Aplicacion Dl Metodo d Superficie d Respuesta en El Estudio Dl Efecto de La Temperatura y La...
125
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL “APLICACIÓN DEL MÉTODO DE SUPERFICIE DE RESPUESTA EN EL ESTUDIO DEL EFECTO DE LA TEMPERATURA Y LA VELOCIDAD DEL AIRE DE SECADO CONVECTIVO EN LA HUMEDAD Y LA PÉRDIDA DEL ACIDO FÓLICO DEL ESPARRAGO VERDE PREVIAMENTE OSMODESHIDRATADO” TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO AGROINDUSTRIAL PRESENTADO POR: Br. Cecilia I. Mállap Barba ASESOR: Dr. Ing. Raúl B. Siche Jara
Transcript of Aplicacion Dl Metodo d Superficie d Respuesta en El Estudio Dl Efecto de La Temperatura y La...
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE
INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
“APLICACIÓN DEL MÉTODO DE SUPERFICIE DE RESPUESTA EN EL
ESTUDIO DEL EFECTO DE LA TEMPERATURA Y LA VELOCIDAD DEL
AIRE DE SECADO CONVECTIVO EN LA HUMEDAD Y LA PÉRDIDA DEL
ACIDO FÓLICO DEL ESPARRAGO VERDE PREVIAMENTE
OSMODESHIDRATADO”
TESIS
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL
DE INGENIERO AGROINDUSTRIAL
PRESENTADO POR:
Br. Cecilia I. Mállap Barba
ASESOR:
Dr. Ing. Raúl B. Siche Jara
TRUJILLO – PERÚ
2012
INDICE GENERAL
Página Nº
I: INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 1
II: REVISIÓN BIBLIOGRAFICA ...................................................................................... 3
2.1 Fisiología de Hortalizas ............................................................................................... 3
2.2 El Espárrago ................................................................................................................ 4
2.2.1 Generalidades ..................................................................................................... 4
2. 2.2Información Nutricional ...................................................................................... 6
2.3 Acido Fólico .................................................................................................................. 8
2.3.1Definición ............................................................................................................ 8
2.3.2Fuentes de Acido Fólico ...................................................................................... 9
2.3.2.1 Fuentes de origen animal ........................................................................ 9
2.3.2.2 Fuente de origen vegetal ......................................................................... 9
2.3.2.3 Suplementos............................................................................................ 9
2.3.3Dosis diarias recomendadas de ácido fólico ........................................................ 9
2.3.4Estructura de Acido Fólico ................................................................................. 10
2. 3.5Estabilidad del Acido Fólico .............................................................................. 11
2.4Deshidratación Osmótica .......................................................................................... 12
2.4.1 Generalidades .................................................................................................... 12
2.4.2 Fundamentos de la Deshidratación Osmótica ................................................... 13
2.4.2.1 Transferencia de Masa ........................................................................... 14
2.4. 2.2La Ósmosis como un proceso de difusión .............................................. 15
2.4.2.3Factores que afectan a la Deshidratación Osmótica ............................... 17
2.4.2.3.1 Naturaleza del alimento .......................................................... 17 2.4.2. 3.2Tipo de solución osmótica ....................................................... 17
2.4.2.3.3Concentración de la solución osmótica ................................... 17
2.4.2.3.4Tamaño de los trozos ............................................................... 18
2.4.2.3.5Temperatura ............................................................................. 18
2.4.2.3.6Tiempo de proceso................................................................... 19
2.5Agua en los Alimentos ............................................................................................. 19
2.5.1 Agua Libre ......................................................................................................... 19
2.5.2 Agua Ligada ...................................................................................................... 20
2.5.3 Humedad de Equilibrio ...................................................................................... 20
2.5. 3.1Ventajas y Desventajas de la Deshidratación Osmótica ......................... 21
2.6Secado ....................................................................................................................... 23
2.6.1 Generalidades .................................................................................................... 23
2.6.2 Mecanismos de Secado ...................................................................................... 24
2.6.3 Factores que afectan el secado por aire caliente ................................................ 26
2.6.3.1 Factores Internos.................................................................................... 26
2.6. 3.2Factores Externos ................................................................................... 27
2.6.2. 2.1Tamaño forma y arreglo del material a secar .......................... 27
2.6.3.2.2Temperatura del aire ................................................................ 27
2.6.3.2.3Velocidad del aire .................................................................... 27
2.6.3.2.4Depresión del bulbo húmedo ................................................... 28
2.6.3. Ventajas y Desventajas del Secado Convectivo ................................................ 28
2.7Metodología de Superficie de Respuesta .................................................................. 29
2.8Consideraciones generales sobre harinas .................................................................. 34
2.8.1 Materia Prima .................................................................................................... 35
2.8.2 Evaluación de Calidad ....................................................................................... 35
2.8.3 Procesamiento y Comercialización ................................................................... 35
III: MATERIALES Y METODOLOGÍA .......................................................................... 36
3.1 Materiales ................................................................................................................... 36
3.1.1 Material de Estudio ............................................................................................ 36
3.1.2 Insumos .............................................................................................................. 36
3.1.3 Instrumentos y Equipos ..................................................................................... 36 3.1.3.1Instrumentos ........................................................................................... 36
3.1.3.2Equipos ................................................................................................... 36
3.1.3.3Reactivos para determinación de cloruros .............................................. 37
3.2 Metodología ................................................................................................................ 37
3.2.1 Esquema Experimental ...................................................................................... 37
3.2.2 Descripción del Diseño Experimental ............................................................... 37
3.3 Caracterización del Espárrago .................................................................................... 38
3.3.1 Humedad ............................................................................................................ 38
3.3.2 Vitamina B9 (Acido Fólico) .............................................................................. 38
3.4 Elaboración del producto ............................................................................................ 38
3.4.1 Diagrama de flujo de obtención del espárrago en polvo ................................... 38
3.4.2 Descripción del proceso de obtención del espárrago en polvo .......................... 40
3.4.2.1Recepción de materia prima ................................................................... 40
3.4.2.2Selección y Clasificación........................................................................ 40
3.4.2.3Lavado y desinfección ............................................................................ 40
3.4.2.4Pesado ..................................................................................................... 40
3.4.2.5Deshidratación osmótica......................................................................... 42
3.4.2.6Enjuague ................................................................................................. 42
3.4.2.7Escurrido ................................................................................................. 42
3.4.2.8Secado Convectivo ................................................................................. 42
3.4.2.9Triturado ................................................................................................. 42
3.4.2.10Envasado ............................................................................................... 43
3.5 Caracterización del producto terminado ..................................................................... 43
3.6 Planeamiento Experimental ........................................................................................ 43
3.6.1 Diseño experimental .......................................................................................... 44
3.6.2 Análisis estadístico ............................................................................................ 44
3.7 Validación Experimental de los Modelos Estadísticos............................................... 44
IV: RESULTADO Y DISCUSIÓN ..................................................................................... 45
4.1 Secado convectivo de espárrago verde osmodeshidratado ......................................... 45
4.2 Comprobación experimental....................................................................................... 50 V: CONCLUSIONES ........................................................................................................... 52
VI: RECOMENDACIONES ............................................................................................... 53
VII: REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ....................................................................... 54
ANEXOS................................................................................................................................ 60 INDICE DE CUADROS
Página Nº
Cuadro1 Valor nutricional del Espárrago Verde .................................................................. 7
Cuadro 2 Ingesta diaria recomendada de ácido fólico ........................................................ 10
Cuadro 3 Estabilidad de las vitaminas expuestas a varias condiciones ............................. 11
Cuadro 4 Usos y ventajas de los agentes osmóticos ........................................................... 18
Cuadro 5Valores de α. ........................................................................................................ 34
Cuadro 6Valores utilizados en DCCR para dos factores .................................................... 44
Cuadro 7Valores codificados y respuestas de humedad (Y1), concentración de ácido fólico
(Y2) para el proceso de secado convectivo ....................................................... 45
Cuadro 8Composición de los datos fisicoquímicos medidos del espárrago fresco y la harina
adquirida ............................................................................................................ 46
Cuadro 9Coeficiente de regresión para humedad (Y1), concentración de ácido fólico (Y2)
para el proceso de secado convectivo ................................................................ 47
Cuadro 10ANVA – Humedad y Concentración de Acido Fólico en el proceso de secado
convectivo .......................................................................................................... 48
Cuadro 11Valores adecuados para la elaboración de harina con las condiciones deseables
de humedad ....................................................................................................... 48
Cuadro 12Ensayos del proceso de secado para la validación del modelo matemático ..... 50
Cuadro 13Valores de las respuestas obtenidas experimentalmente y las predichas por los
modelos ............................................................................................................. 50
INDICE DE FIGURAS
Página Nº
Figura1Diversidad de tamaño, forma y estructura de hortalizas, Ati (2000) ....................... 3
Figura 2 Frutas y hortalizas órganos vivos antes y después de la cosecha ........................... 4
Figura 3 Estructura química del ácido fólico (Vitamina B9) .............................................. 10
Figura 4 Fenómeno de transferencia de masa, Torreggiani (1993) ..................................... 13
Figura 5 Representación del principio de ósmosis, Genina (2005) ..................................... 15
Figura 6 Superficie de Respuesta Tridemensional .............................................................. 31
Figura 7 Gráfica de Contorno .............................................................................................. 32
Figura 8 Representación esquemática de un DCCR ............................................................ 33
Figura 9Esquema Experimental........................................................................................... 39
Figura 10Diagrama de flujo para la elaboración de espárrago en polvo por deshidratación
osmótica – secado convectivo ........................................................................... 41
Figura 11Esquema de optimización de secado de espárrago verde ................................... 43
Figura 12Superficie de Respuesta (a) y Curva de contorno (b) del proceso de secado
convectivo, en función de la T° y velocidad de secado para la humedad ............ 49
Figura 13Prueba de ángulo de reposo α .............................................................................. 67
AGRADECIMIENTO
Quiero expresar mi más sincero agradecimiento al Dr. Ing. Raúl Benito Siche Jara
de la Facultad de Ciencias Agropecuarias por el apoyo profesional, disposición y
compromiso los cuales permitieron el desarrollo del presente trabajo de investigación.
A mi familia y amigos que de alguna manera colaboraron en la culminación de este
trabajo, que estuvieron siempre apoyándome y alentándome cada día, y que no dejaron que
pierda las ganas para seguir en este camino.
Cecilia
I
RESUMEN
El objetivo del presente trabajo de investigación fue evaluar el efecto de la
temperatura y velocidad de aire de secado, en la humedad final y concentración de ácido
fólico en el esparrago verde (Asparagusofficinalis) previamenteosmodeshidratado. En una
primera etapa, el espárrago fue deshidratado osmóticamente durante 5 horas en una
solución de 8% de NaCl y 0.002% de ácido fólico, a una temperatura de 36ºC. En la
segunda etapa, el espárrago previamente osmodeshidratado, fue deshidratado en un secador
convectivo utilizando velocidad de aire (1- 3m/s) y temperatura (60 - 70°C), utilizando un
Diseño Compuesto Central Rotacional (DCCR).
Los niveles óptimos para el proceso de secadoconvectivo, se determinaron mediante
la Metodología de superficie de respuesta,teniendo como respuesta 60ºC de temperatura, 2
m/s de velocidad de aire. Para la harina de esparrago verdelas variables de respuesta
obtenidas fueron; 7.69 % de humedad final y 7.58 g/100g ms.de concentración de ácido
fólico respectivamente.
Al producto (harina de esparrago verde) de mejor tratamiento se le caracterizó en
los siguientes parámetros, humedad (7%), Concentración de ácido fólico (7 g/100g m.s) y
Concentración de cloruros (8.5 mg/100g m.s). Además se determinó elángulo de reposo
(32º), clasificándola como un material de fluidez media, la granulometría que presentó la
harina de esparrago verde bajo el tamiz # 50 fue de 0.3mm y una capacidad de
rehidratación de 9.1g agua/g materia seca.
II
ABSTRACT
The objective of the present work of investigation was to evaluate the temperature
effect and speed of drying air, in the final humidity and folic acid concentration in the green
asparagus (Asparagus officinalis) previously osmotic dehydrated. In the first stage, the
asparagus was dehydrated osmotically during 5 hours in a solution of 8% of NaCl and
0,002% of folic acid, to a temperature of 36ºC. In the second stage, the asparagus
previously osmotic dehydrated, was dehydrated in a convective dryer using speed of air (1 -
3m/s) and temperature (60 - 70°C), using a Central Composite Rotational Design.
The optimus stages for the process of convective dryer, were determined by means
of the Surface Response Methodology, having like answer 60ºC of temperature, 2 m/s of
speed of air. For the flour of green asparagus the obtained variables of answer were; 7.69%
of final humidity and 7.58 g/100g m.s of folic acid concentration respectively.
To the product (flour of green asparagus) of better treatment it was characterized in the
following parameters, humidity (7%), folic acid Concentration (7 g/100g m.s) and chloride
concentration (8.5 mg/100g m.s.). In addition the rest angle was determined (32º),
classifying it like a material of average fluidity, the particle size that the flour of green
asparagus under the sieve presented/displayed # 50 was of 0.3mm and a capacity of 9,1
rehydration of g water/g dry matter.
III
I. INTRODUCCION
Los métodos tradicionales de secado mejoran la estabilidad durante el
almacenamiento, pero generalmente provocan pérdidas de sustancias relacionadas
con el sabor y color de los alimentos. Esto genera un decremento considerable en la
calidad sensorial de los productos. Es indispensable desarrollar nuevos procesos
tendientes a mejorar la estabilidad de los productos durante el almacenamiento,
procurando conservar sus propiedades sensoriales muy parecidas a las del alimento
fresco. En este sentido, la deshidratación osmótica es una técnica valiosa que puede
ser aplicada separadamente o como una etapa importante dentro de diferentes
esquemas de deshidratación. Se ha encontrado que la deshidratación osmótica con
jarabe reconcentrado requiere 2 ó 3 veces menos energía comparada con el secado
convectivo. Además, las temperaturas del proceso son relativamente bajas (20-50°
C) y favorecen la retención de color y sabor. Debido a la inmersión constante dentro
del medio osmótico, no es necesario usar aditivos para proteger al alimento contra
decoloración enzimática y oxidativa. Se puede desarrollar un proceso osmótico para
obtener alimentos estables de bajo costo y alta calidad (Azuara, 1990).
Reyes et al. (2005) realizó un trabajo de optimización de la transferencia de masa
ocurrida durante la deshidratación osmótica (DO) en láminas de sardina, las
muestras fueron sumergidas en salmuera de concentración y temperatura dadas
según un diseño compuesto central. Las concentraciones y temperaturas fueron de
17.1; 19; 22; 25; 26.9% y 29; 30; 32; 34; 35ºC respectivamente. Las muestras fueron
extraídas de la salmuera respectiva a los 115, 140, 180, 220 y 245 min y a cada una
se determinó el peso, contenido de humedad, sal, se calculó la pérdida de agua,
pérdida de peso y ganancia de sal. Los datos se analizaron mediante un ANOVA y
regresión lineal múltiple para obtener los modelos de las variables estudiadas, luego
se determinó la zona óptima de la deshidratación osmótica mediante el método
gráfico convencional. La zona óptima de una máxima pérdida de agua (0.26 g/g
m.s.), máxima ganancia de sal (0.187 g/g m.s.) unida a una mínima pérdida de peso
(0.145 g/g m.s.), se logró a una concentración entre 26 y 26.5%, una temperatura
entre 31.6 y 31.8°C y un tiempo de 245 min.
1
Los alimentos deshidratados deben en lo posible rehidratarse lo más rápido y
mostrar las mismas características estructurales y químicas del alimento fresco,
como también sus propiedades nutricionales y sensoriales. Por ejemplo, la
combinación de deshidratación osmótica y aire caliente mantiene de mejor manera
el color superficial de los pimientos que el secado solo por aire caliente (Vega,
2003).
Las sopas deshidratadas de cualquier tipo no podrán contener humedad superior a
15% y reconstituidos de acuerdo a su rotulación, deben contener como máximo 12.5
g de cloruro de sodio y como mínimo 100 mg de nitrógeno total por litro de caldo.
Estos productos deben expenderse en envases bromatológicamente aptos para que
preserven sus cualidades físicas, organolépticas y microbiológicas (Bejarano, 2002).
El organismo humano necesita una ingesta diaria de 0.4 mg de ácido fólico o
vitamina B9 para hacer células rojas y proteínas importantes como el ácido
desoxirribonucleico. Actualmente se está buscando enriquecer o fortificar los
alimentos con ácido fólico, quien es una forma sintética de folato, el ácido fólico se
convierte fácilmente en folato en el organismo, y de hecho se absorbe mejor que el
folato, de tal manera poder llegar a la ingesta diaria, incluyendo panes, cereales,
harinas de maíz, pastas, arroz y otros productos de granos enriquecidos
(MedlinePlus, 2011). La ingesta de 100 g de espárrago verde aporta con 175 mg de
Folacina ó Folatos, la cual es una vitamina hidrosoluble que pertenece al complejo
B, la pérdida de esta vitamina puede llegar hasta un 40% durante la cocción, como
así también durante el almacenamiento a temperatura ambiente por largos periodos
de tiempo (Zonadiet, 2011).
Resulta de interés saber cual es la temperatura y la velocidad de aire, que minimice
el porcentaje de humedad final y la pérdida de ácido fólico, en el secado convectivo
del espárrago verde (Asparagus officinalis) previamente osmodeshidratado,
utilizando el Método de Superficie de Respuesta, es así que el presente trabajo de
investigación tuvo como objetivo evaluar, los valores de la temperatura y velocidad
2
del aire en el secador continuo que minimicen la humedad final y la pérdida de ácido
fólico en el espárrago verde (Asparagus officinalis) previamente osmodeshidratado.
II. REVISION BIBLIOGRAFICA
2.1 FISIOLOGIA DE HORTALIZAS
Las hortalizas son plantas vivas que durante su crecimiento muestran todas las
características propias de la vida vegetal (respiración, transpiración, síntesis y
degradación de metabolitos y posiblemente también la fotosíntesis). El
enverdecimiento y brote de las papas almacenadas, el crecimiento de la raíz y la
aparición de brotes en cebollas y ajos almacenados, son algunas de las
manifestaciones de vida fácilmente visibles después de la cosecha. El espárrago si se
almacena en posición horizontal se curva hacia la vertical arruinando su valor de
mercado (Ati, 2000).
Figura 1. Diversidad de tamaño, forma y estructura de hortalizas, Ati (2000)
3
Durante la cosecha, las frutas y hortalizas se separan de su fuente natural de agua,
nutrientes minerales y orgánicos, pero continúan viviendo como se puede observar
en la Figura 2. Obviamente este estado no puede durar indefinidamente, estando
relacionado con el envejecimiento y muerte de los tejidos, lo cual depende de
numerosos factores:
Figura 2. Frutas y hortalizas órganos vivos antes y después de la cosecha.
2.2 EL ESPÁRRAGO
Nombre Científico: Asparagus Officianalis L.
2.2.1 GENERALIDADES
El espárrago (Asparragus officinalis) es una hortaliza originaria de Asia, pertenece a
la familia de las Liliáceas. Es una planta herbácea perenne cuyo cultivo dura
bastante tiempo en el suelo, del orden de 8 a 10 años, desde el punto de vista de vida
4
económica rentable. Más información sobre el espárrago puede encontrarlo en la
ficha técnica de Anexo 04 (Minag, 2006).
La planta de espárrago está formada por tallos aéreos ramificados y una parte
subterránea constituida por raíces y yemas, que es lo que se denomina comúnmente
“garra”.
A continuación una descripción de las partes del espárrago:
-Tallo: El tallo principal es único, subterráneo y modificado en un rizoma. En el
terreno se desarrolla horizontalmente en forma de base o plataforma desde la cual
se producen, según su tropismo, otros órganos de la planta.
-Raíces: Las raíces principales nacen directamente del tallo subterráneo y son
cilíndricas, gruesas y carnosas teniendo la facultad de acumular reservas, base para
la próxima producción de turiones; de estas raíces principales nacen las raicillas o
pelos absorbentes cuya función es la de absorción de agua y elementos nutritivos.
Las raíces principales tienen una vida de 2 a 3 años; cuando estas raíces mueren son
sustituidas por otras nuevas, que se sitúan en la parte superior de las anteriores, con
ello las yemas van quedando más altas; de esta forma la parte subterránea va
acercándose a la superficie del suelo a medida que pasan los años de cultivo.
-Yemas: Las yemas son los órganos de donde brotan los turiones, parte
comestible y comercializable de este producto, que cuando se dejan vegetar son los
futuros tallos ramificados de la planta.
-Flores: Son pequeñas, generalmente solitarias, campanuladas y con la corola
verde amarillenta. Su polinización es cruzada con un elevado porcentaje de
alogamia.
-Fruto: Es una baya redondeada de 0.5 cm de diámetro; son de color verde al
principio y rojo cuando maduran. Cada fruto tiene aproximadamente de 1 a 2
semillas.
-Semillas: Son de color pardo oscuro o negras, y con forma entre poliédrica y
redonda, teniendo un elevado poder germinativo.
5
La planta de espárrago es dioica; es decir, hay plantas hembras que solamente dan
flores femeninas y plantas machos que únicamente dan flores masculinas. Las
plantas macho son más productivas en turiones que las plantas hembra; esto es
lógico que ocurra, ya que las plantas hembra en la formación de flores, frutos y
semillas utilizan buena parte de las reservas, que en el caso de las plantas macho
acumulan en las raíces para la próxima producción de turiones. Las plantas macho
son, también, más precoces y longevas que las hembras (Minag, 2006).
En un cultivo de espárrago verde son preferibles las plantas macho a las hembras, ya
que al no fructificar no hay posibilidad de que las semillas den lugar a nuevas
plantas, que multiplican la densidad de plantación; lógicamente, pasando los años al
existir mayor número incontrolado de plantas, disminuye la calidad al no dar
muchos turiones el calibre mínimo exigido por las normas de calidad vigentes
(Minag, 2006).
2.2.2 INFORMACION NUTRICIONAL
El espárrago contiene fibra, vitamina C, vitamina B1 (Tiamina), vitamina B6; es
bajo en grasa, no contiene colesterol y es muy bajo en calorías. En cuanto al potasio,
los espárragos aportan el 10% del requerimiento diario del organismo; también
aportan pequeñas cantidades de flúor, cobre, zinc, manganeso y yodo, lo que
significa un buen aporte de minerales. Recientemente se le ha descrito como uno de
los alimentos más indicados para prevenir la aparición del cáncer de colon. Las
últimas investigaciones realizadas por un equipo de doctores estadounidenses, han
descubierto además que el espárrago posee acciones inhibitorias sobre el
crecimiento de las células de la leucemia humana (Minag, 2006).
Es rico en ácido fólico quien es una vitamina del complejo B, el folato ayuda en el
trabajo celular y en el crecimiento de los tejidos que puede ayudar a prevenir ciertas
anomalías congénitas, incluyendo la espina bífida, cuando se ingiere antes del
embarazo y durante las primeras semanas del mismo. El folato también ayuda a
prevenir la anemia. El folato trabaja junto con la vitamina B12 y la vitamina C para
ayudar al cuerpo a descomponer, utilizar y crear nuevas proteínas. La vitamina
6
ayuda a formar glóbulos rojos y a producir ácido desoxirribonucleico, el pilar
fundamental del cuerpo humano, que transporta información genética (MedlinePlus,
2011).
Los estudios demuestran que las mujeres que consumen la cantidad recomendada de
esta vitamina desde antes de la concepción y durante el primer mes del embarazo
pueden reducir el riesgo de tener un bebé con defectos de nacimiento en el cerebro y
la columna vertebral. La espina bífida es una de las causas principales de la
discapacidad infantil. La anencefalia consiste en un serio subdesarrollo del cráneo y
del cerebro en el recién nacido (March of Dimes, 2006).
Cuadro 1. Valor Nutricional del Espárrago Verde por 100 g. de materia seca.
COMPONENTE CONCENTRACION Agua 92.4 g Energía 23 kcal Grasa 0.17 g Proteína 2.28 g Hidratos de carbono 4.54 g Fibra 2.1 g Potasio 273 mg Sodio 2 mg Fósforo 56 mg Calcio 21 mg Magnesio 18 mg Hierro 0.87 mg Zinc 0.46 mg Vitamina C 13.2 mg Vitamina B1 0.140 mg Vitamina B2 0.128 mg Vitamina B6 0.131 mg Vitamina A 583 IU Vitamina E 2 mg Folacina ó Folato 175 mg Niacina 1.170 mg
Fuente: Botanical-online, 2010.
7
El espárrago es el producto con mayor contenido de glutatión, uno de los más
importantes combatientes del cáncer según el Instituto Nacional de Cáncer – USA.
El glutatión, actúa como agente desintoxicante combinándose con sustancias
indeseables y liberándose del organismo a través del sistema urinario. La presencia
del glutatión es necesaria para mantener el funcionamiento normal del sistema
inmunitario de por lo menos dos maneras; la primera función de multiplicación de
linfocitos y la segunda en la generación de antioxidantes (Minag, 2006).
El espárrago contiene una sustancia llamada asparragina, que forma parte de su
aceite esencial volátil y que se elimina por la orina, y a la que se atribuye
propiedades diuréticas, contribuyendo a eliminar los líquidos retenidos por el
organismo. Sin embargo, las personas que padecen problemas renales (nefritis)
deben consumirlos de forma moderada (Haro, 2004).
2.3 ACIDO FÓLICO
2.3.1 DEFINICIÓN
Descubierta en los años 40, el ácido fólico es considerado como una vitamina
hidrosoluble que pertenece al complejo B. También se lo conoce como folacina o
folatos cuya etimología proviene del latín 'folium' que significa hoja. Esta vitamina
es fundamental para llevar a cabo todas las funciones de nuestro organismo. Su gran
importancia radica en que el ácido fólico es esencial a nivel celular para sintetizar
ADN (ácido desoxirribonucleico), que trasmite los caracteres genéticos, y para
sintetizar también ARN (ácido ribonucleico), necesario para formar las proteínas y
tejido del cuerpo y otros procesos celulares, por lo tanto la presencia de ácido fólico
en nuestro organismo es indispensable para la correcta división y duplicación celular
(Zonadiet, 2011).
Los folatos funcionan en conjunto con la vitamina B12 y la vitamina C en la
utilización de las proteínas. Es importante señalar que el ácido fólico es básico para
la formación del grupo hemo (parte de la hemoglobina que contiene el hierro), por
eso está relacionado con la formación de glóbulos rojos. El ácido fólico también
brinda beneficios al aparato cardiovascular, al sistema nervioso, y a la formación
neurológica fetal entre otros. Dada su gran importancia para el ser humano, muchos
de los alimentos que hoy consumimos llevan ácido fólico adicionado. Este ácido se
8
forma en el intestino a partir de nuestra flora intestinal. Se absorbe principalmente
en el intestino delgado (yeyuno), luego se distribuye en los tejidos a través de la
circulación sanguínea y se almacena en el hígado. Se excreta por orina y heces
(Zonadiet, 2011).
El ácido fólico beneficia a todo el mundo, hombres y mujeres de cualquier edad. Por
ejemplo, se sabe que el ácido fólico cumple un papel importante en la producción de
glóbulos rojos. A veces las personas que tienen deficiencias de ácido fólico
desarrollan un tipo específico de anemia (Zonadiet, 2011).
Además, se ha comprobado que la ingestión regular de ácido fólico puede reducir
las posibilidades de aparición de diversos tipos de cáncer como el del cuello del
útero y el del colon (Minag, 2006).
2.3.2 FUENTES DE ÁCIDO FÓLICO
2.3.2.1 Fuentes de origen animal
Se encuentra presente en niveles muy bajos. Lo encontramos en el hígado de ternera
y pollo, en la leche y sus derivados y también en el pescado azul (Zonadiet, 2011).
2.3.2.2 Fuentes de origen vegetal
El reino vegetal es rico en esta vitamina. Las mayores concentraciones las
encontramos en: legumbres (lentejas, habas soja), cereales integrales y sus
derivados, vegetales de hoja verde (espinacas, coles, lechugas, espárragos), el
germen de trigo, y las frutas (melón, bananas, plátanos, naranjas y aguacate o palta
entre otros) (MedlinePlus, 2011)
2.3.2.3 Suplementos
Los comprimidos de ácido fólico deben tomarse siempre bajo supervisión médica y
en situaciones donde el médico lo indique. Demasiado ácido fólico por lo general no
causa daño, ya que esta vitamina es eliminada regularmente del cuerpo a través de la
orina (MedlinePlus, 2011).
9
2.3.3 DOSIS DIARIA RECOMENDADA DE ÁCIDO FÓLICO
En la siguiente cuadro se establecen la ingesta diaria recomendada de vitamina B9 o
ácido fólico según el Departamento de Nutrición del IOM (Institute of Medicine:
Instituto de Medicina) y USDA (United States Department of Agriculture:
Departamento de Agricultura de Estados Unidos) tanto para infantes, niños y
adultos.
Cuadro 2. Ingesta diaria recomendada de ácido fólico.
Edad Hombres y Mujeres µg/día Mujeres µg/día 1 a 3 años 150 4 a 8 años 200 9 a 13 años 300 14 a 18 años 400 19 años y mas 400 Embarazo 600 Lactancia 500
Fuente: Zonadiet, 2011.
Debido a información insuficiente con respecto a la dosis recomendada de folatos
para infantes, se ha establecido la ingesta adecuada basada en la cantidad de folato
consumido por infantes sanos y que se alimentan a través de la leche materna. Esta
es de 60 microgramos diarios hasta los 6 meses y 80 hasta los 12 meses de edad
(Zonadiet, 2011).
2.3.4 ESTRUCTURA DE ACIDO FOLICO
10
Figura 3. Estructura química del ácido Fólico (Vitamina B9)
El ácido fólico es una vitamina hidrosoluble, no posee actividad coenzimática, pero
sí su forma reducida, el ácido tetrahidrofólico, representado frecuentemente como
FH4. Actúa como transportador intermediario de grupos con un átomo de carbono,
especialmente grupos formilo, que se precisa en la síntesis de purinas, compuestos
que son parte los nucleótidos, sustancias presentes en el ADN y el ARN, y
necesarias para su síntesis durante la fase S, del ciclo celular y por lo tanto para la
multiplicación celular; también actúa en la transferencia de grupos metenilo y
metileno (Mauriello, 2003).
2.3.5 ESTABILIDAD DEL ACIDO FOLICO
Muchas de las pérdidas son debidas a la solubilización en los líquidos de cocinado.
Por otro lado, las vitaminas hidrosolubles son más lábiles a la acción del calor que
las liposolubles, aunque éstas también se degradan por la acción del calor en
presencia del oxígeno. Las pérdidas también dependen del tipo de alimento y del
proceso de cocinado, así como de la presencia de cationes como hierro y cobre
(Harris, 1975).
Con la manipulación de los alimentos, se puede llegar a perder o destruir más de la
mitad del contenido natural de ácido fólico. Se destruye con las cocciones
prolongadas en abundante agua, con el recalentamiento de las comidas y también
con el almacenamiento de los alimentos a temperatura ambiente. Entonces siempre
convendrá comer crudos todos aquellos alimentos que así lo permitan, cocción
breve (al vapor) y guardarlos en la nevera. El contenido de folato de productos
vegetales puede perderse hasta en un 40% durante la cocción como así también
durante el almacenamiento a temperatura ambiente por largos períodos de tiempo
(Zonadiet, 2011).
11
Cuadro 3. Estabilidad de las vitaminas expuestas a varias condiciones (de
Harris y Karmas, 1975 y Priestley, 1979)
Vitamina Calor pH=7 pH ácido pH alcalino Oxigeno Luz% de
pérdida máxima
Tiamina Inestable Inestable Estable Inestable Inestable Estable 80
Riboflavina Inestable Estable Estable Inestable Estable Inestable 75
Niacina Estable Estable Estable Estable Estable Estable 75
Ac. Pantoténico Inestable Estable Inestable Inestable Estable Estable 50
Piridoxina Inestable Estable Estable Estable Estable Inestable 40
Acido Fólico Inestable Inestable Inestable Estable Inestable Inestable 100
Vit. B12 Estable Estable Estable Estable Inestable Inestable 10
Vit. C Inestable Inestable Estable Inestable Inestable Inestable 100
Vit. A Inestable Estable Inestable Estable Inestable Inestable 40
Vit. D Inestable Estable ---------- Inestable Inestable Inestable 40
Vit. E Inestable Estable Estable Estable Inestable Inestable 55
Vit. K Estable Estable Inestable Inestable Estable Inestable 5
2.4 DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA
2.4.1 GENERALIDADES
La Deshidratación Osmótica (DO) consiste en sumergir los alimentos en soluciones
hipertónicas con el objetivo de producir dos efectos principales: flujo de agua desde el
producto hacia la solución hipertónica y flujo de solutos hacia el interior del alimento.
En algunos casos se puede presentar la salida de solutos como son los ácidos
orgánicos. Este fenómeno, aunque es poco importante por el bajo flujo de sólidos
perdidos, puede modificar sustancialmente algunas propiedades, como son las
organolépticas (Genima, 2002).
La DO que aplicada a productos frutihorticulas permite reducir su contenido de
humedad (hasta un 50–60% en base húmeda) e incrementar el contenido de sólidos
solubles. Si bien el producto obtenido no es estable para su conservación, su
composición química permite obtener, después de un secado con aire caliente o una
congelación, un producto final de buena calidad organoléptica (Genima, 2002).
12
La deshidratación es una de las técnicas más ampliamente utilizadas para la
conservación de los alimentos. Esta técnica de conservación trata de preservar la
calidad de los alimentos bajando la actividad de agua (aw) mediante la disminución
del contenido de humedad, evitando así el deterioro y contaminación microbiológica
de los mismos durante el almacenamiento. Para ello se pueden utilizar varios métodos
de deshidratación o combinación de los mismos, tales como secado solar, aire caliente,
atomización, deshidratación osmótica, entre otros. No obstante, para obtener alimentos
deshidratados de buena calidad es imprescindible estudiar en detalle los fenómenos de
transferencia de materia y energía involucrados en el proceso, como los cambios
producidos a nivel estructural (porosidad, firmeza, encogimiento, densidad) y las
reacciones bioquímicas que se llevan a cabo en el momento del proceso (oxidación,
enzimáticas, no enzimáticas, desnaturalización (Martinez, 2002).
Al convertir un alimento fresco en uno procesado (deshidratado) se añade valor
agregado a la materia prima utilizada. Además se reducen los costos de transporte,
distribución y almacenaje debido a la reducción de peso y volumen del producto en
fresco. Hoy en día, muchos alimentos deshidratados sirven de base para el desarrollo y
formulación de nuevos productos, ya que estos al ser fuentes de proteínas, vitaminas,
minerales, fibra dietética y antioxidantes; son considerados como componentes o
ingredientes de alimentos funcionales, debido a su fácil incorporación en productos
lácteos (leches, postres, yogurt, helados), galletas, pasteles, sopas instantáneas y en
platos preparados (Azoubel, 1999).
2.4.2 FUNDAMENTOS DE LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA
\ Este proceso también es interesante debido a su potencial aplicación en la industria de
los alimentos, por lo que la deshidratación osmótica debe ser utilizada como
pretratamiento en procesos que efectivamente reduzcan la actividad de agua (secado
con aire caliente, vacío, congelación, pasteurización) pues mejora considerablemente
la calidad del producto (Azoubel, 1999).
En el proceso de deshidratación osmótica el alimento entero, en pedazos, o en tiras, es
inmerso en una solución hipertónica (azúcar, sal, pollo) ocurriendo una transferencia
13
simultánea de agua y soluto a través de las membranas de las células y provocada por
la alta presión osmótica de la solución, de esa forma ocurren dos principales flujos en
contracorriente a través de las paredes celulares (Figura 4.).
Un importante flujo de agua sale del producto hacia la solución hipertónica y
simultáneamente un flujo en dirección opuesta de pequeñas concentraciones de la
solución deshidratante hacia el producto (Torreggiani, 1993). El flujo de agua es lo
que normalmente se desecha, pues cuanto mayor sea la remoción de humedad, menor
será la actividad de agua del producto, consecuentemente mayor su estabilidad. La
ganancia de sólidos en procesos de deshidratación es indeseable, pues puede producir
alteraciones en las propiedades sensoriales del producto. Sin embargo hay procesos en
los que se desea la incorporación de solutos, los llamados procesos de impregnación,
donde la presencia de solutos confiere propiedades deseables (Barbosa, 2002).
En una solución ideal, la membrana permitiría el paso de moléculas de solvente y no
de moléculas de soluto. Sin embargo observando la realidad las membranas celulares
permiten el paso libre de moléculas de solvente y en menor cantidad de solutos, siendo
por esto clasificados como semi permeables (Torreggiani, 1993). Según Raoult-Wack
(1994) la transferencia de masa ocurre principalmente en las dos primeras horas. Este
fenómeno de masa es fuertemente afectado por la naturaleza de la materia prima
(especie, variedad, grado de maduración, tamaño, forma, pre-tratamiento, etc.) y por
las variables del proceso (composición y concentración del medio osmótico, relación
medio-producto, temperatura, superficie y tiempo de proceso). La eficiencia del
proceso de deshidratación osmótica puede ser cuantificada usándose los valores de
14
(1993) Torreggiani ,masade Transferencia de . Fenómeno 4Figura
pérdida de peso (que corresponderían básicamente a pérdida de agua) y la
incorporación de sólidos (Torreggiani, 1993).
La deshidratación osmótica permite mantener algunas propiedades de los alimentos
intactas, tales como textura sabor, color, valor nutricional y aún más, permite reducir
la carga térmica de los alimentos, el tiempo de secado y el consumo de energía
comparado con el secado convencional (Torreggiani, 1993; Raoult- Wack, 1994).
2.4.2.1 Transferencia de Masa
La transferencia de masa cambia la composición de soluciones y mezclas mediante
métodos que no implican necesariamente reacciones químicas y se caracteriza por
transferir una sustancia a través de otra u otras a escala molecular. Cuando se ponen en
contacto dos fases que tienen diferente composición, la sustancia que se difunde
abandona un lugar de una región de alta concentración y pasa a un lugar de baja
concentración (Torreggiani, 1993; Raoult- Wack, 1994).El proceso de transferencia
molecular de masa, al igual que la transferencia de calor, está caracterizado por el
mismo tipo general de ecuación. En esta ecuación la velocidad de transferencia de
masa depende de una fuerza impulsora (diferencia de concentración) sobre una
resistencia, que indica la dificultad de las moléculas para transferirse en el medio. Esta
resistencia se expresa como una constante de proporcionalidad entre la velocidad de
transferencia y la diferencia de concentraciones denominado: "Difusividad de masa".
Un valor elevado de este parámetro significa que las moléculas se difunden fácilmente
en el medio (Torreggiani, 1993; Raoult- Wack, 1994).
2.4.2.2 La Ósmosis como un proceso de Difusión
El principio químico de esta técnica se basa en el principio de osmosis. La osmosis es
el paso de un líquido a través de una membrana semi permeable, impulsado por la
diferencia en concentraciones de dos soluciones. Si se crea una diferencia de
concentración de un soluto entre dos soluciones separadas por una membrana
semipermeable, el desequilibrio de potencial químico causa la entrada de agua desde
15
la solución menos concentrada a la solución más concentrada, a fines de retornar al
equilibrio, esto se representa en la Figura 5.
Figura 5. Representación del Principio de Ósmosis, Genina (2005)
El efecto neto de los flujos de salida de agua y ganancia de sólidos ha sido estudiado
por diversos autores, por ejemplo, utilizando cubos de gel de agar expuestos a
diferentes condiciones de temperatura y concentración de la solución osmótica. Se
han identificado dos etapas en el proceso de DO. En la primera, denominada
deshidratación, la pérdida de agua es mayor que la ganancia de sólidos y en una
segunda etapa, llamada impregnación, se obtiene una ganancia de sólidos mayor a la
pérdida de agua. En esta segunda etapa, la masa total del sólido aumenta con el
tiempo (Genina, 2005).
El fenómeno de deshidratación osmótica se ha tratado de explicar a partir de los
conceptos fundamentales de transferencia de masa al establecer el origen de las
fuerzas impulsoras difusivas involucradas. El mecanismo de impregnación se
considera que es producto de la casi saturación de las capas exteriores o
superficiales; la mayoría de las explicaciones y el modelado y cálculo de los
parámetros que los describen han sido calculados a partir de la segunda ley de Fick.
Es importante mencionar que algunos de los trabajos publicados han sido realizados
con substancias modelo, lo cual lleva muchas veces implícito el estudio de
estructuras homogéneas. Sin embargo, es bien conocida la no homogeneidad de las
16
ELBAEMREPIMES ANARBNEM
2 noiculoS
1 noiculoS
OCIMIUQ LAICNETOP ED OIRBILIUQE
2 n o i c u l o S
1 noiculoS
estructuras de los productos naturales, lo cual genera resistencias complejas durante
el proceso de transferencia de masa (Martínez-Ochoa, 2004).
La transferencia de masa depende de las propiedades del tejido, especialmente del
espacio intercelular presente. Cuando el material (fruta, legumbre, pescado, u otros)
es inmerso en una solución osmótica, el proceso de deshidratación es fuertemente
dependiente de las características de la micro estructura biológica inicial, como la
porosidad (Martínez-Ochoa, 2004) y de las variables de proceso (pre tratamiento,
temperatura, naturaleza y concentración del agente osmótico, agitación, aditivos,
tiempo de proceso) que ejercen influencia sobre la transferencia de masa y sobre la
calidad del producto final (Lerici,1985). La difusión tiene lugar a través de una
membrana permeable al agua, en el sentido que las moléculas de agua están en
movimiento constante a través de ambas direcciones. Si el movimiento osmótico del
agua a través de una membrana se debe a la difusión, este debe representar la
diferencia entre el movimiento difusional de las moléculas de agua o una solución
hacia el soluto puro (Martínez-Ochoa, 2004).
Teóricamente el soluto no se puede difundir a través de la membrana por la
condición de semi permeabilidad, pero en la práctica esta condición no se da, el
soluto difunde aunque con menos velocidad que el agua. De esta manera y a menos
que la velocidad de migración del agua sea muy superior a la difusión del soluto, la
deshidratación osmótica tendrá una cierta impregnación de la fruta con el soluto de la
solución externa (Martínez-Ochoa, 2004).
2.4.2.3 Factores que afectan a la Deshidratación Osmótica
2.4.2.3.1 Naturaleza del alimento
La permeabilidad del tejido varia con la madurez, estructura física, condiciones de
almacenamiento, compactación de tejido, contenido de sólidos solubles y espacios
intercelulares (Torreggiani, 1993). Está demostrado que el daño producido en las
células vegetales debido a operaciones de pre tratamiento, como el calentamiento,
congelación / descongelación, etc. Resulta en la captación extensiva de sólidos de la
17
solución osmótica (Lazarides, 2007). Se ha sugerido el uso de revestimientos como
un medio de prevenir la ganancia de sólidos (Lenart, 1984). La finalidad de estos
revestimientos es favorecer la salida de agua del alimento al medio disminuyendo la
incorporación de solutos provenientes de la solución que sirve para realizar la
deshidratación osmótica.
2.4.2.3.2 Tipo de solución osmótica
El tipo de agente osmótico afecta los parámetros de pérdida de agua y ganancia de
sólidos (Argaiz, 1988). La selección del soluto o solutos para la deshidratación
osmótica está basado en tres factores importantes (Martinez, 2000): (1)
características sensoriales del producto, (2) el costo de los solutos, y (3) el peso
molecular de los solutos. En el Cuadro 4, se puede observar los agentes osmóticos
más utilizados y sus ventajas.
2.4.2.3.3 Concentración de la solución osmótica
Los intercambios de masa son favorecidos al utilizar soluciones de alta
concentración. Cortez (1998) obtuvo resultados similares al reducir el tamaño de la
partícula del alimento hasta un cierto nivel. Al incrementar la concentración de la
solución, la proporción de pérdida de agua entre ganancia de sólidos se incrementa
(Raoult-Wack et al., 1992).
2.4.2.3.4 Tamaño de los trozos
Al reducir el tamaño del trozo sometido a una deshidratación osmótica aumenta la
superficie específica y también la pérdida de agua. Sin embargo existe un límite de
tamaño bajo el cual lo que se favorece en gran medida es la ganancia de sólidos
(Lerici et al, 1988).
Cuadro 4. Usos y ventajas de los agentes osmóticos
Nombres Usos Ventajas
18
Cloruro de Sodio
Principalmente carnes y vegetales. Soluciones hasta
10 %
Gran capacidad de deprimir aw
Sacarosa Principalmente en frutas Reduce el oscurecimiento y aumenta la retención de volátiles
Lactosa Principalmente en frutas Sustitución parcial por Sacarosa
Glicerol Frutas y vegetales Mejora la textura
Combinación Frutas, vegetales y carnes Mejora las características sensoriales, combina gran capacidad de depresión de aw
de sales, con una gran capacidad de remoción de agua de azúcares.
Fuente: Barbosa y Vega (2002).
2.4.2.3.5 Temperatura
La temperatura es un factor importante ya que la transferencia de masa en el proceso
se ve afectado por este. Sin embargo las velocidades de deshidratación se
incrementan con el aumento en la temperatura, por arriba del 49°C se inicia el
oscurecimiento enzimático y el deterioro del sabor (Cortez, 1998). Está demostrado
que la temperatura del proceso, la concentración de la solución osmótica y el tamaño
del soluto juegan un papel central en la captación del soluto (Lazarides, 2007).
2.4.2.3.6 Tiempo de proceso
El incremento en el tiempo de contacto de la solución con el alimento da como
resultado una deshidratación más efectiva. Se ha observado que en las primeras 2
horas del proceso, las velocidades de pérdida de agua y ganancia de sólidos son altas,
a partir de las siguientes horas las velocidades sufren una disminución (Cortez,
1998).
2.5 AGUA EN LOS ALIMENTOS
El agua es un componente mayoritario en la mayoría de los alimentos, donde
contribuye de forma determinante a características como textura, apariencia, sabor,
19
etc. Igualmente el agua es un factor importante en el deterioro de alimentos por el
papel que desempeña en diferentes reacciones químicas y enzimáticas así como en el
desarrollo microbiano (Fellows, 1994).
El contenido de humedad de un alimento puede ser un factor indicativo de su
propensión al deterioro. También se ha observado que a diferentes alimentos con el
mismo contenido de humedad es insuficiente para indicar la perecibilidad de un
alimento al no tomar en cuenta las interacciones del agua con otros componentes del
mismo (Anzaldua, 1994).
Parte del contenido del agua de los alimentos se encuentra fuertemente ligado a
puntos específicos de componentes sólidos “agua ligada” y otra cantidad se halla
menos firmemente ligada, pero que tampoco es fácilmente disponible como
disolventes para diversos solutos “agua libre” (Fellows, 1994).
2.5.1 AGUA LIBRE
El agua libre es aquella que se puede evaporar y depende de la concentración de
vapor en la corriente gaseosa, esta se elimina durante el periodo de velocidad
constante de secado cuando la naturaleza del alimento no tiene un gran efecto en el
proceso de secado (Barbosa y Vega, 2002).
El agua libre tiene propiedades muy similares a las del agua en una solución diluida,
o bien del agua pura. Se puede congelar, sirve como solvente y es suficientemente
abundante como para permitir reacciones químicas deteriorativas o el crecimiento
microbiano. Esta agua llega a constituir más del 95% del agua total en un alimento
de alta humedad (Fellows, 1994).
2.5.2 AGUA LIGADA
El agua ligada es el agua que se halla combinada o absorbida, posee una menor
presión de vapor, menor movilidad. Se encuentra en los alimentos como agua de
cristalización (en los hidratos) o ligadas a las proteínas. Las moléculas ligadas de
20
agua tienen propiedades cinéticas y termodinámicas diferentes. Estas formas
requieren para su eliminación en forma de vapor un calentamiento de distinta
intensidad (Barbosa y Vega, 2002).
El agua ligada no actúa como solvente y está en una cantidad pequeña como para
considerar que tenga un efecto plastificante en el sólido, y de hecho se comporta
como parte del sólido. Esta es más difícil de eliminar durante el secado y no se
congela a 40ºC (Anzaldua, 1994).
2.5.3 HUMEDAD DE EQUILIBRIO
La humedad de equilibrio se define como el contenido de humedad de un sólido
húmedo después de estar expuesto a un ambiente en condiciones controladas de
temperatura y humedad relativa, durante un tiempo suficiente para alcanzar el
equilibrio, este contenido de humedad definido en las condiciones especificadas de
humedad y temperatura del aire se expresa en base seca como kg de agua por kg de
solido sin humedad (Fellows, 1994).
El sólido húmedo está en equilibrio higroscópico con el ambiente en que se
encuentra cuando la presión de vapor de agua correspondiente a la humedad del
solido es igual a la presión de vapor de agua del aire ambiente. Para cada especie o
variedad del sólido, la tensión del vapor tiene un valor característico acorde con la
temperatura y el contenido de humedad del sólido (Fellows, 1994).
2.5.3.1 Ventajas y Desventajas de la Ósmosis
Lograr un producto de mejor color, textura y sabor que en el secado térmico
(Azuara et al., 2002; Saputra, 2001; Parjoko et al., 1996).
Inhibir la transferencia de oxígeno a la fruta por la presencia de azúcar sobre la
superficie, reduciendo el emparedamiento enzimático (Saputra, 2001).
21
Aumentar la vida útil de los productos y evitar la pérdida de la naturaleza
crujiente. (Saputra, 2001).
Retardar la pérdida de volátiles durante el secado térmico (Azuara et al., 2002).
La DO requiere menor energía que otros tipos de secado, ya que la eliminación
del agua se hace sin cambio de fase (Sablani y Rahman, 2003; Madamba y
Lopez, 2002).
La Velocidad de Secado térmico se reduce con muestras previamente sometidas a
DO (reducción del coeficiente de difusión por la impregnación del azúcar)
(Grabowski et al., 2002), el consumo de energía por kg de agua eliminada se
aumenta, sin embargo, los costos globales de energía son menores ya que hay
menos agua para eliminar (van Nieuwenhuijzen et al., 2001).
Aunque se requiere más tiempo para el secado combinado, que para el secado sin
DO (van Nieuwenhuijzen et al., 2001), se reduce el tiempo de secado a altas
temperaturas que afectan al producto (Saputra, 2001).
Es imposible introducir solutos y especies tales como agentes conservantes,
nutrientes, saborizantes o mejorares de textura como componentes activos a
través de la disolución osmótica (Sablani y Rahman, 2003).
Los productos secados por DO adquieren las propiedades mecánicas necesarias
(firmeza, dureza) sin cambios sustanciales en la superficie, permitiendo un
eficiente post-tratamiento (Tobback y Feys, 1989).
Es importante destacar que una DO no genera productos estables en el tiempo,
por lo que preferentemente se debe usar como un pre-tratamiento de otros
22
procesos como secado, congelado, pasteurizado, enlatado y otros. Otra
alternativa es combinar diferentes factores limitantes para el desarrollo
microbiano o deterioro enzimático con una disminución de la actividad de agua
(producida por una deshidratación osmótica). Estos factores serían pH,
temperatura de almacenamiento, preservantes químicos, envasado al vacío, entre
otros (Raoult-Wack, 1994; Guilbert et al., 1990; Collignan et al., 1992).
La cantidad de solución osmótica diluida que queda en un proceso a gran escala,
constituye una gran limitante ya que para que este proceso llegue a ser factible
económicamente, la solución debería ser reconcentrada y reusada. El uso de
evaporadores en serie para la reconcentración es un factor clave para que la
remoción de agua por este sistema sea energéticamente eficiente (Bolin et al.,
1983).
23
2.6 SECADO
2.6.1 GENERALIDADES
El secado por aire caliente es un proceso cuya transferencia de calor es por
convección, en este tipo de secado el material es colocado sobre bandejas,
canastillas, silos o contenedores, túneles, dependiendo del método y se insufla aire
caliente a través de la masa hasta lograr el secado (Barboza – Canovas, 2000).
En el secado por aire caliente, el aire aporta el calor sensible y el calor latente de
vaporización del agua y actúa también como gas portador, para eliminar el vapor de
agua que se forma en la vecindad de la superficie de evaporación (Fellows, 1994).
El secado de alimento por aire caliente envuelve vaporización del agua contenida
dentro del alimento y remoción del vapor a través de la corriente de aire. Además, el
fenómeno de secado comprende simultáneamente un mecanismo de transferencia de
masa y de calor, donde el calor es transportado hasta el alimento por convección,
conducción e irradiación del medio externo y masa de agua transportada por difusión
y convección (Barboza – Canovas, 2000).
La temperatura de pre tratamiento y la intensidad con la que se aplica (por ejemplo:
reducción de tamaño, pelado, escaldado), afecta la textura de las frutas y verduras
deshidratadas (Fellows, 1994).
La temperatura y velocidad de deshidratación ejerce un efecto determinante sobre la
textura de los alimentos. Por lo general, las velocidades de deshidratación rápida y
las temperaturas más elevadas provocan mayores cambios, que velocidades de
deshidratación lenta y temperaturas más bajas (Fellows, 1994).
En alimentos pulverizados, su textura está relacionada con la densidad y la facilidad
con la que se deshidratan. Estas características se hallan determinadas por la
composición del alimento, el sistema de deshidratación empleado y el tamaño de
24
partícula del producto en cuestión. Los alimentos magros resultan más fáciles de
transformar en polvos deshidratados de gran fluidez (Fellows, 1994).
La contracción es el fenómeno que se produce en el secado, existiendo efectos de
fuerzas externas como internas, si el producto puede contraerse bajo la influencia de
condiciones exteriores ejercidas de forma regular por todos los lados a la vez nos
encontramos frente a una contracción libre, es decir el cuerpo se reduce
proporcionalmente a la cantidad de agua evaporada y la disminución de volumen
sufrida por el cuerpo es igual al volumen de agua evaporada o de lo contrario se
producen fisuras en todas las direcciones cambiando la forma de la materia (Fellows,
1994).
Con respecto al secado, Fellows (1994) afirma que si las velocidades iniciales de
secado son altas las capas externas de las piezas se tornan rígidas y su volumen final
se fija antes y los tejidos se rompen internamente, generándose una estructura abierta
y el producto tiene poca densidad a granel y es fácil rehidratable y si las velocidades
de secado iníciales son bajas el producto rinde mayor densidad. La retracción de las
piezas depende de las condiciones de secado, por el fenómeno de difusión de soluto,
gradiente de concentración y gradiente de presión.
2.6.2 MECANISMO DE SECADO
Cuando el aire caliente entra en contacto con un alimento húmedo su superficie se
calienta y el calor transmitido se utiliza como calor latente de vaporización con lo
que el agua que contiene pasa al estado de vapor. El vapor de agua que atraviesa por
difusión de capa de aire en contacto con el alimento, es arrastrado por el aire en
movimiento, generándose sobre aquel una zona de baja presión y creándose entre el
aire y el alimento un gradiente de presión de vapor. Este gradiente proporciona la
fuerza impulsora que permite eliminar el agua. El agua escapa de la superficie del
alimento por los siguientes mecanismos (Fellows, 1994).
25
Por capilaridad.
Por difusión, provocada por las diferencias en la concentración de solutos
entre las distintas partes del alimento.
Por difusión del agua, absorbida en diversas capas sobre la superficie de los
componentes sólidos del alimento.
Por difusión gaseosa, provocada por el gradiente de presión de vapor
existente en el interior del alimento.
El secado tiene su representación gráfica conocida como la curva de secado, la cual
se obtiene gráficamente el contenido de humedad del producto durante el proceso de
secado en el que la muestra húmeda es expuesta a una corriente de aire caliente. La
temperatura, velocidad y dirección del flujo de aire se mantiene constante. La curva
de secado también puede representarse como una curva de velocidad de secado
contra la humedad. En este tipo de curva se pueden definir bien los tres periodos en
los que se divide el proceso de secado (Arteaga et al., 1994)
a) Periodo de calentamiento (no se toma en cuenta para el análisis del proceso ya
que es muy corto el tiempo y es donde ocurre únicamente el calentamiento del
material).
b) Periodo de secado a velocidad constante.
c) Velocidad decreciente.
Durante el periodo de velocidad constante, el cual no se presenta en todos los
productos, está basado principalmente en la evaporación de agua del alimento. El
agua se encuentra disponible para ser evaporada fácilmente por lo que en este
periodo los factores que influyen son la temperatura, la humedad relativa, la
humedad inicial del producto la superficie del producto a secar y el flujo de aire. En
este periodo la velocidad de secado es alta y el contenido de agua en las moléculas se
considera constante ya que la velocidad a la cual las moléculas de agua llegan a la
superficie desde el interior del alimento, es mayor o igual que la velocidad a la cual
se evapora desde la superficie hacia el aire de secado. Todo el calor suministrado es
26
utilizado para evaporar el agua por lo que la temperatura también se mantiene
constante (Fellows, 1994).
Si la velocidad del aire es demasiado baja. El vapor que abandona la superficie del
alimento aumenta la humedad relativa del aire circundante, reduciendo el gradiente
de presión de vapor y dificultando la deshidratación. De forma semejante, si la
temperatura del aire circundante disminuye o su humedad relativa aumenta, se
reduce el gradiente de presión de vapor y dificulta la deshidratación, haciéndose más
lenta (Fellows, 1994).
El periodo de velocidad decreciente empieza en el momento que el agua superficial
ha sido en su mayoría removida y el agua interna tiene que difundir del interior del
alimento a la superficie volviéndose este periodo más lento. Este periodo es
importante tomar en cuenta la resistencia interna del alimento a la transferencia de
masa. Esta etapa puede ser de uno o más periodos, dependiendo del alimento y es la
etapa más importante durante el proceso de secado. En esta etapa es donde se
presenta una resistencia interna del alimento por lo que es importante la estructura
interna del material a secar. El punto donde comienza esta etapa se conoce como
humedad crítica (Fellows, 1994).
2.6.3 FACTORES QUE AFECTAN EL SECADO POR AIRE CALIENTE
2.6.3.1 Factores Internos
Los factores internos que afectan el secado por aire caliente son aquellos que
dependen de mecanismos físicos de migración de agua, conocidos como difusión
molecular y flujo capilar. Además predominan fuerzas de superficie en poros y
capilares, resultantes de la composición química estructural del material a secar y
que definen al producto como higroscópico o no higroscópico (Fellows, 1994).
27
2.6.3.2 Factores Externos
2.6.3.2.1 Tamaño, forma y arreglo del material a secar
Diferencias pequeñas en el grosor del alimento a secar puede causar cambios
significativos en el tiempo de secado. La diferencia es evidente en todas las etapas de
secado, pero es mucho más acentuado en el rango de bajas humedades que al
comienzo. En cuanto al área superficial es evidente en todas las etapas de secado,
pero es mucho más acentuado en el rango de bajas humedades que al comienzo. En
cuanto al área superficial, numerosos trabajos han demostrado que exponiendo una
mayor área del alimento al contacto del aire caliente, el proceso de secado se
multiplica (Fellows, 1994).
2.6.3.2.2 Temperatura del aire
A mayores temperaturas, menores tiempos de secado. Puede ocurrir que en los
primeros momentos del secado, es decir en los rangos de humedades altas, no se
evidencie claramente estas diferencias, sin embargo en los rangos de bajas
humedades, estas diferencias, sin embargo en los rangos de bajas humedades, altas
diferencias se acentúan (Fellows, 1994). Por otro lado, humedades, muy altas de
secado pueden causar daños físicos y químicos al producto, severos o leves,
dependiendo de la naturaleza y composición del material biológico, lo cual es
indeseable (Fellows, 1994). Si el secado ocurre a temperaturas relativamente altas
puede presentarse en forma simultánea un endurecimiento superficial a la formación
de una capa de células muy unidas entre sí, que produce una barrera a la migración
de humedad (Arteaga, et al., 1994).
2.6.3.2.3 Velocidad del aire
Durante las primeras etapas de secado, la velocidad del aire desempeña un papel
muy importante, sobre todo cuando el material contiene un alto contenido de
humedad. A mayores velocidades de aire mayores velocidades de secado y
28
viceversa. Por otro lado, un incremento en la velocidad del aire secante que pasara a
través de las capas a deshidratarse. Por tal razón para asegurar un secado rápido y
uniforme es indispensable una circulación del aire fuerte y regular (Arteaga, et al.,
1994).
2.6.3.2.4 Depresión del Bulbo Húmedo
El factor más importante correlacionado con velocidad de secado es la depresión del
bulbo húmedo del flujo de aire que pasa a través del producto, es decir, la diferencia
entre la temperatura de bulbo seco y bulbo húmedo del aire (Arteaga, et al., 1994).
2.6.4 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL SECADO CONVECTIVO
El oscurecimiento o daño por calor es considerado como un defecto de calidad y es
uno de los factores más importantes para tener en cuenta y está relacionado con la
temperatura de secado. El oscurecimiento es resultado de diferentes reacciones
químicas. Dos de los factores que influyen en el oscurecimiento es la combinación
de temperatura, tiempo y la cantidad de humedad que hay en el producto (Martínez,
2000).
Las temperaturas elevadas, provocan la formación de una capa superficial dura e
impermeable, este fenómeno que se denomina acortezamiento, reduce la velocidad
de deshidratación y da lugar a un alimento que es seco en su superficie y húmedo en
su interior (Fellows, 1994).
Durante el secado existe migración de los constituyentes solubles. Conforme se
realiza el proceso de secado el movimiento de agua con componentes como azúcares
se lleva a cabo del centro de la superficie del tubérculo, dependiendo de la
permeabilidad de las membranas del producto, el agua se evapora y los compuestos
quedan en la superficie, tienen un movimiento hacia el centro. Ambos movimientos
son simultáneos al movimiento de llevarse a cabo el proceso de secado. Al
29
evaporarse el agua también existe una pérdida de los compuestos volátiles
principalmente el sabor y el aroma (Martínez, 2000).
El calor no solo provoca el paso del agua a vapor durante la deshidratación, sino
también la pérdida de algunos componentes volátiles del alimento. La intensidad con
lo que esta pérdida se produce depende de la temperatura y de la concentración de
sólidos en el alimento, así como de la presión de vapor de las sustancias volátiles de
difusividad y volatilidad relativamente elevada son las que antes se pierden y son
pocos los componentes en fases posteriores. Un adecuado control de las condiciones
de deshidratación en las primeras fases del proceso, permite reducir al mínimo estas
pérdidas (Fellows, 1994).
Durante el secado con aire caliente existen además factores físicos como la pérdida
de densidad, la alteración de forma, tamaño y porosidad, cristalización, cambio en
solubilidad, rehidratación disminuida; químicos como la pérdida de actividad
química y la descomposición de algunos constituyentes químicos y bioquímicos
como la degradación de estructuras celulares y biomoléculas, oxidación de lípidos y
desnaturalización de proteínas (Fellows, 1994).
La deshidratación cambia las características del alimento y por tanto su color y
reflectancia. Los cambios químicos experimentados por los pigmentos derivados, el
caroteno y la clorofila, están producidas por el calor y la oxidación que tiene lugar
durante la deshidratación. Por lo general, cuanto más largo es el proceso de
deshidratación y más elevada la temperatura, mayores son las perdidas en estos
pigmentos (Fellows, 1994).
2.7 METODOLOGÍA DE SUPERFICIE DE RESPUESTA
La Metodología de Superficie de Respuesta (MSR) es un conjunto de técnicas
matemáticas y estadísticas utilizadas para modelar y utilizar problemas en los que
una variable de interés es influenciada por otras. El objetivo es optimizar la variable
de interés. Esto se logra al determinar las condiciones óptimas del sistema (Cornell,
1990).
30
Utilizando la MSR se busca las condiciones óptimas de un proceso, es decir las más
deseables. Generalmente el investigador está interesado en los factores que pueden
influenciar la variable respuesta y es un determinado problema cada factor que
tendrá un número de niveles (que son el rango de valores en los cuales variará el
factor). Cuando esos niveles se combinan para todos los factores que afectan la
variable, se tendrá el número total de combinaciones de nivel (Cornell, 1990).
Experimentos delineados en esquemas factoriales son aquellos que envuelven
combinaciones entre los niveles de dos o más factores, denominando factores a las
variables independientes que tuvieran sus niveles fijados según el interés del
investigador. Los esquemas factoriales no son considerados delineamientos
experimentales, pero si delineamientos de tratamientos, en ese contexto, cada
combinación es un tratamiento; si todas las combinaciones posibles, entre todos los
niveles de cada factor están presentes, dicho esquema factorial es completo. Hay
casos en los que tenemos un esquema factorial incompleto (Rodríguez y Iemma,
2005).
La optimización mediante superficie de respuesta le permite al tecnólogo de
alimentos minimizar los costos, maximizar las ganancias, reducir el empleo de
ingredientes o preservantes costosos, incrementar las características deseables del
alimento sin comprometer su inocuidad durante el desarrollo de un nuevo producto o
para el mejoramiento de uno existente. Las superficies de respuestas son
representadas matemáticamente por funciones de regresión. Sin embargo, como estas
funciones pueden ser desconocidas o muy complejas, es necesario aproximarlas
mediante funciones empíricas más simples, tales como polinomios de segundo
orden:
Y βo + βıXı + β2X2 + β3X3 + βııXı² + β22X2² + β33X3² + β12XıX2 + β13XıX3 + β23X2X3 .……… (1)
Donde βo es el coeficiente de regresión de la constante, βı, β2, β3 es el coeficiente de
regresión que indica la importancia relativa del factor (mide los efectos lineales), β11,
β22, β33 es el coeficiente de regresión que indica la importancia relativa del factor
(mide los efectos cuadráticos), β12, β13, β23 es el coeficiente de regresión que indica la
31
importancia relativa del factor (mide los efectos combinados o de interacción de los
factores y), Y es la respuesta ajustada. La superficie de respuesta para el modelo esta
dado en tres dimensiones (Cornell, 1990).
La región experimental específica la región de valores para los niveles de los
factores. Esto se puede hacer empleando los niveles actuales de operación para cada
factor; si se desea explorar el vecindario se incrementa y disminuye el valor del nivel
en una cantidad determinada (Cornell, 1990).
Figura 6. Superficie de Respuesta Tridimensional.
La superficie de respuesta en tres dimensiones es visualizada en un gráfico de
contorno. En estas las curvas de los valores iguales de respuesta se gráfica en un
plano donde los ejes coordenados representan los niveles de los factores. Cada curva
representa un valor especifico y esto se muestra en la figura 6, ésta gráfica ayuda a
enfocar nuestra atención en los niveles de los factores a los cuales ocurre un cambio
en la altura de superficie (Cornell, 1990).
32
Figura 7. Gráfica de Contorno.
El ajuste y el análisis de una superficie de respuesta se facilitan con la elección
apropiada de un diseño experimental. Un diseño es un conjunto especifico de las
combinaciones de los niveles de las K variables que se utilizó al llevar a cabo el
experimento (Rodríguez y Iemma, 2005).
Para ajustar modelos de segundo orden se utilizan diseños rotables como el Diseño
Compuesto Central Rotable. La rotabilidad es una propiedad importante, dado que la
finalidad de la Metodología de superficie de Respuesta es optimizar,
desconociéndose la localización del óptimo, así tiene sentido utilizar un diseño que
proporcione estimaciones precisas en todas direcciones (Rodríguez y Iemma, 2005).
El Delineamiento Compuesto Central Rotacional (DCCR) es una superficie de
respuesta del segundo orden puede ser una parábola, hipérbola o elipse y es una
aproximación de la verdadera relación funcional en el interior de una región
experimental y para este método se requiere que:
- El diseño permite la estimación de parámetros de una superficie de respuesta
polinomial con una precisión satisfactoria dentro de la región de interés.
- El número de puntos experimentales en el diseño no sea muy grande.
- El diseño debe posibilitar el uso de bloques cuando así sea conveniente.
33
- Debe formar un núcleo, del cual un diseño satisfactorio del grado d+1 se
puede construir en el caso de que se verifique que el grado d del polinomio
no es el adecuado.
En la construcción de este diseño se denotan puntos: factoriales (±1, ±1,..., ±1)
(dependiendo del factorial 2k), axiales [(α,0); (0,α); (-α,0); (0,-α)], donde α= (F)1/4
siendo F el número de puntos factoriales de 2k, Figura 8.
El Diseño CCR fue propuesto por Box y Wilson, 1951 (citado por Mora, 2000) como
una alternativa al factorial 3K; básicamente consiste de un núcleo factorial 2K, cuyos
niveles de los factores se codifican con +1 y -1, puntos centrales, cuyos niveles de
factores se codifican con 0, así como niveles α que pueden variar de acuerdo al
número de factores a evaluar y garantiza además, una propiedad estadística de
rotabilidad.
Figura 8. Representación esquemática de un DCCR. Los niveles α son calculados mediante la siguiente fórmula:
34
22 puntos del factorial 4 =1.414 puntos axiales con 4
puntos centrales4 .Diseño Compuesto Central Rotable
α = (2K)¼ ………………………………………………………………………….(2)
Cuadro 5. Algunos valores de α
K 2 3 4 5 6
Α ± 1.4142 ±1.6818 ±2 ±2.3784 ±2.8284
2.8 CONSIDERACIONES GENERALES SOBRE HARINA
El término de harinas procesadas fue creado en 1964 por la Organización para la
Agricultura y la Alimentación (FAO), cuando se reconoció la necesidad de buscar
una solución para los países que no producen trigo.
En 1975, el Instituto de Nutrición de Centro América y Panamá (INCAP) propuso
extender el concepto de harinas compuestas para cubrir también otro tipo de harinas
que no fuera necesariamente sólo a base de cereales o usada únicamente para la
preparación de productos de panadería, como es el caso de las harinas compuestas,
desarrolladas para la preparación de alimentos de alto valor nutritivo a base de
harinas de cereales, leguminosas, tubérculos, oleaginosas y otras. Este tipo de harina
compuesta puede ser usado como sopa de diferentes tipos y sabores, o puede
combinarse con otros alimentos en la preparación de sopas de alto valor nutritivo.
La panificación y el desarrollo de estos alimentos como debe tomar en cuenta
consideraciones, de orden tecnológico-nutricional, cultural, social y económico.
35
2.8.1 MATERIA PRIMA
En lo posible debe ser local, ya que al importarla, no sólo se crea una dependencia,
sino que se incrementa el costo final del producto.
2.8.2 EVALUACION DE LA CALIDAD
Se han diseñado guías y metodologías para el control y la garantía de calidad de las
fórmulas. Estas comprenden procedimientos de orden tecnológico (aceptabilidad y
estabilidad del producto), nutricional (calidad y digestibilidad del producto y
tolerancia por los niños, y efecto suplementario a la dieta), toxicológico y sanitario.
2.8.3 PROCESAMIENTO Y COMERCIALIZACIÓN
Se han establecido procedimientos generales para el sistema de producción con
respecto a la disponibilidad y características de la materia prima y la adición de
suplementos y sabores. Con respecto a la comercialización, se ha puesto especial
atención a la forma de presentación, precio, estabilidad, envase, distribución y
propaganda. Más que un concepto, las harinas compuestas son ya una realidad
traducida en alimentos que se comercializan y se consumen, y que pueden contribuir
significativamente al mejoramiento de la seguridad alimentaria y nutricional de la
población latinoamericana (Espín 1996). Estos suplementos han sido diseñados para
mejorar el valor nutritivo de los alimentos consumidos ampliamente por la
población. Las materias primas que se usan como suplementos pueden ser de origen
animal o vegetal y deben tener por lo menos tres características:
Que suplan los nutrientes deficientes en el alimento tradicional.
Sean capaces de lograr la mezcla al ser adicionados en cantidades
relativamente pequeñas.
Que no alteren significativamente las propiedades físicas y organolépticas
del alimento original. Para lograr estos productos se han desarrollado tecnologías
pertinentes como las de fortificación y suplementación.
36
III. MATERIALES Y METODOLOGÍA
3.1 MATERIALES
3.1.1 MATERIAL DE ESTUDIO
Para el experimento se utilizó 7 kg de trozos de espárrago verde, (subproducto de la
producción de espárrago fresco) de la empresa agroindustrial Tal S.A.
3.2.1 INSUMOS
Cloro.
1 Kilogramo de Cloruro de sodio.
192 pastillas de ácido fólico de 0.5 mg
8 Litros de agua destilada
3.2.2 INSTRUMENTOS Y EQUIPOS
3.2.2.1 Instrumentos
Bandejas de acero inoxidable y materiales de vidrio.
Utensilios: cuchillos acero inoxidable, cucharas de acero inoxidable, paños
limpios, tabla para picar.
Regla graduada de 10 cm de longitud.
Envases de plástico para almacenaje.
Papel aluminio
3.2.2.2 Equipos
Secador de túnel por aire convectivo con capacidad de 0,948kg/h, volumen de
cámara de secado de 0,0385 m3, potencia de la faja transportadora de 0,26
Watts, potencia del ventilador centrífugo de 13,7 Watts, y potencia de las
resistencias eléctricas de 2145,3 Watts..
Balanza analítica, Sartorius. Rango de 0 a 3100g Precisión +/- 0.00001 mg
exactitud de 0.1 mg.
37
Balanza de precisión. Rango de 0 a 5 kg. Precisión +- 0.001.
Estufa Eléctrica con termostato regulable Marca Memmert, temperatura de 30
– 230ºC, aprox. 1ºC.
Termostato (para mantener la temperatura a 36 ºC)
Anemómetro
3.2.2.3 Reactivos para determinación de cloruros
210 mL de solución estándar 0.1N de Nitrato de Plata
Solución estándar 0.1N de Tiocianato de Amonio
70 mL de indicador Férrico - Solución acuosa saturada
140 mL de solución de Permanganato de Potasio 6 % p/v
140 mL de solución de Urea 5 % p/v
140 mL de acetona grado analítico
140 mL de ácido Nítrico concentrado
3.2 MÉTODOLOGÍA
3.2.1 ESQUEMA EXPERIMENTAL
En la Figura 9 se presenta el esquema experimental.
3.2.2 DESCRIPCION DEL DISEÑO EXPERIMENTAL
El desarrollo experimental se realizó siguiendo la secuencia mostrada en la figura 9
de la siguiente manera: Se tomó varias muestras, los trozos de espárrago verde de
forma cilíndrica se cortaron a de 2 cm de longitud, luego pesados, y se determinó el
contenido de humedad.
Estas muestras fueron sumergidas en solución osmótica (NaCl) a una concentración
de 8% más ácido fólico sintético en una concentración de 0.002%, a una temperatura
de 36ºC con un tiempo de inmersión de 320 min y relación soluciónproducto de 3:1,
38
las muestras fueron sacadas y enjuagadas en agua destilada por un tiempo de 3
segundos al cabo de este tiempo se determinó el porcentaje de humedad y contenido
de ácido fólico (Torres, 2007).
Las muestras obtenidas de la deshidratación osmótica se sometieron a un secado
convectivo con una velocidad de aire de 1 - 3 m/s y a una temperatura de 60 - 70ºC, a
un tiempo de exposición de 8 horas aproximadamente, al finalizar el secado
convectivo se determinó el porcentaje de humedad y la concentración de ácido fólico,
valores que serán evaluados por la metodología de superficie de respuesta (Becerra,
2007).
El polvo de espárrago obtenido se caracterizó a través de la determinación de:
capacidad de rehidratación, granulometría, ángulo de reposo y cloruros.
3.3 CARACTERIZACION DEL ESPARRAGO
3.3.1 HUMEDAD
(A.O.A.C., 1995); Se detalla en el Anexo 5.
3.3.2 VITAMINA B9 (ÁCIDO FÓLICO)
Se determinó por balance de materia.
3.4 ELABORACION DEL PRODUCTO
3.4.1 DIAGRAMA DE FLUJO DE OBTENCIÓN DEL ESPARRAGO EN
POLVO
Se elaboró harina a partir de espárrago verde por métodos combinados de
deshidratación osmótica – secado convectivo, según el flujo de la Figura 10.
39
Espárrago verde
Polvo de espárrago verde
Figura 9. Esquema experimental Determinaciones y/o controles
Espárrago verde
- Humedad Inicial (94.88%) - Ácido Fólico teórico (175 mg)
Deshidratación osmótica - Concentración de solución NaCl (8%) - Concentración de ácido fólico (0.002%) - Temperatura (36ºC) - Tiempo de inmersión (300 min) - Relación solución-producto (3:1)
Secado convectivo Variables Independientes
- Temperatura (60 – 70°C) - Velocidad de aire (1 – 3 m/s)
Variables Dependientes - Ácido Fólico (mg/100 g) - Humedad (%)
Polvo del Espárrago - Granulometría - Angulo de reposo - Cloruros
39
DESHIDRATACION
OSMÓTICA
SECADO
CONVECTIVO
3.4.2 DESCRIPCION DEL PROCESO DE ELABORACION DE ESPARRAGO VERDE
3.4.2.1 Recepción de materia prima
La materia prima que se usó fue espárrago verde en trozos, el cual fue proporcionado por la
empresa agroindustrial Tal S.A.
Previamente se realizó un análisis fisicoquímico de determinación de porcentaje de
humedad y contenido de ácido fólico con la finalidad de obtener valores iniciales de
estas variables dependientes.
3.4.2.2 Selección y clasificación
En esta etapa se eliminó aquellos espárragos que no contaron con las condiciones requeridas
para el proceso, como magulladuras e infecciones.
3.4.2.3 Lavado y desinfección
El lavado se realizó con agua potable, usando desinfectante, cloro al 0.05% para
eliminar las impurezas que estén adheridas a la hortaliza, las cuales son una fuente
de contaminación para el producto, además de eliminar algunas partículas que
puedan dañar o desgastar al equipo.
3.4.2.4 Pesado
Se realizó de manera homogénea utilizando balanza de precisión para obtener pesos iguales.
41
Trozo de espárrago verde
Recepción
Selección y clasificación
Lavado y desinfección
Pesado
Enjuague
Escurrido
Secado convectivo
Triturado
Envasado
Polvo de esparrago verde
42
Acido Fólico Deshidratación Osmótica
Figura 10. Diagrama de flujo para la elaboración de espárrago en polvo por deshidratación osmótica - secado convectivo.
3.4.2.5 Deshidratación Osmótica
Se realizó en una incubadora en la que se reguló la concentración de solución, la temperatura,
tiempo de inmersión y relación solución-producto.
Los trozos de espárrago verde fueron sumergidos en la solución osmótica por
espacio de 300 min siguiendo los parámetros indicados en el presente estudio (Ver
figura 9).
Posteriormente se determinó el porcentaje de humedad y contenido de ácido fólico.
3.4.2.6 Enjuague
Concluida la deshidratación osmótica las muestras se enjuagan en agua destilada por un
tiempo de aproximadamente 3 segundos.
3.4.2.7 Escurrido
Las muestras se dejaron reposar en el colador para escurrir el agua excedente y se secaron
con papel absorbente.
3.4.2.8 Secado Convectivo
Esta operación se llevó a cabo en un secador continuo, siguiendo los parámetros de
temperatura y velocidad de aire del presente estudio (ver cuadro 6).
Posteriormente se determinó el porcentaje de humedad y contenido de ácido fólico.
El tiempo necesario para secar el espárrago fue de 8 h en este proceso.
3.4.2.9 Triturado
Haciendo uso de un molino manual se procedió a moler los trozos de espárrago verde
deshidratados.
43
3.4.2.10 Envasado
La harina obtenida se colocó en bolsas de polipropileno con un peso neto de 100g,
sellando para evitar el contacto con la humedad del medio ambiente, posteriormente
se realizó la caracterización de la harina de esparrago verde.
3.5 CARACTERIZACION DEL PRODUCTO TERMINADO
Determinación de Humedad (AOAC, 1995) anexo 5.
Determinación de Ácido Fólico (Balance de materia)
Granulometría, (Alvarado y Aguilera, 1994) anexo 6.
Angulo de reposo (Barbosa, 1985) anexo 7.
Determinación de Cloruros de Sodio (De conformidad con la norma
AOAC, 2008) anexo 8.
3.6 PLANEAMIENTO EXPERIMENTAL
A continuación se detalla el planeamiento experimental que se ha seguido para optimizar el
proceso de secado convectivo, Figura 11.
44
Figura 11. Esquema de optimización de secado de Espárrago Verde. 3.6.1 DISEÑO EXPERIMENTAL
Se utilizó un Diseño Compuesto Central Rotable (DCCR) considerando 2 variables
independientes lo que nos hace un total de 22, incluido 4 puntos axiales y 4
repeticiones en el punto central, totalizando 11 ensayos.
X1 = Temperatura = 60 – 70º C
X2 = Velocidad de Aire = 1 – 3m/s
Cuadro 6. Valores utilizados en DCCR para dos factores.
Variables -1.41 -1 0 +1 +1.41
Temp (°C) 60 61.5 65 68.5 70
Vel. Aire (m/s) 1.0 1.3 2.0 2.7 3.0
3.6.2 ANÁLISIS ESTADÍSTICO
Con los resultados del item anterior fue posible determinar los coeficientes de
regresión, donde se determinaron los parámetros que son altamente significativos
con lo que se pudo elaborar un modelo para las respuestas, que fue validado
45
Harina de Esparrago Verde
)Fólico (mgContenido de Ácido
humedad (%) Contenido de
RESPUESTAVARIABLES DE
OPTIMIZARENTRADA A VARIABLES DE
Temperatura (ºC)
)m/s(Velocidad de aire
osmodeshidratado rozo de Espárrago verde T
CONTINUOSECADOR
estadísticamente con el coeficiente de determinación, R2 (>85%) y el valor P
(P<0,05) ó (Fcal > Ftabla).
3.7 VALIDACION EXPERIMENTAL DE LOS MODELOS ESTADISTICOS
Finalmente se realizó pruebas tomando los valores óptimos del proceso de secado
convectivo previa osmodeshidratación, con la finalidad de comprobar y validar
experimentalmente los modelos estadísticos obtenidos.
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1 SECADO CONVECTIVO DE ESPARRAGO VERDE
OSMODESHIDRATADO
El cuadro 7 muestra los valores reales y codificados con sus respectivas respuestas
(Porcentaje de Humedad y concentración de ácido fólico). El porcentaje de humedad
de la harina para los 11 tratamientos varió entre 3.6907 – 8.1409 %, estas cifras están
dentro de los estándares del CODEX ALIMENTARIUS donde se especifica que las
harinas comercializables deben tener máximo 15 g/100g m.s de humedad y la NTP
209:038:2009 indica que las sopas y cremas deshidratas listas para consumo deben
tener máximos 8% de humedad.
Cuadro 7. Valores codificados y respuestas de Humedad (Y1), Concentración de ácido fólico (Y2) para el proceso de secado convectivo.
Ensayos
Temperatura
ºC
Velocidad de aire
(m/s) Y1 Y2
Código Real Código Real Humedad Ácido Fólico
46
(%) (g/100 g m.s) 1 -1 61.5 -1 1.3 8.1409 6.4881
2 +1 68.5 -1 1.3 5.0282 5.9673
3 -1 61.5 +1 2.7 7.2961 7.4088
4 +1 68.5 +1 2.7 3.6907 7.0410
5 -1.41 60 0 2 7.6904 7.5842
6 +1.41 70 0 2 3.8217 6.0158
7 0 65 -1.41 1 7.6908 6.9729
8 0 65 +1.41 3 6.0875 7.0181
9 0 65 0 2 7.5215 6.3866
10 0 65 0 2 7.3571 6.5190
11 0 65 0 2 7.3618 6.4025
El esparrago verde fresco presenta una humedad inicial promedio de 94.88%. Al finalizar la
osmodeshidratación el esparrago presentaba una humedad promedio de
89.2% obteniendo una disminución de 5.68%, (Revisar anexo 1) se cumple la teoría al comprobar que un proceso de Osmodeshidratación (DO) hace disminuir la humedad y
aumentar el contenido de sólidos.
El ácido fólico fue medido teniendo como base el contenido inicial teórico, 175
mg/100g.m.s., ganancia de sólidos (g/g) y ganancia de sal durante la
osmodeshidratación tal y como se encuentra detallada en el Anexo 3.
En el cuadro 7, podemos observar que el tratamiento que nos permitió el menor
porcentaje de humedad (3.6907 %) es el tratamiento 4 (temperatura 68.5°C,
velocidad de aire de 2.7 m/s) y la mayor concentración de ácido fólico (7.5842
g/100g.m.s) fue el tratamiento 5 (temperatura 60°C, velocidad de aire de 2 m/s). Al
analizar la influencia de las variables individualmente se determinó lo siguiente: al
mantener constante la temperatura y a medida que se aumenta la velocidad del aire,
el % de humedad disminuye. El ácido fólico disminuye conforme aumenta la
temperatura a velocidad de aire constante, se cumple la teoría de estabilidad que a
exposiciones altas de temperatura se degrada rápidamente.
47
Cuadro 8. Composición de los datos fisicoquímicos medidos del esparrago fresco y la harina adquirida
Parámetros
Esparrago verde fresco (%) Harina de esparrago (%)
Referencias En experimento
Referencias En experimento
Humedad (%) 93.76 - 94.6 % (") 94.88% 10 – 12 (i) 3.69 – 8.14
Cloruro de Sodio
2.0 mg/100g (#) 4.0 mg/100g 5-10 mg/100g
(ii)
8.7 mg/100g
Ácido Fólico 175 (mg/100g.m.s) = 0.175g (‘)
------- * 5,9673 – 7.5842
(g/100g.m.s)
*= Dato no disponible.
("): Minag, 2006.
(‘): Botanical-online
(i): Norma Técnica Peruana 209. 454:2007. (Dato referencial para harinas
comerciales de alcachofa). (ii): www.recetas-saludables.com
(#): Botanical-online Los datos obtenidos en el desarrollo de la tesis con los datos teóricos no distan
significativamente, tanto para el porcentaje de humedad como para la concentración
de cloruros.
En el Cuadro 9. Se muestra el análisis de los coeficientes de regresión para las
variables respuestas. Humedad y Concentración de ácido fólico, fueron significativos
(p<0.05) a excepción de la interacción entre la temperatura y velocidad de secado
para determinar el porcentaje de humedad (p 0.05).
Cuadro 9. Coeficiente de regresión para humedad (Y1), Concentración de ácido fólico
(Y2) para el proceso de secado convectivo.
48
Intercepción. -277.297 1.271E-03 65.034 0.303446
(1)Temperatura (L) 9.058 8.905E-04 -1.624 0.386869
Temperatura (Q) -0.072 7.383E-04 0.011 0.424715
(2) Velocidad de aire (L) 5.169 2.509E-01 -2.573 0.648388
Velocidad de aire (Q) -0.673 4.113E-02 0.481 0.202998
1L por 2L -0.050 4.353E-01 0.156 0.851297
(L) = Lineal (Q) = Cuadrático
Los siguientes modelos matemáticos de 2º orden fueron obtenidos para la humedad
(Y1), y para el ácido fólico (Y2), donde sólo fueron considerados las variables
significativas (p 0.05):
Y1= -277.297 + 9.058*T - 0.072*T2 - 0.673*V2
(R2 = 98.38%, R2 >85%)
Y2= 65.034 – 1.624*T + 0.011*T2 + 0.481*V2
(R2 = 73.6%, R2 <85%)
El modelo para humedad tiene un R2 de 98.38%, indicando que el modelo explica el
99.34% de la variabilidad de la humedad en las condiciones del presente
experimento, con al menos 95% de nivel de confianza.
En el cuadro 9 de igual manera se muestran los coeficientes de regresión para la
variable ácido fólico. El modelo tiene un R2 de 73.6%, que explica que ningún
coeficiente es significativo de la variabilidad de la concentración de ácido fólico en
las condiciones de la presente tesis, con al menos 85% de nivel de confianza.
En el cuadro 10 se muestra el análisis de varianza para el modelo obtenido de
humedad, el modelo resulta ser significativo, esto sumado a los buenos coeficientes
49
p Coeficiente P Coeficiente
ácido fólico Concentración de Humedad
de regresión indica que el modelo es adecuado para predecir las respuestas de
humedad a través de la superficie de respuesta. En el caso del ácido fólico el análisis
de varianza no es significativo, por lo tanto a pesar que es posible expresar un
modelo éste no es adecuado para expresar el contenido de ácido fólico.
Cuadro 10. ANVA – Humedad y Acido Fólico en el proceso de secado convectivo.
Suma de Fuente de variables cuadrados
Grados libertad
Cuadrados Medios
Fcal Ftab
Humedad
Regresión 2.31E+01 3 7.71E+00 18.24 4.3468
Residuos 2.96E+00 7 4.23E-01
Total 2.61E+01 10
Concentración de ácido fólico 1.56E+00
Regresión 3 5.21E-01 2.85 4.3468
Residuos 1.28E+00 7 1.83E-01
2.84E+00 Total
10
La prueba F (cuadro 10) dio como resultado una alta significancia para el modelo de
regresión (F calculado fue superior al F tabulado), sumados a los altos valores de los
coeficientes de determinación obtenidos (98.38%) para humedad, lo que no es lo
mismo para la ganancia de sólidos respectivamente, podemos decir que el modelo es
adecuado para interpretar y explicar las respuesta a través de superficies de
respuestas, la cual está representada en la Figura 12.
50
a) b)
Figura 12. Superficie de Respuesta (a) y Curvas de Contorno (b) del proceso de
secado convectivo, en función de la temperatura y velocidad de aire de secado para
la Humedad.
En las figuras 12a y 12b se observa que, conforme aumenta la temperatura hasta 72°C y
velocidad de aire hasta 3.2 m/s, disminuye la humedad.
En el cuadro 11 se muestra los valores óptimos que permiten minimizar la humedad.
Cuadro 11. Valores adecuados para la elaboración de harina con las condiciones deseables de humedad según figura 12.
Variables Valores adecuados
Temperatura (°C) 70 – 72
Velocidad de aire (m/s) 2.7 – 3.2
51
4.2 COMPROBACION EXPERIMENTAL
Tomando en consideración las observaciones realizadas y con la finalidad de
obtener los mejores valores de humedad y concentración de ácido fólico se
escogieron tres ensayos del proceso de secado, (ensayo 1, 3 y 5), cuyas variables son
(temperatura 61.5°C, 61.5ºC, 60ºC y velocidad de aire 1.3, 2.7 y 2 m/s,
respectivamente) para validar el modelo obtenido para la humedad.
Cuadro 12. Ensayos del proceso de secado para la validación del modelo matemático.
Ensayo H umedad
T°
°C
Velocidad de aire
(m/s)
1 61.5 1.3
2 61.5 2.7
3 60 2
En el cuadro 12 se observa las condiciones de las variables independientes
(Temperatura y velocidad del aire), las cuales fueron determinadas para validar el
modelo matemático.
Cuadro 13. Valores de las respuestas obtenidas experimentalmente y las predichas por los modelos.
Ensayo Humedad
Exp. Modelo Desviación (%)
1 8.1409 8.0909 4.6
2 7.2961 7.2394 4.5
3 7.6904 7.5251 4.4
En el cuadro 13 podemos observar los valores obtenidos experimentalmente y los
valores predichos por los modelos matemáticos para cada variable, al analizar las
52
desviaciones, podemos observar que las diferencias son mínimas, dando de esta
manera validez al modelo obtenido para la humedad.
Las variables que se tomaron para la comprobación experimental de la humedad
tienen como resultado de concentración de ácido fólico de 6.4881, 7.4088 y 7.5842
g/100g.m.s.
La granulometría de la harina de esparrago verde bajo el tamiz # 50 (0.3mm). Según
Barbosa et al, (1997) las partículas de mayor tamaño rellenan los espacios existentes
entre las más grandes reduciendo por lo tanto la proporción de aire retenido en la
masa del producto, lo que alarga su vida útil.
El ángulo de reposo, es una medida empírica de la fluidez relativa de sólidos
particulados y se ha demostrado que es significativamente influenciada por factores
como el contenido de humedad, tamaño de partículas, tiempo de almacenamiento,
etc. (kamath et al., 1994) y es importante para la calidad de consumo de productos
que son necesarios preparar a partir de mezclas de polvos que se vierten sobre un
liquido.
Según Alavi y Caussant (2005), cuando Θ<45º considera fluidez alta para
25º<Θ<30, media para 30<Θ<38 y baja para 38<Θ<45. El valor del ángulo de
reposo determinado para la harina de esparrago fue de 32º clasificándola en un
material de fluidez media.
Las harinas generalmente sin ningún aditivo, presentan ángulos de reposo en el
intervalo 25-30 correspondiendo a una fluidez alta (Alavi y Caussat, 2005).
53
V. CONCLUSIONES
En una primera etapa, el esparrago fue deshidratado osmóticamente durante 5
horas en una solución de NaCl (8%) y ácido fólico (0.002%) a una
temperatura de 36°C, con la intensión, de que aumente la concentración de
ácido fólico, esto debido, a que el folato, es una vitamina sensible al calor y
durante su exposición al secado convectivo la pérdida de ácido fólico no
afecte al producto final.
En una segunda etapa, al esparrago previamente osmodeshidratado fue
deshidratado en un secador convectivo utilizando una velocidad de (1 –
3m/s) y temperatura de (60 – 70°C), tiempo de exposición del producto 8
horas aproximadamente, en esta etapa se utilizó un Diseño Compuesto
Central Rotable.
A través de la metodología de superficie de respuesta se obtuvieron los
niveles óptimos de la velocidad del aire 2m/s, la temperatura de secado 60ºC,
con un espesor del producto de 2 mm, contenido de humedad final de 7.69%
y concentración de ácido fólico de 7.58 g/100g.m.s en el esparrago verde
osmodeshidratado.
En la caracterización de la harina de espárrago verde se obtuvo los siguientes
resultados: Humedad 7%, ácido fólico 7g/100g.m.s., cloruros
0.87g/100g.m.s., ángulo de reposo de 32°, granulometría de 0.3 mm y
capacidad de rehidratación de 9.1 g agua/g m.s.
54
VI. RECOMENDACIONES
La mejor manera de determinar la concentración de ácido fólico de los
alimentos es con el método de la Cromatografía, de modo que los
componentes de la mezcla atraviesan la fase estacionaria a distintas
velocidades y se van separando, luego pasan por un detector que genera una
señal el cual depende de la concentración y del tipo del compuesto.
Se recomienda determinar el contenido de ácido fólico de la muestra fresca y
realizar la obtención del esparrago verde solo por el secado convectivo,
medir la concentración del ácido fólico final así se evalúa que tan
significativa es la perdida y cuales serian las variables respuesta para este
proceso; estos datos se podrían comparar con los resultados con el proceso
combinado de deshidratación osmótica y secado convectivo y así dar un
mayor alcance y determinar si es recomendable o no un proceso de esta
naturaleza.
Se debería hallar la concentración de ácido fólico al final de la deshidratación
osmótica de tal manera determinar cuánto fue la ganancia de cloruros y la
ganancia de ácido fólico, ya que por ser una vitamina hidrosoluble
probablemente el incremento de sólidos solo se debió a los cloruros.
Se debería tratar de desarrollar otros métodos para la determinación del % de
humedad y concentración del ácido fólico en el esparrago osmodeshidratado,
comparar, y evaluar su pérdida en almacenamiento.
Evaluar pérdida de ácido fólico en el proceso de secado en otros tipos de
secadores, comparar y optimizar.
55
VII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
ALFARO M. C, 2006. Entrevista “Producen Hojuelas crujientes de fruta” por el
Centro Nacional de Ciencia y Tecnología de Alimentos (CITA) de la Universidad
de Costa Rica, visitado el 05/09/2007 a las 5:12 pm.
ALVARADO J, AGUILERA J, 1994. Métodos para medir las propiedades
físicas en industrias de alimentos. Editorial acribia, S.A. Zaragoza-España. Pp
135145.
ARGAIZ A, LÓPEZ A, PALOU E, WETTI J, 1988. Osmotic dehydration of
papaya with corn syrup solids. Drying Technol. 12 (7): 1709-1725
ARTEAGA G, LI-CHANG E, VASQUEZ-ARTEAGA M, NAKAI S, 1994.
Systematic experimental designs for product formula optimization. Trends Food
Sci. Technol. 5: 243-254. 1994.
ASOCIACION DE EXPORTADORES – ADEX, 2006. Disponible en
www.adexdatatrade.com, visitado el 07/09/2007 a las 4:00 pm
ASSOCIATION OF OFFICIAL ANALYTICAL. CHEMISTS. AOAC, 1995,
Official Methods of Analysis of the Association of Official Analytical Chemists,
16th Edition. Arlington.
AZUARA N. E, 1990. Deshidratación Osmótica de Alimentos. Disponible
en:http://www.uv.mx/invest/pcientifica/informe2001-001/líneas-invest/ciencias_
básica.htm.
AZUARA N. E, BERISTAIN, C. I, GUTIERREZ, G. F, 2002. Osmotic
dehydration of apples by immersion in concentrated sucrose/maltodextrin
solutions. Journal of Food Processing Preservation.
56
BARBOZA-CÁNOVAS G, RUFNER R, PELEG M, 1995a. Microstructure of
selected binary food poweder mixtures. J. Food Sci. 50(2):473.
BARBOSA, G. Y VEGA, H. 2002. “Deshidratación de Alimentos”. Editorial
Acribia S.A. Zaragoza - España. Pp. 297.
BEJARANO E, BRAVO M, HUAMAN M, HUAPAYA C, ROCA A, ROJAS
E, 2002. Tabla de Composición de Alimentos Industrializados, Peru, Pág. 30.
BOLIN, H. R, HUXSOLL, C. C, JACKSON, R, 1983. Effect of Osmosis Agents
and Concentration on Fruit Quality. J. Food Sci. 48: 202-205.
BOX, G. P, HUNTER W, 1991. "Statisics for Experimenter: An Introduction To
Design, Data Analysis And Model Building". John Wiley & Sons, New York.
BOTANICAL-ONLINE, 1999-2011,
http://www.botanicalonline.com/esparragos.htm, visitada el 10/11/2011 a las 5:35
pm.
BROOKER D. B, BAKKER-ARKEMA F. W, HALL C. W, 1973. ”Drying
cereal Grains”. The Avi Publishing Company, Inc. USA.
CHAVARRO-CASTRILLÓN L. M, OCHOA-MARTÍNEZ C. I, AYALA-
APONTE A, 2006. Efecto de la madurez, geometría y presión sobre la cinética de
transferencia de masa en la deshidratación osmótica de papaya (Carica papaya L.,
var. Maradol) Revista “Ciencia y Tecnología de Alimentos Vol. 26 nº 3 Campinas
July/Sept. 2006”
COLLIGNAN A, RAOULT-WACK A. L, THEMELIN A, 1992. Energy study
of food processing by osmotic dehydration and air drying. Agricultural
Engineering Journal. 1 (3):125-135.
COMISION PARA LA PROMOCION DE EXPORTACIONES
(PROMPEX) 2006. Disponible en: http://www.prompex.gob.pe/, visitado el
11/09/2007 a las 5:01 pm.
57
CONTRERAS M. C, 2006. Instituto de Ingeniería de Alimentos para el
Desarrollo. Universidad Politécnica de Valencia, España. Disponible en:
[email protected], visitado el 07/09/2007 a las 3:40pm.
CORNELL J. A, 1990. “How to apply response surface methodology” WI.
DELGADO V. G, NUÑEZ-DIBÁN L. S, 2005. Snacks de Manzana (malus
communis) Empleando Métodos de Deshidratación Osmótica y Secado
Convencional, Facultad de Cs. Es Ing. Biológicas y Químicas, Programa
Profesional de Ing. De Industria Alimentaria.
DESROSIER N, 1997. “Conservación de Alimentos”. 22ava Reimpresión.
Editorial Continental. México. (Pp. 468).
FERRARI C, 2005. Estudo da transferencia de masa e qualidade do Melao
deshidratado osmoticamente en solusoes de sacarosa e maltose, disertaçao (Mestre
en Engenharia de Alimentos), Faculdade de Engenharia de Alimentos. Universidad
Estadual de Campinas Brasil.
FELLOWS, M. 1994. “Tecnología del Procesado de Alimentos”. Editorial
Acribia Zaragoza – España. Pp.549.
FLOROS J. CHINNAN M, 1988. Seven factors response surface optimization of
a double-stage lye (NaOH) peeling process of pimiento peppers. J. Food Sci. 53:
631-638.
GEANKOPLIS CH, 1993. “Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias”. Ed.
Continental S.A. México.
GENIMA S. P, 2002. Deshidratación osmótica: alternativa para la conservación
de frutas tropicales. Avance y perspectiva. 21: Pp. 321-324. Disponible en
http://www.cinvestav.mx/publicaciones/avayper/sepoct02/
DESHIDRATACIÓN.PDF, visitado el 07/09/2007 a las 4:24pm.
58
GRABOWSKI S, MARCOTTE M, POIRIER M, KUDRA T, 2002. Drying
Characteristics of osmotically pretreated cranberries – energy and quality aspects.
Drying Technology 20(10), 1989-2004.
GUILBERT S, HENG K, 1990. Osmotic Dehydration of Papaya: Influence of
process variable on the product quality Sci. Aliment. 10: 831-848.
GUILLOU A. A, FLOROS J. D, 1993. Multiresponse optimization minimizes
salt in natural cucumber fermentation and storage. J. Food Sci. 58:1381-1389.
HARO G. A, 2004. Instituto de nutrición y Tecnología de Alimentos –Universidad
de Granada, Publicación en Puleva Salud, 24/03/2004.
HOLLAND B, WELCH A, UNWIN I, BUSS D, PAUL A, SOUTHGATE D,
1994. McCance and Widdowson’s The Composition of foods. 5th (revised and
extended) Ed. The Royal Society of Chemistry and Ministry of Agriculture,
Fisheries and Food.
HOUGH G, CHIRIFE J, MARINI C, (1992). A Simple Model for Osmotic
Dehydration of Apples. Lebensmittel-Wissenschaft und-Technologie, 26, 2,
151156.
INSTITUTO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA AGRÍCOLAS (ICTA), 2004.
Deshidratar osmóticamente en frutos de papaya hawaiiana fresca, Disponible en:
www.agro.unalmed.edu.co, visitado el 11/09/2007 a las 5:04pm.
LENART A, FLINK J, 1984. Osmotic concentration of potato: I Criteria for the
end-point of the osmosis process. J. of Food Process Engineering. 19: 177-199.
LERICI C. R, 1988. Osmotic dehydration of fruits:Influence of osmotic agents on
drying behavior and product quality, Journal Food Science, Oxford, v.50,
p.12171226.
MADAMBA P. S, LOPEZ, R. I, 2002. Optimization of the osmotic dehydration
of mango (Mangifera Indica L.) slices. Drying Technology 20(6), 1227-1242.
59
MARCH OF DIMES FOUNDATION, 2006. Disponible
en www.cdc.gov/ncbddd/folicacid/cereals.htm.
MAURIELLO E, 2003. El ácido fólico en los alimentos, Observatori de la
Seguretat Alimentària, Universitat Autònoma de Barcelona. Disponible en:
www.consumaseguridad.com
MAZZA G, 1984. Sorption Isotherms and Drying Rates of Jerusalen Artichoke
(Helianthus tuberosus L. ). Journal of Food Science. Vol 49:384 MEDLINEPLUS, 1999-2011. Disponible en
http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/002408.htm, actualizado
el 02/08/2011, visitado el 11/11/201 a las 4:30 pm.
MINISTERIO DE AGRICULTURA, (MINAG) 2006. Disponible en
Url:http://www.minag.gob.pe/MINAG/esta_anual/indi_productivos/subsectoagrico
la/c13/menuc13., visitado el 05/09/2007 a las 6:09pm.
NORMA TECNICA COLOMBIANA, 1998. Disponible en
http://es.scribd.com/doc/50168603/NTC4482, visitado el 30/11/2011 a las 11:19
am.
ORDÓÑEZ P, HERMELINDA L, ORTIZ O, 2002. Efecto de la presión y de la
temperatura en la elaboración de hojuelas de manzana variedad Anna. En: NOOS.
Vol. 15; p. 85-99.
ORGANIZACIÓN PARA LA ALIMENTACIÓN Y LA AGRICULTURA
(FAO) 2006. Secado de los Alimentos, Disponible en: http//www.fao.gob.com,
visitado el 12/09/2007 a las 8:25pm.
PARJOKO K. A, RAHMAN M. S, BUCKLE K. A, PERERA C. O, 1996.
Osmotic Dehydration kinetics of pineapple wedgesusing palm sugar. Lebensmittel
– Wissenschaft und-Technolgie 29, 452-459.
60
RAOULT-WACK A. L, 1991. Les Procèdes de Déshydratation Imprégnation par
Immersion Dans des Solutions Concentrées Etude Expérimentale et Modélisation
des Transfers d’eau et de Soluté sur Gel Modèle. Tesis Doctoral. Université
Montpellier II. France. p.120.
RAOULT-WACK A. L, 1994. Advances in osmotic dehydration. Trends Food
Sci. Technol. 5: 255-260
RASTOGI N. K, RAGHAVARAO K. S, 1997. Water and solute diffusion
coefficients of carrot as a function of temperature and concentration. J. Food Eng.
34: 429-440 RODRIGUEZ M, LEMMA A, 2005 Planeamiento de Experimentos y
Optimización de Procesos. Edit. Casa do Pao. Brasil.
SABLANI S. S, RAHMAN M. S, 2003. Effect of syrup concentration,
temperature and sample geometry on equilibrium distribution coefficients during
osmotic dehydration of mango. Food Research International 36, 65-71.
SAPUTRA D, 2001. Osmotic dehydration of pineapple. Drying Technology 19(2),
415-425.
TOBBACK P. P, FEYS M. C, 1989. Process for the production of fruit or
vegetable chips. European Patent nº 0339175.
TORREGGIANI D, 1996. Technological aspects of osmotic dehydration of
foods, in food preservation by moisture. Fundamentals and Applications.
Lancaster, PA, EEUU. pp. 281-304.
VAN NIEUWENHUIJZEN N. H, ZAREIFARD M. R, RAMASWAMY H. S,
2001. Osmotic drying kinetics of cylindrical apple slices of different sizes. Drying
Technology 19(3y4), 525-545.
VAN-ARSDEL B. S, COPLEY M, 1979 Food Deshydration. The Avi Publishing
Company, Inc. USA.
61
VEGA A. 2003 Estudio de la deshidratación y rehidratación del pimiento rojo
(Capsicum Annuum L.) var. Lamuyo. (Tesis Doctoral) Departamento de
Tecnología de Alimentos, Universidad Politécnica de Valencia (UPV), España.
WIKIPEDIA, 2007. La enciclopedia libre.mht. Disponible en wikipedia
Commons, visitado el 12/09/2007 a las 8:54pm.
ZONADIET, 1999-2011. Disponible en
http://www.zonadiet.com/nutricion/folico.htm, visitado el 10/11/2011 a las 2:53pm.
ANEXOS
62
63
Anexo 1. Resultados después de la osmodeshidratación
Número de ensayos
H antes de la O.D Sólidos iníciales
Pesos antes y después de la
O.D
Pesos para el % H final %H después de la O.D
Sólidos finales (g/g)
W Inicial W final W Inicial W final
Ensayo 1 94.8813 5.1187 125.2456 118.9876 3.2975 0.3621 89.019 1.098
Ensayo 2 94.8813 5.1187 120.4589 109.2357 3.0996 0.3458 88.844 1.116
Ensayo 3 94.8813 5.1187 128.8997 120.8975 3.4351 0.3598 89.526 1.047
Ensayo 4 94.8813 5.1187 135.6892 129.5671 3.2879 0.3614 89.008 1.099
Ensayo 5 94.8813 5.1187 140.2441 131.4589 3.1984 0.3655 88.572 1.143
Ensayo 6 94.8813 5.1187 139.4962 129.4273 3.2879 0.3472 89.440 1.056
Ensayo 7 94.8813 5.1187 138.4598 128.9971 3.2645 0.3579 89.037 1.096
Ensayo 8 94.8813 5.1187 141.5678 133.8643 3.1987 0.3542 88.927 1.107
Ensayo 9 94.8813 5.1187 139.5326 130.6153 3.2645 0.3449 89.435 1.057
Ensayo 10 94.8813 5.1187 139.8976 129.6571 3.4216 0.3545 89.639 1.036
Ensayo 11 94.8813 5.1187 129.8974 120.5649 3.3051 0.3524 89.338 1.066
Promedio 89.16% 10.98
61
Anexo 2. Pesos durante el proceso de secado.
W Inicial
(g)
W final
(g)
% Pérdida de agua
W inicial
(g)
W final
(g)
% Humedad
115.6901 13.8298 88.0458 0.5024 0.4615 8.1409
106.1361 12.8987 87.8470 0.5489 0.5213 5.0282
117.4624 14.3003 87.8256 0.4989 0.4625 7.2961
126.2792 14.3122 88.6662 0.5121 0.4932 3.6907
128.2605 13.1136 89.7758 0.4862 0.4488 7.6904
126.1394 14.4956 88.5083 0.5024 0.4832 3.8217
125.7326 14.433 88.5209 0.5123 0.4729 7.6908
130.6656 14.2138 89.1220 0.4961 0.4659 6.0875
127.3508 13.7282 89.2202 0.4999 0.4623 7.5215
126.2355 13.8892 88.9974 0.5301 0.4911 7.3571
117.2598 13.7361 88.2858 0.5121 0.4744 7.3618
66
Anexo 3. Cálculo de la concentración de ácido fólico en la harina de esparrago verde
Ácido Sódico GANANCIA DE
CLORUROS
Ens Gasto
(ml)
%NaCl g de harina
% Hum. g de agua g de
materia seca
Gasto
NH4CNS
0.1N (ml)
Ganancia de
NaCl
(%)
Ac. Fólico (g/100g.m.s)
1 25.63 0.003 13.3274
8.1409 1.0850 12.2424 3 6.6225 6.4881
2 12.3498
5.0282 0.6210 11.7288 1.8 6.9735 5.9673
3 13.8014
7.2961 1.0070 12.7944 4 6.3300 7.0410
4 13.8001
3.6907 0.5093 13.2908 1.5 7.0613 7.4088
5 12.6274
7.6904 0.9711 11.6563 5.2 5.9790 6.0158
6 13.9932
3.8217 0.5348 13.4584 2 6.9150 7.5842
7 25.63 0.003 13.9207
7.6908 1.0706 12.8501 0.8 7.2660 6.9729
8 13.717 6.0875 0.8351 12.8826 1.2 7.1490 7.0181
7 9 13.228
3 7.5215 0.9950 12.2333 0.4 7.3830 6.3866
10 25.62 0.006 13.3591
7.3571 0.9828 12.3763 0.4 7.3830 6.5190
11 13.2240
7.3618 0.9735 12.2505 0.4 7.3830 6.4025
PROMEDIO 0.004
63
Anexo 4. Ficha técnica del espárrago
Nombre Científico : Asparagus Officianalis L.
Origen : Europa y área Mediterránea
Familia : Liliáceas
Vida útil : 8 – 10 años.
Requerimientos de Suelo : Franco o Franco arenoso, roturados y
mullidos. Tolera suelos salinos, susceptibles a los
ácidos, pH de 6.2 – 7.8
Clima : Templado
Departamentos productores : Piura, Lambayeque, La Libertad, Lima, Ica, Huacho, Chincha, Chimbote.
Época de Siembra : Todo el año / Enero – Mayo / Febrero –
Abril / Agosto – Diciembre.
Época de Cosecha : Enero – Abril / Agosto – Diciembre.
Primera Cosecha : 6 a 8 meses del transplante.
Temperatura máxima : 30 ºC
Temperatura mínima : 15 ºC
Temperatura óptima : 20 – 24 ºC
Humedad : Relativa media.
Jornales (No/Ha) : 100 -120
Rendimientos Regionales : 9.02 (TM/Ha)
Rendimientos Nacionales : 4.78 (TM/Ha)
Rendimientos Potenciales : 12 (TM/Ha)
Principales Plagas : Arañita roja, Trips, pulgón
Principales Enfermedades : Roya, cercospora, marchitez.
Usos : fresco – conserva – harina.
Industria alimentaría: Refrigerados, conserva y congelado.
69
Anexo 5. Determinación de Humedad (AOAC, 1995)
Método: Secado
en Estufa
Procedimiento:
Pesa aproximadamente 5 g. de muestra homogéneamente distribuida en una
cápsula porcelana seca, limpia y tarada.
Coloque la cápsula en la estufa a 105 ºC por un tiempo mínimo de 3 horas, hasta
peso constante.
Utilizando pinzas metálicas retirar la cápsula de la estufa, luego dejar enfriar en
un desecador y pesar en balanza analítica y anotar el peso.
Realizar por duplicado.
Para calcular el contenido de humedad se utiliza la siguiente fórmula:
%H = W1 – W2 x 100
W1 Donde:
W1= Peso de la muestra
W2= Peso de la muestra deshidratada
70
Anexo 6. Determinación de la Granulometría (Alvarado y Aguilera, 1994)
Método:
Método de tamizado
Es necesario estudios de granulometría del polvo para clasificar las partículas según
su tamaño, esto se realizará para todos los componentes sobre todo para las formas
sólidas orales (comprimidos y cápsulas). La reactividad de estos polvos viene dada
por la superficie específica, a menor tamaño de partícula mayor superficie, mayor
velocidad de disolución, mayor absorción es decir aumenta la reactividad del polvo.
Procedimiento:
El juego de tamices será dispuesto en orden decreciente de abertura y provisto de
tapa y recipiente receptor del residuo. El juego de tamices debe estar limpio y
seco. Las aberturas de las mallas del juego de tamices deberán ser verificadas
periódicamente.
Se determina la masa de una muestra de ensayo en estado seco. Se vacía en el
juego de tamices. Se cumple el ciclo de tamizado.
Se registra la masa retenida en cada tamiz y en el recipiente receptor con la
aproximación de 1 g o a lo menos 0,1% de la pesada.
Se calcula la masa total o suma de las fracciones retenidas en todos los tamices y
en recipiente receptor, la que no debe diferir con la masa de la muestra de
ensayo. En caso que no se cumpla este requisito se rechaza el ensayo y se debe
repetir con una muestra gemela.
Se calcula el porcentaje parcial retenido en cada tamiz y en el recipiente receptor,
referido a la masa total de las fracciones retenidas, aproximando al 1 %.
Se expresa la granulometría como el porcentaje acumulado que pasa, en el que se
indica como primer resultado el del menor tamiz en que pasa el 100% y como
último resultado, el del primer tamiz en que pasa el 0%.
71
Anexo 7. Determinación del Angulo de reposo (Barbosa-Cánovas, 1985)
Método:
Método de inyección
Consiste en la evaluación del ángulo interno que forma la pila del polvo con
respecto a la base. Al comparar diferentes tipos de polvos hay que considerar la
velocidad de impacto con la que se formó la pila del polvo ya que el ángulo de
reposo no sólo es influenciado por la naturaleza del polvo sino también por factores
mecánicos asociados al manejo del mismo.
El ángulo de reposo es pequeño cuando se trata de partículas finas, o pegajosas. Los
valores óptimos en un polvo de buena calidad están entre 30º y 40ºC. Hasta 50 g de
polvo podrían quedarse en una bolsa terminada, debido al mal ángulo de reposo.
Este residuo puede representar algunos costes acumulados, especialmente en los
aditivos caros, como vitaminas por ejemplo. También surge el problema de
seleccionar y reciclar las bolsas vacías.
Se puede expresar la medida del ángulo de la siguiente manera:
Tan = 2π H/c
Donde H es la altura de la pila y c es la circunferencia.
Procedimiento:
El polvo se deja fluir a través de un embudo a una altura de 10 cm sobre una
superficie plana. Se debe tener la estandarización del embudo.
Será determinado midiendo el ángulo que forma el flujo de polvo respecto a
72
Anexo 8. Determinación de Cloruro de Sodio (FAO – 1993)
Este método permite determinar la cantidad de sal presente en harina de pescado y
otros ingredientes.
Reactivos:
Solución estándar 0.1N de Nitrato de Plata
Solución estándar 0.1N de Tiocianato de Amonio
Indicador Férrico - Solución acuosa saturada
Solución de Permanganato de Potasio 6 % p/v
Solución de Urea 5 % p/v
Acetona grado analítico
Acido Nítrico concentrado
Procedimiento:
Pese 2 g de muestra en un matraz erlenmayer de 250 ml, humedezca la
muestra con 20 ml de agua, adicione con pipeta 15 ml de la solución de
nitrato de plata y mezcle bien.
Adicione 20 ml de Acido Nítrico concentrado y 10 ml de la solución de
Permanganato de Potasio y mezcle. Caliente continuamente la mezcla hasta
que el líquido se aclare y desaparezca los vapores nitrosos, enfríe.
Adicione 10 ml de Solución de Urea y deje reposar por 10 min.
73
c
H
α
Prueba de ángulo de reposo α .Figura 13
la horizontal (α) (Figura 16.)
Adicione 10 ml de acetona y 5 ml de indicador férrico y titule el exceso de
nitrato de plata con la solución de Tiocianato hasta el punto final rojo-café.
Cálculos:
Calcule resultados como NaCl
%NaCI= (15.00 - ml 0.1N NH4CNS × 0.585)/g de muestra
74
