sodio. Su valor calórico es de 62-64 calorías/100 g de pulpa. En la siguiente tabla se muestra el valor nutritivo del mango en 100 g de parte comestible.
Cuadro N° 1
Valor nutritivo del mango en 100 g de parte comestible
COMPONENTES VALOR MEDIO
Agua (g) 81.8
Carbohidratos (g) 16.4
Fibra (g) 0.7
Proteínas (g) 0.5
Ácido ascórbico (mg) 80
Fósforo (mg) 14
Calcio (mg) 10
Hierro (mg) 0.4
Grasa (mg) 0.1
Niacina (mg) 0.04
Tiamina (mg) 0.04
Riboflavina (mg) 0.07
Fuente: Derechos Reservados por los propietarios Abg. Bernardo Malo, Presidente/ Ing. Oscar Orrantia, Vicepresidente/ Ing. Teodoro Malo, Secretario Ing. Luis Burgos, Tesorero. Fundación Mango Ecuador.
2.2. Acido ascórbico
El ácido ascórbico, o Vitamina C, es una vitamina hidrosoluble, emparentada químicamente con la glucosa, que solamente es una vitamina para el hombre.
La deficiencia de ácido ascórbico produce una enfermedad conocida como escorbuto, con daños relacionados con la síntesis del colágeno, ya que el ácido ascórbico es un cofactor esencial en este proceso. Las consecuencias clínicas van desde la debilidad de las encías a las hemorragias diseminadas en todo el organismo. El ácido ascórbico solamente se encuentra en concentraciones significativas en los vegetales. En muchas frutas se encuentra en concentraciones elevadas (50 mg/100g en los cítricos), pero para muchas personas el aporte principal se obtiene de verduras y hortalizas, como repollo o coliflor.
están los alimentos como los vegetales foliáceos o los alimentos troceados.
El ácido ascórbico es particularmente sensible a las reacciones de oxidación, destruyéndose con gran facilidad durante el procesado de los alimentos en presencia de oxígeno. La oxidación es dependiente del pH, ya que la forma ionizada es más sensible que la forma no ionizada.
2.2.1. Funciones
Mejora la visión y ejerce función preventiva ante la aparición de cataratas o glaucoma.
Es antioxidante, por lo tanto neutraliza los radicales libres, evitando así el daño que los mismos generan en el organismo. Su capacidad antioxidante hace que esta vitamina elimine sustancias toxicas del organismo, como por ejemplo los nitritos y nitratos presentes en productos cárnicos preparados y embutidos.
Es antibacteriana, por lo que inhibe el crecimiento de ciertas bacterias dañinas para el organismo.
Reduce las complicaciones derivadas de la diabetes tipo II
Disminuye los niveles de tensión arterial y previene la aparición de enfermedades vasculares
Tiene propiedades antihistamínicas, por lo que es utilizada en tratamientos antialérgicos, contra el asma y la sinusitis.
Ayuda a prevenir o mejorar afecciones de la piel como eccemas o soriasis.
Es cicatrizante de heridas, quemaduras, ya que la vitamina C es imprescindible en la formación de colágeno.
Mejora el estreñimiento por sus propiedades laxantes. Repara y mantiene cartílagos, huesos y dientes.
2.2.2. Degradación del acido ascórbico
La degradación del ácido ascórbico en el pardeamiento enzimático que origina se pueden producir tanto en ausencia como en presencia de oxigeno.
Grafico Nº2
Degradación anaerobia a (pH = 2.2 y a 38ºC o 100 ºC)10
10
Grafico Nº3
Degradación aerobia (en medio ácido con sulfúrico al 5% y a 100ºC)11
La oxidación reversible del ácido ascórbico I en ácido dehidroascórbico II’ es catalizada por la luz, iones Cu2+ y Fe3+, un pH > 4 y la oxidasa del ácido ascórbico; la reducción II’ a I puede obtenerse, por ejemplo, mediante una reductona, el sulfuro de hidrogeno etc. La reducción del ácido 2,3 – dicetogulónico III’ por medio de una reductona conduce a la degradación anaerobia IV.
La formación de anhídrido carbónico que acompaña el pardeamiento no enzimático por degradación del ácido ascórbico, puede provocar el bombeo de envases con zumos concentrados de agrios, frutas, que como se sabe son
11
especialmente ricas en vitamina C. Como acabamos de decir, la adición de ácido ascórbico a zumos de frutas, tal como se hace frecuentemente, puede tener el inconveniente de favorecer el pardeamiento enzimático.
2.2.3. Aporte
En los alimentos, la vitamina C está presente sobre todo en la fruta, la verdura y el té verde. Sin embargo, su contenido disminuye al hervir, secar o remojar los alimentos cítricos, como las naranjas, limones y uvas. Los cuales contienen mucha vitamina C en su estado maduro, directamente después de la cosecha. La vitamina se destruye en parte si se hierve el alimento demasiado tiempo.
2.2.3.1. Fuentes de origen animal
La vitamina C no aparece en alimentos de origen animal.
2.2.3.2. Fuentes de origen vegetal
2.2.3.3. Suplementos
Pueden ser tabletas, efervescentes, cápsulas, etc.
2.2.4. Acción
La vitamina C es un cofactor enzimático implicado en diversas reacciones fisiológicas. Es necesaria para la síntesis del colágeno y de los glóbulos rojos, y contribuye al buen funcionamiento del sistema inmunitario. También juega un papel en el metabolismo del hierro, en la transformación de dopamina en noradrenalina y en la biosíntesis de carnitina. Muy frágil en solución, se destruye al contacto con el aire, por la luz o el calor. Se trata de un antioxidante, molécula capaz de contrarrestar la acción nociva de oxidantes como los radicales libres.
2.2.5. Ingesta recomendada
La ingesta diaria recomendada de vitamina C es de 75 mg para la mujer y 90 mg para el hombre.
2.2.5.1. Apoyo al sistema inmunitario
Cuadro N° 2
Fuentes de ácido ascórbico Vitamina C
Alimento Cantidad Alimento Cantidad
Plátano – Banana 14 mg Chirimoya 82 mg
Coles comunes 213 mg Espárrago 150 mg
Coles de Bruselas 463 mg Espinaca 231 mg
Coliflor 364 mg Frambuesas 82 mg
Fresas 268 mg Kiwi 124 mg
Guayaba 508 mg Maíz dulce 30 mg
Mango 96 mg Melón 150 mg
Manzana 18 mg Naranja 90 mg
Pimientos, rojo o verde 65 mg Pepino 50 mg
Papaya 254 mg Piña 22 mg
Sandía 25 mg Tomates 95 mg
Fuente: INN tabla de composición de alimentos. Revisión 1999. Publicación N°54.
2.3. Néctar
El Néctar es una bebida alimenticia, elaborado a partir de la mezcla de la pulpa o jugo de la fruta adicionado agua, azúcar12, es un producto líquido, pulposo, elaborado con el jugo y pulpa de frutas maduros, sanos, limpios, lavados, finamente divididos y tamizados, concentrados o no, congelados o no, adicionados de agua, edulcorantes y aditivos alimentarios permitidos, envasado en recipientes herméticamente cerrados y sometido a un proceso térmico que asegure su conservación.
La diferencia entre néctar y jugo de frutas es que este último es el líquido obtenido al exprimir algunas clases de frutas frescas, por ejemplo los cítricos,
12
sin diluir, concentrar ni fermentar, o los productos obtenidos a partir de jugos concentrados, clarificados, congelados o deshidratados a los cuales se les ha agregado solamente agua, en cantidad tal que restituya la eliminada en su proceso.
2.3.1. Generalidades
Una alta calidad fisicoquímica se logrará cuando se puedan preparar néctares con los mismos valores de sus parámetros básicos como son los grados Brix, acidez, pH y viscosidad.
Una alta calidad sensorial se puede lograr cuando, primero, se pueden ajustar las diferencias fisicoquímicas de los ingredientes mediante un adecuado cálculo en la formulación de ingredientes; y segundo, cuando las operaciones siguientes de estabilización y conservación son tan cuidadosas que no van a afectar de manera significativa los distintos lotes de néctares elaborados.
La calidad microbiológica adecuada es la más delicada y necesaria de mantener. Se logra cuando durante todo el proceso de obtención de los néctares, desde la compra de la fruta hasta el almacenamiento de los néctares empacados, se mantiene un estricto control de las condiciones de higiene y sanidad en áreas, equipos, materiales y en el personal que intervienen.
2.3.2. Calidad
2.3.2.1. En la materia prima
Controlar que las semillas no contengan hongos o gorgojos.
2.3.2.2. En el proceso
Las operaciones de extracción, refinado de la pulpa, pasteurización y envasado deben realizarse en forma rápida porque las pulpas se oxidan fácilmente y se altera el sabor. En el proceso se deben controlar las temperaturas y tiempo de pasteurización, así como la temperatura de enfriamiento.
2.3.2.3. En el producto final
Verificar los °Brix, pH y acidez final del néctar que son los que determinar el sabor y el grado de conservación del néctar.
2.3.2.4. El producto en almacenamiento
2.3.3. Pasteurización
“Esta operación se realiza con la finalidad de reducir la carga microbiana y asegurar la inocuidad del producto.
Se debe calentar el néctar a temperaturas de pasteurización, manteniéndolo por el tiempo que sea determinado para completar esta etapa, luego de esta operación se retira del fuego, se separa la espuma que se forma en la superficie y se procede inmediatamente al envasado.
El control del tiempo y temperatura dentro de este proceso es fundamental para así evitar la perdida de las características organolépticas y nutritivas propias del producto”13
.
2.3.3.1. Principios de la pasteurización
Su aplicación es fundamental para los productos, como pulpas o jugos.
Corresponde a un tratamiento térmico menos drástico que la esterilización, pero suficiente para inactivar los microorganismos causantes de enfermedades, presentes en los alimentos. Un principio fundamental de la pasteurización, es que debe inactivar la mayor parte de las formas vegetativas de los microorganismos, aunque no lo haga para sus formas esporuladas, por lo que constituye un proceso adecuado para la conservación por corto tiempo. Además, la pasteurización debe ayudar en la inactivación de las enzimas que pueden causar deterioro en los alimentos. De igual modo que en el caso de la
13
esterilización, la pasteurización se realiza con una adecuada combinación entre tiempo y temperatura.
La elaboración de jugos y pulpas permite extender la vida útil de las frutas y algunas hortalizas. Ello es posible gracias a la acción de la pasteurización que permite la disminución considerable de los microorganismos fermentativos que contribuyen a acidificar el jugo a expensas de los azúcares presentes en él.
La pasteurización de los jugos, clarificados o pulposos y de las pulpas de las frutas, permite la estabilización de los mismos para luego conservarlas mediante la combinación con otros métodos como la refrigeración y la congelación, todo lo cual contribuirá a mantener la calidad y la duración del producto en el tiempo.
2.3.3.2. Tipos de pasteurización
Se pueden distinguir dos métodos
Pasteurización baja
“La denominada pasteurización baja o lenta es la que mejor responde al principio conservador del valor nutritivo de la mezcla. En este caso, la temperatura alcanzada oscila, según el sistema, entre los 62ºC y los 68ºC y la duración del calentamiento de 15 – 30 minutos”14
.
Pasteurización alta
“La pasterización alta es la preferida por su elevado efecto germicida (99,9%). Las modificaciones físicas y químicas, sin embargo, son bastante más notables, pues la mayoría de los fenómenos de desnaturalización se producen por encima de 75ºC. Las pérdidas de las vitaminas A, B1 y C se limitan no obstante al 20%. La temperatura que se alcanza es de 72 a 80ºC durante un periodo de 12 a 15 segundos. La forma extrema de este sistema es la ultrapasteurización, con temperaturas de entre 135ºC y 150ºC y un tiempo de exposición de 2 a 8 segundos. El efecto germicida supera igualmente el 99,9%”15
.
2.3.3.3. Formulas de la pasteurización
Formula para el cálculo del calor específico de productos alimentarios
Cp16= solido solido
O H O H
Cp M M Cp
M M
2 2
Donde:
MH2O = masa del agua
Msolido = masa del solido
CpH2O = calor especifico del agua del producto que es la constante 4.19
C kg
KJ
º
Cpsolido= calor especifico del solido del producto que es la constante 1.38
C kg
KJ
º
15 Frazier W.C y Westhoff D.C., "Microbiología de los alimentos”. Pág 106. 16
Fórmula del calor específico de los productos alimentarios. Fundamentos de la Ingeniería de los Alimentos. Batty, J. Clair, Folkman, Steven. Pg 104.
Formula para el cálculo del calor específico de una sustancia
Cp17 =
T M
Q
Donde:
Q = es la transferencia de energía en forma calorífica entre el sistema y su entorno u otro sistema en KJ
M = Masa en kilogramos
ΔT = Cambio de temperatura en grados centígrados.
Formula para el cálculo del calor sensible
Q18 = t M
Cp TΔ
Donde:
M = Masa en Kg t = tiempo en min
Cp = Calor específico del producto en KJ/Kg ºC
ΔT = Cambio de temperatura en grados centígrados.
Formula para el cálculo del calor latente
Ql19 =
t Meva
* hg
Donde:
Meva = masa de agua que se evapora en Kg
17
Fórmula Calor especifico. Fundamentos de la Ingeniería de los Alimentos. Batty, J. Clair, Folkman, Steven. Pg 105.
18
Fórmula Calor Sensible. Fundamentos de la Ingeniería de los Alimentos. Batty, J. Clair, Folkman, Steven. Pg 105.
19
Fórmula Calor latente. Fundamentos de la Ingeniería de los Alimentos. Batty, J. Clair, Folkman, Steven. Pg 105.
t = tiempo en min hg = entalpia en KJ/Kg
Formula para el cálculo del número de Grashof
Gr20 = 2
3 2
* ) (
* Ts T L
g
Donde:
g= valor de la aceleración en el sitio que esta en función de la latitud y que directamente se debe a la gravedad
β = coeficiente volumétrico de expansión o de dilatación (ºK-1 o ºR-1) ρ = densidad de la masa del fluido
L = longitud característica de equipo µ = viscosidad de la masa del fluido Ts = temperatura superficie del equipo
Tα = temperatura del fluido libre a temperatura ambiental
Formula para el cálculo del número de Nusselt
Nu = K
L h
Donde:
h = coeficiente pelicular
L = longitud característica como diámetro de un tubo o longitud de la superficie plana
K = conductividad térmica del fluido
20
Formula para el cálculo de la transferencia de calor por convección
A Q21
=h (Ts - T∞)
Donde:
Q/A= Flujo de calor, las unidades son W/m2 o BTU/h.pie2.
h= Coeficiente de transferencia de calor por convección W/m2 ºC BTU/h pie2ºF. Ts=Temperatura de la superficie.
T∞= Temperatura de la corriente libre.
Fórmula para el cálculo del coeficiente total de calor experimental
Uexp22=
T A
Q
*
Donde:
Q = calor practico experimental en W A = área interna en m2
T = variación de temperatura ºC
Formula para el cálculo de la transferencia de calor por conducción
Q23 =
dx dT KA
Donde:
Q = velocidad del flujo de calor en W
21
Fórmula del calor específico de los productos alimentarios. Fundamentos de la Ingeniería de los Alimentos. Batty, J. Clair, Folkman, Steven. Pág. 190.
22
Fórmula para el coeficiente global de calor. Fundamentos de la Ingeniería de los Alimentos. Batty, J. Clair, Folkman, Steven. Pg 207.
23
dT = cambio de temperatura de la sustancia que se realiza en la distancia dx del material en ºC.
dx = espesor o distancia del material en metros
A = área de la sección transversal normal del flujo de calor en m2. k = conductividad térmica del material en W/mºC
L = longitud del cilindro en metros
Fórmula para el cálculo del calor experimental
Q = Pcalgas t
M
*
Donde:
M = masa del gas en kg t = tiempo en min
Pcal gas = poder calorífico del gas en KJ/Kg
Fórmula para el porcentaje de eficiencia
% eficiencia =
producto del
erimental Q
producto del
teorico Q
exp
2.3.4. Valor nutricional
Cuadro N° 3
Valor nutritivo del néctar de mango
Néctar de Mango
DATOS DE NUTRICIÓN
Tamaño por ración: 200 ml Ración por envase: 1
VALOR DIARIO
Grasa total 0 g 0% Grasa saturada 0 g 0% Colesterol 0 mg 0% Sodio 8 mg 0% Total carb. 25 g 8% CANTIDAD POR RACIÓN (200 ml)
Vitamina A 0% Vitamina C 100% Calcio y Hierro 0% y 0%
Fibra diet. 0 g 0% Azucares 24 g Proteínas 0 gr Fuente: Perkins-Veazie, P.; Collins, J. Literature Search on the Nutritional enefits of nectares
2.3.5. Estabilidad
“La estabilidad es una característica primordial y de calidad en la obtención de una bebida, en la mayoría de sólidos tienden a precipitar en el fondo del envase. Por este motivo para darle mejor apariencia, consistencia y textura se usan sustancias estabilizadoras, como el Carboxil Metil Celulosa (CMC), este tiene excelente afinidad con el agua y buena estabilidad durante la pasteurización. Además, tiene la propiedad de aumentar la viscosidad de la solución a la que se le aplica”24
.
2.3.6. Viscosidad
Es la propiedad de un fluido que tiende a oponerse a su flujo cuando se le aplica una fuerza25. Los fluidos de alta viscosidad presentan una cierta resistencia a fluir; los fluidos de baja viscosidad fluyen con facilidad. La fuerza con la que una capa de fluido en movimiento arrastra consigo a las capas adyacentes de fluido determina su viscosidad, que se mide con un viscosímetro.
En las determinaciones de la viscosidad en los alimentos, debe controlarse la temperatura con una precisión ± 0.5 °C sumergiendo el viscosímetro en un baño de agua.
24
Coronado Trinidad, Myriam; Hilario Rosales, Roaldo Elaboración de néctar/ En: Procesamiento de alimentos para pequeñas y microempresas agroindustriales, Pág. 5
25
2.3.7. Concentración
“La operación de concentración consiste en la eliminación del agua de los productos alimenticios para mejorar su sabor o su estabilidad por almacenamiento.
Y usualmente se necesita de requerimientos muy altos de energía.
El líquido a concentrar puede ser menos viscoso que el agua o tan viscoso que difícilmente fluya puede depositar incrustaciones sobre la superficie de calentamiento”.
2.3.8. Fundamentos del balance de materia y energía
2.3.8.1. Balance de materia
En cuanto a la materia todo se basa en el principio de la Ley de Conservación de: "ni se crea ni se destruye, se transforma”
La ley de conservación de la materia nos dice que la materia que entra tiene que ser igual a la que sale, por lo que planteamos la ecuación de conservación de la materia de una forma abstracta y sencilla:
ENTRADA + GENERACIÓN = SALIDA + ACUMULACIÓN
El término de generación, como su nombre indica, corresponde a lo que se está generando dentro del propio sistema: para un sistema reaccionante se refiere a la transformación química que está sufriendo
aA + bB --> qQ + rR
En esta ecuación se puede citar que la letra a son las moles de A y la letra b moles de B que se juntan para transformarse en q moles de Q y r moles de R, el término de generación se traduce por un término de transformación, esto quiere decir, que engloba a la desaparición de A y B para dar lugar a Q y R.
El término de Acumulación corresponde lógicamente a todo lo que se acumula dentro del sistema, es así que la velocidad con la que extraemos materia del sistema puede ser inferior a la velocidad con que introducimos la materia.
Cada uno de estos términos son variables en función de las condiciones de operación establecidas, o dicho de otra forma: si la operación es continua o discontinua, si trabaja a temperatura constante (isotermo) o de forma adiabática.
2.3.8.2. Balance de energía
La ley de conservación de la energía afirma que:
No existe ni puede existir nada capaz de generar energía.
No existe ni puede existir nada capaz de hacer desaparecer la energía. Si se observa que la cantidad de energía varía siempre será posible
atribuir dicha variación a un intercambio de energía con algún otro cuerpo o con el medio circundante.
Transferencia de calor
Es el proceso por medio del cual se intercambia energía (calor) entre cuerpos que poseen diferentes temperaturas. El calor se puede transmitir por conducción, convección y radiación, aunque existen casos en que estos procesos pueden tener lugar simultáneamente. Por ejemplo un proceso de transmisión de calor por convección se da al calentar algún líquido sobre una superficie, la Tierra recibe calor del Sol casi exclusivamente por radiación y si el calor se trasmite a través de la pared de una casa es por conducción.
Transferencia de calor por convección
“La descripción de la convección se puede pensar que es un proceso mediante el cual el fluido se mueve en una comunicación termal desde una superficie solida hacia una superficie liquida, o desde un fluido hasta una superficie sólida,
Energía que entra en el
sistema
Energía que sale del sistema
= +
El cambio de energía en el
sistema
en donde recibe o libera energía por medio de conducción o radiación y entonces deja o se acerca a una superficie.
Existe una condición primaria para que se produzca este mecanismo y esta es que el fluido deberá estar en movimiento, este movimiento podrá ser forzado o podrá ser normal y solamente se moverá por cambio de temperatura.
El aplicar ley de Fourier a este mecanismo es bastante difícil y no practico ya que en la interface será imposible medir su espesor o cambio del mismo”26
.
Trasferencia de calor por conducción
La conducción es la forma en la que tiene lugar la transferencia de energía a escala molecular. Cuando las moléculas absorben la energía térmica vibran aumentando la amplitud de la vibración conforme aumenta el nivel de energía. La conducción es el método más habitual de transmisión de calor en procesos de calentamiento, enfriamiento de materiales sólidos opacos.
Coeficiente de transferencia de calor global
“La transferencia de calor comúnmente se encuentra en el procesamiento de alimentos que implica un proceso con múltiples etapas en el cual el calor transmite por convección, en parte de un fluido a la superficie de una pared solida, después es conducido desde la superficie de la pared hacia otro fluido”27
.
26
CLAIR B. Folkman S 1990. Fundamentos de la Ingeniería de Alimentos. Pág. 189. 27
Calor especifico
“El calor especifico se define como el cambio de energía especifica interna por el cambio de temperatura. Ya que en esta fas puede ser un solido, un liquido o un gas, pero no se producirán cambios de fase. Así se definirá una variable llamada calor especifico, la cantidad de calor que se requiere por unidad de masa para elevar la temperatura en un grado”28
.
Calor sensible
Es la energía en forma de calor que necesita absorber o liberar una sustancia, con el fin de aumentar o disminuir su temperatura respectivamente, sin
provocarse un cambio de fase.
Calor latente
“Calor latente o "calor de cambio de estado" es la energía absorbida por las sustancias al cambiar de estado, de sólido a líquido (calor latente de fusión) o de líquido a gaseoso (calor latente de vaporización). Al cambiar de gaseoso a líquido y de líquido a sólido se devuelve la misma cantidad de energía. Por el contrario, el calor que se aplica cuando la sustancia no cambia de estado, aumenta la temperatura y se llama calor sensible”29
.
28
Van, Wylwn Gordon: Fundamentos de la Termodinamica, Segunda edición 29
