Revista Mexicana de Ingeniería Química

ISSN: 1665-2738

amidiq@xanum.uam.mx

Universidad Autónoma Metropolitana Unidad

Iztapalapa

México

Flores-Andrade, E.; Pascual-Pineda, L.A.; Jiménez, M.; Beristain, C.I.

EFECTO DE LA PROTEíNA DE SUERO DE LECHE-SACAROSA EN LA DESHIDRATACIÓN

OSMÓTICA DE MANZANA

Revista Mexicana de Ingeniería Química, vol. 12, núm. 3, diciembre, 2013, pp. 405-424

Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Iztapalapa

Distrito Federal, México

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Ingenieria de alimentos

Revista Mexicana de Ingeniería Química

Vol. 12, No. 3 (2013) 415-424

EFECTO DE LA PROTEíNA DE SUERO DE LECHE-SACAROSA EN LADESHIDRATACIÓN OSMÓTICA DE MANZANA

EFFECT OF WHEY PROTEIN-SUCROSE IN THE OSMOTIC DEHYDRATION OFAPPLE

E. Flores-Andradel, L.A. Pascual-Pineda2 , M. Jiménez3 y c.1. Beristain3•

1Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Veracruzana. Prolongación Oriente 6, Orizaba, Veracruz, C. P.94340, México.

2 Unidad de Servicios de Apoyo de Resolución Analítica (SARA), Universidad Veracruzana, Av. Dr. Rafael SánchezAltamirano s/n, Col. Industrial-Animas, Apdo. Postal 575, Xalapa, Veracruz., 91000, México.

3Instituto de Ciencias Básicas, Universidad Veracruzana, Av. Dr. Rafael Sánchez Altamirano s/n, Col.Industrial-Animas, Apdo. Postal 575, Xalapa, Veracruz., 91000, México.

Recibido 15 de Julio de 2013; Aceptado 17 de Octubre de 2013

ResumenSe estudió la transferencia de masa en placas de manzana en mezclas acuosas de sacarosa-concentrado de proteína de suero(WPC) de leche a 40°C, para lo cual se prepararon mezclas de WPC:sacarosa a diferentes proporciones y tiempos de inmersión dehasta 400 min, se detenninóla actividad de agua (aw ) y se calculó la presión osmótica de las soluciones. Los datos experimentalesde pérdida de masa (ML), pérdida de agua (WL) y ganancia de sólidos (S G) fueron determinados y calculados los coeficientes dedifusión aparente del agua (Dw )' Los resultados mostraron que las aw de las mezclas se encontraron en el rango de 0.947-0.998;mientras que los coeficientes de difusión Dw promedio en el de 1.16 a 2.32xlO-10 m2/s. Se observó que a menor cantidad desacarosa y mayor WPC los valores de pérdida de masa en el equilibrio (ML exo ), la pérdida de agua en el equilibrio (WL exo ) y ladifusión (Dw ) disminuyeron. Cuando se usaron proporciones de 2:3 y 3:2 WPC-sacarosa se presentó una resistencia al flujo ala transferencia de masa, lo cual posiblemente se debió a la formación de una membrana líquida de biopolímero alrededor de laplaca de manzana.

Palabras clave: mezclas, transferencia de masa, actividad de agua, proteína de suero de leche.

AbstraetThe mass transfer of sliced apple in aqueous mixtures of sucrose-whey protein concentrate (WPC) at 40°C was studied.

WPC:sucrose mixtures in di1ferent ratios and irnmersion times of up to 400 minutes were prepared. Water activity (aw ) wasdetermined and osmotic pressure in aqueous solutions was calculated. The experimental data ofmass loss (ML), water loss (WL)and solid gain (SG) of apple slices were detennined. The apparent di1fusion coefficients of water (Dw ) were calculated. Theresults showed that the aw of the mixtures ranged from 0.947 to 0.998; whereas the average di1fusion coefficients of water (Dw )

varied from 1.16 to 2.32xl0-10 m2/s. It was observed that the lesser the quantity of sucrose and the bigger the WPC, mass lossin the equilibrium (ML exo ), water loss in the equilibrium (WL exo ) and Dw parameters decreased. When used 2:3 and 3:2 protein­sucrose solutions there was a flux resistance to mass, because it is likely to be formed a liquid membrane of bio¡x:l1yrner aroundlbe apple.

Keywords: mixtures, mass transfer, water activity, whey protein.

la actividad de agua (aw ) de un alimento, o como métodopara incor¡x:>rar ingredientes fisiológicamente activos y asíobtener productos con mejores propiedades organolépticas,nutritivas y/o funcionales (Bellary y col., 2011; Silva ycol., 2013). Durante el proceso osmótico, existe flujo de

La deshidratación osmótica es una operación detransferencia de masa frecuentemente utilizada comopretratamiento para disminuir el contenido de humedad y

*Autor para la correspondencia. E-mail: cberis tain@uv . rnx Tel.: (228) 841 89 00, Fax (228) 841 89 32

1 Introducción

Publicado por la Academia Mexicana de Investigación y Docencia en Ingeniería Química A.C. 415

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agua del producto hacia la solución mientras que el agenteosmótico es transferido hacia el interior del producto. Deacuerdo a las caracteIÍstícas deseadas del producto final,el balance entre la deshidratación e impregnación puedemodificarse mediante el control de factores tales como latemperatura, tamaño y geometIÍa de la muestra, relaciónfruta: solución, nivel de agitación, nivel de vacío, así comola concentración y naturaleza del agente osmótico en lasolución hipertónica, el efecto de estas variables sobre lavelocidad de transferencia de masa han sido estudiadas porMújica-Paz y col. (2003), Singh y col. (2010), Ganjloo ycol. (2011), Phisut (2012), etc.

Dangaran y Tomasula, 2009). De la información reJXlrtadaa la fecha no se encontró ningún trabajo sobre el usode las proteínas como agentes osmóticos. El objetivo delpresente trabajo fue evaluar el efecto de mezclas acuosas deconcentrado de proteína de suero de leche-sacarosa, sobre lapérdida de agua y ganancia de sólidos en placas de manzana.

2 Materiales and métodos

2.1 Materiales

2.2 Preparación de las mezclas acuosas

2.3 Medición de la actividad de agua delas soluciones y cálculo de la presiónosmótica

Se prepararon mezclas acuosas de concentrado de proteínade suero de leche y sacarosa del 10 al S09"o de sólidos(p/p) con relaciones en masa de O:S, 1:4; 2:3, 3:2y 4:1 WPC:sacarosa (Xwpc:Xs). Estas soluciones fueronmantenidas a 40°C en baño maría hasta su utilización.

La actividad de agua (aw) de soluciones preparadas desacarosa, WPC y sus mezclas en concentraciones de 10,20,30, 40 YSO % (p/p), fue determinada con un medidor de aw(Aqualab Serie 3, USA) con una precisión de ± 0.003. Secalculó la presión osmótica (i.p) de las soluciones usando laEe. (1) (Lewieki y Lenart, 1995);

(1 )RT

'P = --In""V

Se usó concentrado de proteína de suero de leche (WPC)con un contenido de 82% de proteína, 6% lactosa, 8% delípidos y 4% de cenizas, el cual fue adquirido en AmfherFoods (Ciudad de México). Las manzanas, de la variedadGolden delicius, y azúcar refinada fueron comprados en unsupermercado local.

2.4 Tratamiento osmótico

Se utilizaron placas de manzana de 36 mm de diámetro y3.S mm de grosor, de un peso promedio de 3.S±0.18 g,que se sumergieron en la solución osmótica. El promediode humedad inicial de las placas de manzana fue de 84.6%(b.h.). Cada placa fue sumergida en una solución osmóticaa 40°C, manteniendo una relación en masa de 1:20 fruta­solución. Las muestras fueron removidas de la solución a los15,30,45,60,90,120, 180,240,300,360 Y 400 minutosy se eliminó el exceso de solución con papel desecante paraposteriormente ser pesadas. El contenido de humedad de lasmuestras fue determinado en estufa a vacío a 60°C JXlr 24 h.

La selección del agente osmótico es muy im¡x:Jrtanteya que influye en la velocidad de transferencia de masay está relacionada con la modificación de las propiedadesorganolépticas y nutritivas del producto final. En relación alefecto de los agentes osmóticos en la transferencia de masase ha estudiado para sacarosa, glucosa, fructosa, sorbitol,hidrolizados de almidón, fructo-oligosacáridos y sales decalcio (Lazarides y col., 1995; Dermesonlouoglou y col.,2008; Matusek y col., 2008; Ispir y Togrul, 2009; Mavroudisy col., 2012); la entrada de sólidos en el tejido está enfunción de la concentración en la solución y de su pesomolecular (Phisut, 2012). Otra variable que interviene enla transferencia de masa en la deshidratación osmótica deproductos es la viscosidad que depende de los agentesosmóticos utilizados, EI-Aour y col. (2006) estudiaron lainfluencia de la viscosidad de la solución con sacarosa,fructuosa y sólidos de jarabe de maíz en la transferenciade masa. Otros autores han analizado la influencia del pesomolecular y de la viscosidad en albaricoque, encontrandoque usando como agente osmótico la rnaltodextrlna seobtiene una mayor ganancia de sólidos en comparación conla fructosa que es de menor peso molecular, lo que dependetambién de la microestructura de la fruta (lspir y Togrul,2009). Sin duda alguna, el agente osmótico más estudiado yrecomendado es la sacarosa, ya que reduce el oscurecimientoenzhnátieo y la pérdida de aromas (Qi y col., 1998), lalimitación principal de este agente es el sabor dulce queimparte y que modifica el sabor del producto final, JXlr loque se recomienda utilizar mezclas de sacarosa y pequeñascantidades de cloruro de sodio, ya que este último reduce laactividad de agua de la solución y JXlr lo tanto incrementala transferencia de masa (Bekele y Ramaswamy, 2010;Singh y col., 2010; Yadav y Singh, 2012). Existen pocosreportes sobre la utilización de mezclas de sacarosa conbioJXllímeros y el efecto de las mezclas en la transferenciade masa durante el tratamiento osmótico de frutas yvegetales. En el presente estudio se utilizó concentrado deproteína de suero de leche, el cual contiene aminoácidosesenciales, que influyen en la regulación del metabolismode las proteínas en el cuerpo humano (Archibald, 2(02).Las propiedades fisicoquírnicas de WPC que tiene comoprincipal constituyente a la j3-1actoglobulina que es rica encisteína, permiten la formación de membranas líquidas yla obtención de productos funcionales (Archibald, 2002;

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(8)

2.5 Cálculo de la pérdida de l1U1Sa, pérdidade agua y ganancia de sólidos

Los cálculos de la pérdida de masa (ML), pérdida de agua(WL) y ganancia de sólidos (SG) en las placas de manzanarespecto a su masa inicial (Mo), durante la deshidrataciónosmótica, fueron hechos utilizando el método gravimétricode acuerdo con las Ecs. (2)-(4) (Beristain y col., 1990):

Mo-Mt WL-SGML (2)

Mo Mo

WLMoCo - MtC

(3)Mo

SGMo(Co - 1) - M,(C, - 1)

(4)Mo

Todas las mediciones fueron realizadas por triplicado y elvalor promedio fue utilizado para los ajustes con los modeloscinéticos y cálculo de los coeficientes de difusión del agua.

2.6 Modelos cinéticos y cálculo de loscoeficientes de difusión

La cinética de ML, WL y se en las placas de manzanadurante la deshidratación osmótica fue modelada de acuerdocon las Ecs. (5)-(7) de dos parámetros desarrollados porAzuara y col. (1992):

MLSotML~

(5)1 + S ot

WLSltWL~

(6)1 + S lt

S2tSG~(7)SG=--

1 + 8 2t

Los coeficientes aparentes de difusión del agua a diferentestiempos del tratamiento osmótico fueron calculados a partirde los datos de WL utilizando el modelo de Azuara y col.(1992) para alimentos en forma de placa:

D, = ~: le ~~J(;~~;)rLos parámetros cinéticos So, Si, S2 y de equilibrio MLcxo ,

WLcxo , SGcxo , de las Ecs. (5)-(7), fueron obtenidos medianteregresión no lineal utilizando el algoritmo de Levenberg­Marquardt implementado en el software KaleidaGraph 4.1(Synergy, USA).

3 Resultados y discusión

3.1 Actividad de agua de las mezclas deWPC:sacarosa

En la Fig. 1 se muestra el efecto de la concentración en laactividad de agua de las soluciones acuosas de sacarosa y

concentrado de proteína de suero de leche; se aprecia unadisminución de la actividad de agua de 0.989 a 0.943 alincrementarse la concentración del 1Oal 50 % en la soluciónde sacarosa. Un aumento de la concentración en la soluciónosmótica, da como resultado un incremento en los gradientesde presión osmótica (Hg. 3) y, por lo tanto, podría esperarseuna mayor transferencia de masa (Mújica-Paz y col., 2003;Ispir y Togrul, 2(09). En las soluciones de concentrado deproteína de suero de leche las aw fueron mayores a 0.99,esta elevada actividad de agua se debe a que la proteínapresente no influye en su disminución debido a su tamañomolecular promedio de 3.7 nrn (de Wit 1998) y a su altacapacidad de retención de moléculas de agua con débilesenergías de interacción (Rahman, 1995); la disminución deaw de las soluciones de WPC se debe al 6% de lactosacontenida en el WPC. En la Fig. 2 se observa el efectode la concentración de los solutos en las actividades deagua para las soluciones acuosas a diferentes prop:)fcionesWPC:sacarosa, también se aprecia que a mayor contenidode sacarosa disminuye el t1w de las soluciones. Las menoresaw se obtuvieron a 50% de concentración y oscilaron entre0.947 y 0.979, siendo menores que las actividades de agua delas soluciones de sacarosa o WPC como se puede observaren la Fig. 1; con la combinación de estos solutos seobtienen actividades de agua menores a las de las solucionesindividuales, lo cual es resultado de un efecto sinérgico delos bajos pesos moleculares de la sacarosa y de la lactosapresente en el concentrado de proteína de suero de leche,que proporcionaron arreglos estructurales e interaccionessoluto-soluto, ya que se ha reJXlrtado que estos factoresinfluyen en la t1w de las soluciones acuosas (Rahman, 1995;Lewicki, 2(09). El efecto de las t1w de las mezclas al 50%de sólidos sobre las placas de manzana fue determinado alos 180 min de tratamiento osmótico (Hg. 2); las t1w de lasmanzanas fueron cercanas a las aw de las mezclas acuosasindicando que los sistemas se aproximaron a un estado depseudoequilibrio; para la mezcla 4:1 se presentó una aw de0.979 que es similar a la de la manzana fresca (aw = 0.980),por lo que se esperaría una menor transferencia de masaentre la fruta y el medio.

En la Fig. 3 se observa que la presión osmótica es mayorpara la sacarosa que para el concentrado de proteína desuero de leche y que se incrementa a mayor concentraciónde solutos en la solución, lo que se debe al menor pesomolecular de la sacarosa en comparación con WPC. LaFig. 4 muestra el efecto de la concentración de las mezclasXwpc:Xs en la presión osmótica de la solución, se apreciaque las mezclas de estos solutos tienen un efecto sinérgicoincrementando la presión osmótica y disminuyendo el aw • Seobserva que existe un incremento lineal cuando aumenta elcontenido de sacarosa, en todo el rango de concentracionesconsiderado, los parámetros de las ecuaciones lineales y labondad del ajuste se presentan en la Tabla 1. Esta relaciónlineal también fue encontrada para soluciones de sacarosaen concentraciones de 44 a 55 (pjp) JXlr EI-Aouar y col.(2006) y para cloruro de sodio de 5 a 15% (p/p) y glicerol

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de 5 a 40% (p/p) (Lewicki y Lenart, 1995). A mayorconcentración de la solución existe mayor presión osmóticay por lo tanto incrementa la pendiente en las ecuacioneslineales. De la Eg. 4 también se obtienen las equivalenciasentre las cantidades de una mezcla y la concentración deuna solución de sacarosa a la misma presión osmótica,¡X:>T ejemplo, la mezcla 4:1 al 50% de sólidos generó unapresión osmótica igual a la mezcla 2.8:2.2 al 409"0 (pJp),sin embargo, a la misma presión osmótica se puede obtener

diferente transferencia de masa, lo cual es influenciado porla viscosidad (EI-Aouar y col. 2(06) y posiblemente porla formación de una membrana alrededor de la muestraque obstaculiza la transferencia de masa. Estos resultadosindican que el medio osmótico de mayor concentraciónresultará en mayores beneficios en términos de transferenciade masa, !Xlr lo que en este trabajo se seleccionó laconcentración de 50% de sólidos como la más adecuada paraosmodeshidratar las placas de manzana.

~

0.99

f~~ 0.98

"51 8

"• 0.97~

~

"~.~

1l 0.96.,

0.95o SacarosaO WPC

0.94

O 10 20 30 40 50 .0Concentración (%)

Hg. 1. Efecto de la concentración en soluciones de WPC y sacarosa sobre la actividad de agua (aw ).

'Í 'ÍID i" ~~

0.99 Q IDo 1

~~ 1Q

0.98 Q

"51 • §"•~ 0.97~

"~ \'.~

1l., 0.96o 10%O 20%6 30%

0.95 o 40%7 50%

• Manzana 180 Min a 50%

0.944:1 3:2 2:3 1:4

\VPC:Sacarosa

Hg. 2. Efecto de la concentración en soluciones de las mezclas Xwpc:Xs (concentrado de proteína de suero de leche-sacarosa)sobre la actividad de agua (aw ). El sÍln1x:llo obscuro indica la aw de la placa de manzana después de 180 min de tratamientoosmótico.

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Tabla 1. Parámetros del modelo lineal para la presión osmótica en las mezclasconcentrado de proteína de suero de leche:sacarosa a diferentes concentraciones.

Concentración de solutos Pendiente Intercepto R2

(%) (m) (b)

50 147,300 1.698 x106

40 80,313 1.164 X 106

30 58,902 5.890 x105

20 22,203 5.513 x105

10 17,983 2.064 x105

o Sacarosao WPC

8 X lOÓ o

0.9900.9990.9910.9560.757

o

o

o

o

oO 10

o

20

o

30

Concentración (%)

o

40

o

50 60

Fig. 3. Relación entre la concentración y presión osmótica de las soluciones de proteína, sacarosa.

---e--l0%---B--20%----6-- 30%---<>--- 40%------'J---50%

...e; 5xlOI'i

ii'~ 4xlOI'iO

!l.~ 3xlOI'i

.s:

o

0'----'----'---'--'--'---'----'----'------'4:1 3:2 2:3 1:4

\VPC:Sacarosa

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Fig. 4. Relación entre la eOIDJXlsición de las mezclas WPC:sacarosa y la presión osmótica de las soluciones. Las líneas representanel ajuste de ecuaciones lineales.

3.2 Transferencia de masa en las placas demanzana

En la Fig. 5 se presenta la transferencia de masade las sacarosa y de las mezclas de WPC:sacarosa adiferentes proporciones. Se puede apreciar que huoo unfuerte incremento de ML, WL y se en los primeros90 minutos del proceso, y posteriormente se aproximabaa un pseudoequilibrio. El efecto anterior se puede debera la formación de una capa superficial de sólidos y acambios estructurales en el tejido celular que influyen en laresistencia a la transferencia de masa (Lenart y Flink, 1984;Azuara y col., 2002; Ganjloo y col., 2011). La relación 4:1no aparece en virtud de que hubo un incremento de masa(ML) durante el proceso de osmodeshidratación, debidoa la cantidad de WPC (40% p/p) Y posiblemente al alto

peso molecular de las proteínas que obstaculizó la salidade agua de la fruta a la solución. Sin embargo, huoo unaganancia de sólidos (datos no mostrados), probablementedebido a la entrada de sacarosa de menor peso moleculary a la acumulación de la proteína alrededor de la placade manzana. Lo encontrado en este estudio fue similar alo reJXlrtado en un trabajo anterior, en donde se utilizaronplacas de manzana inmersas en solución de WPC al30% (p/p) (Flores-Andrade y col., 2012); estas tendenciastambién fueron reJXlrtadas por Mújica-Paz y col. (2003),en la osmodeshidratación de rebanadas rectangulares demanzana en soluciones de sacarosa, en concentraciones de40 a 50 °Brix a 40°C, en las que se observó un aumento demasa del 2%, atribuyéndolo a la alta porosidad efectiva de lamanzana (se = 0.33).

400300150 200 250

Tiempo (min)150 200 250 300 350 400

Tierrq¡o (ruin)

100

x 'x 0.8 (b)0.8 X 'x~, (a) ~_0:50.7

_0:50.7 -----'-1:4 ________ 1:4

-----..-- 2: 3 -----.-- 2: 30.6

0.6 -----k- 3:2 -----t.-- 3: 2

0.50.5

~~ 0.40.4

"~ 0.4 ~ 0.4

0.30.3

• •0.2 0.2

0.09 0.09

0.15

x~ ,x_0:5

0.125 _1:4-----.-- 2:3-----k-- 3:2

'.1

"" ,n"~

(e)

Tilnlpo (min)

Fig. 5. Cinéticas de pérdida de masa ML (a), pérdida de agua WL (b) y ganancia de sólidos se (c) de placas de manzana durantesu tratamiento osmótico en mezclas Xwpc:Xs (WPC-sacarosa) al 50% de sólidos (pjp) a 40°C.

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Tabla 2. Parámetros del modelo cinético para pérdida de masa (ML), pérdida de agua (WL) y gananciade sólidos (SG) durante la deshidratación osmótica de placas de manzana.

Mezcla ML WL seXw,x:Xs So(min 1) ML~ R' S¡(min 1) W~ R' S2(min 1) se~ R'

0:5 0.045 0.537 0.992 0.044 0.646 0.995 0.036 0.104 0.8871:4 0.016 0.537 0.994 0.016 0.628 0.998 0.015 0.094 0.9512:3 0.009 0.430 0.941 0.013 0.468 0.982 0.040 0.057 0.8753:2 0.012 0.203 0.911 0.013 0.289 0.981 0.045 0.072 0.986

• Dw

prom 3:2

X :X"" ,

Dw

prom 0:5

• 0:5• 1:4EI3 2:3

lrrrr. 3:2

i•••

5 •••

4 •'2"g •~S

3

•~

,,'2 •

. :1 lB ~ •~

=..

400350300250200150lOO50OJil---"---'--~--"----"---'--~------'

O

Tiempo (min)

Fig. 6. Efecto de los componentes de la mezcla Xwpc:Xs (WPC:sacarosa) a 500/0 de sólidos (pjp) sobre los coeficientes aparentesde difusión del agua (Dw ) durante el proceso de osmodeshidratación.

La Tabla 2 muestra los parámetros cinéticos en donde sepuede notar que las cantidades de X wpc y X s afectaron lascinéticas de osmodeshidratación en las placas de manzanacomo se observa en la Fig. 5. El incremento de WPC influyenegativamente en la transferencia de masa, disminuyendolas constantes cinéticas de 0.045 a 0.012 y 0.044 a 0.013para ML y WL, respectivamente, esto debido a que decrecela fuerza impulsora del proceso osmótico (Hg. 3). Elincremento de la viscosidad de las mezclas WPC:sacarosaafectan en la transferencia de masa durante el tratamientoosmótico, de acuerdo con lo que también fue reportadopor El-Aouar y col. (2006) y Khoyi y Hesari, (2007), parasoluciones concentradas de sacarosa y jarabe de maíz, lascuales ocasionaron reducción en la velocidad de WL y/obajas difusividades de agua.

Las cinéticas de SG en las placas de manzana tambiénfueron modificadas por las concentraciones de WPC ysacarosa. Un alto contenido de sacarosa favorece la gananciade sólidos debido a su bajo peso molecular, como seaprecia para las relaciones Xwpc:Xs 0:5, 1:4 y 2:3 con

SGw de 0.104, 0.094 Y 0.057, respectivamente. Saurely col. (1994) y Azuara y col. (2002), utilizando allaconcentración de solutos de bajo peso molecular mostraronmayor transferencia de masa en manzanas, efecto de laplasmólisis celular; contrario a lo que sucede con solutosde alto peso molecular en la que no se presenta plasmólisisy la ganancia de sólidos es más baja. Cuando se incrementóel contenido de WPC en las mezclas 2:3 a 3:2 aumentó laganancia de sólidos SGw de 0.057 a 0.072 gjg como seobserva en la Tabla 2, lo cual }Xlsiblemente se debió a laacumulación de la proteína en la superficie de las placasde manzana (Camirand y col., 1992; Marceliano, 2009;García y col., 2009) y al tamaño molecular de la proteínaque obstaculizó su penetración dentro del tejido celular. eneste sentido, la disminución de la salida de agua a mayorcontenido de WPC también sugiere que solutos de alto pesomolecular forman una capa densa en la superficie de losdiscos de manzana, lo cual produce una resistencia a latransferencia de masa.

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Nomenclatura

Referencias

de mejoramiento CONACyT, JXlr el apoyo brindado a travésdel proyecto 24203.

Símbolos griegosi.p presión osmótica, Pa7f constante

actividad de aguahumedad inicial en base húmeda, gJghumedad en base húmeda al tiemJXl t, gJgcoeficiente de difusión del soluto, m 2/scoeficiente de difusión del agua, m 2/smitad del grosor de la placa, mpérdida de masa, gJgpérdida de masa cuando el sistema alcanza elequilibrio, gjgmasa inicial, masa de la placa antes de ladeshidratación osmótica, gmasa al tiemJXl t, masa de la placa después dela deshidratación osmótica, gconstante universal de los gases ideales,8.3144 Pam3jKmolconstante cinética relacionada con la pérdidade masa, l/minconstante cinética relacionada con la pérdidade agua, l/minconstante cinética relacionada con laganancia de sólidos, l/minganancia de sólidos, gjgganancia de sólidos cuando el sistemaalcanzan el equilibrio, gJgtemperatura, KtiemJXl de inmersión, minvolumen molar del agua pura, m3/molpérdida de agua, gJgpérdida de agua cuando el sistema alcanza elequilibrio, gjgpérdida de agua en el equilibrio estimado conel modelo, gJgpérdida de agua en el equilibrio obtenidoexperimentalmente, gjgcantidad de sacarosa en la mezcla, %cantidad de proteína en la mezcla, %

So

R

M,

Mo

S2

TtVWLWL~

awCaC,D,Dw

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Se agradece al Programa de Mejoramiento del Profesorado através del proyecto PROMEPj103.5jllj5481, y al programa

Conclusiones

Las mezclas de WPC y sacarosa tienen un efecto sinérgicoen la transferencia de masa ya que incrementan la presiónosmótica, en comparación con las soluciones individuales desacarosa o WPC. La presión osmótica aumentó cuando enla mezcla se tuvo mayor cantidad de sacarosa ocasionandomayor pérdida de masa y de agua, que se observóen los coeficientes de difusión aparente promedio paraagua, elevándose de 1.16 a 2.32 x 10-10 m2/s. A altasconcentraciones de WPC se ocasiona un efecto de bloqueocausado por la membrana que se forma alrededor de lasmuestras de manzana, lo que origina una ganancia de sólidoscon S C co de 0.057 a 0.072 gJg. Al cortar la fruta se eXJXlnenJXlros y espacios intercelulares que propician la gananciade proteína en el tejido de la manzana; no obstante, laimpermeabilidad de los materiales JXlliméricos al interior delas células crean una barrera que limita el paso de solutos demenor tamaño, como es el caso de la sacarosa.

La transferencia de masa entre el producto y la soluciónse incrementó en las mezclas de sacarosa y WPC, el usode soluciones con WPC como único componente no esrecomendable debido a que su presión osmótica es muy baja.Los resultados obtenidos en este trabajo, proJXlrcionan unaforma diferente de procesar productos alimenticios en dondese mejora su funcionalidad.

Agradecimientos

En la Fig. 6 se presentan los cambios durante el procesode osmodeshidratacíón de los coeficientes de difusión deagua (Dw). Se aprecia que a menor concentración desacarosa y al incrementar el contenido de WPC los Dw

promedio disminuyen de 2.32 a 1.16xlO lO m 2js; estosvalores fueron similares a los reJXlrtados previamente paramanzana, pepino y albaricoque osmodeshídratados consacarosa y maltodextrina, en el rango de DA a 6.8xlO-10

m 2js, (Lazaridez y col., 1997; Azuara y Beristain, 2002;Jalaee y col., 2011). Los valores de Dw obtenidos, confirmanque la presencia del concentrado de proteína de suero deleche en la solución osmótica genera una resistencia a lapérdida de agua; sin embargo, se ha reJXlrtado que solutos dealto peso molecular como la maltodextrina en combinacióncon sacarosa usada para osmodeshidratar rebanadas demanzana mejoraron la transferencia de agua (Azuara yBeristain, 2(02). Estas diferencias pueden ser atribuidas alefecto de las energías de interacción de los solutos de altopeso molecular con las moléculas de agua. Existen trabajosen donde se reJXlrtan bajos coeficientes de difusión de aguaen rebanadas de piña a mayor concentración en la soluciónosmótica, lo que fue atribuido al asentamiento de solutosen concentraciones superiores a 600 Brix (Beristain y col.,1990).

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