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Optimizacin experimental del proceso de liofilizacin de estragn
ruso (Artemisia drancunculus l)
Juliana Mara Ramrez Monsalve
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ciencias Agrarias
Medelln, Colombia
2014
Optimizacin experimental del proceso de liofilizacin de estragn
ruso (Artemisia drancunculus l)
Juliana Mara Ramrez Monsalve
Trabajo presentado como requisito parcial para optar al ttulo de:
Magister en Ingeniera Agroindustrial
Director (a):
Ph.D. Misael Cortes Rodrguez
Codirector (a):
Ph.D. Carlos Augusto Hincapi Llanos
Lnea de profundizacin:
Secado de plantas aromticas condimentarias
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ciencias Agrarias
Medelln, Colombia
2014
A mi familia, en especial a mis hijos, esposo y
padres, que permitieron que su madre,
esposa e hija se ausentara en algunos
instantes, para cumplir con un gran sueo en
su formacin acadmica. Cmo ser
excelente profesional, sino se es buen ser
humano?
IV
Agradecimientos
A Misael Cortes Rodrguez y Carlos Augusto Hincapi Llanos, director y codirector del
presente trabajo, quienes con su paciencia y dedicacin, atendieron cada una de mis
inquietudes y me acompaaron durante todo el desarrollo del mismo. A Mara Isabel
Betancur Nieto, encargada del Laboratorio de Control de Calidad de Alimentos de la
Universidad Nacional de Colombia, sede Medelln, quien me brindo su amistad y
conocimiento en el desarrollo prctico de esta investigacin. A la seora Gloria Stella
Villa, propietaria de la Finca La Legumbrera, quien me facilit todo el material vegetal
necesario para los anlisis. Finalmente, agradezco a mi familia y a Dios que me dio la
salud y sabidura para culminar este proceso.
V
Resumen
El objetivo del presente estudio fue optimizar experimentalmente el proceso de liofilizacin
(LIO) de las hojas de Estragn Ruso (Artemisia drancunculus l) y comparar
estadsticamente el producto liofilizado a la condicin ptima, con el obtenido por secado
por conveccin (SC). Se utiliz un liofilizador de bandejas, donde inicialmente el material
vegetal fue enfriado desde 25 C hasta -40 C, a una velocidad de 0.22 C/min. La
optimizacin se realiz con la metodologa de superficie de respuesta con un diseo
optimal, en funcin de la variable independiente velocidades de calentamiento de la
placa (0.03 0.06 C/min) desde -40 C hasta 35 C. y las variables dependientes:
humedad, actividad de agua, actividad antioxidante, color y tiempo. El SC, fue realizado a
45 C, velocidad de aire 0,6 m/s y tiempo 22,8 horas. El tiempo de proceso de LIO
present diferencias estadsticas con respecto al factor velocidad de calentamiento de
placa (VC). En el tipo de secado, los productos LIO presentan mejores propiedades que
los productos SC, conservando su geometra inicial, de tono verdoso y con excelente
actividad antioxidante.
Palabras clave:
Artemisia dracunculus
Secado convectivo
Secado
Liofilizacin
Estragn
Antioxidantes
VI
Abstract
The Main objective of this study was to experimentally optimize the process of freeze
drying (FD) of the Russian Tarragon leaves (Artemisia dracunculus) and to statistically
compare the product lyophilized to the optimum condition, with the one obtained by
convection drying (CD). The leaves were frozen from at 25C to -40 at a rate 0.22 c/min in
a laboratory freeze dryer. The optimization was done with surface response methodology
with an optimal design, in function of the independent variable heating rate of the plate
(0.03 0.06 C/min) from -40 C to 35 C, and the dependent variables humidity, water
activity, antioxidant activity, color and time. The CD, was done at 45 C, air velocity 0.6 m/s
and time 22.8 hours. The time of the LIO process showed statistical differences in terms
of the heating rate of the plate (HR). In the drying time, the FD products show better
properties than the CD products, keeping their initial geometry, greenish tone and
excellent antioxidant activity.
Keywords:
Artemisia dracunculus
Convection drying
Drying
Freeze drying
Tarragon
Antioxidants
VII
Contenido
Resumen ...................................................................................................................... V
Lista de Tablas ............................................................................................................ IX
Lista de Figuras ........................................................................................................... X
Introduccin ................................................................................................................. 1
1. Inters del estudio................................................................................................. 3
2. Marco terico y estado del arte............................................................................. 4
2.1. Situacin actual de la cadena de PAMyC .......................................................... 4
2.1.1. Plantas aromticas, medicinales y condimentarias: ......................................... 4
2.1.2. Cadena productiva PAMC ................................................................................... 4
2.1.3. Comercializacin .................................................................................................. 5
2.1.4. Oportunidades para el sector PAMCyA ............................................................. 6
2.1.5. A nivel regional ..................................................................................................... 6
2.2. Caracterizacin del cultivo del estragn ruso (A. Drancunculus) ......................... 7
2.2.1. Descripcin ........................................................................................................... 7
2.2.2. Composicin qumica ........................................................................................... 8
2.2.3. Usos de estragn ................................................................................................. 9
2.3. Teoras de secado .......................................................................................... 10
2.3.1. Secado por aire caliente .................................................................................... 11
2.3.2. Liofilizacin ......................................................................................................... 11
2.4. Secado de plantas aromticas y medicinales................................................... 12
2.4.1. Factores a tener en cuenta durante el proceso de secado ............................ 13
2.4.2. Tipos de Secado en plantas medicinales y aromticas .................................. 14
3. Objetivo general .................................................................................................. 16
3.1. Objetivos especficos ...................................................................................... 16
4. Artculo cientfico ................................................................................................ 17
VIII
RESUMEN ............................................................................................................... 17
1. Introduccin ................................................................................................... 18
2. Materiales y mtodos...................................................................................... 20
2.1. Material vegetal ...................................................................................................... 20
2.2. Caracterizacin fisicoqumica y fsica. ................................................................. 20
2.3. Procesos de secado. ............................................................................................. 22
3. Resultados y discusin ................................................................................... 23
3.1. Comparacin de las propiedades de hojas de Estragn Ruso deshidratado por
LIO y SC. ............................................................................................................................ 30
4. Conclusin ..................................................................................................... 33
5. Agradecimientos ............................................................................................ 34
6. Bibliografa ..................................................................................................... 34
5. Consideraciones finales...................................................................................... 42
6. Bibliografa de la introduccin ............................................................................ 43
IX
Lista de Tablas
INTRODUCCION
Tabla 1 Composicin de la parte area del Estragn cultivado en la India, tomado de
(Chauhana et al., 2010) .............................................................................................................. 8
ARTICULO
Tabla 1 Diseo experimental para las condiciones ptimas de liofilizacin ........................ 22
Tabla 2 Valores medios y desviaciones estndar de las propiedade